细胞生理学cellphysiology.ppt

第一章 细胞生理 （Cell Physiology）,一、细胞膜的基本结构与物质转运功能,二、细胞间的信息传递,三、细胞的生长、增殖、凋亡 和保护,四、细胞的兴奋性与生物电现象,细胞生理,一、膜的化学组成和分子结构,二、膜物质转运功能半透膜,1、单纯扩散（Simple diffusion）,2、易化扩散（Faciliated diffusion）,3、主动转运（Active transport）,4、入胞和出胞作用（Endocytosis and Exocytosis）,第一节 细胞膜的结构特点 和物质转运功能,三、膜的受体功能,细胞生理,膜以液态的脂质双分子层为支架，其中镶嵌的不同结构和功能的蛋白质（Singer & Nicolson 1972 ）,细胞生理,膜 脂：磷脂、胆固醇,膜蛋白：镶嵌于脂质双层（介导细胞功能的实现）,膜 糖： 糖脂、糖蛋白（起细胞标识的作用）,（构成膜的骨架）,细胞生理,半透膜模式图,细胞生理,简单扩散（Simple diffusion）：,靠这种方式进行转运的物质较少，例如：二氧化碳、氧气,条 件：,（1）细胞膜两侧存在物质的浓度差或电场力；,指一些小的脂溶性物质由膜的高浓度侧向浓度低侧扩散的现象。,（2）细胞膜对该物质有通透性。,细胞生理,易化扩散（Facilitated diffusion）： 某些物质能够依靠细胞膜上的特殊蛋白的帮助，顺电-化学梯度通过细胞膜的转运方式。,分 类： （1）载体介导的易化扩散；,特 点： （1）顺电-化学梯度进行转运，转运过程不消耗ATP； （2）转运过程中必须有膜蛋白的帮助（介导）。,（2）离子通道介导的易化扩散。,细胞生理,细胞生理,特 点：,主动转运（Active transport）：,在细胞膜上载体的帮助下，通过消耗ATP，将某种物质逆浓度梯度进行转运的过程。,（1）逆浓度梯度转运；,（2）耗能（ATP） 。,细胞生理,是指某些物质与细胞膜接触，导致接触部位的质膜内陷以包被该物质，然后出现膜结构融合和断裂，使该物质连同包被它的质膜一起进入胞浆的过程，含吞饮（Pinocytosis）和吞噬（Phagocytosis）。,出胞作用（Exocytosis）：,出胞与入胞相反，指某些大分子物质或颗粒从细胞排出的过程，主要见于细胞的分泌活动等。,入胞作用（Endocytosis）：,细胞生理,细胞生理,一、受体（receptor）： 指细胞拥有的能够识别和 选择性结合某种配体（化学物质）的 蛋白质大分子，与配体结合后，启动 一系列过程，引发生物学效应。,分类：细胞膜受体、胞浆受体和核受体,二、膜受体的特征： 1、特异性 2、饱和性 膜受体的数量是有限的 3、可逆性,细胞生理,与受体结合的物质分为两类： 激动剂 是一类与受体结合后引起特定的生物学效应的物质。 阻断剂 是一类与受体结合后不能引起特定的生物学效应的物质。只是占据了受体，使激动剂不能发挥结合及作用。,（三）膜受体的激动剂和阻断剂,细胞生理,动物体各器官之间的相互协调以维持整体统一性，是靠信息传递来完成。主要的信号转导系统有三条： 环腺苷酸信号转导系统 肌醇信号转导系统 酪氨酸激酶相连的信号转导系统,第二节、细胞间的跨膜信号转导功能,细胞生理,第三节、细胞间的生长、增殖、凋亡 和保护,（自学内容）,细胞生理,（1）细胞的静息电位（Resting potential）,（2）细胞的动作电位（Action potential）,（3）兴奋的引起与传导,一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都是存在电活动，这种电活动称为生物电现象。其中包括静息电位和动作电位。,1、细胞的生物电现象及其产生机制：,第四节、细胞间的兴奋性与生物电现象,细胞生理,静息电位,细胞在静息状态下存在于细胞膜两侧的电位差，称为静息电位，也称跨膜静息电位。,静息电位产生的机制,细胞生理,静息电位,静息电位产生的机制,在静息状态下，细胞膜内K+的高浓度和安静时膜主要对K+的通透性，是大多数细胞产生和维持静息电位的主要原因。（K+的平衡电位）,细胞生理,动作电位,动作电位产生的机制,术语,指可兴奋细胞受到刺激而兴奋时，在静息电位的基础上膜两侧的电位发生快速而可逆的倒转和复原的过程。,细胞生理,动作电位产生的机制,第一阶段：动作电位上升支的形成 （去极化相的形成） 产生原因：由于刺激引起膜对Na+的通透性瞬间增大（Na离子通道被激活），膜外的Na+内流，使膜电位由-70mV增加至0mV，进而上升为+30mV，Na+通道随之失活。,细胞生理,动作电位产生的机制,第二阶段：动作电位下降支形成： Na+通道失活后，膜恢复了对K+的通透性，大量的K+外流。使膜电位由正值向负值转变，形成了动作电位的下降支。 动作电位是在极短的时间内产生的，因此，在体外描记的图形为一个短促而尖锐的脉冲图形，似山峰般，称为峰电位（Spike potential）。,细胞生理,动作电位产生的机制,第三阶段：后电位的形成： 当膜电位接近静息电位水平时，K+的跨膜转运停止。随后，膜上的Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）被激活，将膜内的Na+离子向膜外转运，同时，将膜外的K+向膜内运输，形成了负后和正后电位。,术语,细胞生理,极化（polarization）膜两侧存在的内负外正的电位状态。 去极化（Depolarization）膜电位绝对值逐渐减小的过程。 超极化（Over-polarization）膜电位绝对值高于静息电位的状态。 复极化（Repolarization）膜电位去极化后逐步恢复极化状态的过程。,术语,细胞生理,兴奋的引起,兴奋的传导,一切活组织在受到刺激时，都能够应答性地出现一些特殊的反应和暂时性的机能改变。,可兴奋组织（Exitable tissue）受到刺激时，能够产生动作电位的组织。,兴奋性的变化,兴 奋（Exitation）细 胞受到刺激后产生动作电位的过程。,兴奋性（Exitability）细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力。,细胞生理,兴奋的引起,兴奋的传导,刺 激引起组织产生反应的各种内外环境的变化。,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,兴奋性的变化,上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋。,细胞生理,兴奋的引起,兴奋的传导,在比较不同组织的兴奋性时，采用强度-时间曲线较困难，因此，一般固定刺激时间，仅采用刺激强度大小来判断。 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。 阈下刺激不能引起动作电位或组织、细胞的兴奋，但并非对组织细胞不产生任何影响。,兴奋性的变化,细胞生理,兴奋的引起,兴奋的传导,“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。,兴奋性的