生理学教学课件：第2篇 细胞的基本功能

第二篇细胞的基本功能生理学电子教案本篇内容包括：第二章：细胞膜的结构特征和物质跨膜转运功能第三章：细胞的跨膜信号转导第四章：细胞的生物电活动第五章：肌细胞的收缩第二章：细胞膜的结构特征和物质跨膜转运功能第一节细胞膜的结构特征(一)脂质双分子层：70％磷脂

30％胆固醇功能：屏障、流动性(二)蛋白质：功能：物质转运、受体、酶(三)糖类：

功能：细胞“标志”-抗原例如：血型生理学电子教案

脂质双分子层构成了细胞内容物与外界环境的屏障，使得生命得以与非生命物质区别开来，然而要维持生命的存在，就一定要与外界环境进行物质和能量的交换。O2Glucose氨基酸各种离子等细胞CO2代谢尾产物第二节、细胞膜的物质转运功能Whatmoleculescrossthecellmembrane?Howdothesemoleculescrossthecellmembrane?生理学电子教案（一）单纯扩散（P/25）条件：既有水溶性又有脂溶性转运对象：既有水溶性又有脂溶性（如O2、CO2、脂溶性激素）不带电荷极性共价键的小分子（乙醇、尿素等）特点：

1、顺浓度差

2、不需要膜蛋白帮助

3、不消耗能量

CO2O2生理学电子教案（二）易化扩散（facilitateddiffusion）P/25

在某些特定细胞膜蛋白的帮助下，某种物质顺浓度梯度通过细胞膜的过程。特点：

1、顺浓度差

2、protion帮助

3、不消耗能量根据膜蛋白的不同可分为：通道中介的易化扩散和载体中介的易化扩散。通道(channel)载体(carrier)转运物质：

Na+,K+,Cl－,Ca2+等直径较小离子。通道命名：根据其结构特异性和转运离子的特异性命名：

Na+通道、K+通道、Cl－通道、Ca2+通道等通道两种状态：开放、关闭1.通道中介的易化扩散（channeltransport)Howarethechannelsgated(opened)?电压门控通道（Voltagegated）化学门控通道（chemicallygated）机械门控通道（mechanicallygated）Howarethechannelsgated(opened)?电压门控通道（Voltagegated）化学门控通道（chemicallygated）机械门控通道（mechanicallygated）动作电位Howarethechannelsgated(opened)?电压门控通道（Voltagegated）化学门控通道（chemicallygated）机械门控通道（mechanicallygated）（2）水通道P/302.载体介导的易化扩散

P/30转运对象:葡萄糖，氨基酸，代谢产物...…载体转运的特点：(1)Specificity(特异性)Glucosetransportersmove6carbonsugars(hexoses).Glucosetransporterswillnotmovemaltose(麦芽糖).

载体转运的特点：(2)Saturation(饱和现象)

载体转运的特点:(3)Competition(竞争性抑制)OnlygalactoseGlucoseandgalactose(半乳糖)生理学电子教案二、主动转运（activetransport）定义：是指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧。特点：

1、膜蛋白帮助

2、逆浓度差或电位差

3、耗能种类：根据利用生物能和泵蛋白的方式，主动转运分为原发性和继发性两种生理学电子教案（一）原发性主动转运（primaryactivetransport）Na+-K+泵（sodium-potassiumpump）其他：钙泵，H+-K+泵等

Na+-K+泵活动的生理意义P/32（1）细胞内高钾，是细胞内许多代谢反应的必需条件（2）维持细胞内渗透压和细胞容积（3）建立或维持细胞内外之间的Na+、K+浓度势能贮备（4）Na+、K+浓度差是产生生物电的前提（5）生电性生理学电子教案（二）继发性主动转运（secondaryactivetransport）利用Na+-K+泵活动产生的势能储备提供能量，逆浓度梯度进行跨膜转运。同向转运，逆向转运肠道和肾小管上皮细胞对葡萄糖氨基酸等的主动转运某些神经递质的重摄取不直接消耗ATP生理学电子教案三、出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis）

对于大分子物质或者固态和液态的物质团块，细胞采用更加复杂的方式进行跨膜转运。出胞：内分泌细胞分泌激素，外分泌细胞分泌，神经元释放神经递质等入胞：巨噬细胞吞噬异物，细胞摄取胆固醇等跨膜信号转导概念的提出细胞内细胞外化学信号物理信号机械，电电磁波等各种激素、神经递质、神经调质、细胞因子、细胞膜应答反应第三章细胞信号的跨膜转导生理学电子教案一、离子通道介导的信号转导化学信号神经递质膜电位变化特定的离子第二节跨膜信号转导的几种主要途经

二、G-蛋白介导的信号转导第二节跨膜信号转导的几种主要途经三、酶藕联受体介导的信号转导肽类激素：如胰岛素细胞因子：

如：神经生长因子上皮生长因子第二节跨膜信号转导的几种主要途经酪氨酸激酶受体生理学电子教案第四章细胞的生物电现象静息电位:（restingpotential）动作电位:（actionpotential）定义：指细胞受到刺激时，膜电位发生的一次快速、可逆的电位翻转。生理学电子教案第一节、静息电位（Restingpotential）

形成条件：

1、离子的不平衡分布

2、静息状态下膜对不同离子有选择性通透（只有钾离子能自由通过，其他离子几乎不能）

成分细胞内液(mEq/L)细胞外液(mEq/L)阳离子Na+10147K+1404Ca2+52Mg2+272阴离子Cl-25114HPO42--802HCO3-1030K+的平衡电位

(Equilibriumpotential)R-气体常数；T-绝对温度；Z-离子价；F-法拉第常数Ek=59.5log[K+]o[K+]i(mV)实际值比计算值略小，与膜对Na+有很小的通透性有关。Nernst公式：BriefSummary（P/51-53）

安静情况下,膜内K+浓度高（相差大约为35倍），静息时细胞膜对K+的通透性较大，K+向外扩散；由于细胞内的阴离子不能通过细胞膜，因此，出现所谓“内负外正”的跨膜电位差；随着K+向外扩散的进行，这种电位差加大；而这种电位差却是K+向外扩散的阻力，当这种阻力（电位差）和K+向外扩散的动力（浓度差）相等时，K+向外净扩散停止，膜电位差不再发生变化而稳定于某一数值，即所谓K+电-化学平衡电位，简称K+平衡电位。此外，钠离子的背景电流，生电性的钠－钾交换也参与了RestingPotential的形成.生理学电子教案第二节动作电位（actionpotential）

动作电位形成（P/54-61）①去极化：刺激(阈刺激P/61)引起细胞膜上Na+通道开放，Na+在膜两侧浓度差驱动下内流，膜发生去极化；当去极化到某个临界膜电位水平时，发生Na+通道大量开放。这个临界膜电位称为阈电位（thresholdpotential）P/62,Na+大量内流形成陡峭的动作电位上升支。

②反极化：当细胞膜为零时，Na+在膜两侧浓度差的驱动下继续内流，出现“内正外负”反极化电位。随着膜内电位的增大，Na+内流的阻力逐渐增大，Na+跨膜净移动逐渐减少直至为零，这时的膜内电位为Na+平衡电位。③复极化：膜内电位达到Na+平衡电位时，Na+通道关闭，K+外流出现复极化，并最终达到K+平衡电位。

④超极化：这是由于细胞膜Na+-K+泵（生电性钠泵）运行导致膜内电位朝更负的方向进行的结果，随着该过程的减弱，膜内电位恢复到静息电位水平四、动作电位的传导（P/63）无髓神经纤维动作电位的传导有髓神经纤维—跳跃式传导（P/64）五、可兴奋细胞的共有特征（一）兴奋及兴奋性（p/65)

有效刺激的三个条件：⑴一定的强度，⑵一定的作用时间，⑶一定的时间－强度变化率

阈强度（p/55，阈值、阈刺激）是衡量兴奋性高低的指标，其大小与兴奋性成反比

影响兴奋性的因素

（二）兴奋后兴奋性的周期性变化

静息电位水平阈电位水平

Na+通道的性状离子通道的性状备用(关闭)

激活(开放)失活(关闭)复活(关闭)

影响兴奋性的因素

兴奋性的周期性变化

正常兴奋性

绝对不应期相对不应期超常期低常期

恢复正常（二）兴奋后兴奋性的周期性变化静息电位水平阈电位水平Na+通道的性状第五章：肌细胞的收缩动作电位在神经－肌细胞之间的传递肌细胞的动作电位引起

Ca2+的释放（兴奋－收缩耦联）肌细胞的收缩（滑行学说）

生理学电子教案第一节动作电位在神经－肌细胞之间的传递动作电位动作电位在神经－肌细胞之间的传递过程P/71-741、当神经纤维的动作电位到达神经末梢时，引起电压门控式Ca2+通道开放，导致Ca2+进入轴突末梢，触发大量囊泡向轴突膜的内侧面靠近，并通过囊泡膜与轴突膜的融合，使融合处出现裂口，将囊泡中的ACh全部进入接头间隙2、接头间隙中ACh分子的扩散3、ACh分子到达终板膜时，与化学门控通道上的Ach受体结合，通道开放，Na+内流和K+外流，其总的效应是使终板膜处原有的静息电位减小（去极化型局部电位，即所谓终板电位）。当终板电位叠加到阈电位时，导致终板膜邻接的肌细胞膜中电压门控Na+通道开放，引发一次向整个肌细胞膜作“全或无”式传导的动作电位。影响神经-肌接头传递的-因素影响ACh释放的因素：细胞外液低Ca2+或高Mg2+→ACh释放↓影响ACh与受体结合的因素：美洲箭毒、-银环蛇毒、肌肉松弛药胆碱酯酶抑制剂：有机磷农药、新斯的明终板膜上ACh门控通道的表达及其功能异常：重症肌无力三、兴奋－收缩耦联（p/74）第一步：兴奋通过横管系统传向肌细胞的深处第二步：三联管处的信息传递。第三步：肌浆网对Ca2+的释放和再聚积钙泵肌浆网对Ca2+的释放和再聚积肌肉肌束肌丝肌细胞（肌纤维）肌原纤维粗肌丝细肌丝

三、骨骼肌肌细胞的收缩（滑行学说）（一）结构基础：肌节：相邻两条Z线之间的结构p/76

粗肌丝组成：