生理学：第二章 细胞的基本功能2.ppt

1（三）主动转运(active transport) 物质质在膜蛋白的帮助下，由细胞代谢供能而进行的逆浓度梯度和（或）电位梯度跨膜转运 1、原发性主动转运(primary active transport) 细胞直接利用能量将物质逆浓度和（或）电位梯度跨膜转运的过程，转运物质常是带电离子，膜蛋白也被称为离子泵（ion pump） 钠-钾泵（ sodium-potassium pump ）：简称钠泵（sodium pump），又称Na+-K+ -ATP酶（Na+-K+-ATPase）23钠泵2K+高K+（30倍）高Na+（10倍）每分解1分子ATP3Na+ sodium-potassium pump4 sodium-potassium pump结合Na+后， ATP酶激活 泵出3Na+，结合2K+ 维持Na+o高、K+i高不均匀分布3Na+泵出胞外，2K+泵入胞内激活钠泵分解ATP当Na+i或K+o sodium-potassium pump6钠泵活动占细胞代谢耗能的2030%其意义（ 97年诺化学奖）1、细胞产生生物电的基础2、为继发主动转运提供势能储备3、细胞内高K+是胞质许多代谢反应所必需的4、维持胞内渗透压和细胞容积的稳定5、 Na+泵使膜内电位负值增大 sodium-potassium pump7钙泵（Ca2+-ATP酶）： 细胞膜钙泵每分解1分子ATP，可将1个Ca2+由胞浆转运至胞外 肌浆网或内质网钙泵则每分解1个ATP可将2个Ca2+从胞浆转运至肌浆网或内质网内 使胞浆内Ca2+浓度为细胞外液浓度的万分之一1、原发性主动转运82、继发性主动转运（secondary active transport）92、继发性主动转运高Na+葡萄糖水平Na+葡萄糖细胞外（腔）细胞内细胞间隙（血管）转运体钠泵Na+Na+水平间接利用ATP能量（细胞外Na+的高势能）主动转运的过程10转运体(transporter)：细胞膜上完成继发性主动转运的蛋白同向转运（symport）：被转运的离子或分子都向同一方向运动，相应的转运体也称为同向转运体（symporter）；葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮及肾小管上皮的重吸收 反向转运（antiport）或交换（exchange）：如果被转运的离子或分子彼此向相反方向运动，反向转运体（antiporter）或交换体（exchanger）：Na+-Ca2+交换体（ 3Na+换1Ca2+ ），Na+-H+交换体（ 1Na+换1H+ ）同向转运（A）和交换（B）示意图11121、出 胞（exocytosis）粗面内质网排出融合、破裂囊泡的移动持续性出胞调节性出胞（受化学或电信号触发）高尔基体见于分泌细胞的分泌及神经末梢递质释放胞质内大分子物质以分泌囊泡形式排出细胞过程13出 胞（exocytosis）142、入 胞（endocytosis）吞噬（phagocytosis）固态物质如细菌、组织碎片等见于巨噬细胞，中性粒细胞等大分子物质或物质团块被细胞膜包裹成囊泡进入细胞的过程15入胞内移吞饮泡受体溶酶体处理配体吞饮（pinocytosis）： 液态物质 液相入胞 受体介导入胞：如LDL第二节 体内信息传递一、体内细胞间信息传递1、电：心肌、平滑肌细胞间的缝隙连接2、化学：较普遍，细胞间通过激素、递质、细胞因子等传递生物信息1617二、细胞的跨膜信号转导生物信号从细胞外到达胞内的过程称为跨膜信号转导（transmembrane signal transduction）受体（receptor, R）：细胞中具有接受和转导信号功能的蛋白质。

有膜R、胞质R、核R配体（ligand）：与受体特异结合的活性物质水溶性配体：膜R 脂溶性配体：胞质R、核R18G-蛋白耦联受体 （2012年诺化学奖）： 分布广泛，膜受体中最大家族，1000多种，7次跨膜 1、G蛋白偶联受体介导的信号转导G-蛋白（94年诺生理奖）：鸟苷酸结合蛋白G蛋白效应器 腺苷酸环化酶（71年诺 生理奖） 磷脂酶C等ATPcAMPPDE5-AMP细胞膜蛋白质蛋白质PO4生物学作用磷酸化受体-G蛋白-AC-cAMP-PKA通路H：激素 ；R：受体；GP：G蛋白；AC：腺苷酸环环化酶； cAMP：环环-磷酸腺苷；PDE：磷酸二脂酶；PKA：蛋白激酶AHRGPACPKA19202、酶耦联受体介导的信号转导受体本身具有酶活性或与胞质内蛋白酶结合，通过一系列酶促反应，调节细胞功能，一次跨膜酪氨酸激酶受体生长因子等细胞膜表面的酪氨酸激酶受体激活后本身具有激酶活性 膜内底物磷酸化细胞内效应21酪氨酸激酶结合性受体 干扰素等酪氨酸激酶结合性受体膜内底物磷酸化细胞内效应激活激酶活性22该受体即为化学门控通道配体细胞膜上受体通道蛋白变构而开放 相应的离子易化扩散 膜电位变化信息从胞外传入胞内并引起细胞功能的改变 3、离子通道型受体介导的信号转导4、核受体介导的信号转导配体透过细胞膜进入到细胞内，与胞质或胞核内的受体结合后，通过启动或调控细胞内某些特定的基因转录和翻译，改变细胞功能23第三节 细胞的生物电活动细胞生物电：人体及生物体活细胞在安静和活动 时都存在电现象临床医学：心电图、脑电图、肌电图 静息电位 动作电位 局部电位24一、静息电位（resting potential，RP）（一）概念和测定 定义：细胞静息时存在于细胞膜内、外两侧的电位差 特点：通常是膜内为负，膜外为正的直流电位 数值：膜外规定为0，膜内-10 -100mv2526证明RP存在的实验27细胞-70 mV去极化超极化极化 RP0 mV-70-90mV-70-50mV-90mV-50mV28u把安静时细胞膜两侧外正内负的状态称为 极化（polarization）uRP减小称为去极化（depolarization)uRP增大称为超极化（hyperpolarization）u去极化超过零电位后膜电位转变为正值，称为 反极化（reverse polarization）u膜电位高于零电位的部分称为超射（overshoot）u细胞膜去极化后再向RP方向恢复的过程称为 复极化（repolarization）重 要 概 念290-70超射局部电位复极化极化去极化301、静息状态细胞膜两侧离子的不平衡分布（二）静息电位产生的机制K+iK+o 301Na+iNa+o 110 由钠泵活动形成与维持31K+平衡电位（ EK）形成K+化细胞内高K+膜内高K+K +外移膜内负电、膜外正电K +浓度差 促K +外移， 电位差阻碍K +外移，两者的代数和称电化学驱动力当驱动力为零时，离子净扩散为零，膜内外形成一稳定电位差：K+平衡电位电32其值：Nernst公式：EK=60 lgK+ K+Oi(mV)EK: K+平衡电位K+ K+ Oi、：膜两侧K+浓度骨骼肌细胞EK =-95 mV ENa=+67mV2、静息时细胞膜对离子的通透性不同 33对K+的通透性是 Na+ 的10100倍：非门控钾漏通道（K+ leak channel）持续开放膜内侧带负电荷的为有机负离子（膜几乎不通透）聚集于膜的内表面（A-）34静息时细胞膜对K+的通透性是 Na+ 的10100倍骨骼肌细胞内、外离子的浓度和平衡电位3536RP主要是K向膜外扩散的结果，RPEK，但比EK略小RP：10100mV，骨骼肌细胞90mV，神经细胞70mV静息电位产生的机制37未发现膜上主动转运Cl的泵蛋白，因此Cl的跨膜转运几乎都是被动的Cl-平衡电位总是接近于RPCa2+浓度在数量上远低于K+和Na+的浓度，且安静时膜对Ca2+的通透性很低，故Ca2+对RP的形成几乎没有作用38、钠泵活动的生电作用 会影响RP, 每分解一个ATP，给膜外增加了一个正电荷，使膜内电位的负值增大，216mV影响RP水平的因素细胞外液K+浓度膜对K+和Na+的相对通透性钠泵活动的水平。