第二章 细胞的基本功能
细胞生理是器官、系统生理学的基础
细胞的基本功能 ——
跨膜物质转运跨膜信号转导细胞生物电现象肌细胞的收缩活动第一节 细胞膜的基本结构和物质转运功能一、细胞膜的基本结构二,细胞膜化学组成及意义
脂质双分子层:屏障作用保持细胞内容物的相对稳定
细胞膜蛋白质:膜通道蛋白,载体蛋白,酶细胞内外物质、能量、信息交换。
细胞膜糖类:糖蛋白,糖脂作为膜蛋白受体识别部分参与免疫反应三、物质的跨膜转运
被动转运单纯扩散易化扩散
主动转运
Na+ Cl- H2O
H2O
A B
Na+ Cl-
(一)单纯扩散 (simple diffusion)
扩散,溶质分子从高浓度向低浓度的净移动(顺化学梯度)
单纯扩散:脂溶性物质从膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。
单纯扩散的特点
顺化学梯度
不耗能(分子热运动的扩散)
单纯扩散的条件
浓度梯度 (电 -化学梯度)
膜通透性
气体,O2,CO2,NO
脂溶性物质:酒精
水分子
(二) 易化扩散 ( facilitated diffusion)
1.定义,体内不溶或难溶于脂质的物质,在细胞膜上某些特殊蛋白质的帮助下,从膜高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。
2,特点
顺电化学梯度,不耗能
膜蛋白对转运的物质具有选择性(膜蛋白分子本身有结构特异性)
膜通透性可变
3.类型
通道介导的易化扩散
载体介导的易化扩散通道介导的易化扩散
离子通道 (ion channel) ——
一类与离子易化扩散有关的膜蛋白质分子离子通道的特性
( 1) 选择性
Na+通道,K+通道,Cl-通道,Ca2 +通道
( 2) 门控性化学门控:膜外侧化学信号控制电压门控:膜两侧电位差控制
( 3)开放和关闭的快速性
( 4)离子流的快速性电压门控性通道
N型 Ach阳离子通道水通道( water channel)
细胞膜上存在水孔蛋白 aquaporin,
因此,水分子除以单纯扩散方式通过膜,还可经 water channel 进行跨膜流动。目前已克隆和鉴定的
aquaporin有 10种,分布在不同的组织中。
载体介导的易化扩散
载体 ( carrier) ——
与葡萄糖和某些氨基酸等物质易化扩散有关的膜蛋白质,
不具有离子通道那样的结构。
载体介导易化扩散的特征:
顺浓度梯度
有饱和现象
特异性
竞争性抑制
(三 )主动转运 (active transport)
1.定义,细胞通过本身的某种耗能过程,将物质逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运的过程。
2.特征
逆电化学梯度
耗能
3.主动转运和被动转运的区别
转运的方向
转运的能量
转运的后果
4,sodium-potassium pump
Sodium- potassium pump
结构,膜蛋白质,具有 ATP酶活性功能,分解 ATP,释放出能量,利用这一能量,不断地将 Na+从胞内泵出胞外,将 K+从胞外泵入胞内
特性,3个 Na+移出膜外 2个 K+ 移入膜内
生理意义,
① 建立一种势能贮备,供细胞其他耗能过程利用( Na + -H +交换,易化扩散,继发性主动转运等)
② 产生和维持细胞内高 K+,细胞外高
Na+的状态,是细胞产生生物电的基础
③是一种生电性泵
Calcium pump
分布,细胞膜、肌浆网( SR) 膜、内质网膜( ER) 。
功能:逆浓差将胞浆 Ca2+转运至胞 外,
保持细胞内钙稳态。
意义,calcium pump 功能障碍,造成细胞内 calcium overload,是导致细胞损伤的直接原因
(四)继发性主动转运
( secondary active transport)
(四) 继发性主动转运
( secondary active transport)
定义,是指某些物质逆浓度梯度的主动转运过程,所需能量间接来自 ATP的分解,也称联合转运。
特点:
Na+从胞外被动扩散至胞内释放的能量用于另一种物质的主动转运
条件:
胞膜上存在转运体蛋白
(五)出胞与入胞
入胞:一些大分子物质或团块物质进入细胞的过程
出胞:大分子物质或固态、液态物质从细胞内排出的过程小 结