第二章(1)细胞膜的生理(2016-2)

1、 第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能 Basic function of cell 第一节第一节 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能 第二节第二节 生物电现象和兴奋性生物电现象和兴奋性 第三节第三节 细胞间的信号传递细胞间的信号传递1掌握内容掌握内容1 1、细胞膜的液态镶嵌模型、细胞膜的液态镶嵌模型2、物质跨细胞膜的转运方式和各种、物质跨细胞膜的转运方式和各种 转运方式的特点转运方式的特点 一、一、细胞膜的结构与成分细胞膜的结构与成分 液态镶嵌模型液态镶嵌模型( (fluid mosaic model) )以液态以液态脂质脂质双分子层为基本骨架双分子层为基本骨架, ,其间镶嵌其间

2、镶嵌有不同结构和功能的有不同结构和功能的蛋白质蛋白质，部分蛋白质和部分蛋白质和脂质与脂质与糖糖结合形成糖蛋白或糖脂。结合形成糖蛋白或糖脂。3 1. 1.脂质双分子层脂质双分子层: :磷脂磷脂、胆固醇胆固醇双嗜分子构双嗜分子构 成基架成基架, ,体温条件下具有流动性体温条件下具有流动性 2.2.蛋白质蛋白质: :包括受体、离子通道、离子泵、包括受体、离子通道、离子泵、载体等载体等 3. 3.糖类糖类: :糖链的意义在于单糖排列顺序上的糖链的意义在于单糖排列顺序上的特异性可以成为细胞膜上特异性抗原特异性可以成为细胞膜上特异性抗原45液态镶嵌模型液态镶嵌模型细胞内细胞外 膜蛋白胆固醇糖链二、物质跨细

3、胞膜的转运二、物质跨细胞膜的转运 跨膜转运跨膜转运 (transmembrane transport) 体内各种物质经过细胞膜体内各种物质经过细胞膜进出进出细胞的过程。细胞的过程。 单纯扩散单纯扩散 被动转运被动转运 passive transport 易化扩散易化扩散 原发性主动转运原发性主动转运 主动转运主动转运 active transport 继发性主动转运继发性主动转运 入胞和出胞作用入胞和出胞作用膜膜蛋蛋白白介介导导6转运方式转运方式最重要特点：最重要特点：1 1、物质从浓度、物质从浓度高高向浓度向浓度低低方向转移方向转移2 2、不不消耗能量消耗能量（一）单纯扩散（一）单纯扩散 S

4、imple diffusion 脂溶性脂溶性物质由高浓度物质由高浓度低浓度侧移动。低浓度侧移动。8单纯扩散单纯扩散特征特征1）顺浓度梯度转运2）不需要载体3）不需要消耗能量单纯扩散物质：单纯扩散物质： O2、CO2、乙醇、尿素、脂溶性激素、乙醇、尿素、脂溶性激素（二）（二）易化扩散易化扩散 Facilitated diffusion 非脂溶性非脂溶性物质借助细胞膜蛋白质物质借助细胞膜蛋白质( (载体载体或离子通道或离子通道) )帮助，帮助， 顺电化学梯度的跨膜顺电化学梯度的跨膜转运。转运。易化扩散的两种形式易化扩散的两种形式 经载体介导经载体介导 经离子通道介导经离子通道介导 10经载体介导的

5、易化扩散经载体介导的易化扩散转运的物质：葡萄糖、氨基酸等经载体介导的易化扩散的经载体介导的易化扩散的特点特点 可转运可转运非非脂溶性物质脂溶性物质 顺顺浓度差浓度差转运转运 饱和现象饱和现象 结构特异性结构特异性 竞争抑制竞争抑制12经离子通道介导的易化扩散经离子通道介导的易化扩散 转运物质转运物质: :带电离子，如带电离子，如NaNa+ +、K K+ +等等 13 一类贯穿一类贯穿脂质双层脂质双层的、中央的、中央带有亲水带有亲水性孔道的性孔道的膜蛋白。膜蛋白。离子通道离子通道经离子通道的易化扩散的经离子通道的易化扩散的特点特点转运转运带电离子带电离子 顺浓度差和电位差顺浓度差和电位差转运转运

6、 无饱和现象，无竞争性抑制无饱和现象，无竞争性抑制 结构特异性，不同通道转运不同离子结构特异性，不同通道转运不同离子 转运速率比载体介导的易化扩散快转运速率比载体介导的易化扩散快 14( (三三) ) 主动转运主动转运 active transport 细胞膜通过某种细胞膜通过某种耗能耗能过程，借助过程，借助细胞膜某些细胞膜某些蛋白质蛋白质的帮助，将的帮助，将非脂溶非脂溶性性物质分子或离子物质分子或离子逆电化学梯度差逆电化学梯度差进进行的转运。行的转运。 15根据转运能量根据转运能量是否直接来源于是否直接来源于ATPATP分为分为原发性原发性主动转运主动转运继发性继发性主动转运主动转运17主动

7、转运主动转运1.1.原发性主动转运原发性主动转运(Primary active transport) 指细胞指细胞 直接利用直接利用 代谢产生的代谢产生的ATPATP能能量将物质量将物质( (通常是带电离子通常是带电离子) )逆逆电化学电化学梯度进行的跨膜转运过程。梯度进行的跨膜转运过程。介导这一过程的膜蛋白称为介导这一过程的膜蛋白称为离子泵离子泵. .例如：例如： 钠钠- -钾泵，钾泵， 简称钠泵简称钠泵sodium pump又称又称Na+-K+-ATP酶酶( (Na+-K+-ATPase) )18钠钠-钾泵钾泵直接利用直接利用NaNa+ +-K-K+ +-ATP-ATP酶酶是一种嵌于膜上的

8、载体是一种嵌于膜上的载体蛋白，具有蛋白，具有ATPATP酶的活性，能分解酶的活性，能分解ATPATP，释放，释放能量。能量。它的作用：将它的作用：将NaNa+ +运至细胞外，将运至细胞外，将K K+ +运运至细胞内。至细胞内。 细胞内细胞内NaNa+ + ATP ATP 钠泵激活钠泵激活 细胞外细胞外KK+ + ADP+Pi+E ADP+Pi+E 3Na3Na+ +( (移出胞外移出胞外): 2K): 2K+ +（移入胞内）（移入胞内） 19钠钠-钾泵钾泵NaNa+ +-K-K+ + -ATP -ATP酶（钠泵）酶（钠泵）3Na+( (胞内运至胞外胞内运至胞外) ): 2K+ ( (胞外运至胞

9、内胞外运至胞内) )20细胞外细胞外细胞内细胞内细胞膜细胞膜钠泵活动的钠泵活动的 维持细胞内外维持细胞内外K K+ +、NaNa+ +浓度差浓度差是是静息电位、动作电位产生的前提静息电位、动作电位产生的前提 胞外高胞外高NaNa+ +势能储备势能储备 利于葡萄糖、氨基酸的继发性主动转运利于葡萄糖、氨基酸的继发性主动转运生理意义生理意义 H H+ +泵泵( (H+-ATP酶酶) ): : 分布于胃粘膜分布于胃粘膜壁细胞表面，与胃酸分泌有关壁细胞表面，与胃酸分泌有关 CaCa2+2+泵泵( (Ca2+-ATP酶酶) )：主要分布主要分布于骨骼肌与心肌细胞内部的于骨骼肌与心肌细胞内部的肌质网肌质网上

10、上,与肌肉收缩有关与肌肉收缩有关 其它离子泵其它离子泵：2223各种离子泵 2.2.继发主动转运继发主动转运 secondary active transport 细胞膜细胞膜 间接利用间接利用 钠泵分解钠泵分解ATPATP释放的能释放的能量完成的量完成的主动主动转运。转运。即即细胞膜利用钠泵分解细胞膜利用钠泵分解ATPATP 释放的能量所建立起的释放的能量所建立起的细胞膜内外细胞膜内外NaNa+ +浓度差浓度差的的 势能储备势能储备 ，再由，再由转运蛋白转运蛋白完成的完成的逆逆电化学梯电化学梯 差的跨膜转运。差的跨膜转运。24间接利用间接利用势能储备势能储备如：小肠粘膜上皮细胞和肾小管上皮细

11、胞如：小肠粘膜上皮细胞和肾小管上皮细胞重吸收重吸收葡萄糖葡萄糖为为继发主动转运继发主动转运（见图）（见图）。介导继发主动转运的是特殊的转运蛋介导继发主动转运的是特殊的转运蛋白白转运体转运体 transporter 。25 肾小管上皮细胞对肾小管上皮细胞对葡萄糖葡萄糖的重吸收的重吸收继发主动转运实例继发主动转运实例基侧膜基侧膜钠泵活动钠泵活动管腔膜上存在管腔膜上存在Na+势能差势能差管腔膜上管腔膜上Na+、葡萄糖、葡萄糖同向转运同向转运葡萄糖葡萄糖进入进入细细胞内，然后胞内，然后再再易化扩散易化扩散入血入血26基侧膜基侧膜管腔膜管腔膜葡萄糖葡萄糖ATP( (四四) )入胞和出胞作用入胞和出胞作用 入胞作用入胞作用细胞外的某些大分子物质或物质团块，细胞外的某些大分子物质或物质团块，通过膜的结构和功能变化进入细胞内的过程。通过膜的结构和功能变化进入细胞内的过程。27细胞外细胞外细胞内细胞内入胞作用实例入胞作用实例吞噬细胞吞噬细胞吞噬细菌或异物过程吞噬细菌或异物过程细胞膜辨认细胞膜辨认接触接触内陷内陷细胞膜断裂和融合细胞膜断裂和融合异物和包裹异物的部分细胞膜进入细胞内异物和包裹异物的部分细胞膜进入细胞内28 出出胞