细胞的基本功能徐哲13760692159目录第一节细胞膜的基本结构和功能第二节细胞的兴奋性和生物电现象细胞是人体结构和功能的基本单位第一节概述细胞生物膜包括细胞膜,胞内膜生物膜主要由脂质、蛋白质和糖类组成一、膜的化学组成细胞液态镶嵌模型fluidmosaicmodel1972年,Singer和Nicolson提出以液态脂质双分子层为基架,其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质一、膜的化学组成细胞脂质成分:磷脂,胆固醇等脂质双分子层:脂质分子两两相对排列成双分子层,具有流动性稳定性(一)脂质双分子层细胞形态:α-螺旋或球形按功能分类:转运蛋白:转运物质,包括载体、通道、离子泵受体蛋白:传递信息酶蛋白:催化按位置分类:表面蛋白,整合蛋白(二)细胞膜蛋白质细胞形式有糖蛋白或糖脂具有免疫标志、传递信息等功能糖链顺序存在特异性:ABO血型系统(三)细胞膜糖类细胞细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜信号转导功能二、细胞膜的功能细胞(一)细胞的跨膜物质转运功能细胞易化扩散有载体顺浓度单纯扩散无载体顺浓度出胞入胞主动转运有载体逆浓度O2,CO2,N2,水,乙醇,尿素,甘油等通道介导:电压,离子,机械载体介导:葡萄糖、氨基酸原发性:如钠泵继发性:用钠泵势能储备间接供能入胞:吞噬,吞饮出胞单纯扩散特点–顺浓度,不耗能–无载体,无饱和性,无竞争性单纯扩散物质–O2,CO2,N2,水,乙醇,尿素,甘油1.单纯扩散细胞1.单纯扩散细胞单纯扩散影响因素–浓度差、温度和膜的通透性呈正相关–通透性由物质脂溶性和分子量决定思考:如何让弱酸性药物更快吸收?弱酸性药物中毒后如何解救?1.单纯扩散细胞水分子的单纯扩散–渗透:水分子通过半透膜从低浓度向高浓度扩散的方式。–渗透压–肾近曲小管上皮细胞,红细胞对水的通透性很高,存在水通道1.单纯扩散细胞易化扩散特点–顺浓度,不耗能–有载体,有饱和性,有竞争性由载体介导的易化扩散–依赖载体蛋白分子变构进行被动转运–葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等非脂溶性小分子亲水物质2.易化扩散细胞2.易化扩散细胞由通道介导的易化扩散–电压门控通道膜两侧电位差改变时开放–如神经元上的Na+通道–化学门控通道膜受化学物质影响而开放–如激素、递质–机械门控通道膜受牵拉变形时开放–触觉神经末梢、听觉毛细胞等2.易化扩散细胞2.易化扩散细胞原发性主动转运特点–逆浓度,耗能–有载体,有饱和性,有竞争性–如Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵3.主动转运-原发性主动转运细胞Na+-K+泵–又称:钠-钾泵,钠泵,钠钾-ATP酶–钠泵是特殊的膜蛋白工作原理–每分解1分子ATP,使3个Na+移到膜外,2个K+移到膜内3.主动转运-原发性主动转运细胞3.主动转运-原发性主动转运细胞钠泵活动的意义–膜内高K+,为许多代谢反应的必需条件–膜内高K+,是细胞静息电位形成的基础–膜外高Na+,维持细胞正常体积和渗透压–膜外高Na+,为继发性主动转运提供势能贮备–钠泵每次活动产生1个正电荷的净外移,具有生电效应3.主动转运-原发性主动转运细胞Ca2+-Mg2+泵–又称:钙泵,钙镁-ATP酶工作原理–细胞膜钙泵每分解1分子ATP将1个Ca2+移出胞外;内质网膜钙泵每分解1分子ATP将2个Ca2+移入内质网。3.主动转运-原发性主动转运细胞钙泵活动的意义–钙泵活动造成的细胞内Ca2+浓度极低,使细胞对Ca2+内流非常敏感。所以Ca2+内流成为触发很多生理过程的关键因素。–如肌细胞的收缩,突触前膜囊泡中递质的释放。3.主动转运-原发性主动转运细胞H+-K+泵–又称:质子泵,氢钾-ATP酶工作原理–分布于胃壁细胞膜和肾小管闰细胞膜上,主要功能是分泌H+。3.主动转运-原发性主动转运细胞继发性主动转运特点–逆浓度,间接耗能–有载体,有饱和性,有竞争性–如小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞对葡萄糖和氨基酸的吸收3.主动转运-继发性主动转运细胞继发性主动转运原理–如小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收,是由Na+-葡萄糖同向转运和钠泵偶联完成–小肠上皮细胞有钠泵,造成胞内Na+浓度低于肠腔液,于是Na+不断由肠腔液顺浓度差进入细胞,由此释放的势能则用于葡萄糖逆浓度转运。3.主动转运-继发性主动转运细胞出胞–细胞的分泌活动–如腺体、神经细胞4.出胞入胞细胞出胞过程分泌蛋白在粗面内质网合成运送到高尔基体形成囊泡囊泡移向细胞膜囊泡膜和细胞膜接触融合融合处出现裂口囊泡一次性排空囊泡膜变成细胞膜4.出胞入胞细胞入胞–细胞外大分子物质进入细胞的过程–细菌、病毒、异物或血浆中脂蛋白颗粒、大分子营养物质等4.出胞入胞细胞入胞过程受体对物质的辨认受体底物特异性结合形成复合物复合物向细胞膜移动细胞膜内陷凹陷膜与细胞膜断离形成吞食泡吞食泡与胞内体的膜性结构融合4.出胞入胞细胞不同形式的外界信号作用于细胞膜表面,通过引起膜结构中某种特殊蛋白质分子的变构作用,以新的信号传到膜内,再引发细胞的功能改变,这个过程称跨膜信号转导。细胞的信号转导本质上就是细胞和分子水平的功能调节。(二)细胞的跨膜信号转导功能细胞受体:细胞膜中具有接受和转导信息功能的蛋白质配体:与受体发生特异性结合的活性物质根据受体不同,对细胞信号转导方式分类:1.离子通道型受体介导的信号转导2.G蛋白偶联受体介导的信号转导3.酶联型受体介导的信号转导(二)细胞的跨膜信号转导功能细胞细胞生物电细胞在进行生命活动时都伴有电现象,由某些带电离子跨膜移动产生,表现为膜电位膜电位细胞膜内外的电位差,包括静息电位和动作电位应用心电图、脑电图、胃肠电图和视网膜电图是在器官水平上记录到的生物电,是细胞生物电的总和第二节概述细胞静息电位–安静状态下,细胞膜两侧存在的内负外正且相对平稳的电位差–规定膜外为0电位,膜内的负电位值为静息电位值–不同细胞静息电位值不同1.静息电位细胞静息电位的测量–参考电极置于细胞外液–测量电极为玻璃微电极1.静息电位细胞1.静息电位细胞极化polarization–静息电位存在时膜两侧所保持的内负外正状态去极化/除极化depolarization–静息电位绝对值减小的过程复极化repolarization–细胞先发生去极化,然后再向静息电位恢复的过程1.静息电位细胞超极化hyperpolarization–静息电位绝对值增大的过程超射overshoot–膜电位高于零电位的部分1.静息电位细胞动作电位•各种可兴奋细胞受到有效刺激时,在细胞膜两侧产生的快速、可逆、有扩布性的电位变化构成•锋电位:动作电位的标志上升支-去极相下降支-复极相•后电位负后电位,正后电位2.动作电位细胞动作电位的特性–“全或无”动作电位一经出现其幅度就达到一定的数值,不因刺激的增强而随之增大–不衰减传播动作电位在同一细胞膜上的传播是不衰减的,其幅度和波形始终保持不变–脉冲式发放,不融合2.动作电位细胞静息电位产生机制–细胞内外K+分布不均衡,即细胞内高钾–安静状态细胞主要对K+有通透性–K+易化扩散向膜外扩散,直至达平衡电位,即静息电位3.静息电位产生的机制细胞动作电位产生机制–上升支:Na+内流–下降支:K+外流4.动作电位产生的机制细胞阈刺激–阈值:能引发动作电位的最小刺激强度。–阈刺激:相当于阈强度的刺激阈电位–可兴奋细胞受到刺激发生兴奋时,其膜电位除极到某一临界点就立刻爆发动作电位,这一临界点的膜电位称为阈电位。–一般比静息电位小10-20mv(一)动作电位的引起细胞局部兴奋localpotential–由少量通道激活产生的去极化膜电位波动特征–不表现为全或无:幅度随刺激强度改变–电紧张传播:衰减,不能远距离传播–可以叠加:空间总和、时间总和(三)局部兴奋细胞无髓神经纤维、肌纤维:局部电流有髓神经纤维:跳跃式传导(三)动作电位的传导细胞