《生理学》细胞

1、细胞的基本功能 目录 第一节 细胞膜的基本结构和功能 第二节 细胞的兴奋性和生物电现象 细胞是人体结构和功能的基本单位 第一节 概述细胞 生物膜包括细胞膜，胞内膜 生物膜主要由脂质、蛋白质和糖类组成 一、膜的化学组成细胞 液态镶嵌模型 fluid mosaic modelfluid mosaic model 1972年，Singer和Nicolson提出以液态脂质双分 子层为基架，其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白 质 一、膜的化学组成细胞 脂质成分：磷脂，胆固醇等 脂质双分子层：脂质分子两两相对排列成双 分子层，具有流动性稳定性 （一）脂质双分子层细胞 形态：-螺旋或球形 按功能分类： 转运蛋

2、白：转运物质，包括载体、通道、离子 泵 受体蛋白：传递信息 酶蛋白：催化 按位置分类：表面蛋白，整合蛋白 （二）细胞膜蛋白质细胞 形式有糖蛋白或糖脂 具有免疫标志、 传递信息等功能 糖链顺序存在特异性：ABO血型系统 （三）细胞膜糖类细胞 细胞的跨膜物质转运功能 细胞的跨膜信号转导功能 二、细胞膜的功能细胞 （一）细胞的跨膜物质转运功能细胞 易化扩散 有载体 顺浓度 单纯扩散 无载体 顺浓度 出胞入胞 主动转运 有载体 逆浓度 O2，CO2，N2，水，乙醇，尿素， 甘油等 通道介导：电压，离子，机械 载体介导：葡萄糖、氨基酸 原发性：如钠泵 继发性：用钠泵势能储备间接供能 入胞：吞噬，吞饮 出

3、胞 单纯扩散特点 顺浓度，不耗能 无载体，无饱和性，无竞争性 单纯扩散物质 O2，CO2，N2，水，乙醇，尿素，甘油 1.单纯扩散细胞 1.单纯扩散细胞 单纯扩散影响因素 浓度差、温度和膜的通透性呈正相关 通透性由物质脂溶性和分子量决定 思考： 如何让弱酸性药物更快吸收？弱酸性药物中 毒后如何解救？ 1.单纯扩散细胞 水分子的单纯扩散 渗透：水分子通过半透膜从低浓度向高 浓度扩散的方式。 渗透压 肾近曲小管上皮细胞，红细胞对水的通 透性很高，存在水通道 1.单纯扩散细胞 易化扩散特点 顺浓度，不耗能 有载体，有饱和性，有竞争性 由载体介导的易化扩散 依赖载体蛋白分子变构进行被动转运 葡萄糖(G

4、L)、氨基酸(AA)等非脂溶性小分 子亲水物质 2.易化扩散细胞 2.易化扩散细胞 由通道介导的易化扩散 电压门控通道 膜两侧电位差改变时开放 如神经元上的Na+通道 化学门控通道 膜受化学物质影响而开放 如激素、递质 机械门控通道 膜受牵拉变形时开放 触觉神经末梢、听觉毛细胞等 2.易化扩散细胞 2.易化扩散细胞 原发性主动转运特点 逆浓度，耗能 有载体，有饱和性，有竞争性 如Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵 3.主动转运-原发性主动转运细胞 Na+-K+泵 又称：钠-钾泵，钠泵，钠钾-ATP酶 钠泵是特殊的膜蛋白 工作原理 每分解1分子ATP，使3个Na+移到膜外， 2个

5、K+移到膜内 3.主动转运-原发性主动转运细胞 3.主动转运-原发性主动转运细胞 钠泵活动的意义 膜内高K+ ，为许多代谢反应的必需条件 膜内高K+，是细胞静息电位形成的基础 膜外高Na+，维持细胞正常体积和渗透压 膜外高Na+，为继发性主动转运提供势能贮备 钠泵每次活动产生1个正电荷的净外移，具有 生电效应 3.主动转运-原发性主动转运细胞 Ca2+-Mg2+泵 又称：钙泵，钙镁-ATP酶 工作原理 细胞膜钙泵每分解1分子ATP将1个Ca2+ 移出胞外；内质网膜钙泵每分解1分子 ATP将2个Ca2+移入内质网。 3.主动转运-原发性主动转运细胞 钙泵活动的意义 钙泵活动造成的细胞内Ca2+浓

6、度极低，使 细胞对Ca2+内流非常敏感。所以Ca2+内流 成为触发很多生理过程的关键因素。 如肌细胞的收缩，突触前膜囊泡中递质的 释放。 3.主动转运-原发性主动转运细胞 H+-K+泵 又称：质子泵，氢钾-ATP酶 工作原理 分布于胃壁细胞膜和肾小管闰细胞膜上， 主要功能是分泌H+。 3.主动转运-原发性主动转运细胞 继发性主动转运特点 逆浓度，间接耗能 有载体，有饱和性，有竞争性 如小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞对葡 萄糖和氨基酸的吸收 3.主动转运-继发性主动转运细胞 继发性主动转运原理 如小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收，是由 Na+-葡萄糖同向转运和钠泵偶联完成 小肠上皮细胞有钠泵，造成胞内N

7、a+浓度 低于肠腔液，于是Na+不断由肠腔液顺浓 度差进入细胞，由此释放的势能则用于 葡萄糖逆浓度转运。 3.主动转运-继发性主动转运细胞 出胞 细胞的分泌活动 如腺体、神经细胞 4.出胞入胞细胞 出胞过程 分泌蛋白在粗面内质网合 成 运送到高尔基体形成囊泡 囊泡移向细胞膜 囊泡膜和细胞膜接触融合 融合处出现裂口 囊泡一次性排空 囊泡膜变成细胞膜 4.出胞入胞细胞 入胞 细胞外大分子物质进入细胞的过程 细菌、病毒、异物或血浆中脂蛋白颗粒、 大分子营养物质等 4.出胞入胞细胞 入胞过程 受体对物质的辨认 受体底物特异性结合形成 复合物 复合物向细胞膜移动 细胞膜内陷 凹陷膜与细胞膜断离形成 吞食

8、泡 吞食泡与胞内体的膜性结 构融合 4.出胞入胞细胞 不同形式的外界信号作用于细胞膜表面，通 过引起膜结构中某种特殊蛋白质分子的变构 作用，以新的信号传到膜内，再引发细胞的 功能改变，这个过程称跨膜信号转导。 细胞的信号转导本质上就是细胞和分子水平 的功能调节。 （二）细胞的跨膜信号转导功能细胞 受体：细胞膜中具有接受和转导信息功能的 蛋白质 配体：与受体发生特异性结合的活性物质 根据受体不同，对细胞信号转导方式分类： 1.离子通道型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.酶联型受体介导的信号转导 （二）细胞的跨膜信号转导功能细胞 细胞生物电 细胞在进行生命活动时都伴有电 现

9、象，由某些带电离子跨膜移动产生，表现 为膜电位 膜电位 细胞膜内外的电位差，包括静息电位 和动作电位 应用 心电图、脑电图、胃肠电图和视网膜电 图是在器官水平上记录到的生物电，是细胞 生物电的总和 第二节 概述细胞 静息电位 安静状态下，细胞膜两侧存在的内负外 正且相对平稳的电位差 规定膜外为0电位，膜内的负电位值为静 息电位值 不同细胞静息电位值不同 1.静息电位细胞 静息电位的测量 参考电极置于细胞外液 测量电极为玻璃微电极 1.静息电位细胞 1.静息电位细胞 极化 polarization 静息电位存在时膜两侧所保持的内负外 正状态 去极化/除极化 depolarization 静息电位

10、绝对值减小的过程 复极化 repolarization 细胞先发生去极化，然后再向静息电位 恢复的过程 1.静息电位细胞 超极化 hyperpolarization 静息电位绝对值增大的过程 超射 overshoot 膜电位高于零电位的部分 1.静息电位细胞 动作电位 各种可兴奋细胞受到有效刺激时，在细胞膜两侧 产生的快速、可逆、有扩布性的电位变化 构成 锋电位：动作电位的标志 上升支-去极相 下降支-复极相 后电位 负后电位，正后电位 2.动作电位细胞 动作电位的特性 “全或无” 动作电位一经出现其幅度就达到一定的数值， 不因刺激的增强而随之增大 不衰减传播 动作电位在同一细胞膜上的传播是不衰减的， 其幅度和波形始终保持不变 脉冲式发放，不融合 2.动作电位细胞 静息电位产生机制 细胞内外K+分布不均衡，即细胞内高钾 安静状态细胞主要对K+有通透性 K+易化扩散向膜外扩散，直至达平衡电位，即 静息电位 3.静息电位产生的机制细胞 动作电位产生机制 上升支：Na+内流 下降支：K+外流 4.动作电位产生的机制细胞 阈刺激 阈值：能引发动作电位的最小刺激强度。 阈刺激：相当于阈强度的刺激 阈电位 可兴奋细胞受到刺激发生兴奋时，其膜