第二章鱼类生理学-细胞的基本功能gai

第二章 细胞的基本功能,第一节 细胞膜的结构特点 和物质转运功能,一、细胞膜的结构特点,（一）脂质双分子层,疏水性非极性基团 （长烃链）,亲水性极性基团(磷酸和碱基),脂质双分子层功能：, 构成细胞膜的基架 构成细胞膜与外界环境的屏障 液态 意义：细胞可以承受相当大的张力和外形 改 变而不破裂；而且即使膜结构有时发生 一些较小的断裂，也可以自动融合而修 复，仍保持膜的完整性。,（二）蛋白质,特点：分子大小不同 形态不同 镶嵌在膜内的深浅不同 功能不同,蛋白质功能：, 物质转运（如：通道蛋白、载体蛋白、 离子泵） 传递信息（如受体） 免疫标志（如抗原、抗体）,（三） 糖类,存在形式：糖蛋白或糖脂,糖类功能：, 免疫标志 传递信息,（四）细胞膜的特性,1 流动性,膜脂的分子运动,膜流动性的生理意义,质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。,2 不对称性（脂质、膜蛋白及糖类的分布）,细胞膜不对称的意义,膜脂、膜蛋白和复合糖在膜上均呈不对称分布，导致膜功能的不对称性和方向性，即膜内外两层的流动性不同，使物质传递有一定方向，信号的接受和传递也有一定方向等。,1 概念：某些脂溶性物质（如O2、CO2等）由膜高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。 2 影响因素： 膜两侧分子的浓度差 膜对物质的透性 3 特点： 脂溶性物质 顺浓度梯度 不消耗能量,（一）简单扩散,二、细胞膜的跨膜物质转运功能,（二）易化扩散,1 概念：非脂溶性物质或脂溶性小的物质，在特殊蛋白质的帮助下，由膜高浓度侧向低浓度侧扩散的现象。如葡萄糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等无机离子） 2 特点： 顺浓度差 细胞不耗能 需要膜蛋白的参与 3 分类（根据膜蛋白的不同） 以载体为中介的易化扩散 以通道为中介的易化扩散,以载体为中介的易化扩散,特点： a 高度的结构特异性 b 饱和现象 c 竞争性抑制,以通道为中介的易化扩散,通道的开放和关闭决定于细胞膜两侧的电位差 （电压依从性）和化学浓度差（化学依从性）。,（三）主动转运,1 概念：是指细胞通过本身的耗能过程，将某些物质分子或离子由膜的低浓度侧向高浓度侧转运的过程。 2 特点： 耗能 逆电位差或 化学浓度梯度, 本质： 钠-钾依赖式 ATP酶 激活 细胞内Na+增加或细胞外K+增加激活 钠泵的作用 泵入钾泵出钠，形成并保持膜内高钾膜外高钠的分布,举例：钠-钾离子的转运 钠泵,ATP, 钠泵转运量： 3钠出 2钾入 钠泵的意义： 维持细胞内外离子浓度梯度 维持正常细胞结构与功能 建立势能贮备,钠泵的作用机理,主动转运与被动转运的区别,主动转运,被动转运,需由细胞提供能量,不需细胞能量,逆电-化学势差,顺电-化学势差,使膜两侧浓度差更大,使膜两侧浓度差更小,（四）出胞和入胞,1 出胞作用：指某些大分子物质或物质团块由细胞排出的过程。例如，腺细胞分泌某些酶和粘液，内分泌腺分泌激素以及神经末稍释放递质等都属于出胞作用,2 入胞作用：指某些大分子物质或物质团块进入细胞的过程。例如，细菌、病毒等。 可分为吞噬和吞饮,三、细胞膜的受体功能,受体（receptor)：一般指位于细胞膜上的能够特异性与外来信号分子（配体）结合，并介导细胞生物学效应的蛋白质。 除膜受体外，还有胞浆受体和核受体。结构包括：调节亚单位、转导物和催化亚单位三部分。具有特异性、饱和性和可逆性等基本特性。,激动剂：指与膜受体结合后可引发特定生物学效应的物质。 抑制剂：指与膜受体结合后，降低激动剂作用的物质。,第二节 细胞膜的跨膜信号转导,一、细胞跨膜信号转导的概念,1. 信号: 含有信息内容的一种物质或刺激 2. 人体内的信号: 存在于细胞外液中含有信息内容的化学物质,或机械的、电的、电磁波等刺激,3. 信号的类型,化学信号 激素, 递质, 细胞因子 机械信号 声音 电磁信号 光 电信号 电流,4. 跨膜信号转导,外界信号 细胞膜表面 一种或几 种膜蛋白分子构象改变 新的信号进入 胞内 膜电位或其他功能变化,二、细胞跨膜信号转导系统,环腺苷酸信号转导系统 肌醇信号转导系统 酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导,（一）环腺苷酸信号转导系统,（二）肌醇信号转导系统,（三）酪氨酸激酶受体完成的 跨膜信号转导,生长因子，胰岛素为信号,信号 接合膜酪氨酸激酶外侧端 激活内侧酪氨酸蛋白激酶活性 受体本身 酪氨酸残基磷酸化和胞内其它蛋白残基磷酸化 细胞功能的变化,信号转导过程,第三节 细胞的生长、增殖、凋亡与保护,（一）细胞的生长与增殖 细胞周期：从一次分裂结束到下次分裂完成所经历的整个过程。 细胞周期分为四个期： S期（DNA合成期） C2 M期（有丝分裂期） C1,C1,S,C2,M,三位学者对细胞周期研究的主要贡献,2 细胞凋亡的特征 （三）细胞保护 保护方式：直接保护 间接保护,第四节 细胞的兴奋性与 生物电现象,（一）细胞的兴奋性 1. 兴奋性 活组织或细胞对外界刺激发生反应的能力 2. 兴奋 组织或细胞对外界刺激发生反应 3. 可兴奋细胞 神经细胞、肌细胞、腺细胞,一、细胞生物电与细胞的兴奋,（二） 、 细胞的生物电,1、静息电位 在静息状态下，存在于细胞膜内外两侧的电位差（膜内为负，膜外为正）。,1). 神经纤维细胞 -70 mV 2). 肌细胞 -70mV-90mV 3). 红细胞 -20mV,膜受一定强度的刺激后, 在原有静息电位的基础上发生的一次膜两侧电位的快速倒转和复原，即膜快速去极化 后又复极化 。,2. 动作电位,二、生物电产生的机制,（一）静息电位产生的机制 1. 静息状态下细胞膜内外Na+ 、K+分布不均衡,细胞膜外 细胞膜内 Na+ 142mEq/l 14mEq/l 10:1 K+ 4 mEq/l 140 mEq/l 1:35 Na+ 有从膜外向膜内扩散的趋势 K + 有从膜内向膜外扩散的趋势,2、静息状态下细胞膜对K+的选择性通透 K +的通 透性 大 Na+ 的通 透性 极 小,3. 达到K+ 的平衡电位 Ek=RT/ZF lnK+o/ K+i,（二） 动作电位形成机制,上升支： Na+ 内流 （Na+ 的平衡电位） 下降支： K+ 外流 负后电位: K+ 外流暂时性减弱 正后电位：Na+-K+泵的活动,动作电位的特点 1、不衰减性传导 2、“全或无”现象 3、存在不应期 （绝对不应期和相对不应期）,（三）、阈电位和锋电位,阈电位（threshold membrane potential) 膜去极化到达爆发动作电位的临界膜电位。 阈电位的特性： 引起膜上电压门控性Na+通道大量开放。 引起锋电位的条件： 膜去极化达到阈电位。,膜上电压门控Na+通道快速大量开放的原因,Na+ 再生性循环(正反馈) 阈强度刺激 膜去极化达阈电位 一定数量Na+通道开放 Na+内流 膜进一步去极化 大量的Na+通道开放（ Na+通道的激活）,+,阈强度（threshold intensity) 能使膜去极化达到阈电位的外加刺激的强度 阈刺激：具有阈强度的刺激 阈下刺激：比阈强度弱的刺激,（四）阈下刺激与局部兴奋,1. 局部兴奋（局部反应）： 阈下刺激引起膜上Na+通道少量开放，在受刺激膜的局部出现较小的去极化。,2. 局部兴奋的特性 (1) 电紧张性扩布 (2) 无“全或无”现象 (3) 可叠加,三、 动作电位的传导,无髓神经 有髓神经,