第九版生理學第二章-細胞的基本功能-第一節(jié)課件

第二章

細胞的基本功能第二章細胞的基本功能第一節(jié)細胞膜的物質轉運功能第二節(jié)細胞的信號轉導功能第三節(jié)細胞的生物電活動第四節(jié)肌細胞的收縮功能第一節(jié)細胞膜的物質轉運功能第二節(jié)細胞的信號轉導功能第三細胞膜的物質轉運功能第一節(jié)作者:祁金順、封啟龍單位:山西醫(yī)科大學細胞膜的物質轉運功能第一節(jié)作者:祁金順、封啟龍單位:一、細胞膜的分子結構分子組成：脂質（lipid）、蛋白質（protein）和少量糖類生理學（第9版）分子在膜中的排列形式：液態(tài)鑲嵌模型（1972年）細胞膜的結構和分子組成示意圖一、細胞膜的分子結構分子組成：脂質（lipid）、蛋白質（p生理學（第9版）脂質種類：脂質特性：脂質分布：不對稱意義：形成膜脂質雙層流動性(一)細胞膜的脂質磷脂>70%膽固醇<30%糖脂<10%雙嗜性意義：蛋白或脂質分子側向移動；

承受張力變形不易破裂影響：膽固醇↑、長而飽和的脂肪酸↑、蛋白質含量↑，流行性↓甘油磷酯的分子結構及其排列方式生理學（第9版）脂質種類：脂質特性：脂質分布：不對稱意義：形生理學（第9版）表面膜蛋白

（peripheralmembraneprotein）整合膜蛋白

（integralmembraneprotein）肽鏈一次或反復多次穿越膜脂質雙層類型：（二）細胞膜的蛋白特征：載體蛋白、通道蛋白、泵蛋白、受體蛋白等跨膜段主要是由疏水性氨基酸組成的α螺旋，其長度為18～21個氨基酸生理學（第9版）表面膜蛋白整合膜蛋白肽鏈一次或反復多次穿越膜生理學（第9版）形式：多數是寡糖，少數為多糖；與膜脂質或蛋白質結合，形成糖脂（1/10脂質）或糖蛋白（多數整合蛋白）分布：全部于膜外表面（三）細胞膜的糖類作用：作為分子標記（糖種類和順序）發(fā)揮受體或抗原作用。如ABO血型中A和B抗原的區(qū)別細胞膜結構生理學（第9版）形式：多數是寡糖，少數為多糖；與膜脂質或蛋白二、跨細胞膜的物質轉運生理學（第9版）能量消耗主動轉運被動轉運單純擴散易化擴散原發(fā)性主動轉運入胞、出胞繼發(fā)性主動轉運脂質雙層跨膜蛋白膜泡運輸轉運機制二、跨細胞膜的物質轉運生理學（第9版）能量消耗主動轉運被動轉生理學（第9版）（一）單純擴散(simplediffusion)單純擴散轉運的物質：O2、CO2、N2、NO、NH3

（最快）、尿素、乙醚、乙醇、甘油、類固醇激素、水概念：

物質從細胞膜的高濃度一側通過脂質分子間隙向低濃度一側進行的跨膜擴散單純擴散轉運的特點無需消耗能量無需膜蛋白“幫助”:

沒有生物學轉運機制（只是物理現象）無飽和性單純擴散示意圖生理學（第9版）（一）單純擴散(simplediffus生理學（第9版）（二）易化擴散概念：非脂溶性的小分子物質或帶電離子在膜蛋白幫助下，順濃度梯度和（或）電位梯度進行的跨膜轉運1.經通道易化擴散概念：在通道蛋白的介導下，溶液中的Na+、K+、Ca2+等帶電離子順濃度梯度和（或）電位梯度的跨膜擴散離子選擇性（Na+通道、K+通道、Ca2+通道、Cl-通道、陽離子通道等）；決定因素：孔道口徑、化學結構、帶電電荷等特性：經通道異化擴散示意圖生理學（第9版）（二）易化擴散概念：非脂溶性的小分子物質或帶生理學（第9版）門控特性（閘門）化學/配體門控通道（chemical/ligand-gatedionchannel）如：骨骼肌終板膜上的N型膽堿能受體電壓門控通道（voltage-gatedionchannel）如：產生動作電位的電壓門控鈉通道機械門控通道（mechanically-gatedionchannel）如：動脈平滑肌細胞上的機械門控鉀通道離子通道的門控特性示意圖生理學（第9版）門控特性（閘門）化學/配體門控通道電壓門控生理學（第9版）2.經載體易化擴散（載體carrier/轉運體transporter）概念：在載體蛋白的介導下，水溶性小分子物質順濃度梯度進行的跨膜轉運轉運機制：結合-構象變化-解離不同于通道；轉運速度慢（200~50000個/秒）

轉運的物質：葡萄糖、氨基酸、核苷酸等經載體易化擴散示意圖生理學（第9版）2.經載體易化擴散（載體carrier/生理學（第9版）載體轉運特點飽和現象

載體及結合位點數量有限竟爭性抑制

結構類似物經同一載體轉運時發(fā)生Km：米氏常數（表示親和力、轉運效率）結構特異性

載體與被轉運底物的結構匹配葡萄糖轉運體（右旋）；氨基酸轉運體等經載體異化擴散及其飽和現象示意圖生理學（第9版）載體轉運特點飽和現象Km：米氏常數（表示親和生理學（第9版）（三）主動轉運(activetransport)

在膜蛋白幫助下，利用細胞代謝能量將物質逆濃度梯度（和）或電位梯度跨膜轉運的過程1.原發(fā)性主動轉運(primaryactivetransport)

概念：細胞直接利用代謝能量（分解ATP）將物質逆濃度梯度和（或）電位梯度跨膜轉運的過程（膜蛋白也稱離子泵）種類：Na+-K+泵；Ca2+泵；質子泵生理學（第9版）（三）主動轉運(activetransp生理學（第9版）本質：Na+-K+依賴式ATP酶Na+泵（Na+-K+泵）作用：

維持細胞內高K+、細胞外高Na+獲1997年諾貝爾化學獎轉運過程：離子細胞外液細胞內液Na+14512K+4.4139鈉泵主動轉運示意圖生理學（第9版）本質：Na+-K+依賴式ATP酶Na+泵（N生理學（第9版）Na+泵（Na+-K+泵）意義：控制細胞容積，防止細胞水腫為繼發(fā)性主動轉運提供動力為細胞生物電活動提供條件（形成濃度梯度）胞內高K+是許多代謝反應所必需（如蛋白合成）鈉泵是生電泵，可直接影響靜息電位離子細胞外液細胞內液Na+14512K+4.4139鈉泵主動轉運示意圖生理學（第9版）Na+泵（Na+-K+泵）意義：控制細胞容積生理學（第9版）本質：Ca2+-ATP酶作用：逆濃度梯度轉運Ca2+，使胞漿內Ca2+濃度僅為細胞外的萬分之一正離子細胞外液（mM）細胞內液（mM)Na+14512K+4.4139Ca2+2.40.2mM分布及特征：細胞膜（消耗1分子ATP，轉運1Ca2+到胞外）肌漿網、內質網、線粒體（1次轉運2Ca2+到細胞器內）鈣泵（calciumpump）生理學（第9版）正離子細胞細胞Na+14512K+4.413生理學（第9版）2.繼發(fā)性主動轉運（secondaryactivetransport）分類：同向轉運（symport）如Na+和葡萄糖（或氨基酸）在腸黏膜上皮細胞的同向

轉運反向轉運（antiport

,exchange）如Na+-Ca2+交換、Na+-H+交換等概念：利用原發(fā)性主動轉運建立的離子濃度差，在離子順濃度差擴散的同時將其他物質逆濃度梯度（和）或電位梯度進行的跨膜轉運，也稱聯合轉運（co-transport）Na+和葡萄糖同向轉運生理學（第9版）2.繼發(fā)性主動轉運（secondaryac生理學（第9版）（四）膜泡運輸大分子和顆粒物質進出細胞時，先由膜包圍形成囊泡，再經膜包裹、膜融合和膜離斷等一系列過程批量進出細胞概念：指細胞內大分子物質以分泌囊泡的形式排出細胞的過程，亦稱胞吐如激素分泌、神經遞質釋放、消化液的分泌等出胞的兩種形式：持續(xù)性如小腸黏膜分泌黏液調節(jié)性如神經遞質釋放，通常受Ca2+濃度的調節(jié)1.出胞（exocytosis）膜泡運輸示意圖A.出胞過程；B.入胞過程生理學（第9版）（四）膜泡運輸大分子和顆粒物質進出細胞時，先生理學（第9版）2.入胞（endocytosis）細胞外的大分子物質或團塊被細胞膜包裹后，以囊泡的形式進入細胞的過程，亦稱胞吞吞噬（轉運物為固體）吞飲（轉運物為液體）生理學（第9版）2.入胞（endocytosis）細胞外的大1.細胞膜由脂質、蛋白質及少量糖類組成，其結構可用液態(tài)鑲嵌模型表示2.跨膜物質轉運是細胞的基本功能，對于理化性質不同的溶質，細胞膜具有不同的轉運機制：脂溶性物質和少數分子很小的水溶性物質通過單純擴散的方式進出細胞；大部分水溶性溶質分子和所有離子的跨膜轉運需要膜蛋白介導，通過易化擴散和主動轉運的方式進行跨膜轉運；大分子物質或物質團塊則以復雜的膜泡運輸方式批量進出細胞1.細胞膜由脂質、蛋白質及少量糖類組成，其結構可用液態(tài)鑲嵌模第九版生理學第二章-細胞的基本功能-第一節(jié)課件第二章

細胞的基本功能第二章細胞的基本功能第一節(jié)細胞膜的物質轉運功能第二節(jié)細胞的信號轉導功能第三節(jié)細胞的生物電活動第四節(jié)肌細胞的收縮功能第一節(jié)細胞膜的物質轉運功能第二節(jié)細胞的信號轉導功能第三細胞膜的物質轉運功能第一節(jié)作者:祁金順、封啟龍單位:山西醫(yī)科大學細胞膜的物質轉運功能第一節(jié)作者:祁金順、封啟龍單位:一、細胞膜的分子結構分子組成：脂質（lipid）、蛋白質（protein）和少量糖類生理學（第9版）分子在膜中的排列形式：液態(tài)鑲嵌模型（1972年）細胞膜的結構和分子組成示意圖一、細胞膜的分子結構分子組成：脂質（lipid）、蛋白質（p生理學（第9版）脂質種類：脂質特性：脂質分布：不對稱意義：形成膜脂質雙層流動性(一)細胞膜的脂質磷脂>70%膽固醇<30%糖脂<10%雙嗜性意義：蛋白或脂質分子側向移動；

承受張力變形不易破裂影響：膽固醇↑、長而飽和的脂肪酸↑、蛋白質含量↑，流行性↓甘油磷酯的分子結構及其排列方式生理學（第9版）脂質種類：脂質特性：脂質分布：不對稱意義：形生理學（第9版）表面膜蛋白

（peripheralmembraneprotein）整合膜蛋白

（integralmembraneprotein）肽鏈一次或反復多次穿越膜脂質雙層類型：（二）細胞膜的蛋白特征：載體蛋白、通道蛋白、泵蛋白、受體蛋白等跨膜段主要是由疏水性氨基酸組成的α螺旋，其長度為18～21個氨基酸生理學（第9版）表面膜蛋白整合膜蛋白肽鏈一次或反復多次穿越膜生理學（第9版）形式：多數是寡糖，少數為多糖；與膜脂質或蛋白質結合，形成糖脂（1/10脂質）或糖蛋白（多數整合蛋白）分布：全部于膜外表面（三）細胞膜的糖類作用：作為分子標記（糖種類和順序）發(fā)揮受體或抗原作用。如ABO血型中A和B抗原的區(qū)別細胞膜結構生理學（第9版）形式：多數是寡糖，少數為多糖；與膜脂質或蛋白二、跨細胞膜的物質轉運生理學（第9版）能量消耗主動轉運被動轉運單純擴散易化擴散原發(fā)性主動轉運入胞、出胞繼發(fā)性主動轉運脂質雙層跨膜蛋白膜泡運輸轉運機制二、跨細胞膜的物質轉運生理學（第9版）能量消耗主動轉運被動轉生理學（第9版）（一）單純擴散(simplediffusion)單純擴散轉運的物質：O2、CO2、N2、NO、NH3

（最快）、尿素、乙醚、乙醇、甘油、類固醇激素、水概念：

物質從細胞膜的高濃度一側通過脂質分子間隙向低濃度一側進行的跨膜擴散單純擴散轉運的特點無需消耗能量無需膜蛋白“幫助”:

沒有生物學轉運機制（只是物理現象）無飽和性單純擴散示意圖生理學（第9版）（一）單純擴散(simplediffus生理學（第9版）（二）易化擴散概念：非脂溶性的小分子物質或帶電離子在膜蛋白幫助下，順濃度梯度和（或）電位梯度進行的跨膜轉運1.經通道易化擴散概念：在通道蛋白的介導下，溶液中的Na+、K+、Ca2+等帶電離子順濃度梯度和（或）電位梯度的跨膜擴散離子選擇性（Na+通道、K+通道、Ca2+通道、Cl-通道、陽離子通道等）；決定因素：孔道口徑、化學結構、帶電電荷等特性：經通道異化擴散示意圖生理學（第9版）（二）易化擴散概念：非脂溶性的小分子物質或帶生理學（第9版）門控特性（閘門）化學/配體門控通道（chemical/ligand-gatedionchannel）如：骨骼肌終板膜上的N型膽堿能受體電壓門控通道（voltage-gatedionchannel）如：產生動作電位的電壓門控鈉通道機械門控通道（mechanically-gatedionchannel）如：動脈平滑肌細胞上的機械門控鉀通道離子通道的門控特性示意圖生理學（第9版）門控特性（閘門）化學/配體門控通道電壓門控生理學（第9版）2.經載體易化擴散（載體carrier/轉運體transporter）概念：在載體蛋白的介導下，水溶性小分子物質順濃度梯度進行的跨膜轉運轉運機制：結合-構象變化-解離不同于通道；轉運速度慢（200~50000個/秒）

轉運的物質：葡萄糖、氨基酸、核苷酸等經載體易化擴散示意圖生理學（第9版）2.經載體易化擴散（載體carrier/生理學（第9版）載體轉運特點飽和現象

載體及結合位點數量有限竟爭性抑制

結構類似物經同一載體轉運時發(fā)生Km：米氏常數（表示親和力、轉運效率）結構特異性

載體與被轉運底物的結構匹配葡萄糖轉運體（右旋）；氨基酸轉運體等經載體異化擴散及其飽和現象示意圖生理學（第9版）載體轉運特點飽和現象Km：米氏常數（表示親和生理學（第9版）（三）主動轉運(activetransport)

在膜蛋白幫助下，利用細胞代謝能量將物質逆濃度梯度（和）或電位梯度跨膜轉運的過程1.原發(fā)性主動轉運(primaryactivetransport)

概念：細胞直接利用代謝能量（分解ATP）將物質逆濃度梯度和（或）電位梯度跨膜轉運的過程（膜蛋白也稱離子泵）種類：Na+-K+泵；Ca2+泵；質子泵生理學（第9版）（三）主動轉運(activetransp生理學（第9版）本質：Na+-K+依賴式ATP酶Na+泵（Na+-K+泵）作用：

維持細胞內高K+、細胞外高Na+獲1997年諾貝爾化學獎轉運過程：離子細胞外液細胞內液Na+14512K+4.4139鈉泵主動轉運示意圖生理學（第9版）本質：Na+-K+依賴式ATP酶Na+泵（N生理學（第9版）Na+泵（Na+-K+泵）意義：控制細胞容積，防止細胞水腫為繼發(fā)性主動轉運提供動力為細胞生物電活動提供條件（形成濃度梯度）胞內高K+是許多代謝反應所必需（如蛋白合成）鈉泵是生電泵，可直接影響靜息電位離子細胞外液細胞內液Na+14512K+4.4139鈉泵主動轉運示意圖生理學（第9版）Na+泵（Na+-K+泵）意義：控制細胞容積生理學（第9版）本質：Ca2+-ATP酶作用：逆濃度梯度轉運Ca2+，使胞漿內Ca2+濃度僅為細胞外的萬分之一正離子細胞外液（mM）細胞內液（mM)Na+14512K+4.4139Ca2+2.40.2mM分布及特征：細胞膜（消耗1分子ATP，轉運1Ca2+到胞外）肌漿網、內質網、線粒體（1次轉運2Ca2+到細胞器內）鈣泵（calciumpump）生理學（第9版）正離子細胞細胞Na+14512K+4.413生理學（第9版）2.繼發(fā)性主動轉運（secondaryactivetransport）分類：同向轉運（symport）如Na+和葡萄糖（或氨基酸）在腸黏膜上皮細胞的同向

轉運反向轉運（