细胞的基本结构和功能课件

第二章细胞的基本功能

第一节细胞膜的结构与物质转运功能第二节细胞的跨膜信号转导第三节细胞的生物电现象第四节肌细胞的收缩功能第二章细胞的基本功能第一节细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构(fluidmosaicmodel)7.5~10nm第一节细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构(flu（一）脂质双分子层液态的脂质双分子层，磷脂70%，胆固醇小于30%。体温下呈液态，具有流动性。（二）细胞膜蛋白质

镶嵌或贯穿于脂质双分子层中，膜功能执行者。表面蛋白peripheralprotein:20%~30%

整合蛋白integralprotein：70%~80%（三）细胞膜糖类寡糖或多糖链，形成糖脂或糖蛋白。有些作为抗原决定族=免疫信息（血型）；有些作为膜受体的“可识别”部分，能特异地与激素递质等结合。（一）脂质双分子层（三）细胞膜糖类细胞的基本结构和功能课件二、细胞膜的跨膜物质转运功能

离子、小分子物质，大分子蛋白质等物质，液滴，团块性固体物质等的进出细胞膜。二、细胞膜的跨膜物质转运功能离子、小分子物质，（一）单纯扩散（simplediffusion）单纯扩散：一些脂溶性物质顺浓度差或电位差的跨膜物质转运。如：CO2，O2等。影响单纯扩散扩散通量的因素：1、浓度差2、通透性：物质通过细胞膜的难易程度（一）单纯扩散（simplediffusion）单纯扩散（二）易化扩散（facilitateddiffusion）

一些不溶于脂质或溶解度甚小的物质，在细胞膜上一些特殊蛋白质的帮助下，由细胞膜的高浓度的一侧向低浓度的一侧转运。如：葡萄糖，氨基酸及各种离子等。

可分为载体介导和通道介导的易化扩散两种类型。（二）易化扩散（facilitateddiffusion1、载体介导的易化扩散

（carrierfacilitateddiffusion）

与小分子的有机物如葡萄糖、氨基酸等转运有关。速度：102~104/s。特点：(1)结构特异性(2)饱和现象（saturation）(3)竞争性抑制(competitiveinhibition)1、载体介导的易化扩散与小分子的有机物如葡萄细胞的基本结构和功能课件2、通道介导的易化扩散channelmediatedfacillateddiffusion

与离子的易化扩散有关，推测在蛋白质内部出现了一条贯穿膜内外的水相孔道。Na+,K+,Ca2+,Cl-等离子的转运。特点:

(1)高度选择性；

(2)转运速度快：107～108/s；(3)顺浓度、电位梯度转运。2、通道介导的易化扩散与离子的易化扩散有关，推测在蛋通道门控机制:（1）化学门控通道（chemically-gatedchannel）（2）电压门控通道(voltage-gatedchannel)（3）机械门控通道（mechanically-gatedchannel)存在非门控通道，始终处于开放状态。通道门控机制:（1）化学门控通道（chemically-ga细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件被动转运（passivetransport）

单纯扩散和易化扩散过程中，物质顺电-化学梯度进行跨膜转运，细胞本身无须消耗能量。被动转运（passivetransport）（三）主动转运（activetransport）

细胞通过本身的某种耗能过程，将物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程称为主动转运。

分为原发性和继发性主动转运两种类型。（三）主动转运（activetransport）

细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度差（或电位差）转运的过程。由离子泵（ionpump）介导，离子泵的本质为ATP酶（ATPase），如钠泵、钙泵。1.原发性主动转运（primaryactivetransport）细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度差（或电神经细胞和骨骼肌细胞Na+浓度的膜外、膜内之比为12K+浓度的膜内、膜外之比为30

钠泵:又称钠-钾泵（sodium-potassiumpump），是Na+-K+依赖式ATP酶。神经细胞和骨骼肌细胞Na+浓度的膜外、膜内之比为12K+细胞的基本结构和功能课件钠-钾泵sodium-potassiumpump是具有ATP酶活性，可分解ATP释放能量，用以逆电-化学梯度跨膜转运Na+、K+细胞内的Na+↑和细胞外K+↑均可激活其酶活性，消耗能量约占人体代谢产能的1/4。为生电性，即每分解一分子ATP可泵出3个Na+，同时泵入2个K+钠-钾泵sodium-potassiumpump是具有

生理意义：保持细胞内、外Na+，K+不均衡分布，为细胞电活动的发生提供势能储备细胞内高K+是代谢活动的必要条件维持细胞正常的渗透压及形态建立Na+浓度势能储备，协助营养物质的继发性主动转运生理意义：保持细胞内、外Na+，K+不均衡分布，为细胞电活2.继发性主动转运（secondaryactivetransport）

指物质转运过程中，间接利用钠泵活动所建立的跨膜势能进行逆浓度梯度的转运方式。同相转运（symport）：

被转运物与Na+转运方向相同。逆相转运（antiport）：

被转运物与Na+转运方向相反。2.继发性主动转运指物质转运过程中，间接利用钠泵细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件

出胞和入胞主要涉及大分子和物质团块的跨膜物质转运，是更复杂的、伴有膜结构改变的主动转运方式。（四）出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis）

细胞排出某些大分子或团块物质过程。如内分泌细胞分泌激素，外分泌细胞分泌酶原，黏液，神经细胞释放递质。细胞分泌时，囊泡被运到细胞内表面与胞膜融合，再向胞外开口，将内容物排出。1、出胞（exocytosis）出胞和入胞主要涉及大分子和物质团块的跨膜物质转细胞的基本结构和功能课件

是指细胞外大分子或物质团块（如细菌等）进入细胞的过程。物质被细胞膜识别并互相接触，接触处细胞膜向内凹陷，并把物质包裹起来，然后膜融合断裂，形成包含摄入物的小泡。入胞有2种类型：2、入胞（endocytosis）①吞噬（phagocytosis）:

只发生在特殊细胞，如单核细胞，巨噬细胞，中性粒细胞。是指细胞外大分子或物质团块（如细菌等）进入细胞②吞饮（pinocytosis）：

可发生在几乎所有的细胞。

吞饮又可分为液相入胞和受体介导式入胞。受体介导式入胞：被转运物质与膜表面特异性受体蛋白相互作用，而引起的入胞过程，如Insulin、大分子营养物质的入胞。②吞饮（pinocytosis）：细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件第二节细胞的跨膜信号转导功能一、细胞间的信号传递方式（一）化学性传递

某一细胞兴奋后，通过释放某种化学物质作用于相邻细胞的受体，引起另一细胞随之兴奋，称化学性传递。第二节细胞的跨膜信号转导功能一、细胞间的信号传递方式（一1、化学信号

<1>神经递质<2>激素<3>细胞因子2、受体

在化学传递过程中，化学信号物质大多数并不进入各自的靶细胞，而是选择性地同靶细胞膜上的特异受体结合，通过细胞膜跨膜信号转导，间接地引起靶细胞的活动发生变化。

受体类型：膜受体胞浆受体核受体1、化学信号2、受体

(二)直接电传递(二)直接电传递(一)G蛋白耦联受体介导的信号转导1、G蛋白耦联受体及其家族分子<1>G蛋白耦联受体：最大的细胞表面受体家族，共有300多种；受体由一条7次穿膜的肽链构成，膜外侧有配体的结合部位，胞浆侧有结合G蛋白的部位，通过与配体结合后的构象变化来结合和激活G蛋白。

二、细胞的跨膜信号转导(一)G蛋白耦联受体介导的信号转导二、细胞的跨膜信号转导细胞的基本结构和功能课件G蛋白GDPG蛋白GTPACG蛋白GTP

ATPPPPPP

cAMPP蛋白激酶活化功能蛋白质活化细胞生物效应HHHHGDPGTPACGTPATPPPPPP<2>G蛋白：也称GTP结合蛋白，是耦联膜受体与效应器的一种特定蛋白，由α、β和γ三个亚单位组成，其中α亚单位具有鸟苷酸的结合位点和GTP酶活性。非活化的G蛋白在膜内与受体分离，其α亚单位结合一分子的GDP；当配体与受体结合后，受体构象改变，从而激活G蛋白，此时α亚单位与GDP解离，结合一分子GTP，并与另两个亚单位分离，继而激活其靶蛋白。<2>G蛋白：也称GTP结合蛋白，是耦联膜受体与效

<3>G蛋白效应器：

A、催化生成第二信使的酶：包括:腺苷酸环化酶(AC)

磷脂酶C(PLC)

磷酸二脂酶(PDE)

磷脂酶A2等

B、离子通道:<3>G蛋白效应器：<4>第二信使：

它是激素、递质、细胞因子等信号分子作用于细胞膜后细胞内产生的信号因子，间接地把细胞外信号转入细胞内。包括cAMP、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环-磷酸鸟苷(cGMP)和Ca2+等。<4>第二信使：2、主要的信号转导途径

A、受体-G蛋白-AC途径：外来信使细胞膜受体G蛋白腺甘酸环化酶ATP蛋白激酶A心肌：增加Ca2+通道数胃：促进胃酸分泌脑：抑制K+通道，延长放电cAMP2、主要的信号转导途径外来信使细胞膜受体G蛋白腺甘酸环化酶

B、受体-G蛋白-PLC途径配体与受体结合激活G蛋白Gρ激活PLC磷脂酰二磷酸肌醇

IP3和DG化学门控Ca通道激活胞浆Ca2+浓度升高B、受体-G蛋白-PLC途径激活PLC磷脂酰二磷酸

(二)离子通道受体介导的信号转导

(二)离子通道受体介导的信号转导细胞的基本结构和功能课件2、电压门控通道

3、机械门控通道

2、电压门控通道3、机械门控通道(三)具有酶耦联活性受体介导的信号转导酪氨酸激酶受体

该类受体本身具有酶的活性，贯穿于膜的脂质双层中，其膜外侧有配体结合的位点，膜内侧具有酪氨酸激酶的结构域。酪氨酸激酶耦联受体(三)具有酶耦联活性受体介导的信号转导

第二章细胞的基本功能

第一节细胞膜的结构与物质转运功能第二节细胞的跨膜信号转导第三节细胞的生物电现象第四节肌细胞的收缩功能第二章细胞的基本功能第一节细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构(fluidmosaicmodel)7.5~10nm第一节细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构(flu（一）脂质双分子层液态的脂质双分子层，磷脂70%，胆固醇小于30%。体温下呈液态，具有流动性。（二）细胞膜蛋白质

镶嵌或贯穿于脂质双分子层中，膜功能执行者。表面蛋白peripheralprotein:20%~30%

整合蛋白integralprotein：70%~80%（三）细胞膜糖类寡糖或多糖链，形成糖脂或糖蛋白。有些作为抗原决定族=免疫信息（血型）；有些作为膜受体的“可识别”部分，能特异地与激素递质等结合。（一）脂质双分子层（三）细胞膜糖类细胞的基本结构和功能课件二、细胞膜的跨膜物质转运功能

离子、小分子物质，大分子蛋白质等物质，液滴，团块性固体物质等的进出细胞膜。二、细胞膜的跨膜物质转运功能离子、小分子物质，（一）单纯扩散（simplediffusion）单纯扩散：一些脂溶性物质顺浓度差或电位差的跨膜物质转运。如：CO2，O2等。影响单纯扩散扩散通量的因素：1、浓度差2、通透性：物质通过细胞膜的难易程度（一）单纯扩散（simplediffusion）单纯扩散（二）易化扩散（facilitateddiffusion）

一些不溶于脂质或溶解度甚小的物质，在细胞膜上一些特殊蛋白质的帮助下，由细胞膜的高浓度的一侧向低浓度的一侧转运。如：葡萄糖，氨基酸及各种离子等。

可分为载体介导和通道介导的易化扩散两种类型。（二）易化扩散（facilitateddiffusion1、载体介导的易化扩散

（carrierfacilitateddiffusion）

与小分子的有机物如葡萄糖、氨基酸等转运有关。速度：102~104/s。特点：(1)结构特异性(2)饱和现象（saturation）(3)竞争性抑制(competitiveinhibition)1、载体介导的易化扩散与小分子的有机物如葡萄细胞的基本结构和功能课件2、通道介导的易化扩散channelmediatedfacillateddiffusion

与离子的易化扩散有关，推测在蛋白质内部出现了一条贯穿膜内外的水相孔道。Na+,K+,Ca2+,Cl-等离子的转运。特点:

(1)高度选择性；

(2)转运速度快：107～108/s；(3)顺浓度、电位梯度转运。2、通道介导的易化扩散与离子的易化扩散有关，推测在蛋通道门控机制:（1）化学门控通道（chemically-gatedchannel）（2）电压门控通道(voltage-gatedchannel)（3）机械门控通道（mechanically-gatedchannel)存在非门控通道，始终处于开放状态。通道门控机制:（1）化学门控通道（chemically-ga细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件被动转运（passivetransport）

单纯扩散和易化扩散过程中，物质顺电-化学梯度进行跨膜转运，细胞本身无须消耗能量。被动转运（passivetransport）（三）主动转运（activetransport）

细胞通过本身的某种耗能过程，将物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程称为主动转运。

分为原发性和继发性主动转运两种类型。（三）主动转运（activetransport）

细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度差（或电位差）转运的过程。由离子泵（ionpump）介导，离子泵的本质为ATP酶（ATPase），如钠泵、钙泵。1.原发性主动转运（primaryactivetransport）细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度差（或电神经细胞和骨骼肌细胞Na+浓度的膜外、膜内之比为12K+浓度的膜内、膜外之比为30

钠泵:又称钠-钾泵（sodium-potassiumpump），是Na+-K+依赖式ATP酶。神经细胞和骨骼肌细胞Na+浓度的膜外、膜内之比为12K+细胞的基本结构和功能课件钠-钾泵sodium-potassiumpump是具有ATP酶活性，可分解ATP释放能量，用以逆电-化学梯度跨膜转运Na+、K+细胞内的Na+↑和细胞外K+↑均可激活其酶活性，消耗能量约占人体代谢产能的1/4。为生电性，即每分解一分子ATP可泵出3个Na+，同时泵入2个K+钠-钾泵sodium-potassiumpump是具有

生理意义：保持细胞内、外Na+，K+不均衡分布，为细胞电活动的发生提供势能储备细胞内高K+是代谢活动的必要条件维持细胞正常的渗透压及形态建立Na+浓度势能储备，协助营养物质的继发性主动转运生理意义：保持细胞内、外Na+，K+不均衡分布，为细胞电活2.继发性主动转运（secondaryactivetransport）

指物质转运过程中，间接利用钠泵活动所建立的跨膜势能进行逆浓度梯度的转运方式。同相转运（symport）：

被转运物与Na+转运方向相同。逆相转运（antiport）：

被转运物与Na+转运方向相反。2.继发性主动转运指物质转运过程中，间接利用钠泵细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件

出胞和入胞主要涉及大分子和物质团块的跨膜物质转运，是更复杂的、伴有膜结构改变的主动转运方式。（四）出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis）

细胞排出某些大分子或团块物质过程。如内分泌细胞分泌激素，外分泌细胞分泌酶原，黏液，神经细胞释放递质。细胞分泌时，囊泡被运到细胞内表面与胞膜融合，再向胞外开口，将内容物排出。1、出胞（exocytosis）出胞和入胞主要涉及大分子和物质团块的跨膜物质转细胞的基本结构和功能课件

是指细胞外大分子或物质团块（如细菌等）进入细胞的过程。物质被细胞膜识别并互相接触，接触处细胞膜向内凹陷，并把物质包裹起来，然后膜融合断裂，形成包含摄入物的小泡。入胞有2种类型：2、入胞（endocytosis）①吞噬（phagocytosis）:

只发生在特殊细胞，如单核细胞，巨噬细胞，中性粒细胞。是指细胞外大分子或物质团块（如细菌等）进入细胞②吞饮（pinocytosis）：

可发生在几乎所有的细胞。

吞饮又可分为液相入胞和受体介导式入胞。受体介导式入胞：被转运物质与膜表面特异性受体蛋白相互作用，而引起的入胞过程，如Insulin、大分子营养物质的入胞。②吞饮（pinocytosis）：细胞的基本结构和功能课件细胞的基本结构和功能课件第二节细胞的跨膜信号转导功能一、细胞间的信号传递方式（一）化学性传递

某一细胞兴奋后，通过释放某种化学物质作用于相邻细胞的受体，引起另一细胞随之兴奋，称化学性传递。第二节细胞的跨膜信号转导功能一、细胞间的信号传递方式（一1、化学信号

<1>神经递质<2>激素<3>细胞因子2、受体

在化学传递过程中，化学信号物质大多数并不进入各自的靶细胞，而是选择性地同靶细胞膜上的特异受体结合，通过细胞膜跨膜信号转导，间接地引起靶细胞的活动发生变化。

受体类型：膜受体胞浆受体核受体1、化学信号2、受体

(二)直接电传递(二)直接电传递(一)G蛋白耦联受体介导的信号转导1、G蛋白耦联受体及其家族分子<1>G蛋白耦联受体：最大的细胞表面受体家族，共有300多种；受体由一条7次穿膜的肽链构成，膜外侧有配体的结合部位，胞浆侧有结合G蛋白的部位，通过与配体结合后的构象变化来结合和激活G蛋白。

二、细胞的跨膜信号转导(一)G蛋白耦联受体介导的信号转导二、细胞的跨膜信号转导细胞的基本结构和功能课件G蛋白GDPG蛋白GTPACG蛋白GTP

ATPPPPPP

cAMPP蛋白激酶活化功能蛋白质活化细胞生物效应HHHHGDPGTPACGTPATPPPPPP<2>G蛋白：也称GTP结合蛋白，是耦联膜受体与效应器的一