動(dòng)物生理學(xué)

1、第1章細(xì)胞的基本功能細(xì)胞的基本功能[掌握掌握]細(xì)胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式、特征、異同點(diǎn)。細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)—液態(tài)鑲嵌模型學(xué)說[了解了解]物質(zhì)的入胞與出胞過程[重點(diǎn)重點(diǎn)]①液態(tài)鑲嵌模型學(xué)說、鑲嵌蛋白質(zhì)及生理機(jī)能②易化擴(kuò)散③主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)④NaK泵[難點(diǎn)難點(diǎn)]①易化擴(kuò)散機(jī)制②主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制[課堂組織課堂組織]多媒體教具[教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容]1.11.1細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能1.1.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)不僅分割細(xì)胞的內(nèi)容物和細(xì)胞周圍的微環(huán)境

2、，使細(xì)胞能獨(dú)立于環(huán)境而存在，還通過細(xì)胞膜接受外界或其它細(xì)胞的影響，起到傳遞信息的作用；細(xì)胞膜還在細(xì)胞免疫、細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂、分化及癌變等生理、病理過程中起著重要的作用。細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)最好的學(xué)說是液態(tài)鑲嵌模型（Fluidmosaicmodel）。膜的共同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同分子結(jié)構(gòu)和生理功能的蛋白質(zhì)分子，和少量糖類。細(xì)胞膜是以脂質(zhì)雙分子為骨架脂質(zhì)雙分子為骨架，所以：①脂質(zhì)雙分子層具有穩(wěn)定性和流動(dòng)性，使細(xì)胞具有

3、能承受相當(dāng)大的張力，改變外形時(shí)不致于破裂。②限制水和水溶性物質(zhì)自由通過細(xì)胞膜，使膜具有選擇性通透。③不同細(xì)胞的細(xì)胞膜和細(xì)胞膜的不同部分，因脂質(zhì)的成分和含量不完全相同而影響到細(xì)胞膜的特性和功能。鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層的蛋白質(zhì)的機(jī)能鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層的蛋白質(zhì)的機(jī)能：①形成細(xì)胞的骨架蛋白（anchingprotein）可使細(xì)胞膜附著在另一細(xì)胞的膜上，或使其附著在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外的某物質(zhì)上；②作為“識(shí)別蛋白質(zhì)”（recoqnitionprotein）

4、存在于免疫細(xì)胞膜上，能識(shí)別異體細(xì)胞的蛋白質(zhì)或癌細(xì)胞；③具有酶（enzyme）的特性能催化細(xì)胞內(nèi)外的化學(xué)反應(yīng)；④作為“受體蛋白質(zhì)”（receptprotein），能與信息傳遞物質(zhì)（激素或遞質(zhì)）進(jìn)行特異性結(jié)合，并引起細(xì)胞反應(yīng)；⑤作為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)或載體蛋白質(zhì)（carrierprotein）、通道蛋白質(zhì)（channelprotein）和膜泵（membranepump），與細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能有關(guān)。1.1.2細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)

5、轉(zhuǎn)運(yùn)功能1.1.2.1被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（passivetranspt）當(dāng)同種物質(zhì)、不同濃度的兩種溶液相鄰地放在一起時(shí)，溶質(zhì)的分子會(huì)順著濃度差（梯度，concentrationgradient）或電位差（梯度，potentialgradien二者合稱電化學(xué)梯度）產(chǎn)生凈流動(dòng)叫被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)的動(dòng)力是電化學(xué)勢(shì)能。不需要細(xì)胞膜或細(xì)胞另外提供其它形式的能量。被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)又可有以下兩種形式：(1)單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散（simplediffusion）：

6、物質(zhì)的分子或離子順著電化學(xué)梯度通過細(xì)胞膜的方式稱為單純擴(kuò)散。單位時(shí)間內(nèi)的擴(kuò)散通量，(即該物質(zhì)在每秒內(nèi)通過每平方厘米假想平面的摩爾數(shù))，取決于膜兩側(cè)該物質(zhì)的電化學(xué)梯度和細(xì)胞膜對(duì)該物質(zhì)的通透性（permeability）。通透性通透性：物質(zhì)通過細(xì)胞膜難易程度。一些脂溶性的物質(zhì)如O2、CO2等氣體分子，具有較高的通透性通透性；一些甾體化合物（類固醇激素由于它們的分子量比較大）需要某種特殊蛋白質(zhì)的“協(xié)助”；水靠細(xì)胞膜上的水通道（一種特異蛋白質(zhì)）

7、能快速通過細(xì)胞膜。(2)易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）：一些不溶于脂質(zhì)的，或溶解度很小的物質(zhì)，在膜結(jié)構(gòu)中的一些特殊蛋白質(zhì)的“幫助”下從膜的高濃度一側(cè)擴(kuò)散到低濃度一側(cè)的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式稱為易化擴(kuò)散。易化擴(kuò)散又可分為:①以載體為中介的易化擴(kuò)散以載體為中介的易化擴(kuò)散（carriermediateddiffusion）：如葡萄糖、氨基酸都不溶解于脂質(zhì)，但在載體的“幫助”下也能進(jìn)行被動(dòng)地跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。A.載體是指細(xì)胞膜上一類

8、特殊蛋白質(zhì)，B.它能在溶質(zhì)高濃度一側(cè)與溶質(zhì)發(fā)生特異性結(jié)合，C.并且構(gòu)象發(fā)生改變，把溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到低濃度一側(cè)將之釋放出來，D.載體蛋白恢復(fù)到原來的構(gòu)象，又開始新一輪的轉(zhuǎn)運(yùn)。載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散有以下特點(diǎn)：A.高度的結(jié)構(gòu)特異性B.飽和現(xiàn)象C.競(jìng)爭(zhēng)性抑制，D.轉(zhuǎn)運(yùn)速度快，E.因蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能常受膜內(nèi)外各種因素的影響因此與蛋白質(zhì)分子有關(guān)的物質(zhì)的通透性是可變化的。②由通道中介的易化擴(kuò)散由通道中介的易化擴(kuò)散（channelmediateddiffus

9、ion）：A.離子通道（ionchannel）蛋白的壁外側(cè)面是疏水的B.而壁的內(nèi)側(cè)是親水的（叫水相孔道），能允許水及溶于水中的離子通過C.通道的開放與關(guān)閉是受精密調(diào)控的，而不是自動(dòng)、持續(xù)進(jìn)行的有些只有在它所在膜的兩側(cè)（主要是外側(cè)）出現(xiàn)某種化學(xué)信號(hào)時(shí)才開放，稱為化學(xué)門控通道化學(xué)門控通道；有些則由所在膜兩側(cè)電位差的變化決定其開、閉，稱為電壓門控通道（voltagegatedchannel）；有些則由所在膜所受壓力不同而決定其開放的稱機(jī)械門控

10、通道稱機(jī)械門控通道。通道中介的易化擴(kuò)散的特點(diǎn)：通道中介的易化擴(kuò)散的特點(diǎn)：A.速度快B.有選擇性（但不像載體那樣嚴(yán)格）C.受精密調(diào)控1.1.2.2主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（activetranspt）跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（transmembranesingaltruction）各種能量形式的外界信號(hào)作用于靶細(xì)胞時(shí)，并不需要進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)直接影響靶細(xì)胞內(nèi)的過程，而是通過引起細(xì)胞膜上一種或數(shù)種特異蛋白質(zhì)分子的變構(gòu)作用，以一定形式的弱電變化，將信息傳遞

11、到膜內(nèi)的程。1.2.11.2.1由離子通道介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)由離子通道介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道是特殊的膜蛋白質(zhì)分子在膜上形成的通道。大多數(shù)離子通道都有門，稱為門控通道（gatedchannel）。分為：(1)電壓門控通道電壓門控通道（voltagegatedchannel），主要是分布在除突觸后膜和終板膜以外的神經(jīng)和肌肉細(xì)胞表面膜中的Na、k、Ca2等通道。(2)機(jī)械門控通道機(jī)械門控通道(mechanicallygatedchanne

12、l)如神經(jīng)末梢頂部的纖毛受到切向力彎曲時(shí)由于纖毛受力使其根部的膜變形（牽拉），直接激活了其附近膜中的機(jī)械門控通道而出現(xiàn)離子跨膜移動(dòng)。(3)化學(xué)門控通道化學(xué)門控通道(chemicallygatedchannel)要分布于如肌細(xì)胞的終板膜和神經(jīng)元的突觸后膜中，如神經(jīng)肌肉接頭處的N乙酰膽堿門控通道上，ACh受體身就是離子通道的一個(gè)組成部分，因它的激活能直接引起跨膜離子流動(dòng)，故又稱為通道型受體通道型受體或促離子型或促離子型受體受體（ionotr

13、opicrecept）。該通道由2α.β.γ.δ組成的5個(gè)亞基構(gòu)成，Ach的結(jié)合位點(diǎn)就存在于2個(gè)α亞單位上當(dāng)兩個(gè)Ach與之結(jié)合后引起Na通道開放。因?yàn)檫@種通道只有在膜外特定的化學(xué)信號(hào)（配體lig）與膜上的受體結(jié)合后才開放又稱配子門控通道。(4)細(xì)胞間通道細(xì)胞間通道許多低等動(dòng)物或動(dòng)物的某些細(xì)胞如，平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞及中樞的某些神經(jīng)細(xì)胞之間存在著縫隙連接（gapiunction），當(dāng)某些因素存在時(shí)，在縫隙連接處的兩側(cè)膜蛋白顆粒發(fā)生對(duì)接，形

14、成溝通相鄰細(xì)胞漿的通道，而在另一些因素存在時(shí)，溝通的通道消失。1.2.2由G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)由G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至少與膜內(nèi)4種物質(zhì)有關(guān)。1.2.2.1G蛋白耦聯(lián)受體蛋白耦聯(lián)受體(Gproteinlinkedrecept)受體蛋白質(zhì)是能與化學(xué)信號(hào)分子進(jìn)行特異結(jié)合的獨(dú)立的蛋白質(zhì)分子，包括α和β腎上腺素能受體Ach受體多數(shù)肽類激素5羥色氨受體嗅覺受體視紫紅質(zhì)受體等。1.2.2.2G蛋白

15、蛋白G蛋白是鳥苷酸結(jié)合蛋白（guaninenucleotidebindingprotein）的簡(jiǎn)稱。有興奮（Gs、Go）型和抑制（Gi）型兩種，可分別引起效應(yīng)器酶的激活和抑制而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)第二信使物質(zhì)增加或減少。①受體與配體結(jié)合后構(gòu)型變化，激活膜內(nèi)側(cè)G蛋白，②G蛋白通常由α、β、γ3個(gè)亞基組成，③當(dāng)它被激活時(shí)便與GDP分離，而與一個(gè)分子的GTP（三磷酸鳥苷）結(jié)合，④這α亞基與其它兩個(gè)亞基（βγ）分離，分別對(duì)膜中的效應(yīng)器酶起作用。1.2.2

16、.3G蛋白效應(yīng)器蛋白效應(yīng)器1能催化第二信使生成的酶能催化第二信使生成的酶：位于細(xì)胞膜上的腺苷酸環(huán)化酶（adenylatecyclaseAC）、磷脂酶C（phospholipaseCPLC）；依賴于cGMP的磷酸二酯酶(phosphodiesterasePDE)及磷脂酶A2（phospholipaseA2）它們能激活相應(yīng)的腺苷酸環(huán)化酶等使胞漿中的第二信使物質(zhì)增加。2離子通道離子通道1.2.2.4第二信使第二信使腺苷酸環(huán)化酶能催化ATP生成

17、cGMP，cGMP可把激素的信號(hào)帶入細(xì)胞漿，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞生理功能的改變。作用于細(xì)胞膜的信號(hào)(如腎上腺素)叫第一信使(firstermessenger)；由細(xì)胞外信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜而產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子(如cAMP)叫第二信使.第二信使物質(zhì)有環(huán)一磷酸腺苷(camp)三磷酸肌醇(inositoltriphosphateIP3)二酰甘油(diacylglycerolDG)環(huán)一磷酸鳥苷(cyclicguanosinemonophosphoat

18、ecGMP)和Ca2；第二信使的功能是調(diào)節(jié)各種蛋白激酶和離子通道。1.2.3酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1.2.3.1具有酪氨酸激酶的受體具有酪氨酸激酶的受體該受體簡(jiǎn)單只有一個(gè)橫跨細(xì)胞膜的α螺旋有兩種類型:(1)受體具有酪氨酸激酶的結(jié)構(gòu)域即受體與酪氨酸激酶是同一個(gè)蛋白質(zhì)分子。當(dāng)與相應(yīng)的化學(xué)信號(hào)結(jié)合時(shí)直接激活自身的酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域?qū)е率荏w自身或細(xì)胞內(nèi)靶蛋白的磷酸化。(2)受體本身沒有酶的活性，但當(dāng)它被配體激活時(shí)

19、立即與酪氨酸激酶結(jié)合，并使之激活，通過對(duì)自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信號(hào)傳入細(xì)胞內(nèi)。1.2.3.2具有鳥苷酸環(huán)化酶受體具有鳥苷酸環(huán)化酶受體該受體也只有一個(gè)跨細(xì)胞膜的α螺旋，其膜內(nèi)側(cè)有鳥苷酸環(huán)化酶，當(dāng)配體與它結(jié)合后，即將鳥苷酸環(huán)化酶激活，催化細(xì)胞內(nèi)GTP生成cGMPcGMP又可激活蛋白激酶G（PKG），PKG促使底物蛋白質(zhì)磷酸化，產(chǎn)生效應(yīng)。上述幾種跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程并不是決然分開的相互之間存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系形成所謂的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)(singn