Wondershare EdrawMind
Галерея диаграмм связей Физиология - основные функции клеток
- 3
Физиология - основные функции клеток
О физиологии - интеллект-карта основных функций клеток, включая функцию транспорта материалов клеточной мембраны, передачу клеточного сигнала, сокращение мышечных клеток, электрическую активность клеток и т. д.
Отредактировано в 2024-02-14 11:53:52
Физиология - основные функции клеток
- Рекомендовано вам
- Структура
основные функции клеток
Транспортная функция клеточной мембраны
химический состав клеточной мембраны
Липиды
Фосфолипиды>70%, холестерин<30%, гликолипиды<10%; Содержание в фосфолипидах: фосфатидилхолин (наружный слой мембраны) > фосфатидилсерин > фосфатидилэтаноламин > фосфатидилинозитол (самый низкий, может использоваться в качестве донора внутриклеточного вторичного мессенджера инозитолтрифосфата IP3 и диацилглицерина DG)
белок
Белки поверхностной мембраны: 20–30%, в основном прикреплены к внутренней поверхности клеточной мембраны; Интегральные мембранные белки: от 70% до 80%, чьи пептидные цепи проходят через липидный бислой мембраны один или несколько раз, вообще говоря, белки, связанные с трансмембранным транспортом веществ и функциями рецепторов, представляют собой интегральные мембранные белки, такие как переносчики, каналы, ионные насосы, G; рецепторы, связанные с белками
углевод
Преимущественно некоторые олигосахариды и цепи полисахаридов, соединяющиеся с мембранными белками или мембранными липидами в виде ковалентных связей с образованием гликопротеинов или гликолипидов.
Транспорт веществ через мембраны
простая диффузия
Диффузия веществ через мембрану со стороны плазматической мембраны с высокой концентрацией на сторону с низкой концентрацией через интерстициальное пространство между молекулами липидов. Кислород, углекислый газ, этанол, мочевина, глицерин и другие жирорастворимые вещества; Определяющие факторы: разница концентраций по обе стороны мембраны, проницаемость мембраны для вещества.
облегченная диффузия
Речь идет о трансмембранном транспорте нелипидорастворимых низкомолекулярных веществ или заряженных ионов с помощью трансмембранных белков по градиенту концентрации и градиенту потенциала.
Облегченная диффузия через каналы: также называемые ионными каналами, без способности разлагать АТФ.
Есть также водные каналы
Ионная селективность
Свойства ворот
Потенциал-управляемые каналы: регулируются мембранным потенциалом.
Химически управляемые каналы: регулируются определенными химическими веществами внутри или снаружи мембраны и выполняют как канальные, так и рецепторные функции.
Механически управляемые каналы: регулируемые механической стимуляцией, плазматическая мембрана воспринимает стимуляцию растяжения, заставляя каналы в ней открываться.
Незакрытые каналы: всегда открыты, например, каналы утечки калия в нервных волокнах.
Облегченная диффузия через носитель
Транспорт водорастворимых малых молекул через мембраны по градиенту концентрации, опосредованный белками-переносчиками; Глюкоза, аминокислоты и т.д.
специфика структуры
явление насыщения
конкурентное ингибирование
активный транспорт
Некоторые вещества переносятся через мембраны против градиентов концентрации и градиентов потенциала с помощью мембранных белков и энергии, обеспечиваемой клеточным метаболизмом. В зависимости от того, непосредственно ли мембранные белки потребляют энергию, их разделяют на первично-активный транспорт и вторично-активный транспорт.
первичный активный транспорт
Процесс, при котором клетки напрямую используют энергию, генерируемую метаболизмом, для транспортировки веществ против градиентов концентрации или потенциальных градиентов; Мембранный белок или носитель, который опосредует этот процесс, называется ионным насосом и по сути представляет собой АТФазу.
Натриево-калиевый насос: состоит из двух субъединиц а (каталитическая субъединица, которая требует участия ионов натрия внутри мембраны и ионов калия вне мембраны для проявления АТФазной активности) и б. Каждый раз, когда молекула АТФ разлагается, 3. Ионы натрия выходят из клетки, а 2 иона калия проникают в клетку.
Кальциевый насос: также называется Са2-АТФазой. Кальциевый насос на плазматической мембране называется кальциевой АТФазой плазматической мембраны (PMCA). Кальциевые насосы саркоплазматического ретикулума и эндоплазматического ретикулума называются кальциевой АТФазой саркоплазматического ретикулума и эндоплазматического ретикулума (SERCA); PMCA может переносить 1 ион кальция из цитоплазмы наружу клетки на каждую расщепленную молекулу АТФ; SERCA может транспортировать 2 иона кальция из цитоплазмы в эндоплазматический ретикулум на каждую расщепленную молекулу АТФ.
протонный насос
Водородно-калиевый насос: Распределяется главным образом на апикальной мембране париетальных клеток желудочных желез и вставочных клетках собирательных трубочек почек, секретирует ионы водорода и поглощает ионы калия, секретирует ионы водорода в желудочный сок или мочу против градиента концентрации и участвует в образовании кислотной функции желудка и почечной экскреции.
Водородный насос: Распределен в мембранах различных органелл, транспортируя ионы водорода из цитозоля в лизосомы, эндосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум и синаптические пузырьки.
вторичный активный транспорт
Он не возникает непосредственно в результате разложения АТФ, а использует градиент концентрации ионов натрия или ионов водорода, создаваемый первичным активным механизмом транспорта, чтобы заставить другие вещества пересекать мембрану против градиента концентрации и градиента потенциала, в то время как ионы натрия или ионы водорода диффундируют. по градиенту концентрации.
Симметричный транспорт: все транспортируемые молекулы или ионы движутся в одном направлении, например, реабсорбция глюкозы в эпителии слизистой оболочки тонкого кишечника (2 иона натрия и 1 глюкоза в одном направлении) и реабсорбция в эпителии проксимальных почечных канальцев (1 ион натрия и 1 глюкоза движется в том же направлении) через симпортер натрий-глюкозы
Антитранспорт: транспортируемые молекулы или ионы движутся в противоположном направлении; Ионит натрия-кальция, ионит натрия-водорода
Транспорт мембранных везикул: макромолекулы и твердые частицы, входящие и выходящие из клеток, не проходят напрямую через клеточную мембрану, а окружаются мембраной, образуя везикулы. Транспорт осуществляется посредством ряда процессов, таких как обертывание мембраны, слияние мембран и мембрана. разлука.
Введите ячейку
Фагоцитоз: транспортируемое вещество поступает в клетку в твердом виде.
Глотание: транспортируемое вещество попадает в клетку в жидком виде.
Выход из клетки
Непрерывный экзоцитоз: когда клетка спокойна, секреторные везикулы спонтанно сливаются с клеточной мембраной, и макромолекулярные вещества в везикулах постоянно выводятся из клетки.
Регулируемый экзоцитоз: когда клетки индуцируются определенными химическими сигналами (например, гормонами) или электрическими сигналами (например, потенциалами действия), большое количество секреторных везикул, хранящихся в определенных частях клетки, сливаются с клеточной мембраной и вытесняют содержимое везикул наружу. процесса клетки.
трансдукция клеточного сигнала
Процесс, посредством которого биологическая информация (возбуждение или торможение) преобразуется и передается между клетками или внутри клеток и вызывает биологические эффекты, обычно относится к трансмембранной передаче сигналов, то есть через них проходят биологически активные вещества (гормоны, нейротрансмиттеры, цитокины и т. д.). Рецепторы Процесс активации или ингибирования клеточных функций под действием ионных каналов. Сигнальные молекулы: химические вещества, участвующие в межклеточной передаче сигналов или внутриклеточной передаче сигналов. Молекулы-мессенджеры: небольшие молекулы, специализирующиеся на переносе биологической информации. Путь передачи сигнала: цепь сигнальных молекул, которая завершает преобразование и передачу биологической информации между клетками или внутри клеток.
Опосредованный ионным каналом
Химически управляемые каналы выполняют функции как рецепторов, так и ионных каналов, также известных как рецепторы ионных каналов, например никотиновые рецепторы ацетилхолина, ионотропные рецепторы глутамата. Каналы, управляемые напряжением, и каналы с механическим управлением имеют функции передачи сигналов, стимулирующие ионы, аналогичные химически управляемым каналам. Их также можно классифицировать как рецепторы типа ионных каналов, но они принимают только электрические сигналы или механические сигналы.
Опосредованный рецептором, связанным с G-белком
Рецептор, связанный с G-белком: относится к типу рецептора, который после активации лигандом действует на связанный с ним G-белок, а затем запускает серию каскадных реакций, в которых доминируют сигнальные белки, для завершения трансмембранной передачи сигнала. Сигнальные молекулы, участвующие в этом типе трансдукции, включают различные сигнальные белки (рецепторы, связанные с G-белками, G-белки, эффекторы G-белков, протеинкиназы) и вторичные мессенджеры.
Рецептор, связанный с G-белком
Существует много типов и они широко распространены, и это 7-трансмембранный рецептор, после активации лигандом рецептор, связанный с G-белком, связывается и активирует G-белок, изменяя молекулярную конформацию.
G-белок
Аббревиатура гуанилат-связывающего белка представляет собой тримерный G-белок, который существует на внутренней стороне клеточной мембраны и состоит из трех субъединиц: a, b и g; Субъединица a является основной функциональной единицей, обладающей как способностью связывать GTP или GDP, так и активностью GTPase. Субъединицы b и g образуют функциональный комплекс; G-белок связывается с GDP, образуя комплекс тример G-белка-GDP, который находится в неактивном состоянии, и связывается с GTP, образуя активированное состояние (активированный G-белок диссоциирует на две части, комплекс a-GTP и bg, каждая из которых активирует Нижние эффекторы, преобразуют сигналы в клетки
Эффектор G-белка
Эффекторы G-белка, мишени, на которые непосредственно действуют G-белки, включают эффекторные ферменты, мембранные ионные каналы и мембранные транспортные белки; Эффекторные ферменты включают аденилатциклазу AC, фосфолипазу C (PLC), фосфолипазу A2 (PLA2) и фосфодиэстеразу PDE. Их функция: катализировать образование (или разложение) вторичных мессенджеров.
Второй мессенджер: относится к внутриклеточным молекулам-мессенджерам, образующимся после того, как внеклеточные молекулы-мессенджеры (первые мессенджеры), такие как гормоны, нейротрансмиттеры и цитокины, действуют на мембранные рецепторы. Обычно они относятся к эффекторным ферментам, активируемым G-белками, которые затем расщепляются на клетки. молекулы, продуцируемые субстратами, могут дополнительно активировать протеинкиназы; Циклический аденозинмонофосфат цАМФ, инозитолтрифосфат IP3, диацилглицерин DG, циклический гуанозинмонофосфат цГМФ, ион кальция, арахидоновая кислота AA
протеинкиназа
Тип фермента, который переносит фосфатную группу молекулы АТФ к белку-субстрату для фосфорилирования белка; Если белок-субстрат также является протеинкиназой, он может запускать каскадное фосфорилирование, называемое каскадной реакцией фосфорилирования; Фосфорилирование, вызванное протеинкиназами, может быть прекращено дефосфорилированием субстрата протеинфосфатазой, присутствующей в клетке. например: цАМФ-зависимая протеинкиназа (протеинкиназа A, PKA), Ca2-зависимая протеинкиназа (протеинкиназа C, PKC)
Опосредованный фермент-связанным рецептором
Относится к мембранному рецептору, который сам обладает ферментативной активностью или сочетается с ферментом; Структурные особенности: каждая молекула рецептора имеет только один трансмембранный сегмент, внеклеточный домен содержит сайт, который может связывать лиганды, а внутриклеточный домен обладает ферментативной активностью или сайтом, который может связываться с ферментом.
Тирозинкиназный рецептор TKR
Внутриклеточный домен обладает тирозинкиназной активностью, включая эпидермальный фактор роста, фактор роста тромбоцитов, фактор роста фибробластов, фактор роста гепатоцитов и инсулин; Связывается с лигандом - активируется тирозинкиназа - фосфорилирует тирозиновые остатки нижестоящих белков (если это структурный белок или функциональный белок - напрямую изменяет клеточную функцию; если это сигнальный белок - запускает нижестоящие процессы передачи сигнала)
Рецептор, связывающий тирозинкиназу TKAR
Он не обладает ферментативной активностью. После активации он связывается с тирозинкиназой в цитоплазме и активирует ее, тем самым фосфорилируя тирозиновые остатки нижестоящих сигнальных белков. Лигандами, активирующими этот тип рецепторов, являются различные факторы роста, такие как эритропоэтин, интерферон, интерлейкин, гормон роста, пролактин и лептин.
Рецептор гуанилилциклазы GC
Это одна трансмембранная α-спиральная молекула с лигандсвязывающим доменом на внеклеточном N-конце и активным доменом GC на внутриклеточном С-конце; Предсердный натрийуретический пептид ANP/мозговой натрийуретический пептид BNP – рецептор гуанилициклазы – генерирует GTP для генерации цГМФ – цГМФ активирует цГМФ-зависимую протеинкиназу PKG – ПКГ действует как субстрат для серин/треониновой протеинкиназы Фосфорилирование веществ для достижения передачи сигнала; Рецептор, на который действует NO, представляет собой растворимый GC, свободный в цитоплазме, который после активации также оказывает биологические эффекты через путь цГМФ-ПКГ.
рецептор серин/треонинкиназы
Внутриклеточный домен этого типа рецептора обладает серин/треониновой киназной активностью. После активации он фосфорилирует остатки серина/треонина белка Smad и перемещается в ядро, регулируя экспрессию специфических белковых генов.
опосредованный рецептором рекрутирования
Одиночный трансмембранный рецептор. Внутриклеточный домен не обладает ферментативной активностью. Однако, как только внеклеточный домен связывается с лигандом, его внутриклеточный домен может рекрутировать киназы или адаптерные белки в цитоплазме для активации последующих сигналов, которые не задействуют классические пути трансдукции. ; В основном регулирует функции кроветворных клеток и иммунных клеток.
опосредованный ядерными рецепторами
Внутриклеточные рецепторы вместе называются ядерными рецепторами.
сокращение мышечных клеток
нервно-мышечный узел скелетных мышц
Состав
Это специализированная структура между окончаниями двигательных нервов и клетками скелетных мышц, которые они иннервируют. Она состоит из предсуставной мембраны, послесуставной мембраны и суставной щели. предпереходная мембрана: часть концевой мембраны аксона двигательного нерва. Постсуставная мембрана: Мембрана клеток скелетных мышц, противоположная предсуставной мембране, также называемая мембраной концевой пластинки, представляет собой неглубокую бороздку, вдавленную внутрь. Мембрана концевой пластинки на дне борозды погружена внутрь, образуя множество. морщины.
процесс передачи волнения
AP, передаваемый от двигательного нервного волокна к окончанию аксона, запускает отток ионозависимых синаптических везикул из предпереходной мембраны и высвобождает Ach в щель соединения. Ach активирует катионный канал рецептора Ach молекулы азота на мембране терминальной пластинки. вызывают изменения мембранного потенциала
связь возбуждения-сокращения
концепция
Промежуточный механизм, связывающий процесс электрического возбуждения ПД, вырабатываемого поперечнополосатыми мышечными клетками, с механическим сокращением скользящих миофиламентов.
Основные шаги
1. Проведение потенциала действия мембраны Т-канальцев. Потенциал действия на сарколемме передается вдоль мембраны Т-канальцев внутрь клетки и активирует кальциевые каналы L-типа в мембране Т-канальцев и сарколемме.
2. Высвобождение ионов кальция в JSR. Деполяризация сарколеммы заставляет скелетные мышцы запускать механизм высвобождения кальция посредством конформационных изменений. В миокарде кальций индуцирует механизм высвобождения кальция, вызывая высвобождение ионов кальция из JSR в цитоплазму.
3. Ионы кальция вызывают скольжение миофиламентов. Увеличение концентрации ионов кальция в цитоплазме побуждает ионы кальция связываться с Tnc и запускать сокращение мышц.
4. Ионы кальция забираются обратно в JSR. В скелетных мышцах почти все ионы кальция из цитоплазмы забираются обратно в SR через кальциевый насос в активированной мембране LSR. Большая часть ионов кальция в цитоплазме миокарда забирается обратно. вверх с помощью кальциевого насоса в мембране LSR. Перерабатывается, небольшая часть выбрасывается наружу клетки с помощью ионно-кальциевого обменника натрия и кальциевого насоса в сарколемме.
скольжение миофиламентов
электрическая активность клетки
Клетки сопровождаются электрическими явлениями при осуществлении ими жизнедеятельности, что называется клеточным биоэлектричеством; Он генерируется потоком некоторых заряженных ионов через мембрану и проявляется в виде определенного трансмембранного потенциала, называемого мембранным потенциалом.
Отдыхающий потенциальный RP
концепция
Разность потенциалов между внутренним отрицательным и внешним положительным потенциалом, существующая по обе стороны клеточной мембраны в состоянии покоя.
производственный механизм
Основная причина: транспорт заряженных ионов через мембраны; В спокойном состоянии проницаемость клеточной мембраны для различных ионов наибольшая у ионов калия, а потенциал покоя ближе к равновесному потенциалу ионов калия (поскольку клеточная мембрана все же имеет определенную проницаемость для ионов натрия в состоянии покоя, фактическое измерение немного меньше равновесного потенциала ионов калия)
потенциал действия AP
концепция
После того, как клетки получают эффективную стимуляцию, основанную на потенциале покоя, они генерируют быстрые колебания мембранного потенциала, которые могут распространяться на расстояние.
состав
Перейти к крайностям
Реполярная фаза
Пиковый потенциал
обратный потенциал
После деполяризации потенциал АДФ
после потенциала гиперполяризации AHP
Функции
Феномен «все или ничего»
Распространение без затухания
Импульсная доставка
производственный механизм
Два фактора: 1. Электрохимическая движущая сила. 2. Проницаемость клеточной мембраны для ионов; Генерация потенциала действия является результатом изменения потенциала покоя.
Тетродотоксин (ТТХ) блокирует натриевые каналы; тетраэтиламин (ТЕА) блокирует калиевые каналы;
Триггер точки доступа
Пороговая интенсивность: минимальный стимул, который может заставить клетки генерировать потенциалы действия, эквивалентные пороговой интенсивности, называются пороговыми стимулами; стимулы, превышающие или меньшие пороговой интенсивности, называются надпороговыми стимулами и подпороговыми стимулами соответственно. Пороговый потенциал. Критическое значение мембранного потенциала, которое может вызвать потенциал действия, называется пороговым потенциалом; Интенсивности порогового стимула достаточно, чтобы деполяризовать потенциал покоя клетки до уровня порогового потенциала.
Распространение АП
Распространение в одной ячейке
Распространяется в виде местного тока, проводится прыжковым способом по миелинизированным нервным волокнам;
распространение между клетками
Некоторые ткани, такие как внутреннее ядро мозга, сердечная мышца и некоторые типы гладких мышц, имеют щелевые соединения между клетками; Между нервными клетками имеются электрические и химические синапсы.
Периодические изменения возбудимости после возбуждения клетки
абсолютный рефрактерный период
относительный рефрактерный период
сверхъестественный период
низкий нормальный период
электротонический потенциал
концепция
Мембранный потенциал, пространственное распределение и временные изменения которого определяются пассивными электрическими свойствами мембраны, называется точечным потенциалом натяжения.
Распространение области действия
Описываемый пространственной константой, он относится к разбросу пространственных расстояний, когда мембранный потенциал падает до 37% от своего максимального значения, представленного l; Увеличение сопротивления мембраны или уменьшение осевого сопротивления может увеличить l
Скорость генерации
Постоянная времени используется для описания характеристик изменения во времени электротонического потенциала, которая относится к времени, необходимому для того, чтобы мембранный потенциал поднялся до 63% от максимального значения во время зарядки или упал до 37% от исходного значения во время разряда, представленного по т; Уменьшение емкости мембраны сокращает время, необходимое для достижения стабильного значения электротонического потенциала.
полярность
Инъекция положительного заряда в клетку демонстрирует деполяризующий электротонический потенциал; инъекция отрицательного заряда в клетку демонстрирует гиперполяризующий электротонический потенциал;
особенность
градуированный потенциал
ослабляющая проводимость
Потенциалы могут быть объединены
местный потенциал
концепция
После стимуляции клетки изменение мембранного потенциала, которое формируется за счет активных свойств мембраны, т. е. открытием некоторых ионных каналов, и не может распространяться на большие расстояния, называется локальным потенциалом.
особенность
градуированный потенциал
ослабляющая проводимость
нет рефрактерного периода
Реакции могут накладываться, суммироваться по времени, суммироваться по пространству.