細胞的基本功能ppt課件

1、第二章第二章 細胞的根本功能細胞的根本功能v第一節(jié) 細胞膜的構造和物質轉運功能v第二節(jié) 細胞的跨膜信號轉導功能v第三節(jié) 細胞的生物電景象v第四節(jié) 肌細胞的收縮功能本章要求掌掌 握握1.單純分散、易化分散的概念、方式和特點；單純分散、易化分散的概念、方式和特點；2.原發(fā)性自動轉運的概念和轉運機制；原發(fā)性自動轉運的概念和轉運機制；3.靜息電位、動作電位的概念及產活力制；靜息電位、動作電位的概念及產活力制；4.動作電位、部分反響的特點；動作電位、部分反響的特點；5.興奮在同一細胞上傳導的方式及特點；興奮在同一細胞上傳導的方式及特點；6.興奮興奮-收縮耦聯(lián)的概念及其耦聯(lián)物質。收縮耦聯(lián)的概念及其耦聯(lián)物質

2、。第一節(jié) 細胞膜的構造和物質轉運功能一、細胞膜的構造概述一、細胞膜的構造概述 細胞膜主要由脂質和蛋白質組成，細胞膜主要由脂質和蛋白質組成，此外還有極少量的糖類物質。此外還有極少量的糖類物質。 液態(tài)鑲嵌模型液態(tài)鑲嵌模型fluid mosaic modelfluid mosaic model的根本內容是：的根本內容是：膜以液態(tài)的脂質雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同分膜以液態(tài)的脂質雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同分子構造和生理功能的蛋白質。子構造和生理功能的蛋白質。細胞膜的液態(tài)鑲嵌模型細胞膜的液態(tài)鑲嵌模型二、細胞膜的物質轉運功能二、細胞膜的物質轉運功能( (一一) ) 單純分散單純分散概念：是一

3、種簡單的物理分散，沒有生概念：是一種簡單的物理分散，沒有生物學的轉運機制參與。物學的轉運機制參與。分散的方向和速度：取決于物質在膜兩分散的方向和速度：取決于物質在膜兩側的濃度差和膜對該物質的通透性。側的濃度差和膜對該物質的通透性。影響分散量的要素：濃度差：是物質影響分散量的要素：濃度差：是物質分散的動力；通透性：通透性愈大，分散的動力；通透性：通透性愈大，分散量也愈大。分散量也愈大。 ( (二二) ) 易化分散易化分散v1.載體介導的易化分散載體介導的易化分散 v載體蛋白質有較高的構造特異性。載體蛋白質有較高的構造特異性。v飽和景象。飽和景象。v競爭性抑制。競爭性抑制。載體介導的易化分散 通道

4、介導的易化分散表示圖通道介導的易化分散通道介導的易化分散門控離子通道分為三類：門控離子通道分為三類：1. 1. 電壓門控通道：在膜去極化到一定電位時開放，電壓門控通道：在膜去極化到一定電位時開放，如神經元上的如神經元上的Na+ Na+ 通道；通道；2. 2. 化學門控通道：受膜環(huán)境中某些化學物質的影響化學門控通道：受膜環(huán)境中某些化學物質的影響而開放而開放, ,這類化學物質配基主要來自細胞外液，這類化學物質配基主要來自細胞外液，如激素、遞質等；如激素、遞質等；3. 3. 機械門控通道：當膜的部分受牽拉變形時被激活，機械門控通道：當膜的部分受牽拉變形時被激活，如觸覺的神經末梢、聽覺的毛細胞等都存在

5、這類如觸覺的神經末梢、聽覺的毛細胞等都存在這類通道。通道。三自動轉動三自動轉動v概念：細胞經過本身的某種耗能過程，將某種物概念：細胞經過本身的某種耗能過程，將某種物質的分子或離子由膜的低濃度一側移向高濃度一質的分子或離子由膜的低濃度一側移向高濃度一側的過程。側的過程。v分類：原發(fā)性自動轉運、繼發(fā)性自動轉運分類：原發(fā)性自動轉運、繼發(fā)性自動轉運v二者區(qū)別：二者區(qū)別：v原發(fā)性自動轉運：直接利用原發(fā)性自動轉運：直接利用ATP能量能量v繼發(fā)性自動轉運：間接利用繼發(fā)性自動轉運：間接利用ATP能量能量鈉鉀泵鈉鉀泵sodium-potassium pump 簡稱鈉泵，也稱Na+-K+依賴式。作用：在耗費代謝能

6、的情況下逆濃濃度差將細胞內的3個Na+移出膜外，同時把細胞外的2個K+移入膜內，因此堅持了膜內高K+和膜外高Na+的不平衡離子分布 。意義：鈉泵活動呵斥的細胞內高K+是許多代謝過程的必需條件；鈉泵將Na+排出細胞將減少水分子進人細胞內，對維持細胞的正常體積有一定意義；鈉泵活動最重要的在于它能逆濃度差和電位差進展轉運，因此建立起一種勢能貯備。這種勢能是細胞內外Na+和K+等順著濃度差和電位差挪動的能量來源。原發(fā)性自動轉運表示圖繼發(fā)性自動轉運繼發(fā)性自動轉運四入四入 胞胞 和和 出出 胞胞第二節(jié)細胞的跨膜信號轉導功能第二節(jié)細胞的跨膜信號轉導功能跨膜信號轉導方式分為三類：跨膜信號轉導方式分為三類： G

7、 G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉導；蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉導； 酶耦聯(lián)受體介導的信號轉導；酶耦聯(lián)受體介導的信號轉導； 離子通道介導的信號轉導。離子通道介導的信號轉導。 每類都經過各自不同的細胞信號分子每類都經過各自不同的細胞信號分子完成信號轉導。完成信號轉導。 由膜受體-G-蛋白-膜效應器酶組成的跨膜信號傳送系統(tǒng)和第二信使類物質的生成第三節(jié)第三節(jié) 細胞的生物電景象細胞的生物電景象v生物電生物電bioc-lectricity ：是指一切活細：是指一切活細胞無論處于靜息形狀還是活動形狀都存在胞無論處于靜息形狀還是活動形狀都存在的電景象。的電景象。v兩種表現(xiàn)方式：安靜時具有的靜息電位和兩種表現(xiàn)方式：安

8、靜時具有的靜息電位和受刺激時產生的動作電位。受刺激時產生的動作電位。 一靜一靜 息息 電電 位位v靜息電位靜息電位resting potential，RP是指細胞處于靜息形狀時，細胞膜兩是指細胞處于靜息形狀時，細胞膜兩側存在的電位差。側存在的電位差。v意義：是動作電位產生的根底。意義：是動作電位產生的根底。靜息電位測定表示圖A: 電極A與B均置 于細胞外外表B：電極A置于 細胞外，電 極B插入細 胞內，記錄 到細胞內外 的電位差靜息電位產生的機制靜息電位產生的機制產生條件主要有兩個：產生條件主要有兩個：細胞內外各種離子的濃度分布不均，細胞內外各種離子的濃度分布不均，即存在濃度差；即存在濃度差；

9、 在不同形狀下，細胞膜對各種離子的在不同形狀下，細胞膜對各種離子的通透性不同。通透性不同。 膜電位幾種形狀v極極 化：安靜時存在于膜兩側的穩(wěn)定的內負化：安靜時存在于膜兩側的穩(wěn)定的內負 外正的形狀。外正的形狀。v超極化：膜內負電位增大。超極化：膜內負電位增大。 v去極化：膜內負電位減小。去極化：膜內負電位減小。v復極化：細胞發(fā)生去極化后，膜電位有恢復極化：細胞發(fā)生去極化后，膜電位有恢 復到極化形狀。復到極化形狀。二動二動 作作 電電 位位v概念：動作電位概念：動作電位(action potential,AP)(action potential,AP)是是指細胞受刺激時在靜息電位根底上產生的指細胞

10、受刺激時在靜息電位根底上產生的可擴布的電位變化。可擴布的電位變化。 v意義：是細胞處于興奮形狀的標志。意義：是細胞處于興奮形狀的標志。v 單一神經纖維的動作電位表示圖單一神經纖維的動作電位表示圖v 動動 作作 電電 位位 的的 產產 活力制活力制動作電位的產生條件與閾電位動作電位的產生條件與閾電位v閾電位：能觸發(fā)動作電位的膜電位臨界值閾電位：能觸發(fā)動作電位的膜電位臨界值 。閾電位大約比正常靜息電位的絕對值小閾電位大約比正常靜息電位的絕對值小101020mV 20mV 。v動作電位的產生條件：靜息電位去極化到動作電位的產生條件：靜息電位去極化到達閾電位程度。達閾電位程度。動動 作作 電電 位位

11、的的 特特 點點 v動作電位呈“全或無景象：動作電位一旦產生就到達它的最大值，其變化幅度不會因刺激的加強而增大；v不衰減性傳導：動作電位一旦在細胞膜的某一部位產生，就會立刻向整個細胞膜傳布，而它的幅度不會由于傳布間隔的添加而減小，可迅速擴布到整個細胞膜；v脈沖式：由于絕對不應期的存在，動作電位不能重合在一同，動作電位之間總有一定的間隔而構成脈沖式圖形。v 局局 部部 興興 奮奮部分興奮的根本特性部分興奮的根本特性 1 1不是不是“全或無的，而是隨著閾下全或無的，而是隨著閾下 刺激的增大而增大；刺激的增大而增大；2 2不能在膜上作遠間隔的傳播；不能在膜上作遠間隔的傳播； 3 3部分興奮是可以相互

12、疊加的，部分興奮是可以相互疊加的， 包括包括 空間性總和空間性總和 時間性總和時間性總和 興奮在同一細胞上的傳導興奮在同一細胞上的傳導 A靜息時B發(fā)生興奮后C傳導過程中第四節(jié)第四節(jié) 肌細胞的收縮功能肌細胞的收縮功能本節(jié)主要以骨骼肌為例討論以下內容：本節(jié)主要以骨骼肌為例討論以下內容： 運動神經的興奮如何傳送給骨骼肌細胞而使它產運動神經的興奮如何傳送給骨骼肌細胞而使它產生興奮；生興奮； 骨骼肌細胞的興奮如何引發(fā)它收縮；骨骼肌細胞的興奮如何引發(fā)它收縮； 肌細胞的收縮機制；肌細胞的收縮機制； 骨骼肌的收縮方式；骨骼肌的收縮方式； 影響骨骼肌收縮的要素。影響骨骼肌收縮的要素。 一骨骼肌神經一骨骼肌神經-

13、 -肌接頭處興奮的傳送肌接頭處興奮的傳送v骨骼肌的神經骨骼肌的神經-肌接頭處的構造肌接頭處的構造 ：v接頭前膜：是運動神經末稍嵌入肌細胞膜的部位接頭前膜：是運動神經末稍嵌入肌細胞膜的部位 ；v接頭后膜運動終板或終板模：是與頭前膜相接頭后膜運動終板或終板模：是與頭前膜相v 對應的肌細胞膜；對應的肌細胞膜；v接頭間隙接頭間隙 ：間隔約：間隔約50nm ，充溢了細胞外液。，充溢了細胞外液。 神經-肌接頭處的超微構造表示圖 二神經-骨骼肌接頭處的興奮傳送過程神經神經- -骨骼肌接頭處興奮傳送的特點骨骼肌接頭處興奮傳送的特點v單向性傳送單向性傳送: : 即興奮只能從接頭前膜傳向接頭即興奮只能從接頭前膜傳

14、向接頭后膜，而不能反傳；后膜，而不能反傳；v時間延擱時間延擱: : 神經神經- -骨骼肌接頭處的興奮傳送過程骨骼肌接頭處的興奮傳送過程須經過許多步驟、耗時較長，一次興奮傳送約需須經過許多步驟、耗時較長，一次興奮傳送約需0.50.51.0ms1.0ms；v易受環(huán)境變化的影響易受環(huán)境變化的影響: : 因接頭間隙充溢了細胞因接頭間隙充溢了細胞外液，而細胞外液的成分易受內外環(huán)境變化的影外液，而細胞外液的成分易受內外環(huán)境變化的影響，如響，如Ca+Ca+、H+ H+ 等濃度及浸透壓改動、膽堿酯酶等濃度及浸透壓改動、膽堿酯酶活性、某些藥物等，都可影響興奮傳送過程?；钚?、某些藥物等，都可影響興奮傳送過程。三骨

15、骼肌的興奮三骨骼肌的興奮- -收縮耦聯(lián)收縮耦聯(lián)v概念：骨骼肌細胞興奮時肌膜產生的電變化導致概念：骨骼肌細胞興奮時肌膜產生的電變化導致肌肉收縮的機械變化的過程被稱為興奮肌肉收縮的機械變化的過程被稱為興奮-收縮耦聯(lián)收縮耦聯(lián)excitation-contraction coupling。v三個步驟：三個步驟：v電興奮經過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞的深處；電興奮經過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞的深處；v三聯(lián)管構造處的信息傳送；三聯(lián)管構造處的信息傳送；v肌漿網即縱管系統(tǒng)對肌漿網即縱管系統(tǒng)對 Ca2+釋放和再聚積。釋放和再聚積。 骨骼肌細胞的肌原纖維和肌管系統(tǒng)骨骼肌的收縮機制骨骼肌的收縮機制四骨骼肌的收縮方式四骨骼肌的收縮

16、方式1.等長收縮和等張收縮等長收縮和等張收縮等長收縮：肌肉收縮時不產生長度的變化而僅產生肌等長收縮：肌肉收縮時不產生長度的變化而僅產生肌張力的添加，這種方式的肌肉收縮稱為等長收縮；張力的添加，這種方式的肌肉收縮稱為等長收縮；等張收縮：在一定的張力根底上產生肌肉的收縮時，等張收縮：在一定的張力根底上產生肌肉的收縮時，肌肉的張力不變而產生肌肉的縮短，這種方式的收肌肉的張力不變而產生肌肉的縮短，這種方式的收縮稱為等張收縮?？s稱為等張收縮。 2.單收縮和強直收縮單收縮和強直收縮單收縮：骨骼肌遭到一次有效刺激，引起肌肉一次迅單收縮：骨骼肌遭到一次有效刺激，引起肌肉一次迅速的收縮，稱為單收縮。速的收縮，稱

17、為單收縮。強直收縮：肌肉遭到延續(xù)的有效刺激時，當刺激頻率強直收縮：肌肉遭到延續(xù)的有效刺激時，當刺激頻率到達一定程度時，引起肌肉收縮的交融而出現(xiàn)強而到達一定程度時，引起肌肉收縮的交融而出現(xiàn)強而繼續(xù)的收縮，稱為強直收縮繼續(xù)的收縮，稱為強直收縮 。單單 收收 縮縮 和和 強強 直直 收收 縮縮五影響骨骼肌收縮的主要要素五影響骨骼肌收縮的主要要素v1.前負荷：當肌肉前負荷逐漸增大時，它每前負荷：當肌肉前負荷逐漸增大時，它每次收縮所產生的自動張力也相應地增大；次收縮所產生的自動張力也相應地增大；當前負荷超越最適初長度后，再添加前負當前負荷超越最適初長度后，再添加前負荷反而會使自動張力越來越小，以致最后荷

18、反而會使自動張力越來越小，以致最后下降到零。下降到零。 v2.后負荷后負荷 ： 后負荷添加，收縮張力添加而后負荷添加，收縮張力添加而收縮速度減小，當后負荷增大到一定程度收縮速度減小，當后負荷增大到一定程度時肌肉產生最大的張力，而縮短速度為零。時肌肉產生最大的張力，而縮短速度為零。 v3.肌肉收縮才干：肌肉收縮才干加強，使肌肌肉收縮才干：肌肉收縮才干加強，使肌肉收縮的張力添加、收縮速度加快，使它肉收縮的張力添加、收縮速度加快，使它的作效果率添加。的作效果率添加。 肌肉初長度對肌肉收縮的影響不同初長度時粗、細肌絲重合程度和產生張力的關系表示圖二、二、 心心 肌肌心肌收縮具有以下特點：心肌收縮具有以下特點： 1. 1. “全或無式收縮全或無式收縮 2. 2. 對細胞外液對細胞外液Ca2+Ca2+的依賴性的依賴性 3. 3. 心肌細胞能抵抗過度延伸的特性心肌細胞能抵抗過度延伸的特性復習題復習題1.1.細胞膜的物質轉運方式有哪些？簡述鈉細胞膜的物質轉運方式有哪些？簡述鈉- -鉀泵的作用及意鉀泵的作用及意義。義。2.2.簡述靜息電位的產活力制及影響靜息電位大小的要素。簡述靜息電位的產活力制及影響靜息電位大小的要素。3.3.何謂動作電位？簡述動作電位的產生原理及特點。何謂動作電位？簡述動作電位