动物生理学 第二章-细胞的基本功能

第二章

细胞的基本功能

第一节 细胞膜的结构特征和物质转运功能

细胞膜的功能

屏障功能物质转运功能

信号转导功能

一、细胞膜的结构特征在电子显微镜下分为三层，由脂质、蛋白质和糖类 等物质组成，以蛋白质和脂质为主，糖类只占极少量。

流体镶嵌模型(fluid mosaic model) :细胞膜以流动性的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构和 不同生理功能的蛋白质，脂质和蛋白质分子通过非共价键 相互作用结合在一起。脂质分子排列成5nm厚的连续双层， 作为不透水层阻挡大多数水溶性分子通过，镶嵌在脂质双 层中的跨膜蛋白质分子执行膜的其他功能。

二、细胞膜的物质转运功能(一)被动转运物质顺电势梯度或浓度梯度(即电-化学梯度) 进行的跨膜转运过程。

单纯扩散 易化扩散

1、单纯扩散 疏水性小分子及极性分子能迅速地经扩散通过 脂双层膜，是单纯的物理过程的跨膜物质转运方式 其特点： ①疏水性或脂溶性；

②小分子；③高到低； ④不耗能； ⑤不需载体。O2、CO2、N2、类固醇类激素、尿素、甘油、乙醇、H2O

O2和CO2单纯扩散示意图

2、易化扩散 稍大些的极性分子和小的带电离子通过细胞

膜需要借助膜蛋白的帮助，扩散速率显著增大，这种扩散方式称为…. 特点： ①亲水性或非脂溶性； ②小分子； ③高到低； ④不耗能； ⑤需膜蛋白。

载体介导的易化扩散：水溶性小分子如葡萄糖、氨 基酸、核苷酸等在载体蛋白的帮助下顺电-化学梯 度进行的被动跨膜转运。

特点：

①顺浓度梯度转运；②高度的结构特异性； ③饱和现象；

④竞争性抑制。

通道介导的易化扩散：

电压门控离子通道 化学(配体)门控离子通道 机械门控离子通道

典型的哺乳动物细胞内外离子浓度的比较 单位：mmol/L

(二)主动转运细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质 分子或离子逆着电-化学梯度进行转运。 特点： ①小分子； ②低到高； ③耗能；

④需载体。根据主动转运过程中是直接消耗ATP还是间接 消耗ATP,主动转运又可分为原发性主动转运和继 发性主动转运两种类型。

1、原发性主动转运

由贯穿在脂质双分子层当中的离子泵蛋白 介导、由ATP直接供能的逆电-化学梯度进行的 跨膜物质转运方式。

钠泵作用示意图

钙泵，也称Ca2+-ATP酶，广泛分布于细胞膜、肌质网膜或内质网膜。细胞膜钙泵每分解1分子ATP可将1个Ca2+由细 胞内转运到细胞外。当细胞内Ca2+浓度升高时，与钙调蛋

白(calmodulin, CaM)生成Ca2+-CaM复合物。该复合物能与钙泵C端某一位点结合，激活钙泵，加速Ca2+外排

。

通道转运与钠-钾泵转运模式图

2、继发性主动转运

某种物质逆电-化学梯度进行转运，但所消 耗能量不是直接来源于ATP分解，而是由原发性 主动转运建立的膜电-化学势能提供，这种转运 方式就称之为….小肠黏膜上皮细胞和肾小管上皮细胞对葡 萄糖和氨基酸的吸收、Na+-H+交换、Na+-Ca2+交 换、Na+-K+-2Cl-同向转运都是以继发性主动转 运的方式完成的。