第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件

第二章细胞的基本功能第二章细胞的基本功能第一节细胞膜的结构特点

和物质转运功能第一节细胞膜的结构特点

和物质转一、细胞膜的结构特点一、细胞膜的结构特点（一）脂质双分子层疏水性非极性基团（长烃链）亲水性极性基团(磷酸和碱基)（一）脂质双分子层疏水性非极性基团亲水性极性基团(磷酸和碱基脂质双分子层功能：①构成细胞膜的基架③构成细胞膜与外界环境的屏障②液态意义：细胞可以承受相当大的张力和外形改变而不破裂；而且即使膜结构有时发生一些较小的断裂，也可以自动融合而修复，仍保持膜的完整性。脂质双分子层功能：①构成细胞膜的基架（二）蛋白质特点：分子大小不同形态不同镶嵌在膜内的深浅不同功能不同（二）蛋白质特点：分子大小不同蛋白质功能：①物质转运（如：通道蛋白、载体蛋白、离子泵）②传递信息（如受体）③免疫标志（如抗原、抗体）

蛋白质功能：①物质转运（如：通道蛋白、载体蛋白、（三）糖类存在形式：糖蛋白或糖脂（三）糖类存在形式：糖蛋白或糖脂糖类功能：①免疫标志②传递信息糖类功能：①免疫标志（四）细胞膜的特性1流动性膜脂的分子运动

（四）细胞膜的特性1流动性膜脂的分子运动膜流动性的生理意义质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。膜流动性的生理意义质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例2不对称性（脂质、膜蛋白及糖类的分布）2不对称性（脂质、膜蛋白及糖类的分布）细胞膜不对称的意义

膜脂、膜蛋白和复合糖在膜上均呈不对称分布，导致膜功能的不对称性和方向性，即膜内外两层的流动性不同，使物质传递有一定方向，信号的接受和传递也有一定方向等。细胞膜不对称的意义膜脂、膜蛋白和复合糖在膜上均呈不对称1概念：某些脂溶性物质（如O2、CO2等）由膜高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。2影响因素：①膜两侧分子的浓度差②膜对物质的透性3特点：①脂溶性物质②顺浓度梯度③不消耗能量（一）简单扩散二、细胞膜的跨膜物质转运功能1概念：某些脂溶性物质（如O2、CO2等）由膜高浓度侧向低（二）易化扩散1概念：非脂溶性物质或脂溶性小的物质，在特殊蛋白质的帮助下，由膜高浓度侧向低浓度侧扩散的现象。如葡萄糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等无机离子）2特点：①顺浓度差②细胞不耗能③需要膜蛋白的参与3分类（根据膜蛋白的不同）①以载体为中介的易化扩散②以通道为中介的易化扩散（二）易化扩散1概念：非脂溶性物质或脂溶性小的物质，在特殊①以载体为中介的易化扩散特点：a高度的结构特异性

b饱和现象

c竞争性抑制①以载体为中介的易化扩散特点：a高度的结构特异性②以通道为中介的易化扩散通道的开放和关闭决定于细胞膜两侧的电位差（电压依从性）和化学浓度差（化学依从性）。②以通道为中介的易化扩散通道的开放和关闭决定于细胞膜（三）主动转运1概念：是指细胞通过本身的耗能过程，将某些物质分子或离子由膜的低浓度侧向高浓度侧转运的过程。2特点：

①耗能②逆电位差或

化学浓度梯度（三）主动转运1概念：是指细胞通过本身的耗能过程，将某些物①本质：

钠-钾依赖式ATP酶②激活细胞内Na+增加或细胞外K+增加激活③钠泵的作用

泵入钾泵出钠，形成并保持膜内高钾膜外高钠的分布举例：钠-钾离子的转运钠泵①本质：举例：钠-钾离子的转运钠泵ATP④钠泵转运量：3钠出

2钾入⑤钠泵的意义：维持细胞内外离子浓度梯度维持正常细胞结构与功能建立势能贮备ATP④钠泵转运量：3钠出钠泵的作用机理钠泵的作用机理第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件主动转运与被动转运的区别主动转运被动转运需由细胞提供能量不需细胞能量逆电-化学势差顺电-化学势差使膜两侧浓度差更大使膜两侧浓度差更小主动转运与被动转运的区别主动转运被动转运需由细胞提供能量不需（四）出胞和入胞

1出胞作用：指某些大分子物质或物质团块由细胞排出的过程。例如，腺细胞分泌某些酶和粘液，内分泌腺分泌激素以及神经末稍释放递质等都属于出胞作用（四）出胞和入胞

2入胞作用：指某些大分子物质或物质团块进入细胞的过程。例如，细菌、病毒等。可分为吞噬和吞饮

三、细胞膜的受体功能受体（receptor)：一般指位于细胞膜上的能够特异性与外来信号分子（配体）结合，并介导细胞生物学效应的蛋白质。

除膜受体外，还有胞浆受体和核受体。结构包括：调节亚单位、转导物和催化亚单位三部分。具有特异性、饱和性和可逆性等基本特性。三、细胞膜的受体功能受体（receptor)：一般指位于细胞激动剂：指与膜受体结合后可引发特定生物学效应的物质。抑制剂：指与膜受体结合后，降低激动剂作用的物质。激动剂：指与膜受体结合后可引发特定生物学效应的物质。第二节

细胞膜的跨膜信号转导

第二节

细胞膜的跨膜信号转导

一、细胞跨膜信号转导的概念1.信号:含有信息内容的一种物质或刺激2.人体内的信号:存在于细胞外液中含有信息内容的化学物质,或机械的、电的、电磁波等刺激一、细胞跨膜信号转导的概念1.信号:含有信息内容的一种3.信号的类型

化学信号激素,递质,细胞因子机械信号声音电磁信号光电信号电流3.信号的类型化学信号激素,递质,细胞因子4.跨膜信号转导

外界信号细胞膜表面一种或几种膜蛋白分子构象改变新的信号进入胞内膜电位或其他功能变化

4.跨膜信号转导

外界信号细胞二、细胞跨膜信号转导系统环腺苷酸信号转导系统肌醇信号转导系统酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导

二、细胞跨膜信号转导系统环腺苷酸信号转导系统（一）环腺苷酸信号转导系统（一）环腺苷酸信号转导系统第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件（二）肌醇信号转导系统（二）肌醇信号转导系统（三）酪氨酸激酶受体完成的

跨膜信号转导生长因子，胰岛素为信号（三）酪氨酸激酶受体完成的

跨膜信号转导生长因子信号

接合膜酪氨酸激酶外侧端

激活内侧酪氨酸蛋白激酶活性

受体本身酪氨酸残基磷酸化和胞内其它蛋白残基磷酸化

细胞功能的变化信号转导过程信号接合膜酪氨酸激酶外侧端信第三节细胞的生长、增殖、凋亡与保护（一）细胞的生长与增殖细胞周期：从一次分裂结束到下次分裂完成所经历的整个过程。细胞周期分为四个期：S期（DNA合成期）C2M期（有丝分裂期）C1C1SC2M第三节细胞的生长、增殖、凋亡与保护（一）细胞的生长与增殖CLelandHartwellPaulNurseTimHunt

因发现了一类细胞周期调控基因而获此殊荣。这些基因中有一个被命名为“起始（start）”，它在细胞周期调控的第一步中起着关键作用。哈特韦尔还引入了“检测点（checkpoint）”

这一概念，这对理解细胞周期如何运行和运转颇有帮助。

运用遗传学和分子生物学方法首次鉴定、克隆出细胞周期的关键调控子之CDK分子（周期素依赖性激酶）。他还发现CDK在进化中高度保守，它可使其他蛋白质磷酸化，从而使细胞沿着细胞周期不断地进行分裂。

第一个发现了周期素(cyclin)，这是一类蛋白质，是CDK的调控分子。亨特在研究中发现，周期素在每次细胞分裂过程中均发生周期性的降解，后来证明这是细胞周期调控的一种普遍性的重要机制。

三位学者对细胞周期研究的主要贡献LelandHartwellPaulNurseTimH二、细胞凋亡（apoptosis）：

apoptosis=“αποπτοσισ”“apo（离开，分离）+ptosis（下降，掉下来）”=fallingoff概念：生理或病理状态下，经过一系列基因的激活、表达及调控等过程而发生的由基因控制的、自主的、有序的细胞死亡。细胞凋亡（apoptosis）称为“程序性细胞死亡（programmedcelldeath）”二、细胞凋亡（apoptosis）：apopto2细胞凋亡的特征（三）细胞保护保护方式：直接保护间接保护2细胞凋亡的特征第四节细胞的兴奋性与

生物电现象第四节细胞的兴奋性与

生物电现象（一）细胞的兴奋性1.兴奋性—

活组织或细胞对外界刺激发生反应的能力2.兴奋—

组织或细胞对外界刺激发生反应3.可兴奋细胞—

神经细胞、肌细胞、腺细胞一、细胞生物电与细胞的兴奋（一）细胞的兴奋性一、细胞生物电与细胞的兴奋第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件（二）、细胞的生物电1、静息电位—在静息状态下，存在于细胞膜内外两侧的电位差（膜内为负，膜外为正）。

（二）、细胞的生物电1、静息电位—1).

神经纤维细胞-70mV2).

肌细胞-70mV~-90mV3).

红细胞-20mV1).神经纤维细胞-70mV膜受一定强度的刺激后,在原有静息电位的基础上发生的一次膜两侧电位的快速倒转和复原，即膜快速去极化

后又复极化。2.动作电位膜受一定强度的刺激后,在原有静息电位的基础上发二、生物电产生的机制（一）静息电位产生的机制1.静息状态下细胞膜内外Na+、K+分布不均衡

细胞膜外细胞膜内Na+142mEq/l14mEq/l10:1K+4mEq/l140mEq/l1:35Na+有从膜外向膜内扩散的趋势

K+有从膜内向膜外扩散的趋势二、生物电产生的机制（一）静息电位产生的机制2、静息状态下细胞膜对K+的选择性通透

K

+的通透性大

Na+的通透性极小

K++--+3.达到K+

的平衡电位Ek=RT/ZF

ln[K+]o/[K+]i

2、静息状态下细胞膜对K+的选择性通透K++--+3.达第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件（二）动作电位形成机制上升支：Na+内流（Na+的平衡电位）下降支：K+外流负后电位:K+外流暂时性减弱正后电位：Na+-K+泵的活动（二）动作电位形成机制上升支：Na+内流动作电位的特点

1、不衰减性传导

2、“全或无”现象3、存在不应期（绝对不应期和相对不应期）动作电位的特点（三）、阈电位和锋电位阈电位（thresholdmembranepotential)

膜去极化到达爆发动作电位的临界膜电位。阈电位的特性：引起膜上电压门控性Na+通道大量开放。引起锋电位的条件：膜去极化达到阈电位。（三）、阈电位和锋电位阈电位（thresholdmembr膜上电压门控Na+通道快速大量开放的原因Na+

再生性循环(正反馈)

阈强度刺激

膜去极化达阈电位

一定数量Na+通道开放

Na+内流

膜进一步去极化大量的Na+通道开放（Na+通道的激活）+膜上电压门控Na+通道快速大量开放的原因Na+阈强度（thresholdintensity)—

能使膜去极化达到阈电位的外加刺激的强度阈刺激：具有阈强度的刺激阈下刺激：比阈强度弱的刺激阈强度（thresholdintensity)—（四）阈下刺激与局部兴奋

1.局部兴奋（局部反应）：

阈下刺激引起膜上Na+通道少量开放，在受刺激膜的局部出现较小的去极化。（四）阈下刺激与局部兴奋1.局部兴奋（局部反应）：第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件2.局部兴奋的特性

(1)电紧张性扩布(2)无“全或无”现象(3)

可叠加2.局部兴奋的特性三、动作电位的传导

无髓神经有髓神经三、动作电位的传导无髓神经第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件第二章细胞的基本功能第二章细胞的基本功能第一节细胞膜的结构特点

和物质转运功能第一节细胞膜的结构特点

和物质转一、细胞膜的结构特点一、细胞膜的结构特点（一）脂质双分子层疏水性非极性基团（长烃链）亲水性极性基团(磷酸和碱基)（一）脂质双分子层疏水性非极性基团亲水性极性基团(磷酸和碱基脂质双分子层功能：①构成细胞膜的基架③构成细胞膜与外界环境的屏障②液态意义：细胞可以承受相当大的张力和外形改变而不破裂；而且即使膜结构有时发生一些较小的断裂，也可以自动融合而修复，仍保持膜的完整性。脂质双分子层功能：①构成细胞膜的基架（二）蛋白质特点：分子大小不同形态不同镶嵌在膜内的深浅不同功能不同（二）蛋白质特点：分子大小不同蛋白质功能：①物质转运（如：通道蛋白、载体蛋白、离子泵）②传递信息（如受体）③免疫标志（如抗原、抗体）

蛋白质功能：①物质转运（如：通道蛋白、载体蛋白、（三）糖类存在形式：糖蛋白或糖脂（三）糖类存在形式：糖蛋白或糖脂糖类功能：①免疫标志②传递信息糖类功能：①免疫标志（四）细胞膜的特性1流动性膜脂的分子运动

（四）细胞膜的特性1流动性膜脂的分子运动膜流动性的生理意义质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。膜流动性的生理意义质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例2不对称性（脂质、膜蛋白及糖类的分布）2不对称性（脂质、膜蛋白及糖类的分布）细胞膜不对称的意义

膜脂、膜蛋白和复合糖在膜上均呈不对称分布，导致膜功能的不对称性和方向性，即膜内外两层的流动性不同，使物质传递有一定方向，信号的接受和传递也有一定方向等。细胞膜不对称的意义膜脂、膜蛋白和复合糖在膜上均呈不对称1概念：某些脂溶性物质（如O2、CO2等）由膜高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。2影响因素：①膜两侧分子的浓度差②膜对物质的透性3特点：①脂溶性物质②顺浓度梯度③不消耗能量（一）简单扩散二、细胞膜的跨膜物质转运功能1概念：某些脂溶性物质（如O2、CO2等）由膜高浓度侧向低（二）易化扩散1概念：非脂溶性物质或脂溶性小的物质，在特殊蛋白质的帮助下，由膜高浓度侧向低浓度侧扩散的现象。如葡萄糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等无机离子）2特点：①顺浓度差②细胞不耗能③需要膜蛋白的参与3分类（根据膜蛋白的不同）①以载体为中介的易化扩散②以通道为中介的易化扩散（二）易化扩散1概念：非脂溶性物质或脂溶性小的物质，在特殊①以载体为中介的易化扩散特点：a高度的结构特异性

b饱和现象

c竞争性抑制①以载体为中介的易化扩散特点：a高度的结构特异性②以通道为中介的易化扩散通道的开放和关闭决定于细胞膜两侧的电位差（电压依从性）和化学浓度差（化学依从性）。②以通道为中介的易化扩散通道的开放和关闭决定于细胞膜（三）主动转运1概念：是指细胞通过本身的耗能过程，将某些物质分子或离子由膜的低浓度侧向高浓度侧转运的过程。2特点：

①耗能②逆电位差或

化学浓度梯度（三）主动转运1概念：是指细胞通过本身的耗能过程，将某些物①本质：

钠-钾依赖式ATP酶②激活细胞内Na+增加或细胞外K+增加激活③钠泵的作用

泵入钾泵出钠，形成并保持膜内高钾膜外高钠的分布举例：钠-钾离子的转运钠泵①本质：举例：钠-钾离子的转运钠泵ATP④钠泵转运量：3钠出

2钾入⑤钠泵的意义：维持细胞内外离子浓度梯度维持正常细胞结构与功能建立势能贮备ATP④钠泵转运量：3钠出钠泵的作用机理钠泵的作用机理第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件主动转运与被动转运的区别主动转运被动转运需由细胞提供能量不需细胞能量逆电-化学势差顺电-化学势差使膜两侧浓度差更大使膜两侧浓度差更小主动转运与被动转运的区别主动转运被动转运需由细胞提供能量不需（四）出胞和入胞

1出胞作用：指某些大分子物质或物质团块由细胞排出的过程。例如，腺细胞分泌某些酶和粘液，内分泌腺分泌激素以及神经末稍释放递质等都属于出胞作用（四）出胞和入胞

2入胞作用：指某些大分子物质或物质团块进入细胞的过程。例如，细菌、病毒等。可分为吞噬和吞饮

三、细胞膜的受体功能受体（receptor)：一般指位于细胞膜上的能够特异性与外来信号分子（配体）结合，并介导细胞生物学效应的蛋白质。

除膜受体外，还有胞浆受体和核受体。结构包括：调节亚单位、转导物和催化亚单位三部分。具有特异性、饱和性和可逆性等基本特性。三、细胞膜的受体功能受体（receptor)：一般指位于细胞激动剂：指与膜受体结合后可引发特定生物学效应的物质。抑制剂：指与膜受体结合后，降低激动剂作用的物质。激动剂：指与膜受体结合后可引发特定生物学效应的物质。第二节

细胞膜的跨膜信号转导

第二节

细胞膜的跨膜信号转导

一、细胞跨膜信号转导的概念1.信号:含有信息内容的一种物质或刺激2.人体内的信号:存在于细胞外液中含有信息内容的化学物质,或机械的、电的、电磁波等刺激一、细胞跨膜信号转导的概念1.信号:含有信息内容的一种3.信号的类型

化学信号激素,递质,细胞因子机械信号声音电磁信号光电信号电流3.信号的类型化学信号激素,递质,细胞因子4.跨膜信号转导

外界信号细胞膜表面一种或几种膜蛋白分子构象改变新的信号进入胞内膜电位或其他功能变化

4.跨膜信号转导

外界信号细胞二、细胞跨膜信号转导系统环腺苷酸信号转导系统肌醇信号转导系统酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导

二、细胞跨膜信号转导系统环腺苷酸信号转导系统（一）环腺苷酸信号转导系统（一）环腺苷酸信号转导系统第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件（二）肌醇信号转导系统（二）肌醇信号转导系统（三）酪氨酸激酶受体完成的

跨膜信号转导生长因子，胰岛素为信号（三）酪氨酸激酶受体完成的

跨膜信号转导生长因子信号

接合膜酪氨酸激酶外侧端

激活内侧酪氨酸蛋白激酶活性

受体本身酪氨酸残基磷酸化和胞内其它蛋白残基磷酸化

细胞功能的变化信号转导过程信号接合膜酪氨酸激酶外侧端信第三节细胞的生长、增殖、凋亡与保护（一）细胞的生长与增殖细胞周期：从一次分裂结束到下次分裂完成所经历的整个过程。细胞周期分为四个期：S期（DNA合成期）C2M期（有丝分裂期）C1C1SC2M第三节细胞的生长、增殖、凋亡与保护（一）细胞的生长与增殖CLelandHartwellPaulNurseTimHunt

因发现了一类细胞周期调控基因而获此殊荣。这些基因中有一个被命名为“起始（start）”，它在细胞周期调控的第一步中起着关键作用。哈特韦尔还引入了“检测点（checkpoint）”

这一概念，这对理解细胞周期如何运行和运转颇有帮助。

运用遗传学和分子生物学方法首次鉴定、克隆出细胞周期的关键调控子之CDK分子（周期素依赖性激酶）。他还发现CDK在进化中高度保守，它可使其他蛋白质磷酸化，从而使细胞沿着细胞周期不断地进行分裂。

第一个发现了周期素(cyclin)，这是一类蛋白质，是CDK的调控分子。亨特在研究中发现，周期素在每次细胞分裂过程中均发生周期性的降解，后来证明这是细胞周期调控的一种普遍性的重要机制。

三位学者对细胞周期研究的主要贡献LelandHartwellPaulNurseTimH二、细胞凋亡（apoptosis）：

apoptosis=“αποπτοσισ”“apo（离开，分离）+ptosis（下降，掉下来）”=fallingoff概念：生理或病理状态下，经过一系列基因的激活、表达及调控等过程而发生的由基因控制的、自主的、有序的细胞死亡。细胞凋亡（apoptosis）称为“程序性细胞死亡（programmedcelldeath）”二、细胞凋亡（apoptosis）：apopto2细胞凋亡的特征（三）细胞保护保护方式：直接保护间接保护2细胞凋亡的特征第四节细胞的兴奋性与

生物电现象第四节细胞的兴奋性与

生物电现象（一）细胞的兴奋性1.兴奋性—

活组织或细胞对外界刺激发生反应的能力2.兴奋—

组织或细胞对外界刺激发生反应3.可兴奋细胞—

神经细胞、肌细胞、腺细胞一、细胞生物电与细胞的兴奋（一）细胞的兴奋性一、细胞生物电与细胞的兴奋第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai精编版课件（二）、细胞的生物电1、静息电位—在静息状态下，存在于细胞膜内外两侧的电位差（膜内为负，膜外为正）。

（二）、细胞的生物电1、静息电位—1).

神经纤维细胞-70mV2).

肌细胞-70mV~-90mV3).

红细胞-20mV1).神经纤维细胞-70mV膜受一定强度的刺激后,在原有静息电位的基础上发生的一次膜两侧电位的快速倒转和复原，即膜快速去极化

后又复极化。2.动作电位膜受一定强度的刺激后,在原有静息电位的基础上发二、生物电产生的机制（一）静息电位产生的机制1.静息状态下细胞膜内外Na+、K+分布不均衡

细胞膜外细胞膜内Na+142mEq/l14mEq/l10:1K+4mEq/l140mEq/l1:35Na+有从膜外向膜内扩散的趋势

K+有从膜内向膜外扩散的趋势二、生