生理学 第二章 细胞的基本功能

2.易化扩散(facilitated
diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶性甚小的物质, 在 特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低 浓度一侧转运的过程。
(2)分类:
根据帮助膜蛋白的特性分为两类
①经通道的易化扩散 ②经载体的易化扩散
（1）经通道的易化扩散
[Na+]o ＞[Na+]i
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离) 兴奋性G蛋白(GS) 激活腺苷酸环化酶(AC) cAMP（第二信使） ATP 激活cAMP依赖的蛋白激酶A 细胞内生物效应
(二)受体-- G蛋白—PLC途径(磷脂酰肌醇信号通路)
激素（第一信使） 膜外N端：识别、结合第一信使
膜内C端：激活G蛋白 激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)
●主动转运
指物质逆浓 度梯度或电位梯 度的转运过程。
（一）被动转运(passive transport) 概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。 特点： ①不耗能(ATP).（转运动力依赖物质的电化学梯度所贮存的势能） ②顺电-化学梯度进行.
分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
1.单纯扩散(simple diffusion)
低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程。 • 特点 ： ① 逆电-化学梯度进行(泵的转运) ; ② 需耗能(ATP)
分类：
①原发性主动转运（简称：泵转运）；
如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 ②继发性主动转运（简称：联合转运）；
③入胞和出胞式转运。
1.原发性主动转运(泵转运——Na+-K+泵)
结论:RP的产生主要是K＋向膜外扩散的结果。
∴RP相当于K+的平衡电位
证明：1.Nernst公式的计算,非常接近于EK。
Ex [X+]o RT ln ZF [X+]i
式中Ex为某离子X+的平衡电位，R为气体常数，T为绝对温度， F为法拉第常数，Z为原子价，[X+]o和[X+]i分别为该离子在膜 外侧和膜内侧溶液中的浓度。
4、细胞膜的脂质双分子层是( A ) A.细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.离子进出细胞的通道 D.受体的主要成分 E.抗原物质
5、葡萄糖进入红细胞膜是属于( C ) A.单纯扩散 B.主动转运 C.易化扩散 D.入胞作用 E.吞饮
第二节
细胞的跨膜信号转导功能
外来信号作用于膜表面,(通常并不进入细胞或 直接影响细胞内过程)通过引起膜变构作用,将外界 环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内,再引发 靶细胞相应功能改变,此过程称跨膜信号传递。细胞间
传递信息的物质多达几百种：如递质、激素、细胞因子等。
跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与结合、信 号转导、胞内效应等三个环节。
特点:
①顺浓差或电位差;不耗能(ATP)
•②特异性（物质不同载体不同） •③饱和性（∵载体的数量是有限的） •④竟争性（∵经同一特殊膜蛋白质转运）
•
通 量
单纯扩散 易化扩散
甲物质 50g 90g
乙物质
50g 10g
差位电或差浓
共100g
(二)主动转运(active transport)
•
概念：指细胞通过本身的某种耗能过程将某物质由
2.继发性主动转运
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。
是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。
即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量非直 接来自 ATP 的分解，是来自膜两侧 [Na+] 浓度差， 而 [Na+] 差
分类：
①同向转运
②逆向转运
· 2.继发性主动 转运-----某物 质的主动转运 所需要的能量 不是直接来自 ATP的分解， 而是来自膜外 Na+的高势能 （间接来自 ATP的分解） 人们把这种转 运形式称 ， 又叫联合转运。
Na+内流 终板膜电位
骨骼肌收缩
• 1.化学门控通道或配体门控通道:A.组成化 学门控通道的物质是特殊蛋白质(梅花形结 构).B.控制通道开放与关闭的是化学物质 (Ach).C.主要分布于终板膜N.C的突触后膜. 2.电压门控通道:A.组成电压门控通道的物 质是特殊蛋白质(梅花形结构.B.控制通道开 放与关闭的因素是通道所在膜两侧的跨膜电 位的改变即电压的改变.C.主要分布神经轴 突骼骨肌心肌具有产生和产生自律性兴奋的 能力. 3.机械门控通道:A.化学组成(同前).B.控制 通道开放与关闭是膜的局部变形或机械牵 引.C.存在部位是毛细胞.
第二章 细胞的基本功能
第一节 第二节 第三节 第四节 细胞的跨膜物质转运功能 细胞的跨膜信号转导功能 细胞的跨膜电变化 肌细胞的收缩功能
第一节
细胞的跨膜物质转运功能
一、膜的化学组成和分子结构
(一)膜的化学组成: 脂质(62%)---主要由磷脂
(70%) 。 和胆固醇(25%);还有 少量的鞘脂(5%)。磷脂中最 多的是磷脂酰胆碱，最少的 是磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。
2.人工改变[K+]O/[K+]i，RP也发生相应改变 如： [K+]i↓→RP↓。 3.用四乙胺阻断K通道,RP消失。 4.用膜片钳技术测量,证实是K电流
三、酶偶联受体介导
的信号转导 (一)酪氨酸激酶受体
生长因子 与受体酪氨酸激酶结合
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
细胞内生物效应
特点：①信号转导与 G 蛋白 无关；②无第二信使的产 生；③无细胞质中蛋白激 酶的激活。
受体酪氨酸激酶介导的信号转导图示
(二) 鸟苷酸环化酶受体
在的电位差。
●动作电位：可兴奋细胞受到刺激时，在RP的基础
上产生的可扩布的电位变化过程。 •
2.RP实验现象：
（一）静息电位(resting potential RP) 1.概 念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内
外存在的电位差。 •
2.实验现象：
3.静息电位的产生机制
请大家抓住两点:
(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀。 [K+]i＞[K+]o≈30∶1.30倍的浓差推动力促使[K+] 外流(产生RP的动力)
主要离子分布： 膜内：
膜外：
(2)静息状态下细胞膜对K+离子具有选择性的通透, 对其他离子不通透或甚少。(产生RP的条件) 通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
∵静息状态下①细胞膜内外离子分布不均； ②细胞膜对K+离子具有选择性通透。•
[K＋]i顺浓差向膜外扩散 [A-]i不能向膜外扩散 膜内电位↓(负电场) •膜外电位↑(正电场) 膜外为正、膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP
钠-钾泵:
当[Na+]i↑/[K+]o↑激活 分解ATP产生能量
2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外 维持[Na+]o高、[K+]i高 原先的不均匀分布状态 排Na+吸K+的生理意义:
1、 维持[Na]o高、[K+]i高正常的离子分布. 2、 贮备离子势能。 3、 钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运的提供了动力（如 葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸 的复合体形式进行的联合转运）。
位.
实验记录：
（甲）当A、B电极都位于 细胞膜外，无电位改变， 证明膜外无电位差。 （乙）当 A 电极位于细胞 膜外， B电极插入膜内时， 有电位改变，证明膜内、 外间有电位差。 （丙）当A、B电极都位于 细胞膜内，无电位改变， 证明膜内无电位差。
一、细胞的生物电现象 ●静息电位：细胞处于相对安静状态时，膜内外存
2、膜蛋白质---整合蛋白(贯穿全层或镶嵌其中,作为离子通道、载体
和离子泵) 。表面蛋白(附着于膜的外或内表面 )
3、糖链外露---作为细胞的标志(如ABO血型)。有些作为膜受体的 “可识别”部分，能特异地与激素、递质等结合。
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
●被动转运
指物质顺 电位或化学梯 度的转运过程。
Na+-K+泵的化学本质就是Na+-K+依赖式ATPase，简称钠泵。
Na+-K+ 泵 的 作 用 : 排 Na+ 吸 K+ 。 当
[Na+]i↑ [K+] o↑ 时 ， 都 可 被 激 活 ， ATP 分解产生能量， 将胞内的3个 Na+ 移 至 胞 外 和将胞外的2 个 K+ 移入胞内。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
(1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓 度一侧转运的过程。 [O2]o ＞[O2]i
[CO2]i ＞[CO2]o
(2)特点:
A.顺浓差或电位差扩散 B.不消耗能量(ATP)
(3)影响扩散的因素
与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关。扩散量 用扩散通量（mol or mmol数/min.cm2)表示。 (4)转运的物质： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇 类激素 等少数几种。 注：∵膜对H2O具高度通透性，∴H2O除单纯扩散 外，还可通过水通道跨膜转运。
• 鸟酸苷环化酶受体位于膜外的N端有配体结 合位点，膜内侧的C端有鸟酸苷环化酶(GC) 结构域,一旦配体与受体结合, 将激活 (GC) 。 (GC) 使胞质内的GTP环化,生成 cGMP,再激活蛋白激酶G(PKG) 。PKG、PKA 和PKC一样, 也是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 通过对底物蛋白的磷酸化实现信号转导。 注:激活GC与激活AC不同的是,此过程不需G 蛋白参于。