细胞的功能青海大学田今.pptx
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1、细胞的物质运输功能细胞的物质运输功能细胞的能量转换功能细胞的能量转换功能细胞的信息传递功能细胞的信息传递功能细胞的识别功能细胞的识别功能细胞的支持与运动功能细胞的支持与运动功能细胞的消化与防御功能细胞的消化与防御功能1 1、细胞的物质运输功能、细胞的物质运输功能1.11.1细胞膜的物质运输细胞膜的物质运输 细胞必须与周围环境发生信息、物质细胞必须与周围环境发生信息、物质与能量的交换,才能完成特定的生理功与能量的交换,才能完成特定的生理功能。能。细胞膜对物质的运输最显著的特点细胞膜对物质的运输最显著的特点是具有是具有选择性。选择性。根据被运输物质的大小分为:根据被运输物质的大小分为:穿膜运输穿膜
2、运输 transmembrane transporttransmembrane transport 离子与小分子的运输离子与小分子的运输 膜泡运输膜泡运输 transport by vesicle formationtransport by vesicle formation 大分子和颗粒物质的运输大分子和颗粒物质的运输膜内外物膜内外物质的运输质的运输小分子小分子运输运输大分子大分子运输运输被动运输被动运输主动运输主动运输胞吐作用胞吐作用胞吞作用胞吞作用穿膜运输穿膜运输膜泡运输膜泡运输1.1.11.1.1穿膜运输穿膜运输 transmembrane transporttransmembrane
3、 transport是小分子物质和离子穿过细胞膜是小分子物质和离子穿过细胞膜的运输方式。的运输方式。根据是否消耗细胞代谢能,穿膜根据是否消耗细胞代谢能,穿膜运输分为运输分为 被动运输被动运输主动运输主动运输 不需要消耗细胞代谢的能量不需要消耗细胞代谢的能量,而将物而将物质从浓度高的一侧经细胞膜转运至浓度质从浓度高的一侧经细胞膜转运至浓度低的一侧低的一侧顺浓度梯度的穿膜扩散。顺浓度梯度的穿膜扩散。1.1.1.11.1.1.1被动运输被动运输特点:特点:顺电化学梯度运输顺电化学梯度运输 不消耗细胞的代谢能不消耗细胞的代谢能根据是否需要运输蛋白的协助分为:根据是否需要运输蛋白的协助分为:简单扩散(自
4、由扩散)和协助扩散简单扩散(自由扩散)和协助扩散简单扩散(简单扩散(Simple diffusionSimple diffusion)自由扩散自由扩散(Free diffusion)(Free diffusion)不需要消耗能量和不依靠专一膜蛋白不需要消耗能量和不依靠专一膜蛋白分子(载体)而使物质顺浓度梯度(分子(载体)而使物质顺浓度梯度(浓浓度较高的一侧穿膜到浓度较低的一侧度较高的一侧穿膜到浓度较低的一侧)从膜的一侧转运到另一侧的运输方式。从膜的一侧转运到另一侧的运输方式。高浓度低浓度 简单扩散的特点:简单扩散的特点:顺浓度梯度顺浓度梯度 不消耗代谢能不消耗代谢能 不依靠膜转运蛋白不依靠膜转
5、运蛋白一些气体和脂溶性物质一些气体和脂溶性物质(非极性物质非极性物质):):氧、二氧化碳、乙醚、氯仿、氧、二氧化碳、乙醚、氯仿、甾类激素甾类激素不带电荷的极性小分子物质不带电荷的极性小分子物质:水水.尿素尿素.甘油等,但速度较慢。甘油等,但速度较慢。能直接穿过脂双层的物质能直接穿过脂双层的物质:决定扩散速度的因素决定扩散速度的因素浓度梯度浓度梯度通过物质的分子大小通过物质的分子大小通过物质在脂质中的相对溶解度通过物质在脂质中的相对溶解度协助扩散协助扩散facilitated diffusionfacilitated diffusion 一些物质需要借助于膜转运蛋白一些物质需要借助于膜转运蛋白的
6、帮助,才能由高浓度一侧向低浓的帮助,才能由高浓度一侧向低浓度一侧扩散。度一侧扩散。特点:特点:顺化学梯度运输顺化学梯度运输 不消耗代谢能不消耗代谢能 须借助膜上的运输蛋白须借助膜上的运输蛋白 的帮助的帮助膜转运蛋白膜转运蛋白(跨膜蛋白)(跨膜蛋白)通道蛋白:形成贯通道蛋白:形成贯 穿脂双层之间的穿脂双层之间的通道。通道。载体蛋白:与特定溶载体蛋白:与特定溶 质质 结合改变构象使结合改变构象使 溶质穿越细胞膜。溶质穿越细胞膜。载体蛋白载体蛋白(carrier protein)(carrier protein)与特定分子结合,发生构想变化与特定分子结合,发生构想变化来转运物质,载体与转运物分离后又
7、来转运物质,载体与转运物分离后又恢复原有的构象。载体蛋白有专一性恢复原有的构象。载体蛋白有专一性(一种载体蛋白可特异性的连接和传一种载体蛋白可特异性的连接和传送一种特定的分子跨膜送一种特定的分子跨膜)。)。一些亲水性物质和无机离子等一些亲水性物质和无机离子等通过载体蛋白运输通过载体蛋白运输载体蛋白载体蛋白高浓度高浓度低浓度低浓度通道蛋白通道蛋白(channel protein)是细胞膜中一类贯穿整层的镶是细胞膜中一类贯穿整层的镶嵌蛋白,能在膜上形成开放的亲嵌蛋白,能在膜上形成开放的亲水通道,允许一定大小和携带电水通道,允许一定大小和携带电荷的溶质顺浓度梯度直接通过。荷的溶质顺浓度梯度直接通过。
8、高浓度高浓度低浓度低浓度通道蛋白通道蛋白大多数通道蛋白都与离子的转运大多数通道蛋白都与离子的转运有关,把这些通道蛋白又称离子通有关,把这些通道蛋白又称离子通道。离子通道是一类不持续开放道。离子通道是一类不持续开放的,特定的刺激才可引起这类通道的,特定的刺激才可引起这类通道短时间开放。短时间开放。膜电位变化引起开放膜电位变化引起开放-电位门通道电位门通道特定配体结合引起开放特定配体结合引起开放-配体门通道配体门通道通道蛋白通道蛋白配体配体高浓度高浓度低浓度低浓度配体门通道配体门通道电位门通道电位门通道离子通道蛋白介导的离子转运离子通道蛋白介导的离子转运有以下主要特征:有以下主要特征:转运速度快转
9、运速度快高度选择性高度选择性被动转运被动转运1.1.1.21.1.1.2主动运输主动运输 active transportactive transport 借助于镶嵌在细胞膜上专一性很借助于镶嵌在细胞膜上专一性很强的载体蛋白,通过消耗代谢能强的载体蛋白,通过消耗代谢能量,将物质从低浓度处向高浓度处量,将物质从低浓度处向高浓度处的运输方式。的运输方式。特点:特点:逆电化学梯度运输逆电化学梯度运输依赖于膜运输蛋白(载体)依赖于膜运输蛋白(载体)需要代谢能,并对代谢毒性敏感需要代谢能,并对代谢毒性敏感具有选择性和特异性具有选择性和特异性主动运输有两种:主动运输有两种:(1 1)离子泵)离子泵离子泵是
10、膜上一种能将离子逆电化离子泵是膜上一种能将离子逆电化学梯度转运的载体蛋白,实质是学梯度转运的载体蛋白,实质是ATPATP酶。酶。具有载体和酶的两重作用具有载体和酶的两重作用种类:钠钾泵、钙泵、质子泵种类:钠钾泵、钙泵、质子泵 以钠钾泵为例说明离子泵的作用以钠钾泵为例说明离子泵的作用机制:机制:NaNa+-K-K+ATPATP泵的实质为泵的实质为NaNa+-K-K+ATPATP酶酶具有载体和酶的双重作用。具有载体和酶的双重作用。大亚基:大亚基:为贯穿膜全层的跨膜蛋白为贯穿膜全层的跨膜蛋白,是该酶的催化部位,具是该酶的催化部位,具ATPATP酶活酶活 性。在细胞质侧有性。在细胞质侧有NaNa+和和
11、ATPATP地结地结 合部位,外侧有合部位,外侧有K K+和鸟苷的结合和鸟苷的结合 部位部位 小亚基小亚基:为细胞膜外侧半嵌合糖蛋白为细胞膜外侧半嵌合糖蛋白,其作用机制不详。其作用机制不详。细胞质细胞质Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基ATPADP+Pi钾钾浓浓度度梯梯度度30倍倍钠钠浓浓度度梯梯度度13倍倍小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基Pi钠结合部位钠结合部位钾结合部位钾结合部位Na+Na+Na+Na+
12、K+Mg+PiPiK+K+K+大大亚亚基基小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基细胞质细胞质Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基ATPADP+Pi钾钾浓浓度度梯梯度度30倍倍钠钠浓浓度度梯梯度度13倍倍小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基Pi钠结合部位钠结合部位钾结合部位钾结合部位Na+Na+Na+Na+K+Mg+PiPiK+K+K+大大亚亚基基小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基
13、基小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基(2 2)协同运输()协同运输(cotransportcotransport)载体蛋白介导的物质运输中,许载体蛋白介导的物质运输中,许多主动运输不是直接由多主动运输不是直接由ATPATP提供能提供能量,而是由储存在膜上离子梯度中量,而是由储存在膜上离子梯度中的能量来驱动。即的能量来驱动。即物质逆浓度梯度物质逆浓度梯度运输运输需同时伴有需同时伴有离子的顺浓度梯度离子的顺浓度梯度运输,运输,是一类靠间接提供代谢能完是一类靠间接提供代谢能完成的主动运输方式。成的主动运输方式。根据物质运输方向协同运输分为:根据物质运输方向协同运输分为:共运输共运输:两种物质运输方
14、向相同两种物质运输方向相同 对向运输对向运输:两种物质运输方向相两种物质运输方向相反反小分子物质的运输方式小分子物质的运输方式-穿膜运输穿膜运输transmembrane transporttransmembrane transport被动被动运输运输简单扩散简单扩散协助扩散协助扩散载体蛋白载体蛋白通道蛋白通道蛋白主动主动运输运输离子泵离子泵协同运输协同运输共运输共运输协同运输协同运输1.1.21.1.2膜泡运输膜泡运输 通过膜包裹被转运物,形成膜囊通过膜包裹被转运物,形成膜囊泡的方式进行物质转运,称为膜泡泡的方式进行物质转运,称为膜泡运输。运输。是大分子和颗粒物质的运输方是大分子和颗粒物质的
15、运输方式,需要消耗代谢能。式,需要消耗代谢能。胞饮作用胞饮作用吞噬作用吞噬作用受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用膜膜泡泡运运输输胞吞作用胞吞作用胞吐作用胞吐作用膜泡运输的方式膜泡运输的方式胞胞吐吐作作用用吞吞噬噬作作用用吞噬体吞噬体胞胞饮饮作作用用吞饮体吞饮体胞胞吐吐作作用用吞吞噬噬作作用用胞胞饮饮作作用用1.1.2.11.1.2.1胞吞作用(胞吞作用(endocytosisendocytosis)又称入胞作用,是细胞表面发生内又称入胞作用,是细胞表面发生内陷,有细胞膜把环境中的大分子或陷,有细胞膜把环境中的大分子或颗粒物质包围成小泡,脱离细胞膜,颗粒物质包围成小泡,脱离细胞膜,进入细胞内的
16、转运过程。进入细胞内的转运过程。有三种方式有三种方式 吞噬作用吞噬作用 胞饮作用胞饮作用 受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用吞噬作用(吞噬作用(phagocytosisphagocytosis)是指细胞内吞较大的颗粒物质或是指细胞内吞较大的颗粒物质或大分子复合物的过程。大分子复合物的过程。特点:特点:吞噬作用形成的囊泡较大,称为吞吞噬作用形成的囊泡较大,称为吞 噬体。噬体。吞噬作用是一个触发过程吞噬作用是一个触发过程吞噬作用是原生动物获取营养物质吞噬作用是原生动物获取营养物质的重要方式的重要方式 哺乳动物的大多数细胞没有吞噬作用,哺乳动物的大多数细胞没有吞噬作用,只有少数特化细胞具有这一功能
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