第二章細(xì)胞的基本功能教學(xué)案例

第二章細(xì)胞的基本功能第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能本章要求

掌握1.單純擴散、易化擴散的概念、形式和特點；2.原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的概念和轉(zhuǎn)運機制；3.靜息電位、動作電位的概念及產(chǎn)生機制；4.動作電位、局部反應(yīng)的特點；5.興奮在同一細(xì)胞上傳導(dǎo)的形式及特點；6.興奮-收縮耦聯(lián)的概念及其耦聯(lián)物質(zhì)。第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概述細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有極少量的糖類物質(zhì)。

液態(tài)鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）的基本內(nèi)容是：膜以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同分子結(jié)構(gòu)和生理功能的蛋白質(zhì)。細(xì)胞膜的液態(tài)鑲嵌模型(二)易化擴散1.載體介導(dǎo)的易化擴散

①載體蛋白質(zhì)有較高的結(jié)構(gòu)特異性。②飽和現(xiàn)象。③競爭性抑制。載體介導(dǎo)的易化擴散

通道介導(dǎo)的易化擴散示意圖通道介導(dǎo)的易化擴散門控離子通道分為三類：1.電壓門控通道：在膜去極化到一定電位時開放，如神經(jīng)元上的Na+通道；2.化學(xué)門控通道：受膜環(huán)境中某些化學(xué)物質(zhì)的影響而開放,這類化學(xué)物質(zhì)（配基）主要來自細(xì)胞外液，如激素、遞質(zhì)等；3.機械門控通道：當(dāng)膜的局部受牽拉變形時被激活，如觸覺的神經(jīng)末梢、聽覺的毛細(xì)胞等都存在這類通道。（三）主動轉(zhuǎn)動概念：細(xì)胞通過本身的某種耗能過程，將某種物質(zhì)的分子或離子由膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一側(cè)的過程。分類：原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運、繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運二者區(qū)別：原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運：直接利用ATP能量繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運：間接利用ATP能量鈉－鉀泵（sodium-potassiumpump）簡稱鈉泵，也稱Na+-K+依賴式ＡＴＰ。作用：在消耗代謝能的情況下逆濃濃度差將細(xì)胞內(nèi)的3個Na+移出膜外，同時把細(xì)胞外的2個K+移入膜內(nèi)，因而保持了膜內(nèi)高K+和膜外高Na+的不均衡離子分布。意義：①鈉泵活動造成的細(xì)胞內(nèi)高K+是許多代謝過程的必需條件；②鈉泵將Na+排出細(xì)胞將減少水分子進人細(xì)胞內(nèi)，對維持細(xì)胞的正常體積有一定意義；③鈉泵活動最重要的在于它能逆濃度差和電位差進行轉(zhuǎn)運，因而建立起一種勢能貯備。這種勢能是細(xì)胞內(nèi)外Na+和K+等順著濃度差和電位差移動的能量來源。原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運示意圖

繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（四）入胞和出胞第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式分為三類：①G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；②酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；③離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。每類都通過各自不同的細(xì)胞信號分子完成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。由膜受體-G-蛋白-膜效應(yīng)器酶組成的

跨膜信號傳遞系統(tǒng)和第二信使類物質(zhì)的生成

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象生物電（bioc-lectricity）：是指一切活細(xì)胞無論處于靜息狀態(tài)還是活動狀態(tài)都存在的電現(xiàn)象。兩種表現(xiàn)形式：安靜時具有的靜息電位和受刺激時產(chǎn)生的動作電位。（一）靜息電位靜息電位（restingpotential，RP）是指細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時，細(xì)胞膜兩側(cè)存在的電位差。意義：是動作電位產(chǎn)生的基礎(chǔ)。靜息電位測定示意圖

A:電極A與B均置于細(xì)胞外表面B：電極A置于細(xì)胞外，電極B插入細(xì)胞內(nèi)，記錄到細(xì)胞內(nèi)外的電位差靜息電位產(chǎn)生的機制產(chǎn)生條件主要有兩個：①細(xì)胞內(nèi)外各種離子的濃度分布不均，即存在濃度差；

②在不同狀態(tài)下，細(xì)胞膜對各種離子的通透性不同。

膜電位幾種狀態(tài)極化：安靜時存在于膜兩側(cè)的穩(wěn)定的內(nèi)負(fù)外正的狀態(tài)。超極化：膜內(nèi)負(fù)電位增大。去極化：膜內(nèi)負(fù)電位減小。復(fù)極化：細(xì)胞發(fā)生去極化后，膜電位有恢復(fù)到極化狀態(tài)。（二）動作電位概念：動作電位(actionpotential,AP)是指細(xì)胞受刺激時在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴布的電位變化。意義：是細(xì)胞處于興奮狀態(tài)的標(biāo)志。

單一神經(jīng)纖維的動作電位示意圖

動作電位的產(chǎn)生機制動作電位的產(chǎn)生條件與閾電位閾電位：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10～20mV。動作電位的產(chǎn)生條件：靜息電位去極化達到閾電位水平。動作電位的特點

⑴動作電位呈“全或無”現(xiàn)象：動作電位一旦產(chǎn)生就達到它的最大值，其變化幅度不會因刺激的加強而增大；⑵不衰減性傳導(dǎo)：動作電位一旦在細(xì)胞膜的某一部位產(chǎn)生，就會立即向整個細(xì)胞膜傳布，而它的幅度不會因為傳布距離的增加而減小，可迅速擴布到整個細(xì)胞膜；⑶脈沖式：由于絕對不應(yīng)期的存在，動作電位不能重合在一起，動作電位之間總有一定的間隔而形成脈沖式圖形。

局部興奮局部興奮的基本特性

（1）不是“全或無”的，而是隨著閾下刺激的增大而增大；（2）不能在膜上作遠(yuǎn)距離的傳播；（3）局部興奮是可以互相疊加的，包括①空間性總和②時間性總和興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)

A靜息時B發(fā)生興奮后C傳導(dǎo)過程中第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能本節(jié)主要以骨骼肌為例討論以下內(nèi)容：①運動神經(jīng)的興奮如何傳遞給骨骼肌細(xì)胞而使它產(chǎn)生興奮；②骨骼肌細(xì)胞的興奮如何引發(fā)它收縮；③肌細(xì)胞的收縮機制；④骨骼肌的收縮形式；⑤影響骨骼肌收縮的因素。（一）骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞骨骼肌的神經(jīng)-肌接頭處的結(jié)構(gòu)：接頭前膜：是運動神經(jīng)末稍嵌入肌細(xì)胞膜的部位；接頭后膜（運動終板或終板模）：是與頭前膜相對應(yīng)的肌細(xì)胞膜；接頭間隙：間隔約50nm，充滿了細(xì)胞外液。

神經(jīng)-肌接頭處的超微結(jié)構(gòu)示意圖

（二）神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞過程神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮傳遞的特點①單向性傳遞:即興奮只能從接頭前膜傳向接頭后膜，而不能反傳；②時間延擱:神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞過程須經(jīng)過許多步驟、耗時較長，一次興奮傳遞約需0.5～1.0ms；③易受環(huán)境變化的影響:因接頭間隙充滿了細(xì)胞外液，而細(xì)胞外液的成分易受內(nèi)外環(huán)境變化的影響，如Ca++、H+等濃度及滲透壓改變、膽堿酯酶活性、某些藥物等，都可影響興奮傳遞過程。（三）骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)概念：骨骼肌細(xì)胞興奮時肌膜產(chǎn)生的電變化導(dǎo)致肌肉收縮的機械變化的過程被稱為興奮-收縮耦聯(lián)（excitation-contractioncoupling）。三個步驟：①電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細(xì)胞的深處；②三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞；③肌漿網(wǎng)（即縱管系統(tǒng)）對Ca2+釋放和再聚積。

骨骼肌細(xì)胞的肌原纖維和肌管系統(tǒng)骨骼肌的收縮機制（四）骨骼肌的收縮形式1.等長收縮和等張收縮等長收縮：肌肉收縮時不產(chǎn)生長度的變化而僅產(chǎn)生肌張力的增加，這種形式的肌肉收縮稱為等長收縮；等張收縮：在一定的張力基礎(chǔ)上產(chǎn)生肌肉的收縮時，肌肉的張力不變而產(chǎn)生肌肉的縮短，這種形式的收縮稱為等張收縮。

2.單收縮和強直收縮單收縮：骨骼肌受到一次有效刺激，引起肌肉一次迅速的收縮，稱為單收縮。強直收縮：肌肉受到連續(xù)的有效刺激時，當(dāng)刺激頻率達到一定程度時，引起肌肉收縮的融合而出現(xiàn)強而持續(xù)的收縮，稱為強直收縮。單收縮和強直收縮（五）影響骨骼肌收縮的主要因素1.前負(fù)荷：當(dāng)肌肉前負(fù)荷逐漸增大時，它每次收縮所產(chǎn)生的主動張力也相應(yīng)地增大；當(dāng)前負(fù)荷超過最適初長度后，再增加前負(fù)荷反而會使主動張力越來越小，以致最后下降到零。

2.后負(fù)荷：后負(fù)荷增加，收縮張力增加而收縮速度減小，當(dāng)后負(fù)荷增大到一定程度時肌肉產(chǎn)生最大的張力，而縮短速度為零。3.肌肉收縮能力：肌肉收縮能力增強，使肌肉收縮的張力增加、收縮速度加快，使它的作功效率增加。

肌肉初長度對肌肉收縮的影響不同初長度時粗、細(xì)肌絲重合程度

和產(chǎn)生張力的關(guān)系示意圖二、心肌心肌收縮具有以下特點：

1.“全或無”式收縮

2.對細(xì)胞外液Ca2+的依賴性

3.心肌細(xì)胞能抵抗過度延伸的特性復(fù)習(xí)題

1.細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運方式有哪些？簡述鈉-鉀泵的作用及意義。2.簡述靜息電位的產(chǎn)生機制及影響靜息電位大小的因素。3.何謂動作電位？簡述動作電位的產(chǎn)生原理及特點。4.神經(jīng)纖維動作電位的傳導(dǎo)形式有哪些？其