生理学：第二章 细胞的基本功能1

第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能一、细胞膜的分子结构一、细胞膜的分子结构“液态镶嵌模型液态镶嵌模型”学说学说第一节第一节 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能脂质双分子层脂质双分子层蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质糖脂糖脂糖蛋白糖蛋白 膜的基架是液态的膜的基架是液态的脂质双分子层脂质双分子层，其间，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质蛋白质。脂质双分子层脂质双分子层水水亲水性基团亲水性基团疏水性基团疏水性基团双嗜性分子双嗜性分子（磷脂、胆固醇等）（磷脂、胆固醇等）水水水水亲水性基团亲水性基团疏水性基团疏水性基团脂质双分子层脂质双分子层双嗜性分子双嗜性分子（磷脂、胆固醇等）（磷脂、胆固醇等）脂质双分子层脂质双分子层蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质糖脂糖脂糖蛋白糖蛋白 膜的基架是液态的膜的基架是液态的脂质双分子层脂质双分子层，其间，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质蛋白质。（表面蛋白、整合蛋白）（表面蛋白、整合蛋白）二、跨细胞膜的物质转运二、跨细胞膜的物质转运（掌握）（掌握）什么样的物质容易通过细胞膜？什么样的物质容易通过细胞膜？ 分子大小？分子大小？ 脂溶性？脂溶性？ 带电状态？带电状态？ 其他因素其他因素（小者易过）（小者易过）（脂溶性者易过）（脂溶性者易过）（同性相斥、异性相吸）（同性相斥、异性相吸）（如膜蛋白帮助、细胞活动）（如膜蛋白帮助、细胞活动）各种物质是如何进出细胞的各种物质是如何进出细胞的？ 主动？主动？ 被动？被动？细胞是否耗能？细胞是否耗能？二、跨细胞膜的物质转运二、跨细胞膜的物质转运（掌握）（掌握）物质的跨膜转运的方式（机制）物质的跨膜转运的方式（机制）（一）单纯扩散（一）单纯扩散（二）易化扩散（二）易化扩散（四）膜泡运输（四）膜泡运输（三）主动转运（三）主动转运经经通道通道经经载体载体原发性原发性继发性继发性出胞出胞入胞入胞耗能耗能（一）单纯扩散（一）单纯扩散 物质从质膜的物质从质膜的高浓度高浓度一侧通过脂质分子间隙一侧通过脂质分子间隙向向低浓度低浓度一侧进行的跨膜扩散。一侧进行的跨膜扩散。（simple diffusion）细胞外细胞外细胞内细胞内影响因素：影响因素：2.通透性通透性1.浓度梯度浓度梯度转运物质转运物质:2. 水等水等1. O2、CO2等等（一）单纯扩散（一）单纯扩散物质的跨膜转运的方式（机制）物质的跨膜转运的方式（机制）（一）单纯扩散（一）单纯扩散（二）易化扩散（二）易化扩散（四）膜泡运输（四）膜泡运输（三）主动转运（三）主动转运经经通道通道经经载体载体原发性原发性继发性继发性出胞出胞入胞入胞耗能耗能（二）易化扩散（二）易化扩散 在膜蛋白的帮助在膜蛋白的帮助（介导）（介导）下，非脂溶性的下，非脂溶性的小分子物质或带电离子顺浓度梯度和（或）电小分子物质或带电离子顺浓度梯度和（或）电位梯度进行的跨膜转运。位梯度进行的跨膜转运。葡萄糖、氨基酸等葡萄糖、氨基酸等通道、载体（转运体）通道、载体（转运体）（facilitated diffusion）细胞外细胞外细胞内细胞内 1. 经通道易化扩散经通道易化扩散离子通道离子通道（贯穿脂质双层，中央带有亲水性孔道）（贯穿脂质双层，中央带有亲水性孔道）细胞外细胞外细胞内细胞内 1. 经通道易化扩散经通道易化扩散Ca2+细胞外细胞外细胞内细胞内 1. 经通道易化扩散经通道易化扩散Ca2+门控特性门控特性离子选择性离子选择性特点：特点：离子通道的门控特性示意图（离子通道的门控特性示意图（p13）电压门控通道电压门控通道化学门控通道化学门控通道机械门控通道机械门控通道扩散速度扩散速度极快极快（106 108个离子个离子/s）顺顺浓度差（被动转运）浓度差（被动转运）要点：要点：门控特性门控特性具有明显的具有明显的离子选择性离子选择性（通道介导的跨膜转运）（通道介导的跨膜转运）1. 经通道经通道易化扩散易化扩散（少数为（少数为非门控通道非门控通道）细胞外细胞外细胞内细胞内 2. 经载体的易化扩散经载体的易化扩散葡萄糖葡萄糖细胞外细胞外细胞内细胞内 2. 经载体的易化扩散经载体的易化扩散葡萄糖葡萄糖细胞外细胞外细胞内细胞内 2. 经载体的易化扩散经载体的易化扩散葡萄糖葡萄糖细胞外细胞外细胞内细胞内 2. 经载体的易化扩散经载体的易化扩散葡萄糖葡萄糖结构特异性结构特异性顺浓度差（被动转运）顺浓度差（被动转运）要点：要点：（载体介导的跨膜转运）（载体介导的跨膜转运）2. 经载体的经载体的易化扩散易化扩散细胞外细胞外细胞内细胞内 2. 经载体的易化扩散经载体的易化扩散葡萄糖葡萄糖结构特异性结构特异性顺浓度差（被动转运）顺浓度差（被动转运）要点：要点：饱和现象饱和现象（载体介导的跨膜转运）（载体介导的跨膜转运）2. 经载体的经载体的易化扩散易化扩散Vmax 转运速率转运速率底物浓度底物浓度结构特异性结构特异性顺浓度差（被动转运）顺浓度差（被动转运）要点：要点：竞争性抑制竞争性抑制饱和现象饱和现象（载体介导的跨膜转运）（载体介导的跨膜转运）2. 经载体的经载体的易化扩散易化扩散细胞外细胞外细胞内细胞内 2. 经载体的易化扩散经载体的易化扩散葡萄糖葡萄糖原发性主动转运原发性主动转运 某些物质在某些物质在膜蛋白膜蛋白的帮助下，由细胞代的帮助下，由细胞代谢供能而进行的谢供能而进行的逆逆浓度梯度和（或）电位梯浓度梯度和（或）电位梯度跨膜转运。度跨膜转运。（三）主动转运（三）主动转运（primary active transport）根据膜蛋白（根据膜蛋白（载体载体）是否直接消耗能量是否直接消耗能量：继发性主动转运继发性主动转运 （secondary active transport）特点特点：耗能、逆差：耗能、逆差 介导的膜蛋白被称为介导的膜蛋白被称为离子泵（离子泵（ion pump）1. 原发性主动转运原发性主动转运 例如例如: 钠钠-钾泵钾泵（sodium-potassium pump） 钙泵（钙泵（Ca2+ pump） 质子泵（质子泵（H+泵）泵） 钠钠-钾泵钾泵（简称钠泵，也称（简称钠泵，也称Na+、K+-ATP酶）酶）细胞外细胞外细胞内细胞内ATPADP钠泵的主动转运钠泵的主动转运K+Na+细胞外细胞外细胞内细胞内K+Na+钠泵的主动转运钠泵的主动转运细胞外细胞外细胞内细胞内K+Na+钠泵的主动转运钠泵的主动转运钠泵钠泵钠泵活动钠泵活动: 每分解一分子每分解一分子ATP将将3个个Na+泵出泵出细胞，细胞， 同时将同时将2个个K+泵入泵入细胞。细胞。 当当Na+内内或或K+外外时，钠泵被激活时，钠泵被激活钠泵活动的结果钠泵活动的结果 建立和保持建立和保持Na+、K+在细胞在细胞内外内外的的不不均衡均衡分布：分布： 细胞内高钾，细胞外高钠细胞内高钾，细胞外高钠钠泵活动的生理意义钠泵活动的生理意义 胞内胞内高高K+利于胞内代谢反应利于胞内代谢反应 维持胞内渗透压和细胞容积：维持胞内渗透压和细胞容积： “排水泵排水泵”作用作用, 将漏入的将漏入的Na+排出排出 细胞电活动细胞电活动的基础的基础 生电性作用，生电性作用，增大增大膜电位差膜电位差 为为继发性继发性主动转运的物质提供主动转运的物质提供势能储备势能储备 驱动力并驱动力并不直接来自不直接来自ATP的分解的分解，而是利用而是利用所形成的所形成的某些离子某些离子的浓度梯度，的浓度梯度，在在这些离子顺浓度这些离子顺浓度梯度扩散梯度扩散其他物质其他物质逆逆浓度梯度和（或）电位梯度的跨膜转浓度梯度和（或）电位梯度的跨膜转运，运，。2. 继发性主动转运继发性主动转运（联合转运联合转运）2K+3Na+葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖2Na+钠泵钠泵同向转运体同向转运体葡萄糖载体葡萄糖载体小肠黏膜上皮吸收葡萄糖小肠黏膜上皮吸收葡萄糖同向转运体（如：钠同向转运体（如：钠-葡萄糖同向转运体）葡萄糖同向转运体）反向转运体或交换体（如：钠氢交换体）反向转运体或交换体（如：钠氢交换体）（symporter）（antiporter） （exchanger）2. 继发性主动转运继发性主动转运（联合转运联合转运）同向转运同向转运反向转运反向转运（四）膜泡运输（四）膜泡运输 出胞出胞（exocytosis）入胞入胞（endocytosis）胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出排出细胞的过程。细胞的过程。细胞外大分子物质或物质团块被细胞膜细胞外大分子物质或物质团块被细胞膜包裹后以囊泡的形式包裹后以囊泡的形式进入进入细胞的过程。细胞的过程。入胞入胞细胞外细胞外细胞内细胞内出胞出胞细胞外细胞外细胞内细胞内出胞出胞细胞外细胞外细胞内细胞内转运方式转运方式转运物质转运物质顺逆差顺逆差细胞是否耗能细胞是否耗能单纯单纯扩散扩散经经载体载体易化易化扩散扩散经经通道通道易化易化扩散扩散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出胞与入胞出胞与入胞Na+的跨膜转运方式？的跨膜转运方式？水的跨膜转运方式？水的跨膜转运方式？