生理學(xué)第二章細(xì)胞的基本功能課件

第二章細(xì)胞的基本功能

主要內(nèi)容細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能細(xì)胞的生物電活動肌細(xì)胞的收縮細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)組成：脂質(zhì):磷脂、膽固醇、糖脂雙嗜性分子，形成脂質(zhì)雙分子層蛋白質(zhì)：表面蛋白（20%-30%）整合蛋白（70%-80%）：載體、通道等糖：糖蛋白、糖脂。具有受體、抗原的功能結(jié)構(gòu)：液態(tài)鑲嵌模型（1）單純擴(kuò)散

脂溶性小分子物質(zhì)（2）膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)

水溶性小分子物質(zhì)（3）出胞和入胞

大分子物質(zhì)或物質(zhì)顆粒物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)定義：脂溶性的或少數(shù)水溶性小分子物質(zhì)經(jīng)細(xì)胞膜由高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)的擴(kuò)散過程轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)：O2、CO2、Ｎ2、尿素、甘油、乙醇等影響因素：膜兩側(cè)的濃度差膜對該物質(zhì)的通透性（脂溶性、分子量、帶電狀況

）特點(diǎn)：順濃度差轉(zhuǎn)運(yùn)，不耗能，無需膜蛋白（一）單純擴(kuò)散（simplediffusion）單純擴(kuò)散(1)經(jīng)通道易化擴(kuò)散:(facilitateddiffusionviaionchannel)

需通道蛋白特征：離子選擇性；門控性轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)：離子(2)經(jīng)載體易化擴(kuò)散(facilitateddiffusionviacarrier)：

需載體蛋白（轉(zhuǎn)運(yùn)體）特征：結(jié)構(gòu)特異性；飽和現(xiàn)象；竟?fàn)幮砸种妻D(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸等（3）主動轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport):

需載體蛋白概念：在膜蛋白質(zhì)的參與下，細(xì)胞依靠耗能過程，將某種物質(zhì)從膜的低濃度（低電位）的一側(cè)向

高濃度（高電位）的一側(cè)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。分類：原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)(primaryactivetransport)

繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)(secondaryactivetransport)鈉泵的主要功能①造成細(xì)胞內(nèi)高K+是胞內(nèi)許多代謝反應(yīng)的必需條件②維持胞質(zhì)滲透壓和細(xì)胞容積③是細(xì)胞生物電活動產(chǎn)生的前提條件④可影響膜電位，使膜內(nèi)電位的負(fù)值增大⑤為物質(zhì)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)提供勢能儲備繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)(secondaryactivetransport)定義：靠間接消耗細(xì)胞代謝所產(chǎn)生的能量而

實(shí)現(xiàn)的主動轉(zhuǎn)運(yùn)。實(shí)質(zhì)：原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)和經(jīng)載體易化擴(kuò)散結(jié)合（三）入胞和出胞

出胞(exocytosis):指胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式從細(xì)胞排出的過程。

激素的分泌；神經(jīng)遞質(zhì)的釋放入胞(endocytosis):指大分子物質(zhì)或某些團(tuán)塊物質(zhì)借助于細(xì)胞膜形成吞噬泡或吞飲泡的方式進(jìn)入細(xì)胞的過程。

細(xì)胞碎片、細(xì)菌、病毒、異物等

（1）單純擴(kuò)散（2）膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)經(jīng)通道易化擴(kuò)散載體介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)經(jīng)載體易化擴(kuò)散主動轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性的主動轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)性的主動轉(zhuǎn)運(yùn)（3）出胞和入胞物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)被動轉(zhuǎn)運(yùn)主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

(signaltransduction)離子通道型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)神經(jīng)遞質(zhì)離子通道型受體離子通道打開離子跨膜流動細(xì)胞膜電位改變（1）G蛋白耦聯(lián)受體（2）G蛋白效應(yīng)器酶或離子通道（3）G蛋白效應(yīng)器腺苷酸環(huán)化酶（AC）、磷脂酶C(PLC)、磷酸二酯酶(PDE)、Ca2+或K+通道（4）第二信使環(huán)-磷酸腺苷（cAMP）、環(huán)-磷酸鳥苷（cGMP）、三磷酸肌醇（IP3）、二酰甘油（DG）、Ca2+（2）受體-G蛋白-PLC途徑酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)酪氨酸激酶受體配體：生長因子：表皮生長因子、胰島素等酪氨酸激酶結(jié)合型受體配體：細(xì)胞因子：干擾素、催乳素等生物學(xué)效應(yīng)：細(xì)胞的生長、代謝、增殖分化等。鳥苷酸環(huán)化酶受體配體：心房鈉尿肽（ANP）、腦鈉尿肽（BNP）、NO靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制原因：離子跨膜擴(kuò)散機(jī)制①靜息時(shí)膜內(nèi)外各種離子分布不均②靜息時(shí)膜對K+的通透性較大③鈉泵的活動實(shí)質(zhì)：K+的平衡電位影響靜息電位的因素：①膜內(nèi)外K+濃度差：濃度差↑,靜息電位↑②膜對K+和Na+的相對通透性對K+通透性↑,靜息電位↑對Na+通透性↑,靜息電位↓③Na+泵的活動水平：Na+泵活動↑,靜息電位↑

定義：在靜息電位的基礎(chǔ)上，可興奮細(xì)胞受到一個(gè)適當(dāng)刺激時(shí)，膜電位產(chǎn)生一個(gè)迅速的、可逆的和可傳導(dǎo)的電位變化特點(diǎn)：“全或無”特性；不衰減性傳播ab：鋒電位上升支bc：鋒電位下降支cd：負(fù)后電位de：正后電位動作電位（actionpotential，AP）動作電位產(chǎn)生的機(jī)制原因：離子的跨膜擴(kuò)散電化學(xué)驅(qū)動力；膜對離子的通透性參與的離子：

上升支（去極相）：Na+內(nèi)流（內(nèi)向電流）

下降支（復(fù)極相）：K+外流（外向電流）

負(fù)后電位：K+蓄積暫時(shí)阻礙了K+外流

正后電位：

前半部分：過多的K+擴(kuò)散到細(xì)胞外后半部分：Na+泵活動動作電位產(chǎn)生的過程閾刺激Na+通道開放膜去極化閾電位Na+內(nèi)流≧K+外流膜去極化↑電壓門控性Na+通道開放↑Na+的平衡電位膜對Na+的通透性降低對K+的通透性開始增強(qiáng)K+快速外流膜快速復(fù)極化再生性循環(huán)

動作電位的實(shí)質(zhì)：Na+的平衡電位Na+通道狀態(tài)動作電位的傳導(dǎo)機(jī)制：局部電流定義：閾下刺激引起少量Na+通道開放，少量Na+內(nèi)流，在受刺激的局部產(chǎn)生一個(gè)較小的去極化反應(yīng)。特點(diǎn)：①非“全或無”式（與刺激強(qiáng)度有關(guān)）②電緊張擴(kuò)布③總和效應(yīng)

局部電位(localpotential)可興奮細(xì)胞及其興奮性興奮(excitation)：可興奮細(xì)胞受到刺激產(chǎn)生動作電位的過程。

興奮=動作電位可興奮細(xì)胞：受刺激后能產(chǎn)生動作電位的細(xì)胞。

腺細(xì)胞、肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞刺激：細(xì)胞所處環(huán)境因素的變化。刺激量的3個(gè)參數(shù)：刺激強(qiáng)度刺激持續(xù)的時(shí)間強(qiáng)度對時(shí)間的變化率興奮性(excitability)可興奮細(xì)胞受到刺激產(chǎn)生動作電位的能力閾強(qiáng)度(thresholdintensity)引起細(xì)胞產(chǎn)生興奮的最小刺激強(qiáng)度閾刺激(thresholdstimulus)等于閾強(qiáng)度的刺激衡量興奮性的指標(biāo)：閾強(qiáng)度或閾刺激與興奮性呈反變關(guān)系影響細(xì)胞興奮性的因素靜息電位：靜息電位↓，興奮性↑

前提：閾電位保持不變閾電位：閾電位上移，興奮性↓

取決于：Na+通道的密度Na+通道的功能狀態(tài)（關(guān)閉:失活）細(xì)胞外Ca2+濃度：Ca2+濃度↑，興奮性↓細(xì)胞興奮后興奮性的變化ab:絕對不應(yīng)期bc:相對不應(yīng)期cd:超常期de:低常期

肌細(xì)胞的收縮一、橫紋肌(骨骼肌)神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮傳遞橫紋肌的收縮機(jī)制橫紋肌的興奮-收縮耦聯(lián)影響橫紋肌收縮的因素二、平滑肌的收縮機(jī)制神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮傳遞結(jié)構(gòu)興奮傳遞過程（電-化學(xué)-電）神經(jīng)末梢興奮（接頭前膜）發(fā)生去極化電壓門控Ca2+通道開放Ca2+內(nèi)流神經(jīng)末梢釋放遞質(zhì)AChACh擴(kuò)散到接頭后膜（終板膜）并與N2型受體結(jié)合終板膜對Na+通透性增高,Na+內(nèi)流終板電位總和達(dá)閾電位肌細(xì)胞產(chǎn)生動作電位ACh被膽堿酯酶分解興奮傳遞的特點(diǎn)①單向傳遞②時(shí)間延擱③易受環(huán)境因素和某些藥物的影響骨骼肌的收縮機(jī)制骨骼肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)肌原纖維肌球蛋白肌動蛋白肌鈣蛋白原肌球蛋白粗肌絲：肌球蛋白/肌凝蛋白（myosin）①橫橋有與細(xì)肌絲的結(jié)合位點(diǎn)，拉動細(xì)肌絲向M線方向滑行；②橫橋具有ATP酶活性細(xì)肌絲肌動蛋白/肌纖蛋白(actin)：構(gòu)成細(xì)肌絲的主干，有與橫橋的結(jié)合位點(diǎn)原肌球蛋白/原肌凝蛋白(tropomyosin)：

遮蓋肌動蛋白與橫橋結(jié)合的位點(diǎn)肌鈣蛋白(troponin)：TnT、TnI和TnC肌動蛋白原肌球蛋白肌鈣蛋白細(xì)肌絲橫斷面分子結(jié)構(gòu)A：肌動蛋白M：肌球蛋白A-M：肌動蛋白與肌球蛋白結(jié)合物骨骼肌細(xì)胞的收縮過程肌管系統(tǒng)橫管：將肌膜興奮傳向肌細(xì)胞內(nèi)部縱管：引發(fā)肌小節(jié)的收縮和舒張

三聯(lián)管：將興奮與收縮耦聯(lián)

骨骼肌興奮-收縮耦聯(lián)過程肌細(xì)胞產(chǎn)生的動作電位三聯(lián)管

橫管Ca2+釋放

肌細(xì)胞收縮Ca2+被轉(zhuǎn)運(yùn)回JSR或細(xì)胞外

肌細(xì)胞舒張興奮收縮耦的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)：三聯(lián)管，關(guān)鍵物質(zhì)：Ca2+激活L型Ca2+通道分子構(gòu)象改變通道打開，Ca2+內(nèi)流激活Ca2+釋放通道（JSR）影響橫紋肌收縮效能的因素

肌肉收縮效能：肌肉縮短的程度及速度產(chǎn)生張力的大小及速度肌肉收縮形式：等長收縮:產(chǎn)熱，維持姿勢等張收縮:肢體屈、伸運(yùn)動影響因素：前負(fù)荷后負(fù)荷肌肉收縮能力收縮的總和定義：肌肉收縮前所承受的負(fù)荷,用初長度表示。張力：取決于與細(xì)肌絲結(jié)合的橫橋數(shù)目前負(fù)荷（preload）

肌肉等長收縮張力裝置肌肉長度-張力曲線肌節(jié)長度-張力曲線定義：肌肉開始縮短后所遇到的負(fù)荷張力：取決于和細(xì)肌絲結(jié)合的橫橋數(shù)目速度：取決于橫橋周期（橫橋ATP酶；后負(fù)荷）后負(fù)荷（afterload）

肌肉等張收縮張力裝置肌肉張力-速度曲線后負(fù)荷對橫橋周期的影響定義：與負(fù)荷無關(guān)的、決定肌肉收縮效能的內(nèi)在特性決定因素①活化橫橋的數(shù)目胞漿中Ca2+的濃度和肌鈣蛋白對Ca2+的親和力

腎上腺素、鈣增敏劑、酸中毒②肌球蛋白頭部ATP酶的活性

甲狀腺激素、體育鍛煉、老年人、低氧肌肉收縮能力收縮的總和

①單收縮：肌肉或單個(gè)肌細(xì)胞受到一次有效的刺激，可以發(fā)生一次動作電位，隨后出現(xiàn)一次收縮和舒張的形式。

②強(qiáng)直收縮：不完全強(qiáng)直收縮：后一刺激落在前一收縮的舒張期內(nèi)。完全強(qiáng)直收縮：后一刺激落在前一收縮的收縮期內(nèi)。

不完全強(qiáng)直收縮完全強(qiáng)直收縮單收縮平滑肌收縮機(jī)制平滑肌的微細(xì)結(jié)構(gòu)（與骨骼肌比較）①無肌原纖維和肌小節(jié)，有粗細(xì)肌絲；②無Z線和M線，有致密斑和致密體；③不形成橫管結(jié)構(gòu)，形成袋狀凹入。胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度的調(diào)控胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高（1）藥物-機(jī)械耦聯(lián)途徑化學(xué)物質(zhì)→G蛋白耦聯(lián)受體-PLC途徑→

IP3

→SR上的IP3受體→

Ca2+的釋放→胞漿內(nèi)Ca2+濃度↑（2）電-機(jī)械耦聯(lián)途徑動作電位→興奮-收縮耦聯(lián)途徑→Ca2+通道打開→

Ca2+的釋放→胞漿內(nèi)Ca2+濃度↑胞漿內(nèi)Ca2+濃度降低SR的鈣泵；肌膜的Na+-Ca2+交換體；鈣泵平滑肌收縮機(jī)制（肌絲滑行）胞漿內(nèi)Ca2+濃度↑

Ca2++鈣調(diào)蛋白（CaM）4Ca2+·CaM肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK）肌球蛋白輕鏈磷酸化橫橋AT