生理學(xué)之細(xì)胞基本功能

1、小小 結(jié)結(jié) 一一內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)是細(xì)胞生存和維持機(jī)體正常生命活內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)是細(xì)胞生存和維持機(jī)體正常生命活動(dòng)的必要條件，是通過(guò)機(jī)體各種調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)的必要條件，是通過(guò)機(jī)體各種調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。闡明機(jī)體生理功能可以通過(guò)細(xì)胞和分子、器官和系統(tǒng)以及整體闡明機(jī)體生理功能可以通過(guò)細(xì)胞和分子、器官和系統(tǒng)以及整體三個(gè)水平進(jìn)行研究。三個(gè)水平進(jìn)行研究。神經(jīng)調(diào)節(jié)是機(jī)體功能活動(dòng)最重要的調(diào)節(jié)方式，通過(guò)反射神經(jīng)調(diào)節(jié)是機(jī)體功能活動(dòng)最重要的調(diào)節(jié)方式，通過(guò)反射的形式實(shí)現(xiàn)。的形式實(shí)現(xiàn)。cell p23細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)及其跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)及其跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能1細(xì)胞的生物電活動(dòng)細(xì)胞的生物電活動(dòng)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的跨

2、膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（自學(xué)）（自學(xué)）骨骼肌的興奮和收縮骨骼肌的興奮和收縮4233456review參考書(shū)目參考書(shū)目第第 一一 節(jié)節(jié)cell membrane structure and substance transport返回首頁(yè)返回首頁(yè)脂質(zhì)雙脂質(zhì)雙分子層分子層球形蛋白球形蛋白質(zhì)質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)親水性基親水性基 團(tuán)團(tuán)疏水性基團(tuán)疏水性基團(tuán)一、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)液一、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)液態(tài)鑲嵌模型態(tài)鑲嵌模型返回首頁(yè)返回首頁(yè)液態(tài)脂質(zhì)雙分子層為基架，鑲嵌不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。構(gòu)成構(gòu)成：由雙嗜性脂質(zhì)分子兩兩相對(duì)排列成雙分子層由雙嗜性脂質(zhì)分子兩兩相對(duì)排列成雙分子層脂質(zhì)雙分子層細(xì)胞的基本骨架脂質(zhì)雙分子層細(xì)胞

3、的基本骨架返回首頁(yè)返回首頁(yè)表面蛋白、整合蛋白表面蛋白、整合蛋白-鑲嵌在細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)鑲嵌在細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì) 傳遞信息傳遞信息 免疫標(biāo)志免疫標(biāo)志 返回首頁(yè)返回首頁(yè)糖類功能糖類功能： 免疫標(biāo)志免疫標(biāo)志 傳遞信息傳遞信息返回首頁(yè)返回首頁(yè)二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能u what molecules cross the cell membrane?u how do these molecules cross the cell membrane?細(xì)細(xì) 胞胞o o2 2，能源物質(zhì)，能源物質(zhì)氨基酸，脂類氨基酸，脂類各種離子等各種離子等co2co2代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物

4、返回首頁(yè)返回首頁(yè) ( (一一) )單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散疏水性或非極性較高的小分疏水性或非極性較高的小分子物質(zhì)子物質(zhì)影響因素：影響因素： 濃度差濃度差 通透性通透性返回首頁(yè)返回首頁(yè)細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液的化學(xué)組成細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液的化學(xué)組成 定義定義 在生物體系中，小分子物質(zhì)或離子由膜的高濃度區(qū)一在生物體系中，小分子物質(zhì)或離子由膜的高濃度區(qū)一側(cè)向膜的低濃度區(qū)一側(cè)順濃度差的跨細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)稱為側(cè)向膜的低濃度區(qū)一側(cè)順濃度差的跨細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)稱為單單純擴(kuò)散純擴(kuò)散(simple diffusion)。返回首頁(yè)返回首頁(yè) 特點(diǎn)特點(diǎn) 順濃度差進(jìn)行順濃度差進(jìn)行 不需要膜蛋白幫助不需要膜蛋白幫助 不消耗能量不消耗能量 轉(zhuǎn)運(yùn)脂

5、溶性物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)脂溶性物質(zhì)返回首頁(yè)返回首頁(yè)o o2 2、coco2 2、n n2 2、nhnh3 3、乙醇、尿素、類固乙醇、尿素、類固醇激素醇激素 指物質(zhì)通過(guò)膜的難易程度。指物質(zhì)通過(guò)膜的難易程度。擴(kuò)散通量擴(kuò)散通量 (diffusive flux)： 表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積膜的分子數(shù)量。表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積膜的分子數(shù)量。 取決于取決于濃度差濃度差、擴(kuò)散面積、溫度、脂溶性和電場(chǎng)力、擴(kuò)散面積、溫度、脂溶性和電場(chǎng)力（離子）等。（離子）等。mol / (cm2.s)通透性通透性 (permeability)返回首頁(yè)返回首頁(yè) 類型類型 載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散（葡萄糖、氨基酸）載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散（葡萄糖、

6、氨基酸） 通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散（通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散（k k、nana、caca2+2+、clcl- -）( (二二) )易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散膜蛋白介導(dǎo)的水溶性物質(zhì)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)膜蛋白介導(dǎo)的水溶性物質(zhì)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 定義定義物質(zhì)在特殊蛋白質(zhì)的物質(zhì)在特殊蛋白質(zhì)的“協(xié)助協(xié)助”下，順電化學(xué)梯度下，順電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，稱為的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，稱為易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散(facilitated diffusion)。返回首頁(yè)返回首頁(yè)濃度差、電位差和壓力差對(duì)擴(kuò)散的影響濃度差、電位差和壓力差對(duì)擴(kuò)散的影響 特點(diǎn)特點(diǎn) 順濃度差或電位差順濃度差或電位差借助膜蛋白質(zhì)借助膜蛋白質(zhì)不需要消耗能量不需要消耗能量轉(zhuǎn)運(yùn)水溶性物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)水溶性物質(zhì)返回

7、首頁(yè)返回首頁(yè)轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)方式載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散返回首頁(yè)返回首頁(yè) x物質(zhì)的擴(kuò)散通量物質(zhì)的擴(kuò)散通量 膜兩側(cè)膜兩側(cè)x物質(zhì)的濃度差物質(zhì)的濃度差 特點(diǎn)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)特異性結(jié)構(gòu)特異性 飽和現(xiàn)象飽和現(xiàn)象競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散返回首頁(yè)返回首頁(yè)通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散返回首頁(yè)返回首頁(yè) 特點(diǎn)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)的相對(duì)特異性結(jié)構(gòu)的相對(duì)特異性“閘門閘門”調(diào)控開(kāi)關(guān)調(diào)控開(kāi)關(guān)電壓門控通道電壓門控通道化學(xué)（配體）門控通道化學(xué)（配體）門控通道機(jī)械門控通道機(jī)械門控通道返回首頁(yè)返回首頁(yè)二、離子通道受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)二、離子通道受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 化學(xué)門控通道化學(xué)門控通道（chemi

8、cally-gated ion channel）n2受體、受體、gabagabaa a受體、甘氨酸受體、谷氨酸受體受體、甘氨酸受體、谷氨酸受體和和5-ht受體受體電壓門控通道電壓門控通道（voltage-gated ion channel) 如如na+通道、通道、k+通道、通道、ca2+通道等。通道等。機(jī)械門控通道機(jī)械門控通道(mechanically-gated ion channel)如內(nèi)耳耳蝸毛細(xì)胞如內(nèi)耳耳蝸毛細(xì)胞返回首頁(yè)返回首頁(yè)化學(xué)門控通道化學(xué)門控通道 化學(xué)物質(zhì)控制：化學(xué)物質(zhì)控制： (遞質(zhì)、遞質(zhì)、 激素等激素等) 例：終板膜化學(xué)例：終板膜化學(xué) 門控通道門控通道電壓門控通道電壓門控通道跨

9、膜電位控制跨膜電位控制 刺激信號(hào)刺激信號(hào)膜電位改變膜電位改變 電壓門控通道開(kāi)放電壓門控通道開(kāi)放 離子跨膜移動(dòng)離子跨膜移動(dòng) 完成信號(hào)傳遞。完成信號(hào)傳遞。例：鈉通道、鈣通道等。例：鈉通道、鈣通道等。返回首頁(yè)返回首頁(yè)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)：轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)：na+, k+, cl, ca2+等直徑較小離子。等直徑較小離子。 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特異性和轉(zhuǎn)運(yùn)離子的特異性命名： na+通道、k+通道、 cl通道、 ca2+通道等。通道兩種狀態(tài)：開(kāi)放、關(guān)閉通道兩種狀態(tài)：開(kāi)放、關(guān)閉返回首頁(yè)返回首頁(yè)nana+ +通道的功能狀態(tài)通道的功能狀態(tài)：備用：關(guān)閉，受適當(dāng)刺激可被激活和重新開(kāi)放備用：關(guān)閉，受適當(dāng)刺激可被激活和重新開(kāi)放激活：開(kāi)放激活：開(kāi)放

10、失活：關(guān)閉，受適當(dāng)刺激也不能被激活或重新開(kāi)放失活：關(guān)閉，受適當(dāng)刺激也不能被激活或重新開(kāi)放channel blockerna+ 通道阻斷劑：通道阻斷劑：河豚毒河豚毒 (tetrodotoxin, ttx) 利多卡因利多卡因（lidocaine)k+ 通道阻斷劑：通道阻斷劑： 四乙胺四乙胺 (tetraethylammonium)ca2+通道阻斷劑通道阻斷劑：維拉帕米：維拉帕米 (verapamil) 返回首頁(yè)返回首頁(yè) 細(xì)胞通過(guò)本身的耗能過(guò)程，在細(xì)胞膜上特殊蛋白細(xì)胞通過(guò)本身的耗能過(guò)程，在細(xì)胞膜上特殊蛋白質(zhì)（泵）的協(xié)助下，將某些物質(zhì)分子或離子經(jīng)細(xì)胞膜質(zhì)（泵）的協(xié)助下，將某些物質(zhì)分子或離子經(jīng)細(xì)胞膜逆濃

11、度梯度或電位梯度轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程，稱為逆濃度梯度或電位梯度轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程，稱為主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) （active transport）。( (三三) )主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)逆電化學(xué)梯度耗能方式逆電化學(xué)梯度耗能方式返回首頁(yè)返回首頁(yè) 特點(diǎn)特點(diǎn):u膜蛋白（泵）幫助膜蛋白（泵）幫助u逆濃度差或電位差逆濃度差或電位差 u消耗能量消耗能量 primary (direct) active transport secondary (indirect) active transport返回首頁(yè)返回首頁(yè)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(primary active transport) 是指直接利用是指直接利用atpatp的能量的能

12、量逆濃度差和電位差對(duì)離逆濃度差和電位差對(duì)離子進(jìn)行的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。子進(jìn)行的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。 原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是人體最重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)形式，原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是人體最重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)形式，除鈉泵外，還有除鈉泵外，還有caca2+2+ 泵（或稱泵（或稱caca2+2+-mg-mg2+2+依賴式依賴式atpatp酶）、酶）、h h+ +泵（質(zhì)子泵）和碘泵等。泵（質(zhì)子泵）和碘泵等。返回首頁(yè)返回首頁(yè)na+泵的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)泵的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)膜內(nèi)膜內(nèi)膜外膜外k+ na+ 返回首頁(yè)返回首頁(yè)鈉泵特點(diǎn)鈉泵特點(diǎn)胞內(nèi)胞內(nèi)na+或胞外或胞外k+可觸發(fā)鈉泵活動(dòng)?？捎|發(fā)鈉泵活動(dòng)。na+泵出和泵出和k+泵入耦聯(lián)。泵入耦聯(lián)。生電性泵。生電性泵。鈉泵鈉

13、泵(na+-k+-atp酶酶)鈉泵活動(dòng)的生理意義鈉泵活動(dòng)的生理意義鈉泵形成的細(xì)胞內(nèi)高鈉泵形成的細(xì)胞內(nèi)高k k+ +是許多代謝反應(yīng)進(jìn)行的必需條件是許多代謝反應(yīng)進(jìn)行的必需條件維持細(xì)胞正常的滲透壓與形態(tài)維持細(xì)胞正常的滲透壓與形態(tài)建立勢(shì)能貯備是一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如葡萄糖、氨基酸）繼建立勢(shì)能貯備是一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如葡萄糖、氨基酸）繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的能量來(lái)源發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的能量來(lái)源返回首頁(yè)返回首頁(yè)繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)( (secondary active transport) ) 物質(zhì)逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)所需的能量物質(zhì)逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)所需的能量不是不是直接來(lái)自直接來(lái)自atpatp或或其他供能物質(zhì)分解，而是來(lái)自其他供

14、能物質(zhì)分解，而是來(lái)自膜外膜外nana+ +的高勢(shì)能。的高勢(shì)能。 返回首頁(yè)返回首頁(yè)sodium-glucose symporter返回首頁(yè)返回首頁(yè)葡萄糖的繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 返回首頁(yè)返回首頁(yè) ( (四四) ) 出胞和入胞出胞和入胞大分子物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)大分子物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 1 1出胞作用出胞作用（exocytosis，又稱為胞吐）又稱為胞吐） 細(xì)胞的分泌活動(dòng)、神經(jīng)末梢的遞質(zhì)釋放等。細(xì)胞的分泌活動(dòng)、神經(jīng)末梢的遞質(zhì)釋放等。 2 2入胞作用入胞作用（endocytosis，又稱為吞噬或吞飲）又稱為吞噬或吞飲） 細(xì)胞外某些物質(zhì)團(tuán)塊或液體進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程。細(xì)胞外某些物質(zhì)團(tuán)塊或液體進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程。 返回首頁(yè)返回首頁(yè)胞吐：運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末稍釋放乙酰膽堿胞吐：運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末稍釋放乙酰膽堿胞胞 吞吞 作作 用用返回首頁(yè)返回首頁(yè) 第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象細(xì)胞的生物電現(xiàn)象 返回首頁(yè)返回首頁(yè)一、一、靜息電位（靜息電位（re