生理学:细胞的基本功能课件.ppt
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- 生理学 细胞 基本功能 课件
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1、 前章回顾n内环境内环境n稳态稳态n负反馈负反馈 体内各种组织细胞直接生存的环境(细胞外液)。体内各种组织细胞直接生存的环境(细胞外液)。内环境理化因素保持相对稳定的状态。内环境理化因素保持相对稳定的状态。在闭环控制系统中,受控部分发出的反馈信息抑制控制部分的活动,在闭环控制系统中,受控部分发出的反馈信息抑制控制部分的活动,使其活动减弱,这种反馈称为负反馈。使其活动减弱,这种反馈称为负反馈。第一节细胞膜结构和物第一节细胞膜结构和物 质转运功能质转运功能一、膜的化学组成和结构一、膜的化学组成和结构n液态镶嵌模型液态镶嵌模型(Singer和和Nicholson,1972)以液态的脂质双分子层为基架
2、,其中镶嵌着不同生理功能以液态的脂质双分子层为基架,其中镶嵌着不同生理功能 的的a a螺螺旋或球形蛋白质。旋或球形蛋白质。各种膜在分子结构上是相同的,主要成分:各种膜在分子结构上是相同的,主要成分:脂质脂质Lipids蛋白质蛋白质Proteins糖糖Carbohydratesn细胞膜(质膜)细胞膜(质膜)常见的转运形式:常见的转运形式:二、细胞膜的物质转运功能二、细胞膜的物质转运功能 n单纯扩散单纯扩散 Simple Diffusionn易化扩散易化扩散 Facilitated Diffusionn主动转运主动转运 Active Transportn出胞和入胞出胞和入胞 Exocytosis
3、and Endocytosis 扩散扩散:溶液中的溶质或溶剂分子由高浓度区向低浓度区净移动。:溶液中的溶质或溶剂分子由高浓度区向低浓度区净移动。扩散扩散(被动转运)(被动转运)不耗能不耗能(依赖电(依赖电-化学梯度的势能)化学梯度的势能)依赖依赖或或不依赖不依赖特殊膜蛋白质特殊膜蛋白质顺顺电电-化学化学梯度梯度进行进行单纯扩散单纯扩散易化扩散(经通道,经载体)易化扩散(经通道,经载体)单纯扩散单纯扩散:脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的:脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的 转运过程。转运过程。(一)单纯扩散(一)单纯扩散 Simple Diffusion扩散量决定于扩散量决定于:膜
4、两侧的浓度梯度 Concentration Gradient膜的通透性Permeability(膜对物质通过的难易度)易化扩散易化扩散:非脂溶性物质(带电离子和分子量稍大的水溶性分子):非脂溶性物质(带电离子和分子量稍大的水溶性分子)由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的转运过程。由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的转运过程。(二)易化扩散(二)易化扩散经通道的易化扩散经通道的易化扩散经载体的易化扩散经载体的易化扩散经载体的易化扩散经载体的易化扩散 结构特异性结构特异性 饱和现象饱和现象 竞争性抑制竞争性抑制 经通道的易化扩散经通道的易化扩散 离子选择性离子选择性 离子转运速度快离子转运速度快 离子通道的门
5、控离子通道的门控静息静息/备用备用失活失活激活激活-电压门控通道电压门控通道-化学门控式通道化学门控式通道-机械门控通道机械门控通道经通道的易化扩散经通道的易化扩散化学化学门控通道:由化学物质(门控通道:由化学物质(配体配体)控制(如)控制(如终板膜上通道终板膜上通道)电压电压门控通道:由门控通道:由膜电位膜电位控制(如控制(如快钠通道快钠通道)机械机械门控通道:由门控通道:由机械运动机械运动控制(如控制(如听毛细胞听毛细胞)(三)主动转运(三)主动转运 特点特点 分类分类主动转运主动转运:是指细胞通过本身的某种耗能过程,将某种物质分子:是指细胞通过本身的某种耗能过程,将某种物质分子 或离子逆
6、浓度梯度或逆电位梯度进行的跨膜转运过程。或离子逆浓度梯度或逆电位梯度进行的跨膜转运过程。耗能耗能(能量由(能量由分解分解ATP来提供)来提供)依靠依靠特殊特殊膜蛋白膜蛋白(泵)的(泵)的“帮助帮助”逆逆电电-化学化学梯度梯度进行进行原发性主动转运原发性主动转运继发性主动转运继发性主动转运原发性主动转运原发性主动转运 是一种是一种钠钠-钾依赖性钾依赖性ATP酶酶 的蛋白质的蛋白质ATP:Na+:K+1:3:2 (生电性泵生电性泵)生理意义:生理意义:原发性主动转运原发性主动转运:把直接利用分解:把直接利用分解ATP释放的能量进行的主动释放的能量进行的主动转运称原发性主动转运。转运称原发性主动转运
7、。膜膜外外高高钠钠膜膜内内高高钾钾钠钾泵(钠泵)钠钾泵(钠泵)细胞内高细胞内高K+,是许多代谢反应,是许多代谢反应进行的必需条件;进行的必需条件;对维持正常细胞的渗透压与形对维持正常细胞的渗透压与形态有着重要意义;态有着重要意义;形成和保持细胞内外形成和保持细胞内外Na+、K+的不均匀分布,从而建立一种的不均匀分布,从而建立一种生理性势能储备生理性势能储备3 32 22 23 3继发性主动转运继发性主动转运 介导这一过程的膜蛋白叫介导这一过程的膜蛋白叫转运体转运体继发性主动转运继发性主动转运:把不直接利用分解:把不直接利用分解ATP释放的能量,而利用释放的能量,而利用Na+膜内外势能差进行的主
8、动转运称继发性主动转运。膜内外势能差进行的主动转运称继发性主动转运。继发性主动转运继发性主动转运 同向同向转运转运继发性主继发性主动转运物质的方向动转运物质的方向与提供势能差物质与提供势能差物质Na+的转运方向相同的转运方向相同逆向逆向转运转运继发性主继发性主动转运物质的方向动转运物质的方向与提供势能差物质与提供势能差物质Na+的转运方向相反的转运方向相反分为两种类型分为两种类型:反向转运反向转运同向转运同向转运(四)出胞和入胞(四)出胞和入胞(四)出胞和入胞(四)出胞和入胞概念概念:胞质内大分子胞质内大分子物质以囊泡的形式物质以囊泡的形式排出细胞的过程。排出细胞的过程。如如激素,递质,酶激素
9、,递质,酶的分泌。的分泌。出胞出胞(四)出胞和入胞(四)出胞和入胞概念概念:指细胞外的大分子物质或指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程。团块进入细胞的过程。包括包括吞噬吞噬和和吞饮吞饮。入胞入胞 第三节细胞的生物电现象第三节细胞的生物电现象0 mV记录静息电位记录静息电位-80 mV记录静息电位记录静息电位-80 mV+-+记录静息电位记录静息电位一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制n静息电位(静息电位(RP)指细胞在静息未受刺激时存在于膜两侧的电位差(指细胞在静息未受刺激时存在于膜两侧的电位差(跨膜电位跨膜电位)。)。小结n易化扩散易化扩散n单纯扩散单纯扩散n原发性主动转运原
10、发性主动转运 n继发性主动转运继发性主动转运 非脂溶性物质(带电离子和分子量稍大的水溶性分子)由膜的高浓度非脂溶性物质(带电离子和分子量稍大的水溶性分子)由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的转运过程。一侧向低浓度一侧的转运过程。脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的转运过程。脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的转运过程。把直接利用分解把直接利用分解ATP释放的能量进行的主动转运称原发性主动转运。释放的能量进行的主动转运称原发性主动转运。把不直接利用分解把不直接利用分解ATP释放的能量,而利用释放的能量,而利用Na+膜内外势能差进行的膜内外势能差进行的主动转运称继发性主动转运。主动转运称继发性主
11、动转运。小结 对象分类是否需要耗能顺(逆)浓度差是否需要蛋白质单纯扩散易化扩散主动转运出胞和入胞脂溶性、少脂溶性、少量小分子亲量小分子亲水物质水物质无无否否顺顺否否非脂溶性非脂溶性小分子物小分子物质、离子质、离子经通道经通道经载体经载体否否顺顺是是各种物质各种物质和离子和离子原发性原发性继发性继发性是是逆逆是是是是?是是大分子物大分子物质或团块质或团块吞噬吞噬吞饮吞饮前节回顾 对象分类是否需要耗能顺(逆)浓度差是否需要蛋白质单纯扩散易化扩散主动转运出胞和入胞脂溶性小脂溶性小分子物质分子物质无无否否顺顺否否非脂溶性非脂溶性小分子物小分子物质质经通道经通道经载体经载体否否顺顺是是各种物质各种物质和
12、离子和离子原发性原发性继发性继发性是是逆逆是是是是?是是大分子物大分子物质或团块质或团块吞噬吞噬吞饮吞饮Na+K+细胞外细胞外细胞内细胞内Na+K+A-142 mEq/L14 mEq/L140 mEq/L4 mEq/L一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制n静息电位的产生机制静息电位的产生机制 膜两侧存在浓度差(膜两侧存在浓度差(K+i K+o35 1););-90mV一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制n静息电位的产生机制静息电位的产生机制 膜两侧存在浓度差(膜两侧存在浓度差(K+i K+o35 1););结论:结论:静息电位(静息电位(RP)的产生主要是)的产生主要是
13、+向膜外扩散的结果。向膜外扩散的结果。RP K+的平衡电位。的平衡电位。二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制(一)细胞的动作电位(一)细胞的动作电位(AP)可兴奋细胞在受到适当刺激后,其膜电位发生的短暂的、可兴奋细胞在受到适当刺激后,其膜电位发生的短暂的、可扩布的电位变化。可扩布的电位变化。正后电位正后电位阈电位阈电位超射超射负后电位负后电位静息电位静息电位二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制(一)细胞的动作电位(一)细胞的动作电位(AP)动作电位的动作电位的特征特征:二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制(二)动作电位的产生机制(二)动作电位的产生机制阈电位
14、阈电位静息电位静息电位二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制(二)动作电位的产生机制(二)动作电位的产生机制钠平衡电位钠平衡电位动作电位的变化过程动作电位的变化过程阈电位阈电位:能引起动作电位的:能引起动作电位的 临界膜电位值。临界膜电位值。Na+通道大量开放通道大量开放Na+内流的再生性循环内流的再生性循环Na+的平衡电位的平衡电位Na+通道阻断剂:通道阻断剂:河豚毒素河豚毒素(TTX)二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制(二)动作电位的产生机制(二)动作电位的产生机制动作电位的变化过程动作电位的变化过程Na+通道失活通道失活K+通道开放通道开放形成负后电位和正后电位形
15、成负后电位和正后电位K+通道阻断剂:通道阻断剂:四乙基铵四乙基铵(TEA)二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制(二)动作电位的产生机制(二)动作电位的产生机制动作电位的变化过程动作电位的变化过程二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制(三)动作电位的传导(三)动作电位的传导动作电位在同一细胞上的传布过程称为传导。动作电位在同一细胞上的传布过程称为传导。已兴奋膜部分通过局部电流已兴奋膜部分通过局部电流“刺激刺激”了未兴奋膜部分,使之产生动了未兴奋膜部分,使之产生动作电位,这样的过程连续进行下去,就表现为动作电位的传导。作电位,这样的过程连续进行下去,就表现为动作电位的传导。二
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