1、細胞的基本功能,學習目標,1掌握細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能的形式和特點。 2熟悉靜息電位和動作電位及其產(chǎn)生機理。 3了解細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導、細胞膜的受體功能。 4能解釋某些氣體、液體、固體及離子穿越細胞膜的現(xiàn)象。 5能舉例說明生物電現(xiàn)象在醫(yī)學及相關(guān)領(lǐng)域中的應用。 6激發(fā)培養(yǎng)學生學習的興趣，培養(yǎng)學生的團隊合作精神。,第一節(jié) 細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,一、細胞膜的化學組成和分子結(jié)構(gòu),細胞膜是細胞內(nèi)容物與細胞周圍環(huán)境之間的一道生理屏障。即可將兩者分隔開，又是兩者之間物質(zhì)、能量、信息轉(zhuǎn)換的中介。,1972年由Singer和Nicholson提出。其主要內(nèi)容： 膜是以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著不同生理結(jié)

2、構(gòu)和功能的蛋白質(zhì),液態(tài)鑲嵌模型,（一）脂質(zhì)雙分子層（Gorter Grendel）,化學組成：,磷脂（70%）、膽固醇（30%）、少量糖脂.,（二）細胞膜蛋白質(zhì),膜蛋白質(zhì)的存在方式： 轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)(載體、通道和泵）； 受體和抗原標志蛋白。,二、細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,離子、小分子物質(zhì)，大分子蛋白質(zhì)等物質(zhì)，液滴，團塊性固體物質(zhì)等的進出細胞膜。,一、小分子物質(zhì)和離子的跨膜轉(zhuǎn)運,(一)被動轉(zhuǎn)運（passive transport） 1. 單純擴散（simple diffusion） （1）擴散：溶質(zhì)分子從高濃度向低濃度的凈移動 （圖1-1） （2）單純擴散的概念 脂溶性小分子物質(zhì)順濃度差和電位差跨膜

3、轉(zhuǎn) 運的方式（圖1-2）,（3）單純擴散的特點 順電-化學梯度 不耗能 （4）單純擴散的條件 電-化學梯度 膜通透性 脂溶性物質(zhì)：O2、CO2 、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、類固醇激素 等少數(shù)幾種。,2. 易化擴散（facilitated diffusion） *易化擴散的概念 脂溶性很低或非脂溶性的小分子 物質(zhì)或離子，借 助特殊膜蛋白質(zhì)的幫助，順濃度差和電位差的跨膜 轉(zhuǎn)運方式,*類型 （1）載體易化擴散（圖1-3） （2）通道易化擴散（圖1-4）,（1）載體易化擴散 *概念 通過細胞膜中載體蛋白構(gòu)型變化將物質(zhì)（如葡萄 糖和氨基酸）順濃度差和電位差轉(zhuǎn)運的方式 （圖1-5）,*特點 特異

4、性高 飽和現(xiàn)象 競爭性抑制,（2）通道易化擴散 *概念 借細胞膜中通道蛋白的幫助，將物質(zhì)（如 Na+、 K+、Ca2+）順濃度差和電位差轉(zhuǎn)運的方式,*通道類型 化學門控通道（圖1-6） 電壓門控通道（圖1-7）,被動轉(zhuǎn)運,物質(zhì)順電-化學梯度進行跨膜轉(zhuǎn)運的過程，細胞本身無須消耗能量。,單純擴散,易化擴散,（二）主動轉(zhuǎn)運（active transport） *概念 細胞借助膜上特殊蛋白（泵蛋白） 的作用，通過 耗能過程，將小分子物質(zhì)或離子逆濃度差和電位 差的跨膜轉(zhuǎn)運過程,*類型 1. 原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 2. 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運,如何理解”主動”的含義?,低濃度,高濃度,消耗能量-ATP,1. 原發(fā)性主動

5、轉(zhuǎn)運 Na+-K+泵（圖1-8） （1）結(jié)構(gòu)：膜蛋白質(zhì)，簡稱Na+泵。具有ATP酶活 性，又稱 Na+-K+-ATP酶,（2） Na+泵功能特性： 分解ATP，釋放出能量，利用這一能量，將3個Na+從胞內(nèi)泵出胞外，將2個K+從胞外泵入胞內(nèi),通道轉(zhuǎn)運與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運模式圖,（圖1-9）,Na+- K+ pump,特點:,它的啟動依賴膜內(nèi)Na+的升高-和膜外K+ 的升高,泵出Na+和泵入K+是同時進行的,在一般生理情況下,每水解1個ATP 分子,可泵出3個Na+,泵入2個K+,Na+- K+ pump,意義： 維持細胞內(nèi)高K+是許多代謝反應的基礎(chǔ)， 阻止Na+、水入胞，維持正常的滲透壓和形態(tài)。 形成

6、和保持細胞內(nèi)外Na + 、 K +不均勻分布及建立一種勢能儲備。 所以，Na + -K +泵是N-M興奮性和生物電基礎(chǔ)。 建立的Na +濃度勢能儲備是營養(yǎng)物質(zhì)跨小腸和腎小管上皮細胞等跨膜主動轉(zhuǎn)運的能量來源。,2. 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（圖1-10） （1）定義：某些物質(zhì)逆濃度梯度的主動轉(zhuǎn)運過程， 所需能量間接來自ATP的分解，也稱聯(lián) 合轉(zhuǎn)運,（3）條件：胞膜上存在轉(zhuǎn)運體蛋白,（2）特點：Na+從胞外被動擴散至胞內(nèi)釋放的能量 用于另一物質(zhì)的主動轉(zhuǎn)運,Active transport與passive transport的區(qū)別,主動轉(zhuǎn)運,被動轉(zhuǎn)運,需由細胞供給能量,不需外部供能,逆濃度差或電-化學勢差,順

7、濃度差或電-化學勢差,使膜兩側(cè)濃度差更大,使膜兩側(cè)濃度差更小，直至平衡,*主動轉(zhuǎn)運的特點 （1）逆電-化學梯度 （2）耗能,*主動轉(zhuǎn)運和被動轉(zhuǎn)運的區(qū)別 （1）轉(zhuǎn)運的方向 （2）轉(zhuǎn)運的能量 （3）轉(zhuǎn)運的后果,二、大分子物質(zhì)或物質(zhì)團塊的跨膜轉(zhuǎn)運,（一）入胞作用（endocytosis） 1. 概念 一些大分子物質(zhì)或團塊物質(zhì)從細胞外進入細胞內(nèi) 的過程,2. 類型 （1）吞噬：如巨噬細胞和白細胞吞噬異物和細菌（固體） （2）吞飲：如小腸上皮細胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)（液體）,入胞:,（二）出胞作用（exocytosis） 1. 概念 大分子物質(zhì)或固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)從細胞內(nèi)排出細胞 外的過程,2. 舉例 消化腺分泌消

8、化液 內(nèi)分泌細胞分泌激素 神經(jīng)末梢釋放神經(jīng)遞質(zhì),出胞：,細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運,小分子物質(zhì),主動轉(zhuǎn)運,入胞作用,出胞作用,被動轉(zhuǎn)運,單純擴散,大分子物質(zhì),易化擴散,載體易化擴散,通道易化擴散,原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運,繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運,Cl-,Na+,Na+,Na+,Na+,Cl-,Cl-,Cl-,圖1-1 擴散,Na+,Cl-,圖1-2 單純擴散,載體轉(zhuǎn)運,轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸等小分子親水物質(zhì),載體易化擴散（圖1-3）,通道轉(zhuǎn)運,轉(zhuǎn)運的物質(zhì):各種帶電離子,通道易化擴散（圖1-4）,圖1-5 載體易化擴散,載體,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,圖1-6 化學門控通道,通 道,圖1-7 電壓門控通道,通 道,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,圖1-8 Na+-K+泵,Na+-K+泵