マインドマップギャラリー 生理学 - 細胞の基本的な機能
生理学について - 細胞膜の物質輸送機能、細胞シグナル伝達、筋細胞の収縮、細胞の電気的活動など、細胞の基本的な機能のマインドマップ。
2024-02-14 11:53:52 に編集されましたThis article discusses the Easter eggs and homages in Zootopia 2 that you may have discovered. The main content includes: character and archetype Easter eggs, cinematic universe crossover Easter eggs, animal ecology and behavior references, symbol and metaphor Easter eggs, social satire and brand allusions, and emotional storylines and sequel foreshadowing.
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細胞の基本的な機能
細胞膜の物質輸送機能
細胞膜の化学組成
脂質
リン脂質>70%、コレステロール<30%、糖脂質<10%。 リン脂質の含有量: ホスファチジルコリン (膜の外層) > ホスファチジルセリン > ホスファチジルエタノールアミン > ホスファチジルイノシトール (最低、細胞内セカンド メッセンジャー イノシトール三リン酸 IP3 およびジアシルグリセロール DG の供与体として使用可能)
タンパク質
表面膜タンパク質: 20%~30%、主に細胞膜の内面に付着。 内在性膜タンパク質: 70% ~ 80% のペプチド鎖が膜脂質二重層を 1 回または繰り返し通過します。一般的に、物質の膜貫通輸送および受容体機能に関連するタンパク質は、キャリア、チャネル、イオンポンプ、G など、内在性膜タンパク質です。タンパク質共役型受容体
炭水化物
主に一部のオリゴ糖鎖および多糖鎖が、膜タンパク質または膜脂質と共有結合の形で結合して、糖タンパク質または糖脂質を形成します。
膜を通した物質の輸送
単純な拡散
細胞膜の高濃度側から脂質分子間の隙間を通って低濃度側へ、膜を越えて物質が拡散すること。 酸素、二酸化炭素、エタノール、尿素、グリセリン、その他の脂溶性物質。 決定要因:膜の両側の濃度差、物質の膜透過性
促進された拡散
これは、膜貫通タンパク質の助けを借りて、濃度勾配および電位勾配に沿った非脂溶性小分子物質または荷電イオンの膜貫通輸送を指します。
チャネルを介した促進拡散: イオンチャネルとも呼ばれ、ATP を分解する能力はありません。
水路もあります
イオン選択性
ゲート特性
電位依存性チャネル: 膜電位によって調節される
化学的にゲートされたチャネル: 膜の内側または外側の特定の化学物質によって制御され、チャネルと受容体の両方の機能を持ちます。
機械的にゲートされたチャネル: 機械的刺激によって調節される原形質膜は伸張刺激を感知し、その中のチャネルを開きます。
非ゲートチャネル: 神経線維上のカリウム漏出チャネルなど、常に開いています。
キャリアを介した促進拡散
キャリアタンパク質によって媒介される濃度勾配に沿った膜を通過する水溶性小分子の輸送。 ブドウ糖、アミノ酸など
構造特異性
飽和現象
競合阻害
アクティブトランスポート
特定の物質は、膜タンパク質と細胞代謝によって提供されるエネルギーの助けを借りて、濃度勾配や電位勾配に逆らって膜を通過して輸送されます。膜タンパク質が直接エネルギーを消費するかどうかに応じて、一次能動輸送と二次能動輸送に分類されます。
一次能動輸送
細胞が代謝によって生成されたエネルギーを直接使用して、濃度勾配または電位勾配に逆らって物質を輸送するプロセス。 このプロセスを媒介する膜タンパク質またはキャリアはイオンポンプと呼ばれ、本質的には ATPase です。
ナトリウム-カリウムポンプ: ATP 分子が分解されるたびに、2 つのサブユニット a (触媒サブユニット。ATPase 活性を発揮するには膜の内側のナトリウムイオンと膜の外側のカリウムイオンの関与が必要です) と b で構成されます。ナトリウムイオンが細胞の外に移動し、2つのカリウムイオンが細胞内に移動します。
カルシウムポンプ: Ca2-ATPase とも呼ばれます。細胞膜上のカルシウムポンプは、筋小胞体および小胞体上のカルシウムポンプ (SERCA) と呼ばれます。 PMCAは、分解されるATP分子ごとに1個のカルシウムイオンを細胞質から細胞外に輸送でき、SERCAは分解されるATP分子ごとに2個のカルシウムイオンを細胞質から小胞体に輸送できます。
プロトンポンプ
水素カリウムポンプ:主に胃腺壁細胞と腎集合管間細胞の頂端膜に分布し、水素イオンの分泌とカリウムイオンの吸収を行い、濃度勾配に逆らって胃液や尿中に水素イオンを分泌し、生成に関与する。胃酸と腎臓の酸の排泄の機能。
水素ポンプ: さまざまな細胞小器官の膜に分布し、サイトゾルからリソソーム、エンドソーム、ゴルジ複合体、小胞体、およびシナプス小胞に水素イオンを輸送します。
二次アクティブトランスポート
ATP の分解から直接生じるものではなく、一次能動輸送機構によって確立されるナトリウム イオンまたは水素イオンの濃度勾配を利用して、ナトリウム イオンまたは水素イオンが拡散する間に他の物質が濃度勾配および電位勾配に逆らって膜を通過するようにします。濃度勾配に沿って輸送します。
対称輸送: 輸送される分子またはイオンはすべて同じ方向に移動します。たとえば、小腸粘膜上皮でのグルコース再吸収 (2 つのナトリウムイオンと 1 つのグルコースが同じ方向)、および近位尿細管上皮での再吸収 (1 つのナトリウムイオンと 1 つのグルコース) です。 1 つのグルコースはナトリウム - グルコース共輸送体を介して同じ方向に移動します
反輸送: 輸送された分子またはイオンは反対方向に移動します。 ナトリウムイオン・カルシウムイオン交換体、ナトリウムイオン・水素イオン交換体
膜小胞輸送:細胞に出入りする高分子や粒子状物質は、細胞膜を直接通過するのではなく、膜に囲まれて小胞を形成し、膜ラッピング、膜融合、膜という一連の過程を経て輸送が完了します。分離。
セルを入力してください
食作用:輸送された物質が固体の形で細胞に入る
嚥下: 輸送された物質は液体の状態で細胞に入ります。
独房から出てくる
継続的なエキソサイトーシス: 細胞が静止しているとき、分泌小胞は自発的に細胞膜と融合し、小胞内の高分子物質は細胞から継続的に排出されます。
調節されたエキソサイトーシス: 細胞が特定の化学信号 (ホルモンなど) または電気信号 (活動電位など) によって誘導されると、細胞の特定の部分に蓄えられている多数の分泌小胞が細胞膜と融合し、小胞の内容物が外に排出されます。細胞のプロセス。
細胞シグナル伝達
生体情報(興奮または抑制)が細胞間または細胞内で変換および伝達され、生物学的効果を生み出すプロセス。通常、膜貫通シグナル伝達、つまり生理活性物質(ホルモン、神経伝達物質、サイトカインなど)が通過することを指します。受容体 イオンチャネルの作用を通じて細胞機能を活性化または阻害するプロセス。 シグナル伝達分子: 細胞間シグナル伝達または細胞内シグナル伝達の完了に関与する化学物質。 メッセンジャー分子: 生物学的情報を運ぶことに特化した小さな分子。 シグナル伝達経路: 細胞間または細胞内で生物学的情報の変換と伝達を完了するシグナル分子の鎖
イオンチャネル媒介性
化学的にゲートされたチャネルは、ニコチン性アセチルコリン受容体、イオンチャネル性グルタミン酸受容体など、イオンチャネル受容体としても知られる受容体とイオンチャネルの両方の機能を備えています。 電位依存性チャネルおよび機械依存性チャネルは、化学依存性チャネルと同様の「イオン促進」シグナル伝達機能を持っていますが、イオンチャネル型受容体として分類することもできますが、電気シグナルまたは機械シグナルのみを受け取ります。
Gタンパク質共役受容体媒介性
Gタンパク質共役型受容体:リガンドによって活性化された後、それに結合しているGタンパク質に作用し、シグナル伝達タンパク質によって支配される一連のカスケード反応を引き起こして膜貫通シグナル伝達を完了させる受容体のタイプを指します。 このタイプの伝達に関与するシグナル伝達分子には、さまざまなシグナル伝達タンパク質 (G タンパク質共役受容体、G タンパク質、G タンパク質エフェクター、プロテインキナーゼ) およびセカンド メッセンジャーが含まれます。
Gタンパク質共役型受容体
多くの種類があり、広く分布しており、7 回膜貫通受容体であり、G タンパク質共役型受容体はリガンドによって活性化された後、G タンパク質に結合し、分子構造を変化させて活性化します。
Gプロテイン
グアニル酸結合タンパク質の略称は、細胞膜の内側に存在する三量体 G タンパク質であり、a、b、g の 3 つのサブユニットから構成されます。 a サブユニットは主要な機能単位であり、GTP または GDP に結合する能力と GTPase 活性の両方を持ち、b サブユニットと g サブユニットは機能的複合体を形成します。 Gタンパク質はGDPに結合してGタンパク質三量体-GDP複合体を形成し、この複合体は不活性状態にあり、GTPに結合して活性化状態を形成します(活性化されたGタンパク質はa-GTPとbg複合体の2つの部分に解離し、それぞれ活性化されます)下流のエフェクター、細胞にシグナルを伝達
Gタンパク質エフェクター
G タンパク質エフェクター、つまり G タンパク質が直接作用する標的には、エフェクター酵素、膜イオンチャネル、膜輸送タンパク質が含まれます。 エフェクター酵素には、アデニリルシクラーゼ AC、ホスホリパーゼ C (PLC)、ホスホリパーゼ A2 (PLA2)、およびホスホジエステラーゼ PDE が含まれます。それらの機能は、セカンド メッセンジャーの生成 (または分解) を触媒します。
セカンドメッセンジャー:ホルモン、神経伝達物質、サイトカインなどの細胞外メッセンジャー分子(ファーストメッセンジャー)が膜受容体に作用した後に生成される細胞内メッセンジャー分子を指し、通常はGタンパク質によって活性化され、細胞内に分解されるエフェクター酵素を指します。基質によって生成される分子はプロテインキナーゼをさらに活性化することができます。 環状アデノシン一リン酸cAMP、イノシトール三リン酸IP3、ジアシルグリセロールDG、環状グアノシン一リン酸cGMP、カルシウムイオン、アラキドン酸AA
プロテインキナーゼ
ATP 分子のリン酸基を基質タンパク質に転移させてタンパク質のリン酸化を引き起こす酵素の一種。 基質タンパク質がプロテインキナーゼでもある場合、リン酸化カスケード反応と呼ばれる滝のような連続的なリン酸化を引き起こす可能性があります。 プロテインキナーゼによって引き起こされるリン酸化は、細胞内に存在するプロテインホスファターゼによる基質の脱リン酸化によって停止させることができます。 例:cAMP依存性プロテインキナーゼ(プロテインキナーゼA、PKA)、Ca2依存性プロテインキナーゼ(プロテインキナーゼC、PKC)
酵素関連受容体媒介性
それ自体が酵素活性を有するか、酵素と結合した膜受容体を指します。 構造的特徴: 各受容体分子には膜貫通セグメントが 1 つだけあり、細胞外ドメインにはリガンドに結合できる部位が含まれ、細胞内ドメインには酵素活性または酵素に結合できる部位があります。
チロシンキナーゼ受容体TKR
細胞内ドメインには、上皮成長因子、血小板由来成長因子、線維芽細胞成長因子、肝細胞成長因子、インスリンなどのチロシンキナーゼ活性があります。 リガンドに結合 - チロシンキナーゼが活性化 - 下流タンパク質のチロシン残基をリン酸化します(構造タンパク質または機能タンパク質の場合 - 細胞機能を直接変化させます。シグナル伝達タンパク質の場合 - 下流のシグナル伝達プロセスを引き起こします)
チロシンキナーゼ結合受容体TKAR
活性化後は、細胞質内のチロシンキナーゼに結合して活性化し、それによって下流のシグナル伝達タンパク質のチロシン残基をリン酸化します。 このタイプの受容体を活性化するリガンドは、エリスロポエチン、インターフェロン、インターロイキン、成長ホルモン、プロラクチン、レプチンなどのさまざまな成長因子です。
グアニリルシクラーゼ受容体 GC
これは、細胞外 N 末端にリガンド結合ドメイン、細胞内 C 末端に GC 活性ドメインを持つ単一膜貫通α-ヘリックス分子です。 心房性ナトリウム利尿ペプチド ANP/脳性ナトリウム利尿ペプチド BNP - グアニリルシクラーゼ受容体 - GTP を生成して cGMP を生成する - cGMP は cGMP 依存性プロテインキナーゼ PKG を活性化する - PKG はセリン/スレオニンプロテインキナーゼの基質として機能する シグナル伝達を達成するための物質のリン酸化。 NO が作用する受容体は、細胞質内に遊離した可溶性 GC であり、活性化後に cGMP-PKG 経路を通じて生物学的効果も生じます。
セリン/スレオニンキナーゼ受容体
このタイプの受容体の細胞内ドメインは、活性化後、Smad タンパク質のセリン/スレオニン残基をリン酸化し、核に移行して特定のタンパク質遺伝子の発現を制御します。
リクルート受容体媒介性
単一の膜貫通受容体には酵素活性がありませんが、細胞外ドメインがリガンドに結合すると、その細胞内ドメインは細胞質内でキナーゼまたはアダプタータンパク質を動員し、古典的な二次伝達経路を介さない下流シグナルを活性化します。 ; 主に造血細胞や免疫細胞の機能を調節します。
核内受容体媒介性
細胞内受容体は総称して核内受容体と呼ばれます
筋細胞の収縮
骨格筋神経筋接合部
構造
これは、運動神経終末とそれらが神経支配する骨格筋細胞との間にある特殊な構造であり、関節前膜、関節後膜、および関節間隙で構成されています。 接合前膜:運動神経軸索の末端膜の一部 関節後膜:関節前膜の反対側にある骨格筋細胞膜は、終板膜とも呼ばれ、内側に窪んだ浅い溝であり、溝の底にある終板膜は内側に陥没して多数の膜を形成している。シワ。
興奮の伝達プロセス
運動神経線維から軸索末端に伝達されたAPは、結合前膜からのカルシウムイオン依存性シナプス小胞の流出を引き起こし、Achを結合ギャップに放出し、末端板膜上の窒素分子型Ach受容体カチオンチャネルを活性化する。膜電位の変化を引き起こす
興奮と収縮のカップリング
コンセプト
横紋筋細胞によって生成されるAPの電気的興奮プロセスと筋フィラメントの滑りの機械的収縮を結び付ける中間機構。
基本的な手順
1. T細管膜の活動電位伝導:筋鞘上の活動電位はT細管膜に沿って細胞内に伝わり、T細管膜と筋鞘のL型カルシウムチャネルを活性化します。
2. JSR でのカルシウムイオン放出: 筋鞘の脱分極により、心筋の構造変化を通じて骨格筋にカルシウム放出機構が誘発され、JSR 内のカルシウムイオンが細胞質に放出されます。
3. カルシウムイオンは筋フィラメントの滑りを誘発します。細胞質カルシウムイオン濃度の増加により、カルシウムイオンが Tnc に結合し、筋収縮が誘発されます。
4. カルシウムイオンは JSR に取り込まれます。骨格筋では、細胞質内のほとんどすべてのカルシウムイオンが、活性化された LSR 膜のカルシウムポンプを介して SR に取り込まれます。 LSR膜内のカルシウムポンプにより引き上げられ、リサイクルされ、一部は筋鞘内のナトリウムイオン-カルシウムイオン交換体およびカルシウムポンプにより細胞外に排出されます。
筋フィラメントの滑走
細胞の電気活動
細胞は生命活動を行う際に電気現象を伴います。これを細胞生体電気といいます。 これは、膜を横切る一部の荷電イオンの流れによって生成され、膜電位と呼ばれる特定の膜内外電位として現れます。
安静時潜在RP
コンセプト
静止状態で細胞膜の両側に存在する内陰極と外陽極間の電位差
生産メカニズム
基本的な原因: 膜を横切る荷電イオンの輸送。 安静な状態では、さまざまなイオンに対する細胞膜の透過性はカリウムイオンで最も高く、静止電位はカリウムイオンの平衡電位に近くなります(細胞膜は静止時にもナトリウムイオンに対して一定の透過性を持っているため、実測値はカリウムイオンの平衡電位より若干小さい)
活動電位AP
コンセプト
細胞が静止電位に基づいて効果的な刺激を受けた後、細胞は急速な膜電位変動を生成し、それが遠くまで伝播する可能性があります。
構成
極端に進む
再極性相
ピーク電位
バックポテンシャル
脱分極後電位ADP
過分極電位 AHP 後
特徴
「全か無か」現象
減衰なしの伝播
パルス配信
生産メカニズム
2 つの要素: 1. 電気化学的駆動力 2. イオンに対する細胞膜の透過性。 活動電位の生成は、静止電位の変化の結果です。
テトロドトキシン (TTX) はナトリウム チャネルをブロックし、テトラエチルアミン (TEA) はカリウム チャネルをブロックします。
APトリガー
閾値強度: 細胞に活動電位を生成させることができる最小の刺激を閾値強度といい、閾値強度より大きい刺激を閾値刺激、閾値強度未満の刺激を閾値下刺激といいます。 閾値電位: 活動電位を引き起こす可能性がある膜電位の臨界値は閾値電位と呼ばれます。 閾値刺激の強度は、細胞の静止電位を閾値電位レベルまで脱分極させるのに十分な強度です。
APの伝播
同じセル上に広がる
局所電流の形で伝播し、有髄神経線維上を飛び越えて伝導します。
細胞間に広がる
脳の内核、心筋、特定の種類の平滑筋などの一部の組織には、細胞間にギャップ結合があります。 神経細胞間には電気的および化学的シナプスがある
細胞興奮後の興奮性の周期的変化
絶対不応期
相対不応期
超常期
正常期間が低い
電子ポテンシャル
コンセプト
膜の受動的電気的特性によって空間分布と時間的変化が決定される膜電位を点張力電位といいます。
範囲の広がり
空間定数で表され、膜電位が最大値の 37% まで減衰するときの空間距離の広がりを指し、l で表されます。 膜抵抗を増やすか軸抵抗を減らすと、l が増加する可能性があります。
生成速度
時定数は膜電位の時間変化特性を表すもので、膜電位が充電時に最大値の63%まで上昇するか、放電時に初期値の37%まで低下するまでの時間を指します。時間あたり; 膜容量を減らすと、電子ポテンシャルが安定した値に達するまでの時間が短縮されます。
極性
正電荷を細胞に注入すると、脱分極電子ポテンシャルが示され、負電荷を細胞に注入すると、過分極電子ポテンシャルが示されます。
特徴
段階的なポテンシャル
伝導の減衰
可能性は融合できる
地域の可能性
コンセプト
細胞が刺激された後、膜の活性特性、つまり一部のイオンチャネルが開くことによって形成され、長距離には伝わらない膜電位の変化を局所電位と呼びます。
特徴
段階的なポテンシャル
伝導の減衰
不応期がない
反応の重ね合わせ、時間加算、空間加算が可能