細(xì)胞分子結(jié)構(gòu)及功能

第二章細(xì)胞的分子結(jié)構(gòu)和基本功能第三節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能第五節(jié)細(xì)胞的興奮性和生物電現(xiàn)象第六節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能第四節(jié)細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

一、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)（一）脂質(zhì)雙分子層液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層（二）細(xì)胞膜蛋白質(zhì)

鑲嵌或貫穿于脂質(zhì)雙分子層中（三）細(xì)胞膜糖類(lèi)

二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

概念：擴(kuò)散

1.單純擴(kuò)散(simplediffusion)(1)概念:一些脂溶性物質(zhì)由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動(dòng)的過(guò)程。(2)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)：O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、類(lèi)固醇類(lèi)激素

等少數(shù)幾種。

注：∵膜對(duì)H2O具高度通透性，∴H2O除單純擴(kuò)散外，還可通過(guò)水通道跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。2.易化擴(kuò)散(facilitateddiffusion)

(1)概念:一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物質(zhì),需特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”下,由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動(dòng)的過(guò)程。

(2)分類(lèi):①經(jīng)通道的易化擴(kuò)散②經(jīng)載體的易化擴(kuò)散（1）經(jīng)通道的易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì):各種帶電離子（2）經(jīng)載體的易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸等小分子親水物質(zhì)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(passivetransport)

概念：物質(zhì)順電位或化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。

特點(diǎn)：①不耗能（依賴電-化學(xué)梯度的勢(shì)能）②依靠或不依靠特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”③順電-化學(xué)梯度進(jìn)行

分類(lèi)：①單純擴(kuò)散②易化擴(kuò)散

(二)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport)指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。

特點(diǎn)：①需要消耗能量,能量由分解ATP來(lái)提供；②依靠特殊膜蛋白質(zhì)(泵)的“幫助”；③是逆電-化學(xué)梯度進(jìn)行的。

分類(lèi)：①原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)；

如:Na+-K+泵、H+-K+泵等②繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)；③入胞和出胞式轉(zhuǎn)運(yùn)。泵轉(zhuǎn)運(yùn)——Na+-K+泵（Na+-K+-ATPase）通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖鈉泵的生理意義：建立勢(shì)能儲(chǔ)備細(xì)胞內(nèi)高鉀是許多代謝反應(yīng)進(jìn)行的必要條件造成離子的不均衡分布維持細(xì)胞正常的體積2.繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)3.入胞和出胞式轉(zhuǎn)運(yùn)分泌物排出融合處出現(xiàn)裂口囊泡向質(zhì)膜內(nèi)側(cè)移動(dòng)膜性結(jié)構(gòu)包被=分泌囊泡高爾基復(fù)合體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成蛋白性分泌物出胞：囊泡膜與質(zhì)膜的某點(diǎn)接觸并融合囊泡的膜成為細(xì)胞膜的組成部分出胞：細(xì)胞膜上的受體對(duì)物質(zhì)的“辨認(rèn)”發(fā)生特異性結(jié)合=復(fù)合物復(fù)合物向膜表面的“有被小窩”移動(dòng)“有被小窩”處的膜凹陷凹陷膜與細(xì)胞膜斷離=吞食泡吞食泡與胞內(nèi)體的膜性結(jié)構(gòu)相融合入胞:入胞:

概述恩格斯在100多年前就指出：“地球上幾乎沒(méi)有一種變化發(fā)生而不同時(shí)顯示出電的變化”。人體及生物體活細(xì)胞在安靜和活動(dòng)時(shí)都存在電活動(dòng)，這種電活動(dòng)稱(chēng)為生物電現(xiàn)象（bioelectricity）。第五節(jié)細(xì)胞的興奮性與生物電現(xiàn)象一、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象（一）靜息電位(restingpotentialRP)1.概念：細(xì)胞處于相對(duì)安靜狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的電位差。2.RP實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：3.證明RP的實(shí)驗(yàn)：（甲）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜外，無(wú)電位改變，證明膜外無(wú)電位差。（乙）當(dāng)A電極位于細(xì)胞膜外，B電極插入膜內(nèi)時(shí)，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。（丙）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜內(nèi)，無(wú)電位改變，證明膜內(nèi)無(wú)電位差。

4.與RP相關(guān)的概念：

靜息電位:細(xì)胞處于相對(duì)安靜狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的電位差。膜電位:因電位差存在于膜的兩側(cè)所以又稱(chēng)為膜電位（membranepotential）。靜息電位的特點(diǎn)：極化、去極化、超極化、復(fù)極化（二）動(dòng)作電位(actionpotentialAP)1.概念：2.AP實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：與AP相關(guān)的概念:去極相復(fù)極相超射值閾電位局部電位動(dòng)作電位的實(shí)質(zhì)：去極化上升支下降支3.動(dòng)作電位的圖形刺激局部電位閾電位去極化零電位反極化（超射）復(fù)極化（負(fù)、正）后電位4.動(dòng)作電位的特征：①是非衰減式傳導(dǎo)的電位②具有“全或無(wú)”的現(xiàn)象5.動(dòng)作電位的意義：

AP的產(chǎn)生是細(xì)胞興奮的標(biāo)志。

二、生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制（一）化學(xué)現(xiàn)象要在膜兩側(cè)形成電位差，必須具備兩個(gè)條件：①膜兩側(cè)的離子分布不均，存在濃度差；②對(duì)離子有選擇性通透的膜。

(1)靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)、外離子分布不勻

（二）靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制1.靜息電位的產(chǎn)生條件主要離子分布：膜內(nèi)：膜外：(2)靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對(duì)離子的通透性具有選擇性

通透性：K+＞Cl-＞Na+＞

靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)外主要離子分布及膜對(duì)離子通透性（三）動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制三、細(xì)胞的興奮性（一)刺激引起興奮的條件刺激強(qiáng)度、一定的持續(xù)時(shí)間、一定的強(qiáng)度-時(shí)間變化率閾強(qiáng)度：刺激的持續(xù)時(shí)間保持不變時(shí)，引起組織發(fā)生興奮的最小刺激強(qiáng)度。這種刺激稱(chēng)為閾刺激。時(shí)間閾值：刺激的強(qiáng)度保持不變時(shí)，引起組織發(fā)生興奮的最短持續(xù)時(shí)間。（二)細(xì)胞興奮及其恢復(fù)過(guò)程中興奮性的變化分期興奮性與AP對(duì)應(yīng)關(guān)系機(jī)制絕對(duì)不應(yīng)期降至零鋒電位鈉通道失活相對(duì)不應(yīng)期漸恢復(fù)負(fù)后電位前期鈉通道部分恢復(fù)超常期＞正常負(fù)后電位后期鈉通道大部恢復(fù)低常期＜正常正后電位膜內(nèi)電位呈超極化

再生性循環(huán)閾刺激閾電位四、局部興奮局部興奮的概念及機(jī)制特點(diǎn)：

①不具有“全或無(wú)”現(xiàn)象。②電緊張方式擴(kuò)布。③具有總和效應(yīng)：時(shí)間性和空間性總和。。

時(shí)間性總和空間性總和五、興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)（一）傳導(dǎo)機(jī)制：局部電流

（二）傳導(dǎo)方式：無(wú)髓鞘N纖維為近距離局部電流有髓鞘N纖維為遠(yuǎn)距離(跳躍式)局部電流（三）傳導(dǎo)特點(diǎn)

1、生理完整性2、雙向性3、相對(duì)不疲勞性4、絕緣性5、不衰減性或“全或無(wú)”現(xiàn)象

第六節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能

一、肌細(xì)胞的收縮功能（一）N—M接頭處的興奮傳遞1、N-M接頭結(jié)構(gòu)接頭前膜接頭間隙接頭后膜終板膜。接頭間隙2.N-M接頭處的興奮傳遞過(guò)程當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳到軸突末膜Ca2＋通道開(kāi)放，膜外Ca2＋向膜內(nèi)流動(dòng)接頭前膜內(nèi)囊泡移動(dòng)、融合、破裂，囊泡中ACh釋放(量子釋放)ACh與終板膜上的N2受體結(jié)合，受體蛋白分子構(gòu)型改變終板膜對(duì)Na＋、K＋(尤其是Na＋)通透性↑終板膜去極化→終板電位（EPP）EPP電緊張性擴(kuò)布至肌膜去極化達(dá)到閾電位爆發(fā)肌細(xì)胞膜動(dòng)作電位N-M接頭處的興奮傳遞過(guò)程膜Ca2＋通道開(kāi)放，膜外Ca2＋向膜內(nèi)流動(dòng)接頭前膜內(nèi)囊泡移動(dòng)、融合、破裂，囊泡中的ACh釋放(量子釋放)ACh與終板膜上的N2受體結(jié)合，受體蛋白分子構(gòu)型改變終板膜對(duì)Na＋、K＋(尤其是Na＋)通透性↑

3.N-M接頭處的興奮傳遞特征:

（1）是電-化學(xué)-電的過(guò)程：N末梢AP→ACh＋受體→EPP→肌膜AP（2）具1對(duì)1的關(guān)系（二）骨骼肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)2.肌小節(jié):

是肌細(xì)胞收縮的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。

肌管系統(tǒng)：橫管系統(tǒng)：T管縱管系統(tǒng)：L管三聯(lián)管及意義3.肌原纖維：粗肌絲:由肌球（肌凝）蛋白組成，其頭部有一膨大部——橫橋細(xì)肌絲:肌動(dòng)（肌纖）蛋白：表面有與橫橋結(jié)合的位點(diǎn)，靜息時(shí)被原肌球蛋白掩蓋；

原肌球蛋白：靜息時(shí)掩蓋橫橋結(jié)合位點(diǎn)；

肌鈣蛋白：與Ca2+結(jié)合變構(gòu)后,使原肌球蛋白位移，暴露出結(jié)合位點(diǎn)。

1.興奮-收縮耦聯(lián)2.肌絲滑行（三）骨骼肌收縮機(jī)制1.興奮-收縮耦聯(lián)——三個(gè)主要步驟：

①肌膜電興奮的傳導(dǎo)②三聯(lián)管處的信息傳遞③肌漿網(wǎng)（縱管系統(tǒng)）中Ca2+的釋放

Ca2+是興奮-收縮耦聯(lián)的耦聯(lián)物按任意鍵飛入橫橋擺動(dòng)動(dòng)畫(huà)肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行橫橋擺動(dòng)橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，分解ATP釋放能量原肌球蛋白位移，暴露細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合肌鈣蛋白的構(gòu)型終池膜上的鈣通道開(kāi)放終池內(nèi)的Ca2+進(jìn)入肌漿2.肌絲滑行運(yùn)動(dòng)神經(jīng)沖動(dòng)傳至末梢↓N末梢對(duì)Ca2+通透性增加Ca2+內(nèi)流入N末梢內(nèi)↓接頭前膜內(nèi)囊泡向前膜移動(dòng)、融合、破裂↓ACh釋放入接頭間隙↓

ACh與終板膜受體結(jié)合↓受體構(gòu)型改變↓終板膜對(duì)Na+、K+(尤其N(xiāo)a+)的通透性增加↓產(chǎn)生終板電位(EPP)↓EPP引起肌膜AP↓肌膜AP沿橫管膜傳至三聯(lián)管↓終池膜上的鈣通道開(kāi)放終池內(nèi)Ca2+進(jìn)入肌漿↓Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合引起肌鈣蛋白的構(gòu)型改變↓原肌凝蛋白發(fā)生位移暴露出細(xì)肌絲上與橫橋結(jié)合位點(diǎn)↓橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合激活A(yù)TP酶作用,分解ATP↓橫橋擺動(dòng)↓牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行↓肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮小結(jié)：骨骼肌收縮全過(guò)程1.興奮傳遞2.興奮-收縮（肌絲滑行）耦聯(lián)（四）骨骼肌舒張機(jī)制興奮-收縮耦聯(lián)后肌膜電位復(fù)極化終池膜對(duì)Ca2+通透性↓肌漿網(wǎng)膜Ca2+泵激活肌漿網(wǎng)膜[Ca2+]↓Ca2+與肌鈣蛋白解離原肌凝蛋白復(fù)蓋的橫橋結(jié)合位點(diǎn)骨骼肌舒張二、骨骼肌收縮的形式(一)收縮形式1.單收縮與復(fù)合收縮:單收縮：肌肉受到一次刺激，引起一次收縮和舒張的過(guò)程。

復(fù)合收縮:肌肉受到連續(xù)刺激，前一次收縮和舒張尚未結(jié)束，新的收縮在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的過(guò)程。①不完全強(qiáng)直收縮②完全強(qiáng)直收縮機(jī)制:強(qiáng)直收縮是各次單收縮的機(jī)械疊加現(xiàn)象

2.等長(zhǎng)收縮與等張收縮等長(zhǎng)收縮:肌肉收縮時(shí),只有張力增加而長(zhǎng)度不變的收縮,稱(chēng)為等長(zhǎng)收縮。等張收縮:肌肉收縮時(shí),只有長(zhǎng)度縮短而張力不變的收縮,稱(chēng)為等張收縮。

注：①當(dāng)負(fù)荷小于肌張力時(shí),出現(xiàn)等張收縮；②當(dāng)負(fù)荷等于或大于肌張力時(shí),出現(xiàn)等長(zhǎng)收縮；③正常人體骨