1、 第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能 第一节第一节 细胞膜的结构与物质转运功能细胞膜的结构与物质转运功能 第二节第二节 细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象 第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能第一节第一节 细胞膜的结构和物质转运功能细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构一、细胞膜的结构(fluid mosaic model)7.510nm（一）脂质双分子层（一）脂质双分子层 液态的脂质双分子层，磷脂液态的脂质双分子层，磷脂70%，胆固醇小于，胆固醇小于30%。体温下呈液态，具有流动性。体温下呈液态，具有流动性。（二）细胞膜
2、蛋白质（二）细胞膜蛋白质 镶嵌或贯穿于脂质双分子层中，膜功能执行者。镶嵌或贯穿于脂质双分子层中，膜功能执行者。表面蛋白表面蛋白peripheral protein:20%30%整合蛋白整合蛋白integral protein：70%80%（三）细胞膜糖类（三）细胞膜糖类 寡寡糖或多糖链，形成糖脂或糖蛋白。有些作为抗糖或多糖链，形成糖脂或糖蛋白。有些作为抗原决定族原决定族=免疫信息（血型）；有些作为膜受体的免疫信息（血型）；有些作为膜受体的“可可识别识别”部分，能特异地与激素递质等结合。部分，能特异地与激素递质等结合。2 2、通道介导的易化扩散、通道介导的易化扩散 channel mediate
3、d facillated diffusion channel mediated facillated diffusion 与离子的易化扩散有关，推测在蛋白质与离子的易化扩散有关，推测在蛋白质内部出现了一条贯穿膜内外的水相孔道。内部出现了一条贯穿膜内外的水相孔道。NaNa+,K,K+,Ca,Ca2+,2+,ClCl-等离子的转运。等离子的转运。特点特点:(1)高度选择性；高度选择性；(2)(2)转运速度快：转运速度快：10107 710108 8/s/s；(3)(3)顺浓度、电位梯度转运。顺浓度、电位梯度转运。通道门控机制通道门控机制:（1 1）化学门控通道）化学门控通道（chemically-
4、gated channelchemically-gated channel）（2 2）电压门控通道）电压门控通道(voltage-gated channel)(voltage-gated channel)（3 3）机械门控通道）机械门控通道（mechanically-gated channel)mechanically-gated channel)存在非门控通道，始终处于开放状态。门控通道，始终处于开放状态。ATPase钠泵、钙泵钠泵、钙泵钠-钾泵 sodium-potassium pump 是具有ATP酶活性，可分解ATP释放能量，用以逆电-化学梯度跨膜转运Na+、K+细胞内的Na+和细胞外
5、K+均可激活其酶活性，消耗能量约占人体代谢产能的1/4。为生电性，即每分解一分子ATP可泵出3个Na+，同时泵入2个K+生理意义：生理意义：保持细胞内、外Na+，K+不均衡分布，为细胞电活动的发生提供势能储备 细胞内高K+是代谢活动的必要条件 维持细胞正常的渗透压及形态 建立Na+浓度势能储备，协助营养物质的继发性主动转运 同相转运（同相转运（symport）：被转运物与被转运物与Na+转运方向相同。转运方向相同。逆相转运（逆相转运（antiport）：）：被转运物与被转运物与Na+转运方向相反。转运方向相反。出胞和入胞主要涉及大分子和物质团块的跨膜物质出胞和入胞主要涉及大分子和物质团块的跨膜
6、物质转运，是更复杂的、伴有膜结构改变的主动转运方式。转运，是更复杂的、伴有膜结构改变的主动转运方式。（四）出胞（四）出胞（exocytosis）和入胞（）和入胞（endocytosis）细胞排出某些大分子或团块物质过程。如内分泌细胞排出某些大分子或团块物质过程。如内分泌细胞分泌激素，外分泌细胞分泌酶原，黏液，神经细细胞分泌激素，外分泌细胞分泌酶原，黏液，神经细胞释放递质。细胞分泌时，囊泡被运到细胞内表面与胞释放递质。细胞分泌时，囊泡被运到细胞内表面与胞膜融合，再向胞外开口，将内容物排出。胞膜融合，再向胞外开口，将内容物排出。1、出胞（、出胞（exocytosis）是指细胞外大分子或物质团块（如
7、细菌等）进入是指细胞外大分子或物质团块（如细菌等）进入细胞的过程。物质被细胞膜识别并互相接触，接触处细胞的过程。物质被细胞膜识别并互相接触，接触处细胞膜向内凹陷，并把物质包裹起来，然后膜融合断细胞膜向内凹陷，并把物质包裹起来，然后膜融合断裂，形成包含摄入物的小泡。入胞有裂，形成包含摄入物的小泡。入胞有2种类型：种类型：2、入胞（、入胞（endocytosis）吞噬（吞噬（phagocytosis）:只发生在特殊细胞，如单核细胞，巨噬细胞，只发生在特殊细胞，如单核细胞，巨噬细胞，中性粒细胞。中性粒细胞。吞饮（吞饮（pinocytosis）：）：可发生在几乎所有的细胞。可发生在几乎所有的细胞。吞饮
8、又可分为液相入胞和受体介导式入胞。吞饮又可分为液相入胞和受体介导式入胞。受体介导式入胞：受体介导式入胞：被转运物质与膜表面特异被转运物质与膜表面特异性受体蛋白相互作用，而引起的入胞过程，性受体蛋白相互作用，而引起的入胞过程，如如Insulin、大分子营养物质的入胞。、大分子营养物质的入胞。第二节第二节 细胞的跨膜信号转导功能细胞的跨膜信号转导功能一、细胞间的信号传递方式（一）化学性传递化学性传递某一细胞兴奋后，通过释放某种化学物质某一细胞兴奋后，通过释放某种化学物质作用于相邻细胞的受体，引起另一细胞随作用于相邻细胞的受体，引起另一细胞随之兴奋，称化学性传递。之兴奋，称化学性传递。1、化学信号化
9、学信号 神经递质神经递质 激素激素 细胞因子细胞因子2、受体受体 在化学传递过程中，化学信号物质大多数在化学传递过程中，化学信号物质大多数并不进入各自的靶细胞，而是选择性地同靶细并不进入各自的靶细胞，而是选择性地同靶细胞膜上的特异受体结合，通过细胞膜跨膜信号胞膜上的特异受体结合，通过细胞膜跨膜信号转导，间接地引起靶细胞的活动发生变化。转导，间接地引起靶细胞的活动发生变化。受体类型：受体类型：膜受体膜受体 胞浆受体胞浆受体 核受体核受体 (二二)直接电传递直接电传递(一)G)G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导1 1、G G蛋白耦联受体及其家族分子蛋白耦联受体及其家族分子 G蛋
10、白耦联受体：最大的细胞表面受体家族，最大的细胞表面受体家族，共有共有300300多种；受体由一条多种；受体由一条7 7次穿膜的肽链构成，次穿膜的肽链构成，膜外侧有配体的结合部位，胞浆侧有结合膜外侧有配体的结合部位，胞浆侧有结合G G蛋蛋白的部位，通过与配体结合后的构象变化来结白的部位，通过与配体结合后的构象变化来结合和激活合和激活G G蛋白。蛋白。二、细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导 G G G 蛋蛋蛋蛋蛋蛋 白白白白白白 GDPGDPGDP G G G 蛋蛋蛋蛋蛋蛋 白白白白白白GTPGTPGTP ACACAC G G G 蛋蛋蛋蛋蛋蛋 白白白白白白GTPGTPGTP ATPATPATP
11、PPPP P PP P P cAMPcAMPcAMPP蛋白激酶活化蛋白激酶活化蛋白激酶活化功能蛋白质活化功能蛋白质活化功能蛋白质活化细胞生物效应细胞生物效应细胞生物效应H H HH H HH H HH H H G G蛋白蛋白：也称也称GTPGTP结合蛋白，是耦联膜受体与结合蛋白，是耦联膜受体与效应器的一种特定蛋白，由效应器的一种特定蛋白，由、和和三个亚单位三个亚单位组成，其中组成，其中亚单位具有鸟苷酸的结合位点和亚单位具有鸟苷酸的结合位点和GTPGTP酶活性。非活化的酶活性。非活化的G G蛋白在膜内与受体分离，其蛋白在膜内与受体分离，其亚单位结合一分子的亚单位结合一分子的GDPGDP；当配体与
12、受体结合后，；当配体与受体结合后，受体构象改变，从而激活受体构象改变，从而激活G G蛋白，此时蛋白，此时亚单位与亚单位与GDPGDP解离，结合一分子解离，结合一分子GTPGTP，并与另两个亚单位分离，并与另两个亚单位分离，继而激活其靶蛋白。继而激活其靶蛋白。G蛋白效应器：A、催化生成第二信使的酶：催化生成第二信使的酶：包括包括:腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶(AC)(AC)磷脂酶磷脂酶C(PLC)C(PLC)磷酸二脂酶磷酸二脂酶(PDE)(PDE)磷脂酶磷脂酶A A2 2等等 B B、离子通道离子通道:第二信使：它是激素、递质、细胞因子等信它是激素、递质、细胞因子等信号分子作用于细胞膜后细胞内产生的
13、号分子作用于细胞膜后细胞内产生的信号因子，间接地把细胞外信号转入信号因子，间接地把细胞外信号转入细胞内。包括细胞内。包括cAMPcAMP、三磷酸肌醇、三磷酸肌醇(IP(IP3 3)、二酰甘油二酰甘油(DG)(DG)、环、环-磷酸鸟苷磷酸鸟苷(cGMP)(cGMP)和和CaCa2+2+等。等。2、主要的信号转导途径、主要的信号转导途径 A、受体-G蛋白-AC 途径：外来信使细胞膜受体G蛋白腺甘酸环化酶ATP 蛋白激酶A心肌：增加Ca2+通道数胃：促进胃酸分泌脑：抑制K+通道，延长放电cAMP B B、受体受体-G蛋白蛋白-PLC 途径途径 配体与受体结合配体与受体结合 激活激活G G蛋白蛋白GG
14、激活激活PLCPLC磷脂酰磷脂酰 二磷酸肌醇二磷酸肌醇 IPIP3 3和和DGDG化学门控化学门控CaCa通道激活通道激活胞浆胞浆CaCa2+2+浓度升高浓度升高 (二二)离子通道受体介导的信号转导离子通道受体介导的信号转导 2、电压门控通道、电压门控通道 3、机械门控通道机械门控通道 (三三)具有酶耦联活性具有酶耦联活性受体介导的信号转导受体介导的信号转导酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体 该类受体本身具有酶该类受体本身具有酶的活性，贯穿于膜的脂质的活性，贯穿于膜的脂质双层中，其膜外侧有配体双层中，其膜外侧有配体结合的位点，膜内侧具有结合的位点，膜内侧具有酪氨酸激酶的结构域。酪氨酸激酶的结构域。酪氨酸激酶耦联受体酪氨酸激酶耦联受体
