细胞的基本结构和功能课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,第一节 细胞膜的结构和物质转运功能,一、细胞膜的结构,(fluid mosaic model ),7.510nm,（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,peripheral protein:,20%30%,整合蛋白,integral protein,：,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。,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。,（一）单纯扩散（,simple diffusion,）,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：,CO,2,，,O,2,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,（二）易化扩散（,facilitated diffusion,）,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。,1,、载体介导的易化扩散,（,carrier facilitated diffusion,）,与小分子的有机物如葡萄糖、氨基酸等转运有关。速度：,10,2,10,4,/s,。,特点：,(1),结构特异性,(2),饱和现象（,saturation,）,(3),竞争性抑制,(competitive inhibition),2,、通道介导的易化扩散,channel mediated facillated diffusion,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,+,Ca,2+,Cl,-,等离子的转运。,特点,:,(1),高度选择性；,(2),转运速度快：,10,7,10,8,/s,；,(3),顺浓度、电位梯度转运。,通道门控机制,:,（,1,）化学门控通道,（,chemically-gated channel,）,（,2,）电压门控通道,(voltage-gated channel),（,3,）机械门控通道,（,mechanically-gated channel),存在非,门控通道，始终处于开放状态。,被动转运（,passive transport,）,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。,（三）主动转运（,active transport,）,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。,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（,ion pump,）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,（,primary active transport,）,神经细胞和骨骼肌细胞,Na,+,浓度的膜外、膜内之比为,12,K,+,浓度的膜内、膜外之比为,30,钠泵,:,又称钠,-,钾泵,（,sodium-potassium pump,），,是,Na+- K+,依赖式,ATP,酶。,钠,-,钾泵,sodium-potassium pump,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,+,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,2.,继发性主动转运,（,secondary active transport,）,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。,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,）,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,）,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。,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。,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。,1,、,化学信号,神经递质,激素,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,(,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,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,G,蛋 白,GDP,G,蛋 白,GTP,AC,G,蛋 白,GTP,ATP,P,P,P,P,P,cAMP,P,蛋白激酶活化,功能蛋白质活化,细胞生物效应,H,H,H,H,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,、,和,三个亚单位组成，其中,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,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,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。,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,A,2,等,B,、 离子通道,:,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,(IP,3,),、二酰甘油,(DG),、环,-,磷酸鸟苷,(cGMP),和,Ca,2+,等。,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,Ca,2+,通道数,胃：促进胃酸分泌,脑：抑制,K,+,通道，延长放电,cAMP,B,、,受体,-G,蛋白,-PLC,途径,配体与受体结合 激活,G,蛋白,G,激活,PLC,磷脂酰 二磷酸肌醇,IP,3,和,DG,化学门控,Ca,通道激活,胞浆,Ca,2+,浓度升高,(,二,),离子通道受体介导的信号转导,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,