人体生理学：第二章 细胞的基本功能

第二章细胞的基本功能

细胞膜的基本结构类脂双层膜骨架两亲水层夹一疏水层磷脂约占70%，胆固醇约30%有流动性和稳定性1.类脂双层人工脂质小体2.蛋白质分表面蛋白和镶嵌蛋白起酶、载体、通道、受体、泵等作用3.糖结合成糖脂和糖蛋白起抗原和识别标记作用

细胞膜的物质转运功能被动转运

1.单纯扩散（simplediffusion）O2、CO2扩散速度与浓差力、电场力和膜通透性有关2.易化扩散（facilitateddiffusion）（1）载体中介三特点高度特异性、饱和性和竞争性抑制（2）通道中介有特异阻断剂和激动剂分电压门控通道、化学门控通道等主动转运

逆电化学浓差的物质转运是细胞最重要转运方式Na+-K+泵（Na+-K+依赖式ATP酶）

Na+出：K+入

=3：2称为生电性钠泵

(膜内）

Na+Mg2+

ATPase

P·ATPase

结合Na+

ATPADP

K+释放K+

转膜外脱P结合K+释放Na+

转膜内

钠泵活动的生理意义为细胞内酶活动提供适宜的高钾环境是生物电产生的离子基础维持细胞内正常渗透压和细胞容积维持细胞内pH稳定维持细胞内Ca2+浓度稳定生电性钠泵影响静息电位数值为继发性主动转运提供动力

出胞和入胞

出胞和入胞（需消耗能量）是大分子物质和团块物质出入细胞方式

出胞：与Ca2+内流有关（1）消除膜内负电荷（2）稀释胞浆

入胞：受体介导式入胞选择题1.人体血压测量属于：A.整体水平实验B.器官系统水平实验C.细胞水平实验D.急性实验E.慢性实验2.稳态维持主要依靠：A.神经调节B.体液调节C.自身调节D.正反馈

E.负反馈跨膜信号传递方式1.第二信使跨膜信号传递2.通道跨膜信号传递3.酶耦联受体介导信号传导1.第二信使跨膜信号传递有三类蛋白质涉及其中

（1）受体第七个α-螺旋是识别结合部位（2）G蛋白有十几种

由α、β、γ三个亚基组成（3）效应器酶

G蛋白+GDPG蛋白+GTP

α与β、γ亚单位分离激活效应器酶第二信使数量变化

第二信使包括cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+等

激活

激活Gs

激活腺苷环化酶

cAMP配激活PKA系统体激活Gi

抑制腺苷环化酶

cAMP

+抑制PKA系统受激活G激活鸟苷环化酶

cGMP体激活PKG系统激活Go激活磷脂酶CIP3胞浆钙+

DG激活PKC↓2.通道跨膜信号传递（1）化学门控通道如Ach门控通道，由α2、β、γ、δ五个亚基组成（2）电压门控通道有对膜电位变化敏感的亚单位和基团（3）机械门控通道

3.酪氨酸蛋白激酶信号传递配体+酪氨酸激酶受体酪氨酸残基磷酸化产生效应4.第三信使信息传递

原癌基因（快速反应基因）静息电位

RestingPotential（Rp）细胞未受到刺激时，存在于细胞膜内外的电位差

animalcellRp

—————————————————frogmuscle-50~-70mVsquidnerve-50~-70mVmammalredbloodcell-10mVsmoothmuscle-50~-60mVmuscle-70~-90mVnerve-70~-90mVBernstein的膜学说（1902年）1.细胞内外离子不均匀分布〔K+〕i/〔K+〕o

=28~35：1〔Na+〕i

/〔Na+〕o=1：12~142.静息时K+的通透性

远大于Na+的通透性.CK+：CNa+=50~100：1

（3）细胞外主要离子是Na+和Cl-

细胞内主要离子是K+和

A-、

PO4

都是大分子物质，不能扩散出细胞外

K+140Na+12A--135K+4.5Na+145Cl

--150(mM)K+离子顺浓度差扩散出细胞外K+A-A-、

PO4不能扩散出细胞外A-A-（4）浓差力推动K+离子扩散出细胞外，电场力阻止K+离子扩散出细胞外。两力相等时K+净移动为零，此时膜内外电位差为K+的平衡电位（Ek）Diffusionforceelectricalattractive

force

Ek=RT/ZF•ln〔K+〕o

/〔K+〕i

R：GasConstant(8.31joule/degree•grammoleculeor2calorie/degree•grammolecule)

T：Absolutetemperature

Z：Chargenumberoftheion

F：Faraday’snumber(=96500)

ln:Naturelogofconcentration

IfT=27°C

Ek=59.5•ln〔K+〕o

/〔K+〕iIfT=37°C

Ek=61.5•ln〔K+〕o

/〔K+〕i

=–94mV

结论:1.Rp

由K+扩散出细胞外所产生2.Rp

≈

Ek问题:

如果细胞外K+增高，

Rp

的绝对值会有什么变化？动作电位Actionpotential（Ap）受到有效刺激后，细胞膜在Rp基础上产生的快速、可逆、可向远处扩布的电位波动

去极化（正反馈）有效刺激GNa

开放Na+内流

CNa

»Ck

（100：1）Na+快速内流

形成AP上升支

选择题达到Eka.Ki=Ko

b.Ki

Ko

c.KiKo

达到Ek

时：

a.Ki=Ko

b.Ki

<

Ko

c.Ki

>Ko

d.膜两侧电场力相等

e.膜两侧浓差力相等.2.主动转运的能量直接来自：

a.线粒体b.内质网c.细胞核

d.细胞质e.细胞膜

早期：电场力和浓差力方向向内Na+顺浓差力和电场力快速进细胞后期：浓差力方向向内，电场力方向向外。当浓差力等于电场力时Na+净移动为零,此时膜内外电位差为Na+的平衡电位（ENa）。IfT=37°C

ENa=61.5•ln〔Na+〕o

/〔Na+〕i

=61mV

[Na+

]o浓度对Ap幅度的影响

Na+通道有两个门和三个态：

Gm为激活门，Gh为失活门备用态：Rp（Ap）1ms2msGm关，Gh

开激活态：Gm开，Gh开失活态：Gm开，Gh

关

延迟激活性K+通道

Gn为激活门(Ap)1ms2ms

.

去极化至峰电位最顶点

GNa失活并GK延迟激活

Ck

»CNa（100：1）

K+快速外流

形成Ap下降支

Ap

与

INa`IK的关系

Ap

峰电位结束后Na+/K+泵开始工作，从细胞内排出Na+并摄取K+，Na+出：K+进=3：2细胞内有净的负电荷积累，形成了正后电位

Ap的三特点全或无:刺激达到阈值后，Ap幅度不随刺激强度的增加而改变有绝对不应期无衰减性传导：

Ap幅度不随传导距离的增加而改变全或无

一个Ap使细胞内Na+增加了约1/8万，K+减少了约1/4万，可以视为Na+和K+浓度没有改变，所以Ap幅度不随刺激强度的增加而改变。局部电位阈下刺激使局部细胞膜产生轻度去（超）极化阈电位

当细胞膜去极化到能引起Ap时的最小膜电位，即为阈电位（threshold，Tp）

Rp与Tp的距离反映了细胞兴奋性的高低，两者成反比。ThedifferenceofApandlocalresponseApNa大量内流阈上刺激无衰减传播全或无不可融合有绝对不应期向远处传播信息LrNa少量内流阈下刺激电紧张扩布反应有等级可以总和无绝对不应期瞬时改变兴奋性Ap

的传播

Ap

依靠局部电流在无髓纤维上传播

Ap

依靠局部电流在有髓纤维上进行“跳跃式传导”从一个郎飞氏节到另一个郎飞氏节的“跳跃式传导”优点：快速、节能兴奋性兴奋性

组织或细胞产生动作电位的能力兴奋组织或细胞受到刺激后产生了动作电位或动作电位增多的现象可兴奋组织和可兴奋细胞指兴奋性较高的组织和细胞：肌肉、神经和腺体不应期绝对不应期相对不应期

选择题Ap幅度约等于：

a.Ek+

b.ENa+c.ENa+与Rp绝对值之和d.ENa+与Rp绝对值之差e.以上都不对2.膜电位是：

a.是内正外负b.可用电极在细胞表面测出c.是膜两侧的电位差d.表明细胞处于去极化状态e.以上都不对神经-肌接头兴奋传递终板结构终板前膜有囊泡终板间隙150A

胆碱脂酶终板后膜有受体Ap在细胞间传递Ap

前膜GCa2+开放Ca2+内流囊泡内Ach释放Ach扩散与受体结合GNa+开放Na+内流终板膜去极化产生终板电位终板电位电紧张扩布邻近膜达到阈值产生Ap骨骼肌的结构横管（T管）纵管（L管）终末池三联管粗肌丝粗肌丝：肌凝蛋白与横桥细肌丝组成肌纤蛋白有与横桥结合的位点原肌凝蛋白阻隔与横桥结合的位点肌钙蛋白起开关作用肌丝滑行理论T管兴奋终末池释Ca2+肌浆Ca2+Ca2+与肌钙蛋白结合原肌凝蛋白变构，抑制作用消除横桥与肌纤蛋白结合横桥扭曲细肌丝向M线滑行横桥ATPase暴露分解ATP横桥解离伸直与下一位点结合肌肉收缩肌肉松弛过程终末池泵回Ca2+肌浆Ca2+Ca2+与肌钙蛋白解离原肌凝蛋白复原横桥与肌纤蛋白解离细肌丝依靠弹性复原肌肉松弛兴奋收缩耦联肌肉收缩的形式等长收缩等张收缩单收缩完全强直收缩不完全强直收缩肌肉收缩力学分析前负荷后负荷肌