动物生理学第二章节-细胞的基本功能

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1、第二章细胞的基本功能第一节细胞膜的结构特征和物质转运功能细胞膜的功能屏障功能物质转运功能信号转导功能一、细胞膜的结构特征在电子显微镜下分为三层，由脂质、蛋白质和糖类等物质组成，以蛋白质和脂质为主，糖类只占极少量。流体镶嵌模型(fluidmosaicmodel)：细胞膜以流动性的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构和不同生理功能的蛋白质，脂质和蛋白质分子通过非共价键相互作用结合在一起。脂质分子排列成5nm厚的连续双层，作为不透水层阻挡大多数水溶性分子通过，镶嵌在脂质双层中的跨膜蛋白质分子执行膜的其他功能。二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运单纯扩散易化扩散物质顺电势梯度或浓度

2、梯度（即电-化学梯度）进行的跨膜转运过程。1、单纯扩散疏水性小分子及极性分子能迅速地经扩散通过脂双层膜，是单纯的物理过程的跨膜物质转运方式其特点：①疏水性或脂溶性；②小分子；③高到低；④不耗能；⑤不需载体。O2、CO2、N2、类固醇类激素、尿素、甘油、乙醇、H2OO2和CO2单纯扩散示意图特点：　　　①亲水性或非脂溶性；②小分子；③高到低；④不耗能；⑤需膜蛋白。稍大些的极性分子和小的带电离子通过细胞膜需要借助膜蛋白的帮助，扩散速率显著增大，这种扩散方式称为….2、易化扩散载体介导的易化扩散：水溶性小分子如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等在载体蛋白的帮助下顺电-化学梯度进行的被动跨膜转运。特点：

3、①顺浓度梯度转运；②高度的结构特异性；③饱和现象；④竞争性抑制。通道介导的易化扩散：电压门控离子通道化学（配体）门控离子通道机械门控离子通道典型的哺乳动物细胞内外离子浓度的比较单位：mmol/L（二）主动转运细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质分子或离子逆着电-化学梯度进行转运。特点：①小分子；②低到高；③耗能；④需载体。根据主动转运过程中是直接消耗ATP还是间接消耗ATP，主动转运又可分为原发性主动转运和继发性主动转运两种类型。1、原发性主动转运由贯穿在脂质双分子层当中的离子泵蛋白介导、由ATP直接供能的逆电-化学梯度进行的跨膜物质转运方式。钠泵作用示意图钙泵，也称Ca2+-ATP

4、酶，广泛分布于细胞膜、肌质网膜或内质网膜。细胞膜钙泵每分解1分子ATP可将1个Ca2+由细胞内转运到细胞外。当细胞内Ca2+浓度升高时，与钙调蛋白(calmodulin,CaM)生成Ca2+-CaM复合物。该复合物能与钙泵C端某一位点结合，激活钙泵，加速Ca2+外排。通道转运与钠-钾泵转运模式图2、继发性主动转运某种物质逆电-化学梯度进行转运，但所消耗能量不是直接来源于ATP分解，而是由原发性主动转运建立的膜电-化学势能提供，这种转运方式就称之为….小肠黏膜上皮细胞和肾小管上皮细胞对葡萄糖和氨基酸的吸收、Na+-H+交换、Na+-Ca2+交换、Na+-K+-2Cl-同向转运都是以继发性

5、主动转运的方式完成的。同向协同转运反向协同转运（三）出胞和入胞1、出胞胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞外的过程。主要见于细胞的分泌活动以及神经细胞轴突末梢的递质释放活动。2、入胞大分子物质或物质团块（如细菌、细胞碎片等）借助于细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡的方式进入细胞的过程。第二节细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导不同形式的外界信号作用于细胞表面，通过引起膜结构中特殊蛋白质分子的变构作用，将外界环境信息以新的信号形式传向膜内，引起靶细胞产生相应的生物学效应的过程。离子通道受体介导的跨膜信号转导G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导酶偶联受体介导的跨膜信号转导化学门控离子通道一、离子通

6、道受体介导的跨膜信号转导二、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导EWSutherland(1915-1974)1971NobelPrizeinPhysiologyorMedicine1957年美国药理和生理学家肝细胞膜碎片肾上腺素耐热小分子物质肝细胞的细胞质糖原分解完整肝细胞环磷酸腺苷cAMPcyclicadenosinemonophosphate第二信使secondmessenger20世纪80年代美国科学家1994NobelPrizeinPhysiologyorMedicineEHFischerEGKrebs1992NobelPrizeinPhysiologyorMedicine20世

7、纪60年代美国生化学家（一）G蛋白偶联受体信号通路的组成G蛋白偶联受体鸟苷酸结合蛋白（G蛋白）G蛋白效应器第二信使蛋白激酶、离子通道4、第二信使5、靶蛋白细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子，如cAMP、cGMP、IP3、DG、NO、Ca2+，作用是将细胞外信号分子作用于细胞膜的信息传递给细胞内的靶蛋白。离子通道蛋白激酶丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶受体-G蛋白-AC信号通路、受体-G蛋白-PLC信号通路、受体-G蛋白-离子通