動物生理學

1、第1章細胞的基本功能細胞的基本功能[掌握掌握]細胞膜物質轉運的方式、特征、異同點。細胞膜的結構—液態(tài)鑲嵌模型學說[了解了解]物質的入胞與出胞過程[重點重點]①液態(tài)鑲嵌模型學說、鑲嵌蛋白質及生理機能②易化擴散③主動轉運④NaK泵[難點難點]①易化擴散機制②主動轉運機制[課堂組織課堂組織]多媒體教具[教學內容教學內容]1.11.1細胞膜的物質轉運功能細胞膜的物質轉運功能1.1.1細胞膜的結構細胞膜的結構不僅分割細胞的內容物和細胞周圍的微環(huán)境

2、，使細胞能獨立于環(huán)境而存在，還通過細胞膜接受外界或其它細胞的影響，起到傳遞信息的作用；細胞膜還在細胞免疫、細胞生長、分裂、分化及癌變等生理、病理過程中起著重要的作用。細胞膜結構最好的學說是液態(tài)鑲嵌模型（Fluidmosaicmodel）。膜的共同結構特點是以液態(tài)的脂質雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同分子結構和生理功能的蛋白質分子，和少量糖類。細胞膜是以脂質雙分子為骨架脂質雙分子為骨架，所以：①脂質雙分子層具有穩(wěn)定性和流動性，使細胞具有

3、能承受相當大的張力，改變外形時不致于破裂。②限制水和水溶性物質自由通過細胞膜，使膜具有選擇性通透。③不同細胞的細胞膜和細胞膜的不同部分，因脂質的成分和含量不完全相同而影響到細胞膜的特性和功能。鑲嵌在脂質雙分子層的蛋白質的機能鑲嵌在脂質雙分子層的蛋白質的機能：①形成細胞的骨架蛋白（anchingprotein）可使細胞膜附著在另一細胞的膜上，或使其附著在細胞內或細胞外的某物質上；②作為“識別蛋白質”（recoqnitionprotein）

4、存在于免疫細胞膜上，能識別異體細胞的蛋白質或癌細胞；③具有酶（enzyme）的特性能催化細胞內外的化學反應；④作為“受體蛋白質”（receptprotein），能與信息傳遞物質（激素或遞質）進行特異性結合，并引起細胞反應；⑤作為轉運蛋白質或載體蛋白質（carrierprotein）、通道蛋白質（channelprotein）和膜泵（membranepump），與細胞膜的物質轉運功能有關。1.1.2細胞膜的跨膜物質轉運功能細胞膜的跨膜物質

5、轉運功能1.1.2.1被動轉運被動轉運（passivetranspt）當同種物質、不同濃度的兩種溶液相鄰地放在一起時，溶質的分子會順著濃度差（梯度，concentrationgradient）或電位差（梯度，potentialgradien二者合稱電化學梯度）產生凈流動叫被動轉運。被動轉運時的動力是電化學勢能。不需要細胞膜或細胞另外提供其它形式的能量。被動轉運又可有以下兩種形式：(1)單純擴散單純擴散（simplediffusion）：

6、物質的分子或離子順著電化學梯度通過細胞膜的方式稱為單純擴散。單位時間內的擴散通量，(即該物質在每秒內通過每平方厘米假想平面的摩爾數(shù))，取決于膜兩側該物質的電化學梯度和細胞膜對該物質的通透性（permeability）。通透性通透性：物質通過細胞膜難易程度。一些脂溶性的物質如O2、CO2等氣體分子，具有較高的通透性通透性；一些甾體化合物（類固醇激素由于它們的分子量比較大）需要某種特殊蛋白質的“協(xié)助”；水靠細胞膜上的水通道（一種特異蛋白質）

7、能快速通過細胞膜。(2)易化擴散易化擴散（facilitateddiffusion）：一些不溶于脂質的，或溶解度很小的物質，在膜結構中的一些特殊蛋白質的“幫助”下從膜的高濃度一側擴散到低濃度一側的物質轉運方式稱為易化擴散。易化擴散又可分為:①以載體為中介的易化擴散以載體為中介的易化擴散（carriermediateddiffusion）：如葡萄糖、氨基酸都不溶解于脂質，但在載體的“幫助”下也能進行被動地跨膜轉運。A.載體是指細胞膜上一類

8、特殊蛋白質，B.它能在溶質高濃度一側與溶質發(fā)生特異性結合，C.并且構象發(fā)生改變，把溶質轉運到低濃度一側將之釋放出來，D.載體蛋白恢復到原來的構象，又開始新一輪的轉運。載體介導的易化擴散有以下特點：A.高度的結構特異性B.飽和現(xiàn)象C.競爭性抑制，D.轉運速度快，E.因蛋白質的結構和功能常受膜內外各種因素的影響因此與蛋白質分子有關的物質的通透性是可變化的。②由通道中介的易化擴散由通道中介的易化擴散（channelmediateddiffus

9、ion）：A.離子通道（ionchannel）蛋白的壁外側面是疏水的B.而壁的內側是親水的（叫水相孔道），能允許水及溶于水中的離子通過C.通道的開放與關閉是受精密調控的，而不是自動、持續(xù)進行的有些只有在它所在膜的兩側（主要是外側）出現(xiàn)某種化學信號時才開放，稱為化學門控通道化學門控通道；有些則由所在膜兩側電位差的變化決定其開、閉，稱為電壓門控通道（voltagegatedchannel）；有些則由所在膜所受壓力不同而決定其開放的稱機械門控

10、通道稱機械門控通道。通道中介的易化擴散的特點：通道中介的易化擴散的特點：A.速度快B.有選擇性（但不像載體那樣嚴格）C.受精密調控1.1.2.2主動轉運主動轉運（activetranspt）跨膜信號轉導跨膜信號轉導（transmembranesingaltruction）各種能量形式的外界信號作用于靶細胞時，并不需要進入細胞內直接影響靶細胞內的過程，而是通過引起細胞膜上一種或數(shù)種特異蛋白質分子的變構作用，以一定形式的弱電變化，將信息傳遞

11、到膜內的程。1.2.11.2.1由離子通道介導的跨膜信號轉導由離子通道介導的跨膜信號轉導離子通道是特殊的膜蛋白質分子在膜上形成的通道。大多數(shù)離子通道都有門，稱為門控通道（gatedchannel）。分為：(1)電壓門控通道電壓門控通道（voltagegatedchannel），主要是分布在除突觸后膜和終板膜以外的神經和肌肉細胞表面膜中的Na、k、Ca2等通道。(2)機械門控通道機械門控通道(mechanicallygatedchanne

12、l)如神經末梢頂部的纖毛受到切向力彎曲時由于纖毛受力使其根部的膜變形（牽拉），直接激活了其附近膜中的機械門控通道而出現(xiàn)離子跨膜移動。(3)化學門控通道化學門控通道(chemicallygatedchannel)要分布于如肌細胞的終板膜和神經元的突觸后膜中，如神經肌肉接頭處的N乙酰膽堿門控通道上，ACh受體身就是離子通道的一個組成部分，因它的激活能直接引起跨膜離子流動，故又稱為通道型受體通道型受體或促離子型或促離子型受體受體（ionotr

13、opicrecept）。該通道由2α.β.γ.δ組成的5個亞基構成，Ach的結合位點就存在于2個α亞單位上當兩個Ach與之結合后引起Na通道開放。因為這種通道只有在膜外特定的化學信號（配體lig）與膜上的受體結合后才開放又稱配子門控通道。(4)細胞間通道細胞間通道許多低等動物或動物的某些細胞如，平滑肌細胞、心肌細胞及中樞的某些神經細胞之間存在著縫隙連接（gapiunction），當某些因素存在時，在縫隙連接處的兩側膜蛋白顆粒發(fā)生對接，形

14、成溝通相鄰細胞漿的通道，而在另一些因素存在時，溝通的通道消失。1.2.2由G蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉導蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉導由G蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉導至少與膜內4種物質有關。1.2.2.1G蛋白耦聯(lián)受體蛋白耦聯(lián)受體(Gproteinlinkedrecept)受體蛋白質是能與化學信號分子進行特異結合的獨立的蛋白質分子，包括α和β腎上腺素能受體Ach受體多數(shù)肽類激素5羥色氨受體嗅覺受體視紫紅質受體等。1.2.2.2G蛋白

15、蛋白G蛋白是鳥苷酸結合蛋白（guaninenucleotidebindingprotein）的簡稱。有興奮（Gs、Go）型和抑制（Gi）型兩種，可分別引起效應器酶的激活和抑制而導致細胞內第二信使物質增加或減少。①受體與配體結合后構型變化，激活膜內側G蛋白，②G蛋白通常由α、β、γ3個亞基組成，③當它被激活時便與GDP分離，而與一個分子的GTP（三磷酸鳥苷）結合，④這α亞基與其它兩個亞基（βγ）分離，分別對膜中的效應器酶起作用。1.2.2

16、.3G蛋白效應器蛋白效應器1能催化第二信使生成的酶能催化第二信使生成的酶：位于細胞膜上的腺苷酸環(huán)化酶（adenylatecyclaseAC）、磷脂酶C（phospholipaseCPLC）；依賴于cGMP的磷酸二酯酶(phosphodiesterasePDE)及磷脂酶A2（phospholipaseA2）它們能激活相應的腺苷酸環(huán)化酶等使胞漿中的第二信使物質增加。2離子通道離子通道1.2.2.4第二信使第二信使腺苷酸環(huán)化酶能催化ATP生成

17、cGMP，cGMP可把激素的信號帶入細胞漿，進而導致細胞生理功能的改變。作用于細胞膜的信號(如腎上腺素)叫第一信使(firstermessenger)；由細胞外信號分子作用于細胞膜而產生的細胞內信號分子(如cAMP)叫第二信使.第二信使物質有環(huán)一磷酸腺苷(camp)三磷酸肌醇(inositoltriphosphateIP3)二酰甘油(diacylglycerolDG)環(huán)一磷酸鳥苷(cyclicguanosinemonophosphoat

18、ecGMP)和Ca2；第二信使的功能是調節(jié)各種蛋白激酶和離子通道。1.2.3酶耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉導酶耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉導1.2.3.1具有酪氨酸激酶的受體具有酪氨酸激酶的受體該受體簡單只有一個橫跨細胞膜的α螺旋有兩種類型:(1)受體具有酪氨酸激酶的結構域即受體與酪氨酸激酶是同一個蛋白質分子。當與相應的化學信號結合時直接激活自身的酪氨酸激酶結構域導致受體自身或細胞內靶蛋白的磷酸化。(2)受體本身沒有酶的活性，但當它被配體激活時

19、立即與酪氨酸激酶結合，并使之激活，通過對自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信號傳入細胞內。1.2.3.2具有鳥苷酸環(huán)化酶受體具有鳥苷酸環(huán)化酶受體該受體也只有一個跨細胞膜的α螺旋，其膜內側有鳥苷酸環(huán)化酶，當配體與它結合后，即將鳥苷酸環(huán)化酶激活，催化細胞內GTP生成cGMPcGMP又可激活蛋白激酶G（PKG），PKG促使底物蛋白質磷酸化，產生效應。上述幾種跨膜信號轉導過程并不是決然分開的相互之間存在著錯綜復雜的聯(lián)系形成所謂的信號網絡(singn