人衛(wèi)版 生理學(xué) 第二章 細(xì)胞的基本功能

大慶醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校蘇莉芬生理學(xué)第二章細(xì)胞的基本功能第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能第二節(jié)

細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象

第二章細(xì)胞的基本功能2021/10/103

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)?基架：液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層?中間：鑲嵌許多結(jié)構(gòu)和功能不同的蛋白質(zhì)液態(tài)鑲嵌模型2021/10/104?單純擴(kuò)散?易化擴(kuò)散?主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)?膜泡運(yùn)輸?shù)谝还?jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式2021/10/105一、單純擴(kuò)散（simplediffusion）1.概念：

脂溶性物質(zhì)由膜高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)的轉(zhuǎn)運(yùn)（如：O2，CO2…）。2.決定因素：濃度差膜的通透性第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/10/106

二.易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）1.概念：非脂溶性物質(zhì)在膜蛋白質(zhì)的協(xié)助下，由膜高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)的擴(kuò)散。2.類型經(jīng)載體經(jīng)通道第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/10/107（一）載體易化擴(kuò)散小分子親水性物質(zhì)經(jīng)載體蛋白的介導(dǎo)，順濃度梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能轉(zhuǎn)運(yùn)代謝物質(zhì):葡萄糖、氨基酸2021/10/1081.結(jié)構(gòu)特異性3.競(jìng)爭(zhēng)性抑制

2.飽和現(xiàn)象順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)—載體完成第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能載體易化擴(kuò)散特點(diǎn)2021/10/109(二)通道易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)帶電離子

(Na+、K+、Ca2+…)第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/10/1010順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)——通道蛋白完成通道的功能狀態(tài)激活：開放，離子轉(zhuǎn)運(yùn)失活：關(guān)閉第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能通道易化擴(kuò)散特點(diǎn)1.轉(zhuǎn)運(yùn)速度快2.離子選擇性3.門控特性通道類型電壓門控性通道化學(xué)門控性通道機(jī)械門控性通道2021/10/1011

三.主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（activetransport）概念:

在膜蛋白的參與下，細(xì)胞通過本身的耗能過程，將物質(zhì)分子或離子逆濃度梯度或電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過程。

特點(diǎn)：逆濃度和電位梯度轉(zhuǎn)運(yùn)消耗能量第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/10/1012泵3Na+2K+ATP細(xì)胞內(nèi)ADP第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能1.原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)鈉—鉀泵（鈉泵）：

Na+-K+-ATP酶作用:

分解ATP供能，

逆濃度差轉(zhuǎn)運(yùn)Na+、K+直接利用ATP獲能2021/10/10131）概念:指某些物質(zhì)間接利用分解ATP釋放的能量而實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程。

2.繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/10/10143）類型?同向轉(zhuǎn)運(yùn)：小腸葡萄糖的吸收?逆向轉(zhuǎn)運(yùn)：Na+-H+交換2）特點(diǎn)?間接耗能（鈉泵）?膜轉(zhuǎn)運(yùn)體（特殊蛋白質(zhì)）第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/10/1015

泵Na+K+ATPADP轉(zhuǎn)運(yùn)體Na+ＧＧNa+Ｇ細(xì)胞GH+H+同向轉(zhuǎn)運(yùn)逆向轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/10/1016?概念指大分子和顆粒物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的過程。四.膜泡運(yùn)輸1.入胞（endocytosis）?形式吞噬吞飲第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/10/1017?概念大分子或團(tuán)塊物質(zhì)排出細(xì)胞的過程。2.出胞（exocytosis）?形式腺體分泌激素釋放神經(jīng)遞質(zhì)釋放第一節(jié)細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/10/1018

被動(dòng)與主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)方式的比較

被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

單純擴(kuò)散易化擴(kuò)散通道載體

原發(fā)性繼發(fā)性轉(zhuǎn)運(yùn)方向高濃度→低濃度低濃度→高濃度膜蛋白否需需需需飽和現(xiàn)象無(wú)有無(wú)有有化學(xué)特異性無(wú)有有有有代謝能量及來源

不消耗直接消耗ATP

間接消耗離子濃度差轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)O2，CO2Na+K+Ca+葡萄糖氨基酸Na+、K+Ca+、H+葡萄糖氨基酸2021/10/1019

一、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào):含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺激。機(jī)體內(nèi)的信號(hào):存在于細(xì)胞外液中含有信息內(nèi)容的化學(xué)物質(zhì),或機(jī)械的、電的、電磁波等刺激。第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2021/10/1020各種能量形式的外界信號(hào)作用于靶細(xì)胞時(shí)，并不需要進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)直接影響細(xì)胞內(nèi)的過程。而是作用于細(xì)胞膜表面，通過引起膜結(jié)構(gòu)中的一種或數(shù)種特殊蛋白質(zhì)分子的變構(gòu)作用，將外界環(huán)境變化的信息以新的信號(hào)形式傳遞到膜內(nèi)，再引發(fā)被作用細(xì)胞相應(yīng)的功能改變，這一過程稱為跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：2021/10/1021二、跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑和方式

(一)G蛋白耦聯(lián)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)(三)酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2021/10/1022神經(jīng)遞質(zhì)、激素等（第一信使）興奮性G蛋白(GS)激活腺苷酸環(huán)化酶(AC)ATPcAMP細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng)激活cAMP依賴的PK結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體激活G蛋白

G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程：第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能(一)

由G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)2021/10/1023第二信使主要有:cAMP(環(huán)-磷酸腺苷)IP3(三磷酸肌醇)DG(二酰甘油)cGMP(環(huán)-磷酸鳥苷)Ca2+等.第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2021/10/1024

(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：（骨骼肌終板膜）電壓門控通道：（心肌細(xì)胞L型鈣通道）機(jī)械門控通道：（血管內(nèi)皮細(xì)胞）第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2021/10/10251.化學(xué)門控通道

當(dāng)神經(jīng)末梢釋放的乙酰膽堿(Ach)與骨骼肌細(xì)胞終板膜上的膽堿能受體(AChR)結(jié)合后，受體構(gòu)型發(fā)生改變，通道開放，Na+、K+等離子跨膜移動(dòng)，由此引起終板電位的產(chǎn)生。第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2021/10/10262.電壓門控通道主要分布在神經(jīng)和肌肉細(xì)胞表面膜中的Na+、K+、Ca+等通道?？刂七@類通道的開放與否的因子是通道所在膜兩側(cè)的跨膜電位的改變。第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2021/10/10273.機(jī)械門控通道如內(nèi)耳毛細(xì)胞，其頂部有纖毛，受到切向力時(shí)，由于纖毛受力使其根部的膜變形（牽拉），直接激活了其附近膜中的機(jī)械門控通道而出現(xiàn)離子跨膜移動(dòng)。第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2021/10/1028（三）酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)大部分生長(zhǎng)因子1.酪氨酸激酶受體信號(hào)分子+受體

酪氨酸激酶活性結(jié)構(gòu)域激活受體自身及細(xì)胞內(nèi)靶蛋白磷酸化信號(hào)分子+受體酪氨酸激酶受體自身及細(xì)胞內(nèi)靶蛋白磷酸化2.酪氨酸激酶結(jié)合型受體各種細(xì)胞因子第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2021/10/10293.鳥苷酸環(huán)化酶受體心房鈉尿肽，NO等信號(hào)分子+受體鳥苷酸環(huán)化酶活性結(jié)構(gòu)域激活PKGcGMP底物蛋白磷酸化GTP（三）酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2021/10/1030

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象?靜息電位?動(dòng)作電位2021/10/10310mV

一、靜息電位（RestingPotential,RP）

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。

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。

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/1032細(xì)胞處于生理靜息狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在的電位差。RP特點(diǎn)膜內(nèi)較膜外為負(fù)為穩(wěn)定的直流電RP數(shù)值-10～-100mV如:神經(jīng)細(xì)胞-70mV,肌細(xì)胞-90mV

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象(一)靜息電位的概念2021/10/1033*電生理學(xué)名詞

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象+神經(jīng)纖維+++++++++RP:-70mV-50mV1.極化Rp時(shí)，膜兩側(cè)保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)2.去極化RP減小2021/10/1034+神經(jīng)纖維+++++++++

RP:-70mV-100mV-50mV1.極化

Rp時(shí)，膜兩側(cè)保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)2.去極化

RP減小3.復(fù)極化膜去極后，向RP方向恢復(fù)的過程4.超極化Rp增大*電生理學(xué)名詞

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/1035?細(xì)胞內(nèi)外離子分布不均[K+]i＞[K+]o39倍?靜息時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)K+的通透性高（即K+通道開放）?K+的平衡電位,Nernst公式計(jì)算RP的產(chǎn)生主要是K＋向膜外擴(kuò)散的結(jié)果?！郣P=K+的平衡電位結(jié)論(二)RP產(chǎn)生機(jī)制

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/1036二、動(dòng)作電位(ActionPotential,AP)

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/10371.概念：細(xì)胞受刺激時(shí)在RP基礎(chǔ)上產(chǎn)生的快速可擴(kuò)布性的電位變化。2.AP的波形鋒電位后電位動(dòng)作電位去極化（-700mV）反極化（0+30mV）負(fù)后電位正后電位上升支下降支復(fù)極化（+30-70mV）

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象（一）AP概念、波形及組成

2021/10/1038

下降支：復(fù)極相:K+外流形成（Na+通道關(guān)閉）Na+通道失活→K+通透性升高→Na+內(nèi)流停止，K+外流→膜內(nèi)電位由正向負(fù)值變化→靜息電位靜息期（復(fù)極后）:鈉泵活動(dòng)↑,Na+、K+交換

（二）Ap產(chǎn)生的機(jī)制泵出Na+泵入K+上升支：去極相（Na+的平衡電位）細(xì)胞受有效刺激→部分Na+通道開放→少量Na+通道開放→膜去極化→閾電位→大量Na+通道開放→大量Na+內(nèi)流→去極化、反極化

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/1039①

“全或無(wú)”特性：同一細(xì)胞上的AP的大小不隨刺激強(qiáng)度改變的現(xiàn)象②不衰減式傳導(dǎo):同一細(xì)胞上AP的大小與傳導(dǎo)距離無(wú)關(guān).③脈沖式

動(dòng)作電位的特征動(dòng)作電位的意義AP的產(chǎn)生是細(xì)胞興奮的標(biāo)志。

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/10401.閾電位(thresholdpotential）?概念:能誘發(fā)AP（鈉通道大量激活）的臨界膜電位值?數(shù)值：比RP值小10～20mV?意義：是AP產(chǎn)生的條件

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象（三）AP的產(chǎn)生條件2021/10/10412.局部興奮?概念

閾下刺激引起局部膜電位的較小去極化?產(chǎn)生機(jī)制?特點(diǎn)

時(shí)間～空間～

①幅度大小呈等級(jí)性②傳導(dǎo)呈衰減式③可以疊加（總和）少量Na+內(nèi)流形成

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/1042局部反應(yīng)與AP的區(qū)別

區(qū)別局部反應(yīng)AP刺激強(qiáng)度閾下刺激閾或閾上刺激鈉通道開放數(shù)少多膜電位變化幅度小大全或無(wú)特點(diǎn)無(wú)有總和現(xiàn)象有無(wú)傳播特點(diǎn)電緊張擴(kuò)布不衰減擴(kuò)布

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/10433.組織的興奮性及其周期性變化

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象動(dòng)作電位與興奮性變化的時(shí)間關(guān)系ab.鋒電位

絕對(duì)不應(yīng)期bc.負(fù)后電位的前部分

相對(duì)不應(yīng)期；cd.負(fù)后電位的后部分超常期；de.正后電位低常期2021/10/10441.傳導(dǎo)機(jī)制

局部電流學(xué)說：無(wú)髓纖維，依次傳導(dǎo)，速度慢+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+--+-+-+（四）動(dòng)作電位的傳導(dǎo)神經(jīng)纖維

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/1045有髓神經(jīng)纖維——跳躍式傳導(dǎo)，速度快2.影響傳導(dǎo)的因素細(xì)胞直徑髓鞘溫度

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象2021/10/1046一、神經(jīng)-肌接頭處的興奮傳遞（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)—運(yùn)動(dòng)終板

遞質(zhì)囊泡（Ach）③運(yùn)動(dòng)終板膜②接頭間隙①接頭前膜第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能2021/10/1047（二）興奮傳遞過程Ca2+進(jìn)入末梢運(yùn)動(dòng)N興奮傳至N末梢Ach量子式釋放Ach與后膜N2受體結(jié)合Na+內(nèi)流、K+外流后膜去極化（終板電位）總和肌細(xì)胞膜AP第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能2021/10/1048（三）興奮傳遞特征1.單向傳遞2.時(shí)間延擱3.易受內(nèi)環(huán)境因素影響筒箭毒：競(jìng)爭(zhēng)受體肉毒桿菌：阻止Ach釋放有機(jī)磷中毒：抑制膽堿酯酶→肌痙攣肌松弛第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能2021/10/1049二、骨骼肌的興奮－收縮偶聯(lián)

（一）概念將骨骼肌細(xì)胞的電興奮和機(jī)械收縮聯(lián)系起來的中介過程。（二）基本過程

第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能1.肌細(xì)胞膜AP—三聯(lián)管---終池釋放Ca2＋

--肌肉收縮2.鈣泵激活---Ca2＋回收--肌肉舒張（三）關(guān)鍵部位及耦聯(lián)因子：三聯(lián)管、Ca2＋2021/10/1050三、骨骼肌的收縮機(jī)制（一）肌原纖維和肌小節(jié)第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能肌纖維膜肌細(xì)胞核終末池線粒體三聯(lián)管T管肌質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞液肌原纖維肌細(xì)胞2021/10/1051（肌肉收縮、舒張的最基本單位）第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能2021/10/1052第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能由肌球蛋白組成（收縮蛋白質(zhì)）*橫橋的特性：具有ATP酶活性，供能與細(xì)肌絲可逆結(jié)合、向Ｍ線擺動(dòng)（二）肌絲的組成1.粗肌絲球狀部—橫橋長(zhǎng)桿狀主干2021/10/10532.細(xì)肌絲原肌球蛋白肌動(dòng)蛋白肌鈣蛋白肌動(dòng)蛋白（actin）原肌球蛋白（tropomyosin）肌鈣蛋白（troponin）——收縮蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能2021/10/1054（三）肌肉收縮過程肌漿［Ca2+］↑肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合，構(gòu)象改變?cè)∏虻鞍滓莆唬┞段稽c(diǎn)橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合橫橋向Ｍ線擺動(dòng)，耗能拖動(dòng)細(xì)肌絲滑向粗肌絲（反復(fù)進(jìn)行）肌小節(jié)縮短（橫橋循環(huán)）第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能2021/10/1055肌絲滑行學(xué)說第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能2021/10/1056

四、骨骼肌收縮效能及其影響因素

（一）骨骼肌的收縮效能產(chǎn)生張力和縮短的程度及速度

（二）骨骼肌的形式1.等長(zhǎng)收縮（isometriccontraction)：長(zhǎng)度不變，張力增加人體抵抗重力肌—維持姿勢(shì)2.等張收縮(isotoniccontraction)：張力不變，長(zhǎng)度縮短完成收縮動(dòng)作第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能2021/10/10573.單收縮（singletwich）：指肌肉受到一次刺激引起的一次收縮和舒張第四