生理細胞的基本功能課件

第二章細胞的基本功能

1親水基團疏水基團蛋白質(zhì)第一節(jié)細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能一、細胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)2二、細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能（一）被動轉(zhuǎn)運（Passivetransport）

順濃度差或電位差進行的跨膜轉(zhuǎn)運，其能量是來源于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的濃度差和電位差所釋放出的勢能，而不需要額外供能。

3C1C2

脂溶性或脂溶性較高的物質(zhì)，通過擴散，由高濃度向低濃度方向的跨膜運動，稱單純擴散。

5

2.易化擴散（facilitateddiffusion）

體內(nèi)許多非脂溶性或脂溶性很低的物質(zhì)，在膜蛋白質(zhì)幫助下，順濃度梯度和/或電位梯度進行的跨膜轉(zhuǎn)運，稱易化擴散。需通道蛋白或載體蛋白的參與

6（1）以載體(carrier)為中介的易化擴散7（2）以通道(channel)為中介的易化擴散9特點：1）特異性：孔道的大小及帶電情況。2）失活現(xiàn)象：多數(shù)通道開放短暫，有“門控”機制調(diào)節(jié)通道的活動。（電壓門控通道及化學(xué)門控通道等）3）競爭性抑制4）轉(zhuǎn)運速度快于載體10（二）主動轉(zhuǎn)運(Activetransport)

細胞通過本身的耗能活動將某種物質(zhì)逆濃度梯度和電位梯度的轉(zhuǎn)運形式為主動轉(zhuǎn)運。

11（三）入胞和出胞作用

細胞外某些物質(zhì)團塊進入細胞的過程稱為

入胞（endocytosis）

進入的物質(zhì)為固體——吞噬進入的物質(zhì)為液體——吞飲物質(zhì)由細胞排出的過程稱出胞（exocytosis）13三、細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能

外界信號→膜？？？→細胞內(nèi)功能變化——跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)Transmembranesignalingtransduction（一）經(jīng)通道完成的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)

1.化學(xué)門控通道由化學(xué)物質(zhì)控制通道的開關(guān)14AchAchIonchannelreceptoraadgbNa+Ca2+Ca2+ActionpotentialFusingvesicle153.機械門控通道

機械運動改變控制通道開關(guān)

內(nèi)耳毛細胞頂部的聽毛彎曲時，引起其根部所在的膜變形，直接激活通道，改變其活動狀態(tài)。17

（二）經(jīng)膜受體蛋白、G-蛋白和膜效應(yīng)器酶完成的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)

當(dāng)細胞外的第一信使（如某些激素及神經(jīng)遞質(zhì)）與細胞膜上受體特異性結(jié)合后，激活細胞膜上的另一種蛋白質(zhì)（G蛋白），

激活的G蛋白再激活一種或多種效應(yīng)蛋白（離子通道或酶），從而改變胞漿內(nèi)第二信使物質(zhì)的濃度，調(diào)節(jié)細胞多種生理活動。181.受體：

是一類位于細胞膜表面的具有特異性識別和結(jié)合功能的蛋白質(zhì)，目前已確定有300多種。

2.G-蛋白：

鳥苷酸結(jié)合蛋白，存在于膜上，已知有20余種。主要功能：1）改變膜效應(yīng)器酶的活性2）也能直接影響通道

19RsGsbgaGTPGDPATPcAMPbgaGTPACProteinPKAATPADPPiPhysiologicalactivitiesmembraneplasma21第二節(jié)細胞的興奮性與生物電現(xiàn)象

一、興奮性和刺激引起興奮的條件

（一）興奮和興奮性

1.興奮（excitation）：

活組織或細胞接受刺激發(fā)生的反應(yīng)

2.興奮性（excitability）：

活組織或細胞接受刺激發(fā)生反應(yīng)的能力22

3.可興奮組織或細胞：肌細胞、神經(jīng)細胞、腺細胞的興奮性較高盡管各種可興奮細胞興奮時的外部表現(xiàn)不同，但它們共同的最先出現(xiàn)的反應(yīng)一般都是在受刺激局部膜兩側(cè)出現(xiàn)特殊形式的電變化–––動作電位興奮性可被理解為細胞在受刺激時產(chǎn)生動作電位的能力。興奮也可被理解為動作電位的同義語232.閾值（閾強度thresholdintensity）：在刺激作用時間和強度-時間的變化率固定不變的情況下，能引起組織或細胞產(chǎn)生興奮的最小刺激強度。

25閾下刺激（subthresholdstimulus）：

低于閾值的刺激。閾上刺激（suprathresholdstimulus）：

強于閾值的刺激閾值是衡量組織興奮性的指標，二者呈反變關(guān)系26（二）動作電位(Actionpotential,AP)

膜受刺激后在原有靜息電位的基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原。290mV-90mV插入細胞給予刺激去極相超射overshoot復(fù)極相鋒電位spikepotential后電位afterpotential

負后電位（去極化后電位）正后電位（超極化后電位）

細胞內(nèi)記錄0-+刺激器30細胞外記錄刺激器0-+刺激器0-+刺激器0-+0mV單相動作電位0-+0mV刺激器刺激器0-+雙相動作電位31（三）生物電現(xiàn)象產(chǎn)生的機制膜學(xué)說：離子在細胞膜內(nèi)外的不均衡分布以及細胞膜在不同狀態(tài)下對離子的通透性不同是生物電現(xiàn)象產(chǎn)生的基礎(chǔ)。1.靜息電位產(chǎn)生的機制32細胞膜內(nèi)側(cè)外側(cè)[Na+]i/[Na+]o=10/130[Cl-]i/[Cl-]o=4/120

A-A-A-A-A-膜內(nèi)有大量的氨基酸負離子K+K+K+K+K+[K+]i/[K+]o=140/52）細胞膜對離子的通透性（P）不同

靜息時，細胞膜對PK+比對PNa+大50~100倍，對氨基酸基本不通透。K+K+A-A-（1）兩個條件1）細胞膜內(nèi)外離子分布不均：33（2）形成過程K+A-A-A-A-A-A-K+K+K+K+0-+K+K+K+A-A-A-A-A-A-K+K+K+K+0Ek+A-K+K+K+A-A-A-A-A-A-K+K+K+K+0-+A-K+K+細胞膜內(nèi)側(cè)外側(cè)K+A-A-A-A-A-A-K+K+K+K+0-+A-K+靜息膜電位接近于鉀離子的平衡電位34

鉀離子的平衡電位可以用Nernst公式計算：

RT[K+]oEk=——ln——nF[K+]iR氣體常數(shù)T絕對溫度n離子價數(shù)F法拉第常數(shù)實測值小于計算值，原因可能是：膜在靜息時對鈉離子，氯離子也有一些通透性352.動作電位的產(chǎn)生機制（1）產(chǎn)生條件

膜兩側(cè)Na+、K+濃度差大膜對Na+、K+的通透性隨時間順序變化（2）產(chǎn)生過程36Na+Na+K+K+Na+K+Na+K+Na+K+ATPNa+K+復(fù)極化超射0mV時間膜電位30mV去極化K+Na+Na+K+Na+Na+K+K+Na+超射值接近于鈉離子的平衡電位——ENaK+K+Na+Na+靜息膜電位37（3）產(chǎn)生機制去極相：Na+內(nèi)流形成Na+平衡電位快速復(fù)極相：K+快速外流負后電位：K+外流減弱正后電位：Na+-K+泵活動增強（泵出的Na+﹥泵入的K+——生電性）38（四）電壓鉗和膜片鉗實驗

離子跨膜運動形成跨膜離子電流（I），膜對該離子的通透性（膜電導(dǎo)G）與I呈正變關(guān)系。I=VG當(dāng)V（膜兩側(cè)電位差）固定不變時，測定到的I可反映G的變化。人工固定膜電位不變的技術(shù)即電壓鉗技術(shù)39對照K電流Na電流TTX存在時-80mV-30mV1.電壓鉗(voltageclamp)FBAV膜電位監(jiān)視膜電位固定指令FBA:feedbackamplifier40

2.膜片鉗(patchclamp)細胞

Na通道

K通道41三、興奮的引起和傳導(dǎo)（一）閾電位和局部興奮1.閾電位（thresholdpotential）

是指可引發(fā)動作電位的臨界膜電位值，或者是足以使膜上Na+通道突然大量開放的臨界膜電位值對神經(jīng)纖維和骨骼肌細胞只有去極化刺激才能引起AP.42

2.局部興奮（localexcitation）

閾下刺激引起受刺激膜局部出現(xiàn)的一個較小的去極化反應(yīng)稱為局部興奮。閾電位43鈉通道開放膜去極化（二）興奮的引起——電壓依從性鈉通道的再生性開放鈉通道開放刺激膜去極化局部電位（達閾電位）44（三）局部興奮的特點1.非“全或無”的2.電緊張性擴布刺激X=01.0mm3.0mm2.0mm刺激45

3.無不應(yīng)期，可總和（1）時間性總和

同一部位的前后數(shù)次局部電位可以總和（2）空間性總和

相鄰部位產(chǎn)生的局部電位可以總和46（四）興奮在同一細胞上的傳導(dǎo)++++---++++++----+++-----1.傳導(dǎo)的機制——局部電流形成472.傳導(dǎo)的特征（1）雙向傳導(dǎo)（2）安全（3）不衰減3.影響傳導(dǎo)的因素（1）細胞直徑的粗細（2）是否有髓鞘（N.f而言）48四、動作電位時細胞膜興奮性的變化失活激活復(fù)活關(guān)閉激活失活49（一）絕對不應(yīng)期absoluterefractoryperiod

組織細胞在接受刺激而興奮后的一個較短時期內(nèi)，它無論再受到一個多么強大的刺激，都不能再次產(chǎn)生興奮，即興奮性為零。鈉通道失活50（二）相對不應(yīng)期relativerefractoryperiod在絕對不應(yīng)期后的一段時間內(nèi)，組織可接受大于閾值的刺激而發(fā)生興奮，即興奮性低于正常。鈉通道部分復(fù)活51（三）超常期（supernormalperiod）

組織興奮性輕度增高，組織可接受小于閾值的刺激而發(fā)生興奮。膜電位接近閾電位（四）低常期（subnormalperiod）

組織興奮性低于正常的時期.膜電位遠離閾電位5253五、動作電位的特點

1.全或無2.傳導(dǎo)性3.不應(yīng)期54第三節(jié)肌細胞的收縮功能一、骨骼肌細胞收縮的機制（一）有關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)5556終池橫管三聯(lián)體縱管肌小節(jié)橫管（T管）終池（鈣池）三聯(lián)體（管）肌小節(jié)

兩個相鄰的Z線之間的節(jié)段。是肌收縮的最基本單位。粗肌絲細肌絲Z線57（二）肌絲的結(jié)構(gòu)和功能粗肌絲細肌絲Z線Z線581.粗肌絲（1）結(jié)構(gòu)特點

肌凝蛋白（收縮蛋白）構(gòu)成，分頭部和桿部。桿部朝向Ｍ線呈束狀排列。頭部規(guī)律地分部在粗肌絲表面，為橫橋。59（2）橫橋的功能1）與細肌絲的肌動蛋白結(jié)合2）具ATP酶的作用，可分解ATP供能3）有供能時，可做擺動將細肌絲拉向M線，使肌小節(jié)縮短。60（1）肌動蛋白

是收縮蛋白的一部分。（2）原肌凝蛋白

肌動蛋白與橫橋之間，妨礙兩者的結(jié)合。2.細肌絲肌動蛋白原肌凝蛋白肌鈣蛋白61（3）肌鈣蛋白

1）C亞單位：與Ca2+結(jié)合

2）T亞單位：將肌鈣蛋白連接在原肌凝蛋白上

3）I亞單位：傳遞信息，使原肌凝蛋白構(gòu)形和位置改變，將肌動蛋白與橫橋的結(jié)合位點暴露出來，促進兩者的結(jié)合。6263（三）肌細胞收縮的機制——滑行學(xué)說（slidingtheory）

胞漿〔Ca2+〕↑→Ca2+與肌鈣蛋白Ｃ亞單位結(jié)合→原肌凝蛋白變構(gòu)→肌動蛋白與橫橋的結(jié)合位點暴露→橫橋與肌動蛋白結(jié)合→（能量）→橫橋發(fā)生擺動，拉動細肌絲向Ｍ線滑動→肌小節(jié)的縮短64

興奮結(jié)束時，肌漿網(wǎng)（鈣泵）將細胞漿中的鈣離子攝回鈣池中儲存。肌肉由收縮轉(zhuǎn)為舒張。65二、興奮-收縮藕聯(lián)excitation-contractioncoupling（一）概念

以膜的電變化為特征的興奮過程和以肌絲滑行為基礎(chǔ)的收縮過程之間，存在著某種中介性過程把二者聯(lián)系起來，這一中介過程就叫興奮—收縮藕聯(lián)。

66（二）基本過程1.電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞深處2.三聯(lián)管處的信息傳遞3.肌漿網(wǎng)對Ca+的釋放和再聚集6768三、神經(jīng)-肌接頭處的興奮傳遞69神經(jīng)纖維上的AP.（一）神經(jīng)-肌肉接頭處的興奮傳遞過程→鈣通道開放，鈣離子內(nèi)流→囊泡與前膜融合→量子式釋放遞質(zhì)ACh入間隙→與終板膜上N2受體結(jié)合→化學(xué)門控通道開