biology 第一章细胞的基本功能 牟秋香

AP biology,成都七中嘉祥外国语学校国际高中 牟秋香,上一页,结束放映,下一页,细胞是动物和其他生物体的基本结构和功能单位。,第一章 细胞的基本功能 Function of cell,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,一、细胞膜的基本结构 细胞膜主要由蛋白质和磷脂构成。磷脂是一种两 性分子，亲水的极性基团都朝向膜的两表面，疏 水的非极性基团都朝向膜的中央，形成脂质双层 结构。,第一节 细胞膜的基本结构和 跨膜物质转运功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,液体镶嵌模型（Fluid mosaic model ） 膜以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着蛋 白质分子。另外还有少量糖类，以糖脂或糖蛋白 形式存在。,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,1、脂质双分子层主要起屏障作用，是细胞的基架；,2、镶嵌在脂质层中的蛋白质可以在膜脂分子间横向漂浮移位；,3、膜中的特殊蛋白质负责物质、能量和信息的跨膜转运和转换；,4、糖链是蛋白质和细胞的特异性的“标志”，能特异地与某种递质、激素或其他化学信号分子结合。,小 结,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,单纯扩散的特点： 扩散速率高 无饱和性 不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 不需另外消耗能量 扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2、易化扩散（facilitated diffusion） 概念 ：指一些非脂溶性或脂溶性很低的小分子 物质或离子（如葡萄糖、氨基酸、 Na+、K+、 Ca2+等无机离子）在细胞膜一些特殊蛋白质的 “帮助”下，由膜的高浓度（高电位）一侧向低浓 度（低电位）一侧扩散或转运的过程。,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,易化扩散的特点: 由高到低顺浓度差扩散(离子扩散还与电位差有关) 转运蛋白与转运物质间有选择性 需要膜蛋白的帮助 转运蛋白的功能受环境因素的影响,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,易化扩散的分类: 1）通道介导的易化扩散 -离子通道,2）载体介导的易化扩散 -载体蛋白,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,1）经通道的易化扩散 Facilitated diffusion via channel：,K+i K+o 转运的物质:各种带电离子如Na+、K+ 、 Ca2+,通道蛋白受电、化学因素剌激而变构产生水相孔道(通道), 带电离子经通道顺浓度差移动。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,转运速率比载体快 离子选择性，Na+通道，K+通道，Ca+2通道 通道有不同的功能状态（静息、激活、失活） 门控性，通过 “闸门”进行调控 化学门控通道：受膜两侧化学信号控制，N-Ach受体 电压门控通道：受膜两侧电位差变化控制，Na+通道 机械门控通道：受膜两侧的机械力学因素变化控制，内耳毛细胞,经通道的易化扩散的特点：,2）经载体的易化扩散 Facilitated diffusion via carrier,如葡萄糖、氨基酸都不溶解于脂质，但在载体的“帮助”下,也能进行被动地跨膜转运。 物质可与载体蛋白的位点结合,引起后者变构将物质移向另侧。,转运物质:小分子物质,如GS、AA、核苷酸,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,经载体的易化扩散的特点： A.高度的结构特异性 如对GS转运,只转运右旋GS,因为载体是D-GS carrier或称glucose transporter; B.饱和现象saturation; C.竞争性抑制competitive inhibition;,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（二）主动转运（active transport） 1、概念：指细胞通过本身的某种耗能过程，借助细胞膜某些蛋白质的帮助，将非脂溶性物质的分子或离子逆电化学梯度差进行的转运。,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2、主动转运的特点：,需要消耗能量，能量由分解ATP来提供 依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助” 逆电-化学梯度进行的,原发性主动转运（简称：泵转运） 如：Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 继发性主动转运（简称：联合转运）,3、主动转运的分类:,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,1）原发性主动转运Primary active transport,直接利用ATP能量的主动转运过程 离子泵(ionpump)是镶嵌在膜的脂质双分子层中的具有ATP酶活性的特殊蛋白质。它可被Na+、K+和Mg2+等离子所激活，通过分解ATP为物质主动转运提供能量。如： 钠-钾泵 sodium-potassium pump 简称钠泵sodium pump, 又称Na+-K+-ATP酶(Na+-K+-ATPase),2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,Na+-K+泵,钠泵抑制剂:哇巴因ouabain,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,Na+、K+ 在细胞内外的分布,K+ K+ K+ K+ K+ Na+ K+ K+ Na+ K+ K+ K+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,Na+,Na+,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,钠泵活动的生理意义： 细胞内高K+是细胞代谢的必要条件； 膜内外K+、Na+浓度差RP、AP产生前提； 维持胞内低Na+，防止胞浆渗透压过高而导致细胞肿胀 ； 生电性活动影响RP数值； 胞外高Na+建立一种势能贮备，供细胞其他耗能过程利用： GS、AA继发性主动转运； Na+-H+交换, 维持胞内pH稳定； Na+-Ca2+交换, 维持胞内Ca2+浓度稳定；,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,H+泵(H+-ATP酶；H+-K+-ATP酶): 分布于胃粘膜壁细胞表面，与胃酸分泌有关 Ca2+泵(Ca2+-ATP酶)：主要分布于骨骼肌与心肌细胞内部的肌质网上,与肌肉收缩有关,其它泵：,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2）继发性主动转运(又简称联合转运) secondary active transport 细胞膜间接利用钠泵分解ATP 释放的能量完成的主动转运。即细胞膜利用钠泵分解 ATP释放的能量所建立起的细胞膜内外Na+浓度差的势能储备，再由转运体蛋白完成的逆电化学梯差的跨膜转运。钠泵 Na浓度差葡萄糖逆浓度差转运 介导继发主动转运的是特殊的转运蛋白转运体 transporter 。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,载体蛋白必须与Na+和待转运物质的分子同时结合，才能顺着Na+浓度梯度的方向将它们的分子逆着浓度梯度由肠（小管）腔转运到细胞内。由于存在于上皮细胞基侧膜上的Na+ 泵活动，不断将Na+转运到细胞间隙，而细胞内始终保持低Na+状态，才能使它们的主动转运得以实现，直至肠（小管）腔中的物质浓度下降到零。,小肠粘膜和肾小管上皮细胞对葡萄糖和氨基酸的吸收,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,分类： 同向转运 逆向转运,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,请在此输入您的标题,典型的继发性主动转运： GS和AA在小肠粘膜上皮的吸收； GS和AA在肾小管上皮的重吸收； 神经递质在突触间隙被神经末梢所重摄取； 甲状腺上皮细胞的聚碘过程； Na+-H+交换,Na+-Ca2+交换；,（四）出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis） 大分子物质进出细胞的方式 入胞：指细胞外某些大分子物质或团块（例如侵 入动物体内的细菌、病毒或大分子蛋白质等）被 整批转入细胞的过程。 例如白细胞吞噬细菌、异物等 如进入的是固体物质，便称为吞噬（phagocytosis） 如进入的是液体物质，则称为吞饮（pinocytosis）。,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,入胞: (如图：),2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（四）出胞和入胞,上一页,结束放映,下一页,出胞：指某些大分子物 质或团块由细胞排出的 过程。例如，腺细胞分 泌某些酶和粘液，内分 泌腺分泌激素以及神经 末稍释放递质等都属于 出胞作用。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,出胞: (如图：),转移到,信号,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,小 结,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,跨膜物质转运方式的比较,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,双语词汇：,液体镶嵌模型（fluid mosaic model） 单纯扩散（simple diffusion） 易化扩散（facilitated diffusion） 化学门控通道（chemiscally-gated channel） 电压门控通道（voltage-gated channel） 载体（carrier） 主动转运（active transport） 被动转运（passive transport） 继发性主动转运（second active transport） 钠-钾泵（Na+-K+ pump） 出胞（exocytosis） 入胞（endocytosis）,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,第二节 细胞的跨膜信息传递功能,一、跨膜信息传递的概念 信号:含有信息内容的一种物质或刺激 各种能量形式的外界信号（化学分子、光、声音等）作用于靶细胞时，并不需要进入细胞内直接影响靶细胞内的过程，而是作用于细胞膜表面的受体，引起膜结构中一种或多种特殊蛋白质构型改变，将外界环境变化的信息以新的信号（弱电变化）形式传递到膜内，再引发靶细胞功能改变。,跨膜信号转导 (transmembrane tranduction),外界信号 细胞膜表面 一种或几 种膜蛋白分子构象改变 新的信号进入 胞内 膜电位或其他功能变化,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,二、跨膜信息传递的主要方式 根据参与信号转导蛋白质种类的不同可将信号转导 系统分为以下三大类： 1.离子通道偶联受体介导的信号转导 2.G蛋白偶联受体介导的信号转导 3.酶偶联受体介导的信号转导,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（一）离子通道偶联受体介导的信号转导 刺激信号膜通道蛋白开放离子跨膜流动膜电 位变化（去极化）新的信号进入细胞内细胞功能 改变 离子通道大体有： 化学、电压、机械性门控通道 细胞间通道：即缝隙连接,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,电压门控通道 1.主要分布在神经和肌肉细胞膜的表面膜中。 2.通道开闭取决于膜两侧的跨膜电位改变。 Na+通道、K+通道、Ca2+等通道,机械门控通道 1.体内许多细胞的表面膜上存在感受机械性刺激的通道样结构。 内耳毛细胞顶部的听毛，肌梭,化学门控通道 1.主要分布在肌细胞终板膜和神经细胞突触后膜。 通道开闭取决于膜两侧特定的化学信号 N2型ACh受体通道。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,举例：神经兴奋引起肌收缩 终板膜N-型Ach门控通道,神经冲动神经末梢释放递质ACh,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导,上一页,结束放映,下一页,过程： 1.激素或调节分子与膜受体结合 2.配体-受体结合物与G蛋白相互作用并使后者激活 3.活化态G蛋白与一种或数种酶相互作用而激活或抑 制它们。一种或数种第二信使（cAMP、cGMP、Ca2+等） 在细胞内水平增加或降低。第二信使依赖性蛋白激酶 的活性改变：酶或离子通道的磷酸化水平发生改变或 离子通道活性变化从而引起最后的细胞反应。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导,上一页,结束放映,下一页,1、受体（receptor）：指细胞中存在能专一性结合 激素、递质和其它生物活性物质，并能引起特定生物 学效应的特殊结构。能与配体特异性结合的蛋白质,特性：（1）特异性 （2）饱和性 （3）可逆性,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2、G蛋白耦联受体 受体蛋白质是能与化学信号分子进行特异结合的独立的蛋白质分子，包括和 肾上腺素能受体,Ach受体,多数肽类激素,5-羟色氨受体,嗅觉受体,视紫红质受体等。 3、G-蛋白：鸟苷酸结合蛋白 分类：兴奋型和抑制型 可分别引起效应器酶的激活和抑制而导致细胞内 第二信使物质增加或减少。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,受体与配体结合后构型变化，激活膜内侧G蛋白， G-蛋白通常由、3个亚基组成，其中亚单位起催化作用。 无活性的G蛋白（抑制性G蛋白）与1分子GDP结合； 已激活的G蛋白（兴奋性G蛋白）其亚单位与GDP和 其它2个亚单位分离，而与1分子GTP结合，并对膜 的效应器酶起催化作用，后者的激活可引起胞浆中 第二信使生成增加或减少（图）。 G蛋白的无活性状态：G蛋白-GDP G蛋白的活性状态：G蛋白-GTP,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,请在此输入您的标题,4、 G蛋白效应器酶 1）能催化第二信使生成的酶：位于细胞膜上的腺苷酸环化酶（AC）、磷脂酶C（PLC）；依赖于cGMP的磷酸二酯酶(PDE)及磷脂酶A2。它们能激活相应的腺苷酸环化酶等使胞浆中的第二信使物质增加。 2）离子通道,5、信使：信息的载体或携带者,(1)第一信使：神经递质、激素、细胞因子等 (2)第二信使：是指激素、递质、细胞因子等信号分子（第一信使）作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子，它们可把细胞外信号分子携带的信息转入细胞内，在第一信使的作用下改变其活性或含量，影响细胞内的一系列功能。 含氮类激素的第二信使为cAMP，甾体类激素的第 二信使为细胞内的激素-受体复合物。此外，Ca2+ 、 cGMP、前列腺素、三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油 （DG）也可作为第二信使。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,受体-G蛋白-AC信号转导途径,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,受体-G蛋白-PLC信号转导途径,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（三）酶耦联受体介导的跨膜信号转导 如胰岛素和细胞生长因子等的跨膜信息传递过程，其 特点： 1. 无G蛋白参与 2. 无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活 3. 该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化的 位点是底物蛋白中的酪氨酸残基，并由此实现细胞外 信息对细胞功能的调节。,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,信号 接合膜酪氨酸激酶外侧端 激活内侧酪氨酸蛋白激酶活性 受体本身酪氨酸 残基磷酸化和胞内其它蛋白残基磷酸化 细胞功能的变化,过程,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,第三节 细胞的兴奋性和生物电现象,动物体各种器官之间的功能协调以及整体统一性的维持主要依靠组织与组织之间、细胞与细胞之间的信息传递来完成的。,第三节 细胞的兴奋性和生物电现象,当动物生活的环境发生变化时引起体内代谢过程及 其外表活动的改变，称为反应。 反应有两种表现形式：,上一页,结束放映,下一页,兴奋(excitation)： 由相对静止变为显著的运动状 态，或原有的活动由弱变强。,抑制(inhibition)： 由运动转为相对静止，或活动 由强变弱。实际上抑制是兴奋的另一种表现形式。,能被动物体所感受，并引起动物体发生反应的环境 变化称为刺激。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,第三节 细胞的兴奋性和生物电现象,一、细胞的兴奋性 （一）兴奋性和兴奋的含义 兴奋性（excitability）：活组织或细胞受到刺激后具 有产生动作电位的能力或特性，称为兴奋性。 兴奋（excitation）：指产生动作电位的过程或是动作 电位的同意语。活组织或细胞受刺激后产生了动作电 位即产生了兴奋。 受到刺激能产生动作电位的组织（细胞）称为可兴奋 组织（细胞）,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（二）刺激引起兴奋的条件： 刺激强度 刺激时间 刺激强度对于时间的变化率,上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋。,阈刺激：产生动作电位所需的最小刺激强度。 阈上刺激：大于阈刺激的刺激强度。 阈下刺激：小于阈刺激的刺激强度。 阈值是兴奋性高低的指标;兴奋性与阈值呈反比。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,刺激强度,时 值,基强度,刺激作用的时间,强 度 时 间 曲 线,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（三）组织（细胞）兴奋时兴奋性的变化 绝对不应期 相对不应期 超常期 低常期,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,绝对不应期（absolute refractory period） ：在神经接受前一个刺 激而兴奋时的一个短暂时期内，神经的兴奋性下降至零。此 时无论多强的刺激也不能再次兴奋 相对不应期（relative refractory period）：在绝对不应期之后，神 经的兴奋性有所恢复，但要引起组织的再次兴奋，所用的刺 激强度必须大于该神经的阈强度。 超常期（supranormal period）：继相对不应期之后，兴奋性继 续上升并超过正常水平。用低于正常阈强度的检测刺激就可 引起神经第二次兴奋的时期。 低常期（subnormal period）：继超常期之后神经的兴奋性又下 降到低于正常水平的时期。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,生物电现象：细胞在静息或活动状态下所伴随的各种 电现象（离子电流、溶液导电、静息电位、动作电位 等）总称为生物电现象。,二、细胞的生物电现象及其产生机制,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,细胞未受刺激时(处于相对安静状态)，存在于膜内 外两侧的电位差。表现为膜内较膜外为负。,（一）静息电位（resting potential）RP,上一页,结束放映,下一页,Nernst 公式：,Ek=,RT,ZF,ln,K+0,K+i,实验现象,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,证明RP的实验：,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,RP值描述: RP膜内负电位(-70-90mV)=超极化 RP膜内负电位(-70-50mV)=去极化,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,1. 动作电位的概念 当神经或肌肉细胞受一次短促的阈刺激或阈上刺激 而发生兴奋时，细胞膜在静息电位的基础上会发生 一次迅速而短暂的、可向周围扩布的电位波动。,（二）动作电位(action potential AP),上一页,结束放映,下一页,实验现象：,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2.与AP相关的概念：,极 化： 膜静息时，外正内负的状态 去极化：膜内外电位差向小于RP值的方向变化的过程 超极化：膜内外电位差向大于RP值的方向变化的过程 复极化：去极化后再向极化状态恢复的过程 反极化：细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负的极性 反转过程 阈电位：引发AP的临界膜电位数值 后电位：锋电位下降支最后恢复到RP水平以前，一种 时间较 长、波动较小的电位变化过程 包括：负后电位=去极化后电位；正后电位=超极化后电位,3. 动作电位的组成 锋电位：构成动作电位主要部分的一次短促而尖锐的脉冲样变化，是细胞兴奋的标志。 后电位：继锋电位后所出现的电位波动，可分为负后电位（去极化后电位）和正后电位（超极化后电位）。它代表细胞兴奋后兴奋性的恢复过程。,上一页,结束放映,下一页,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,4.动作电位的进程与细胞兴奋性变化的关系,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,动作电位的进程与细胞兴奋性变化的关系：,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,(三)生物电现象产生的机制,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能, 静息状态下细胞膜内外离子分布不均；细胞膜对离子的通透具有选择性:K+Cl-Na+A- ,1.RP产生机制的膜学说,结论：RP的产生主要是K向膜外扩散的结果 RP=K+的平衡电位,阻断剂：四乙基胺、四氨基吡啶,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2.AP的产生机制,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,结论： AP的上升支由Na内流形成，下降支是K外流形成的，后电位是NaK泵活动引起的 AP的产生是不消耗能量的，AP的恢复是消耗能量的（NaK泵的活动） AP=Na的平衡电位 证明： Nernst公式的计算 AP达到的超射值（正电位值）相当于计算所得的ENa值 应用Na通道特异性阻断剂河豚毒后，内向电流全部消失（AP消失）,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,动作电位的特点： a“全或无”现象：动作电位一旦产生就达到最大 值，其幅度不会因刺激强度的加强而增大。也就是 说动作电位可因刺激过弱而不产生（无），而一旦 产生幅值就达到最大（全）。 b不衰减传导，动作电位在细胞膜的某处产生 后，可沿细胞膜传导，无论传导距离多远，其幅度 和形状均不改变。 c动作电位一经产生将传遍整个细胞。 d不同细胞，AP的幅度和持续时间不同,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（四）动作电位的引起和它在同一个细胞上的传导,阈电位及动作电位的引起 当刺激使膜内去极化达到某一临界值时可以在 已经去极化的基础上诱发产生动作电位，该临界 电位值称为阈电位(threshold potential;TP) 一般比正常静息电位大约低1015 mV。 RP和TP的差值大，细胞兴奋性低；差值小，兴奋性高。 阈强度：使细胞膜去极化到阈电位的最小刺激强度,2. 局部兴奋与局部电位 阈下刺激虽不能引起膜去极化达到阈电位水平，但也可引起少量Na+通道开放，有少量Na+内流引起的去极化迭加在一起，在受刺激部位出现的一个较小去极化，称为局部反应或局部兴奋。这种去极化电位称为局部的去极化电位（简称局部电位) 局部电位有以下特点：电紧张性扩布,影响邻近膜的兴奋性； 不具有“全和无”特性，随剌激强度加大而增大； 可产生总和 (时间和空间总和)而使膜除极达阈电位而兴奋。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,(1)传导机制局部电流学说 传导：兴奋在同一细胞上传播的过程。 局部电流：已兴奋处与未兴奋处因电位差而引起的电荷移动。,3. 动作电位在同一个细胞上的传导,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,“局部电流学说” 细胞膜上任何一个部位受刺激后所产生的动作电位，都可以沿着细胞膜向周围扩布，使兴奋部位与未兴奋部位之间形成局部电流，导致整个细胞膜都经历一次跨膜离子移动，实现动作电位在膜上的传导。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,(2)传导方式： 无髓鞘N纤维的兴奋传导为近距离局部电流 有髓鞘N纤维为远距离局部电流(跳跃式，传导 速度快，节能),局部电流只能出现在与之相邻的朗飞氏结之间，兴奋就以跳跃的方式从一个朗飞氏结传到另一个朗飞氏结，不断向前传导。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,请在此输入您的标题,特点：双向传导 不衰减传导 绝缘性 相对不疲劳性,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,请在此输入您的标题,（五）.兴奋在细胞间的传递 (自学),第四节 肌细胞的收缩 一、横纹肌 （一）骨骼肌神经-肌肉接头处的兴奋传递 1神经肌肉接头处的结构 （图） 接头前膜 接头后膜 即终板膜 接头间隙 2神经肌肉接头处兴奋的传递过程 AP接头前膜Ca2+通道开放Ca2+内流囊泡移动、融合出胞作用Ach释放ACh与后膜N型ACh受体结合，通道开放Na+内流终板电位肌膜Na+通道开放AP,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,终板电位及微终板电位 Ach的释放：量子式释放 Ach的灭活：胆碱脂酶（被新斯的明抑制） N型受体阻断剂：箭毒、银环蛇毒 3、神经肌肉接头处兴奋传递的特征 a、单向传递 b、时间延阁 c、易受环境因素变化的影响 d、是1对1的传递,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,(二)横纹肌细胞的微细结构 1 肌原纤维和肌小节（图） （1）肌原纤维 明带：长度可变，其正中的暗线为Z线 暗带：长度固定，正中相对透明区为H带 H带中央的暗线称为M线。 （2）肌小节 ：两条Z线间的区域 长度=1/2明带 + 暗带 （1.5-3.5m ）,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2肌管系统 （图） （1）横管：由胞膜向内凹入形成 （2）纵管（肌浆网）： 三联管：由每一横管和来自两侧肌小节的 纵管终末池构成 作用：把横管传来的信息和终池Ca2+释放 联系起来,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（三）横纹肌的收缩机制肌丝滑行学说 肌丝滑行学说： 肌细胞收缩时肌原纤维缩短，是细肌丝向粗肌丝滑行的结果 1肌丝的分子结构 （1）粗肌丝： 由肌凝蛋白构成（图） 横桥的作用： a. 具有与细肌丝结合的位点 b. 具有ATP酶的活性,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,(2) 细肌丝 （图） a.肌动蛋白，又称肌纤蛋白 具有与横桥结合的位点 b.原肌凝蛋白：覆盖结合位点 c.肌钙蛋白 与Ca2+结合原肌凝蛋白构象改变暴露结合位点 收缩蛋白：肌凝蛋白与肌动蛋白 调节蛋白：原肌凝蛋白和肌钙蛋白,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2、肌丝滑行的基本过程（图） 肌浆中Ca2+升高 Ca2+与肌钙蛋白结合后 构象改变原肌凝蛋白的双螺旋结构发生扭转 肌纤蛋白的横桥结合位点暴露横桥和肌纤 蛋白结合，横桥扭动、脱离、再结合、再扭动 （横桥循环、横桥周期）细肌丝向M线方 移动。 ATP的作用： 提供能量 使横桥脱离,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（四）骨骼肌细胞的兴奋-收缩耦联 把肌细胞的兴奋和收缩连接起来的中介过程 三个步骤：（图） 1肌膜动作电位经横管传向肌细胞的深处 甘油高渗任氏液可破坏横管系统 2三联体处的兴奋传递 横管膜兴奋终末池Ca2+通道开放Ca2+进入肌浆Ca2+与肌钙蛋白结合肌丝滑行肌收缩 3肌浆网对Ca2+的释放和回收 释放：AP使终池膜Ca2+通道开放 回收：钙泵作用,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,骨骼肌收缩的外部表现和力学分析 外部表现：肌肉缩短、产生张力、作功 肌肉的收缩形式 1、等长收缩与等张收缩 （图） 等长收缩：指肌肉收缩时只有张力的增 加而无长度的缩短。 等张收缩：指肌肉收缩时长度缩短而无 肌张力的变化。 2、单收缩与单收缩的复合 图,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（五）影响横纹肌收缩效能的因素 1、前负荷对骨骼肌收缩的影响： 长度-张力曲线 （图） 前负荷：肌肉在收缩前就作用于肌肉的负 荷，将肌肉拉长于某一状态。 最适初长度：使肌肉收缩时产生最大张力的 初长度。 最适前负荷：产生最适初长度的前负荷。 在最适初长度和前负荷时，肌张力最大，收缩速度最快，缩短的长度最大，横桥与细肌丝结合最多，作功效率最高。（图）,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2、后负荷对骨骼肌收缩的影响： 张力-速度曲线（图） 后负荷：肌肉开始收缩时遇到的负荷 后负荷愈大，产生张力愈大，肌肉缩 短的速度及缩短的长度愈小 适度的后负荷（百分之三十最大张力处）才能获得肌肉作功的最佳效率。 3、肌肉收缩能力 指与前、后负荷无关的肌肉本身的收缩能力，即肌肉内部的功能状态。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,4、收缩的总和 运动单位：一个脊髓运动神经元及其轴突分支所支配的全部肌纤维。 总和：运动单位的数量 频率效应 肌肉的收缩形式 1、等长收缩与等张收缩 （图） 等长收缩：指肌肉收缩时只有张力的增 加而无长度的缩短。 等张收缩：指肌肉收缩时长度缩短而无 肌张力的变化。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2、单收缩与单收缩的复合 图 单收缩：当骨骼肌受到一次短促刺激时，可产生一次动作电位，随后出现一次收缩和舒张的收缩形式。 复合收缩（强直收缩）：当骨骼肌受到频率较高的连续刺激时，出现总和的收缩过程。 不完全强直收缩 完全强直收缩 生理情况下支配骨骼肌的运动神经发出的是连续冲动，故产生的是强直收缩；静息时微弱而持续的收缩称为肌紧张。,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,二、平 滑 肌 （一）平滑肌的微细结构 平滑肌细胞的结构特点 （图） 致密体 致密区 中间丝 平滑肌细胞的功能特点： 1、肌浆网不发达，收缩时需要外Ca2+ 2、收缩缓慢而持久，不易疲劳 3、对牵拉刺激敏感 4、具有自律性 5、受自主神经支配，对各种体液因素敏感,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,（二）平滑肌的收缩机制 AP外Ca2+内流肌浆网的Ca2+释放胞浆中Ca2+增加Ca2+与钙调蛋白结合激活肌凝蛋白激酶ATP分解横桥摆动细肌丝滑行肌细胞收缩。 与骨骼肌不同之处： 需要外Ca2+ 与钙调蛋白结合,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,2019/5/7,第一章 细胞的基本功能,思考题,1.细胞膜的跨膜物质转运形式有几种，举例说明之。 2.比较单纯扩散和易化扩散的异同点? 3.Na+-K+泵活动有何生理意义? 4.简述生理学上兴奋性和兴奋的含义及其意义。 5.衡量组织兴奋性的指标有哪些? 6.神经细胞一次兴奋后，其兴奋性有何变化