第二章魚類生理學-細胞的基本功能gai

1、第二章 細胞的基本功能,第一節(jié) 細胞膜的結(jié)構(gòu)特點 和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,一、細胞膜的結(jié)構(gòu)特點,（一）脂質(zhì)雙分子層,疏水性非極性基團 （長烴鏈）,親水性極性基團(磷酸和堿基),脂質(zhì)雙分子層功能：, 構(gòu)成細胞膜的基架 構(gòu)成細胞膜與外界環(huán)境的屏障 液態(tài) 意義：細胞可以承受相當大的張力和外形 改 變而不破裂；而且即使膜結(jié)構(gòu)有時發(fā)生 一些較小的斷裂，也可以自動融合而修 復，仍保持膜的完整性。,（二）蛋白質(zhì),特點：分子大小不同 形態(tài)不同 鑲嵌在膜內(nèi)的深淺不同 功能不同,蛋白質(zhì)功能：, 物質(zhì)轉(zhuǎn)運（如：通道蛋白、載體蛋白、 離子泵） 傳遞信息（如受體） 免疫標志（如抗原、抗體）,（三） 糖類,存在形式：糖蛋白或糖脂

2、,糖類功能：, 免疫標志 傳遞信息,（四）細胞膜的特性,1 流動性,膜脂的分子運動,膜流動性的生理意義,質(zhì)膜的流動性是保證其正常功能的必要條件。例如跨膜物質(zhì)運輸、細胞信息傳遞、細胞識別、細胞免疫、細胞分化以及激素的作用等等都與膜的流動性密切相關(guān)。當膜的流動性低于一定的閾值時，許多酶的活動和跨膜運輸將停止，反之如果流動性過高，又會造成膜的溶解。,2 不對稱性（脂質(zhì)、膜蛋白及糖類的分布）,細胞膜不對稱的意義,膜脂、膜蛋白和復合糖在膜上均呈不對稱分布，導致膜功能的不對稱性和方向性，即膜內(nèi)外兩層的流動性不同，使物質(zhì)傳遞有一定方向，信號的接受和傳遞也有一定方向等。,1 概念：某些脂溶性物質(zhì)（如O2、CO

3、2等）由膜高濃度側(cè)向低濃度側(cè)擴散的過程。 2 影響因素： 膜兩側(cè)分子的濃度差 膜對物質(zhì)的透性 3 特點： 脂溶性物質(zhì) 順濃度梯度 不消耗能量,（一）簡單擴散,二、細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,（二）易化擴散,1 概念：非脂溶性物質(zhì)或脂溶性小的物質(zhì)，在特殊蛋白質(zhì)的幫助下，由膜高濃度側(cè)向低濃度側(cè)擴散的現(xiàn)象。如葡萄糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等無機離子） 2 特點： 順濃度差 細胞不耗能 需要膜蛋白的參與 3 分類（根據(jù)膜蛋白的不同） 以載體為中介的易化擴散 以通道為中介的易化擴散,以載體為中介的易化擴散,特點： a 高度的結(jié)構(gòu)特異性 b 飽和現(xiàn)象 c 競爭性抑制,以通道為中介的易化擴散,通道的開

4、放和關(guān)閉決定于細胞膜兩側(cè)的電位差 （電壓依從性）和化學濃度差（化學依從性）。,（三）主動轉(zhuǎn)運,1 概念：是指細胞通過本身的耗能過程，將某些物質(zhì)分子或離子由膜的低濃度側(cè)向高濃度側(cè)轉(zhuǎn)運的過程。 2 特點： 耗能 逆電位差或 化學濃度梯度, 本質(zhì)： 鈉-鉀依賴式 ATP酶 激活 細胞內(nèi)Na+增加或細胞外K+增加激活 鈉泵的作用 泵入鉀泵出鈉，形成并保持膜內(nèi)高鉀膜外高鈉的分布,舉例：鈉-鉀離子的轉(zhuǎn)運 鈉泵,ATP, 鈉泵轉(zhuǎn)運量： 3鈉出 2鉀入 鈉泵的意義： 維持細胞內(nèi)外離子濃度梯度 維持正常細胞結(jié)構(gòu)與功能 建立勢能貯備,鈉泵的作用機理,主動轉(zhuǎn)運與被動轉(zhuǎn)運的區(qū)別,主動轉(zhuǎn)運,被動轉(zhuǎn)運,需由細胞提供能量,

5、不需細胞能量,逆電-化學勢差,順電-化學勢差,使膜兩側(cè)濃度差更大,使膜兩側(cè)濃度差更小,（四）出胞和入胞,1 出胞作用：指某些大分子物質(zhì)或物質(zhì)團塊由細胞排出的過程。例如，腺細胞分泌某些酶和粘液，內(nèi)分泌腺分泌激素以及神經(jīng)末稍釋放遞質(zhì)等都屬于出胞作用,2 入胞作用：指某些大分子物質(zhì)或物質(zhì)團塊進入細胞的過程。例如，細菌、病毒等。 可分為吞噬和吞飲,三、細胞膜的受體功能,受體（receptor)：一般指位于細胞膜上的能夠特異性與外來信號分子（配體）結(jié)合，并介導細胞生物學效應的蛋白質(zhì)。 除膜受體外，還有胞漿受體和核受體。結(jié)構(gòu)包括：調(diào)節(jié)亞單位、轉(zhuǎn)導物和催化亞單位三部分。具有特異性、飽和性和可逆性等基本特性。

6、,激動劑：指與膜受體結(jié)合后可引發(fā)特定生物學效應的物質(zhì)。 抑制劑：指與膜受體結(jié)合后，降低激動劑作用的物質(zhì)。,第二節(jié)細胞膜的跨膜信號轉(zhuǎn)導,一、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導的概念,1. 信號: 含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺激 2. 人體內(nèi)的信號: 存在于細胞外液中含有信息內(nèi)容的化學物質(zhì),或機械的、電的、電磁波等刺激,3. 信號的類型,化學信號 激素, 遞質(zhì), 細胞因子 機械信號 聲音 電磁信號 光 電信號 電流,4. 跨膜信號轉(zhuǎn)導,外界信號 細胞膜表面 一種或幾 種膜蛋白分子構(gòu)象改變 新的信號進入 胞內(nèi) 膜電位或其他功能變化,二、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng),環(huán)腺苷酸信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng) 肌醇信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng) 酪氨酸激酶受體完成的跨

7、膜信號轉(zhuǎn)導,（一）環(huán)腺苷酸信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng),（二）肌醇信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng),（三）酪氨酸激酶受體完成的 跨膜信號轉(zhuǎn)導,生長因子，胰島素為信號,信號 接合膜酪氨酸激酶外側(cè)端 激活內(nèi)側(cè)酪氨酸蛋白激酶活性 受體本身 酪氨酸殘基磷酸化和胞內(nèi)其它蛋白殘基磷酸化 細胞功能的變化,信號轉(zhuǎn)導過程,第三節(jié) 細胞的生長、增殖、凋亡與保護,（一）細胞的生長與增殖 細胞周期：從一次分裂結(jié)束到下次分裂完成所經(jīng)歷的整個過程。 細胞周期分為四個期： S期（DNA合成期） C2 M期（有絲分裂期） C1,C1,S,C2,M,三位學者對細胞周期研究的主要貢獻,2 細胞凋亡的特征 （三）細胞保護 保護方式：直接保護 間接保護,第四節(jié) 細胞的

8、興奮性與 生物電現(xiàn)象,（一）細胞的興奮性 1. 興奮性 活組織或細胞對外界刺激發(fā)生反應的能力 2. 興奮 組織或細胞對外界刺激發(fā)生反應 3. 可興奮細胞 神經(jīng)細胞、肌細胞、腺細胞,一、細胞生物電與細胞的興奮,（二） 、 細胞的生物電,1、靜息電位 在靜息狀態(tài)下，存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差（膜內(nèi)為負，膜外為正）。,1). 神經(jīng)纖維細胞 -70 mV 2). 肌細胞 -70mV-90mV 3). 紅細胞 -20mV,膜受一定強度的刺激后, 在原有靜息電位的基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速倒轉(zhuǎn)和復原，即膜快速去極化 后又復極化 。,2. 動作電位,二、生物電產(chǎn)生的機制,（一）靜息電位產(chǎn)生的機制 1

9、. 靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)外Na+ 、K+分布不均衡,細胞膜外 細胞膜內(nèi) Na+ 142mEq/l 14mEq/l 10:1 K+ 4 mEq/l 140 mEq/l 1:35 Na+ 有從膜外向膜內(nèi)擴散的趨勢 K + 有從膜內(nèi)向膜外擴散的趨勢,2、靜息狀態(tài)下細胞膜對K+的選擇性通透 K +的通 透性 大 Na+ 的通 透性 極 小,3. 達到K+ 的平衡電位 Ek=RT/ZF lnK+o/ K+i,（二） 動作電位形成機制,上升支： Na+ 內(nèi)流 （Na+ 的平衡電位） 下降支： K+ 外流 負后電位: K+ 外流暫時性減弱 正后電位：Na+-K+泵的活動,動作電位的特點 1、不衰減性傳導 2、“全或無”現(xiàn)象 3、存在不應期 （絕對不應期和相對不應期）,（三）、閾電位和鋒電位,閾電位（threshold membrane potential) 膜去極化到達爆發(fā)動作電位的臨界膜電位。 閾電位的特性： 引起膜上電壓門控性Na+通道大量開放。 引起鋒電位的條件： 膜去極化達到閾電位。,膜上電壓門控Na+通道快速大量開放的原因,Na+ 再生性循環(huán)(正反饋) 閾強度刺激 膜去極化達閾電位 一定數(shù)量Na+通道開放 Na+內(nèi)流 膜進一步去極化 大量的Na+通道開放（ Na+通道的激活）,+,閾強度（threshold intensity) 能使膜去極化達到閾電位的外加刺激的強