细胞基本功能

关于细胞基本功能一、细胞膜的结构和化学组成化学组成：脂质、蛋白质、糖类细胞膜的基本结构：液态镶嵌模型学说（图1）

第2页,共107页，2024年2月25日，星期天第3页,共107页，2024年2月25日，星期天1.脂质双分子层（图2）：细胞膜的基本骨架含：磷脂、胆固醇、鞘脂磷脂：磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇第4页,共107页，2024年2月25日，星期天2．蛋白质（图2）：多为球形蛋白质分类：表面蛋白质（外周蛋白质）整合蛋白质（镶嵌蛋白质）功能：①物质转运功能（载体蛋白、通道蛋白、离子泵、转运体等）②受体功能③与能量转化有关

3．糖类：细胞的特异性“标志”第5页,共107页，2024年2月25日，星期天第6页,共107页，2024年2月25日，星期天二、细胞膜的跨膜转运功能单纯扩散易化扩散主动转运入胞和出胞第7页,共107页，2024年2月25日，星期天◆细胞膜的跨膜物质转运的方式

单纯扩散定义：脂溶性小分子物质顺浓度差（由膜的高浓度一侧向低浓度一侧）跨膜转运的过程。影响因素：膜内外的浓度差、膜的通透性转运的物质：NH3、O2、CO2、N2、乙醇及尿素等物质。特点：①高浓度→低浓度②不耗能第8页,共107页，2024年2月25日，星期天

易化扩散定义：非脂溶性的小分子物质，在细胞膜中一些特殊膜蛋白质的帮助下，顺浓度差和/或电位差跨膜转运的过程。分类：通道介导的易化扩散载体介导的易化扩散

第9页,共107页，2024年2月25日，星期天1．通道转运（图3）①转运的物质：离子，如Na+

、K+等②转运的动力：电-化学梯度③特点：a．由通道蛋白形成，其功能状态

第10页,共107页，2024年2月25日，星期天图3通道转运第11页,共107页，2024年2月25日，星期天

激活可以改变。（见图4）失活备用

b．有选择性

c．通过“闸门”进行调控分类：化学门控通道：N2-Ach受体（见动画）电压门控通道：Na+通道机械门控通道:被动转运：单纯扩散和易化扩散

第12页,共107页，2024年2月25日，星期天第13页,共107页，2024年2月25日，星期天2、载体转运（图5、6）转运的物质：GS、AA进入一般细胞共同特点：①有较高的结构特异性②饱和现象（图7）③竞争性抑制第14页,共107页，2024年2月25日，星期天图5第15页,共107页，2024年2月25日，星期天第16页,共107页，2024年2月25日，星期天图7第17页,共107页，2024年2月25日，星期天

主动转运（存在依据—见下表）

1．定义：指细胞膜通过本身的耗能过程，将某种物质逆着浓度差（由膜的低浓度的一侧移向高浓度一侧）或逆着电位差进行转运的过程。

2.特点：主动、耗能的过程

3．分类原发性主动转运继发性主动转运第18页,共107页，2024年2月25日，星期天（1）原发性主动转运----泵转运：

生物泵实质是ATP酶，如“钠-钾泵”、“质子泵”等。以钠-钾泵为例。▲钠-钾泵:简称为钠泵或Na+-K+-依赖式

ATP酶（图8）激活条件：当膜内Na+↑和/或膜外K+↑时，激活钠-钾泵。转运过程：每分解一分子的ATP将3个Na+移到膜外，2个K+移入膜内。第19页,共107页，2024年2月25日，星期天图8第20页,共107页，2024年2月25日，星期天表细胞外液与细胞内液主要成分成分细胞外液浓度细胞内液浓度（mmol/L）（mmol/L）

Na+15015K+5.5150Ca2+11.5(游离0.0001)Mg2+1.512Cl-1259AA28Gs5.61Pr0.24ATP04第21页,共107页，2024年2月25日，星期天

生理意义：形成膜外高Na+、膜内高K+的不均匀离子分布。

a．是生物电产生的基础；促进某些物质的逆浓度差的跨膜转运。如GS。

b．细胞内的K+是某些生化反应所必需

c.防止细胞水肿第22页,共107页，2024年2月25日，星期天（2）继发性主动转运----联合转运

（图9）如小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸；肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖和氨基酸均属于继发性的主动转运。第23页,共107页，2024年2月25日，星期天图9第24页,共107页，2024年2月25日，星期天单纯离子载体原发性主继发性扩散通道介导动转运主动转运净移动方向高低高低高低低高低高膜两侧浓度相等相等相等不相等不相等是否用膜Pr不是是是是饱和现象无无有有有结构特异性无有有有有能量供给不需要不需要不需要ATP钠势能转运物质O2CO2离子极性分离子Gs、aa

脂肪酸子:Gs

表2－2各种跨膜转运机制的特征第25页,共107页，2024年2月25日，星期天

出胞（胞吐）和入胞（胞纳）是大分子物质或物质团块进出细胞的方式1．入胞：受体介导式入胞（图10）2．出胞：各种分泌活动、神经递质的释放（图11）。第26页,共107页，2024年2月25日，星期天图10第27页,共107页，2024年2月25日，星期天图11第28页,共107页，2024年2月25日，星期天

第二节

细胞的跨膜信号传递功能◆

跨膜信号转导概念指外界信号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形式传递到膜内，再引发靶细胞功能改变。第29页,共107页，2024年2月25日，星期天

G-蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导1．受体

概念：指存在于细胞膜或细胞内，能特异性识别生物活性分子并与之结合进而诱发生物效应的蛋白质

特性：（1）特异性（2）饱和性（3）可逆性G-蛋白耦联受体又叫促代谢型受体第30页,共107页，2024年2月25日，星期天２.Ｇ－蛋白（鸟苷酸结合蛋白）分类：GsGiGqG12３.G-蛋白效应器酶：Ac(腺苷酸环化酶)PLC（磷脂酶C）Gc(鸟苷酸环化酶)利用胞浆或胞膜中的物质生成第二信使4.第二信使：cAMPcGMPCa+DGIP3

信号传递过程（图）

化学信号（激素、递质等）→特异性受体→受体-配体复合物→Ｇ蛋白中介→激活效应器酶系→第二信使→激活蛋白激酶→蛋白质磷酸化→生理效应第31页,共107页，2024年2月25日，星期天由G－蛋白介导的跨膜信号转导图第32页,共107页，2024年2月25日，星期天受体—G蛋白—第二信使跨膜信号转导第33页,共107页，2024年2月25日，星期天

酶耦联受体介导的跨膜信号转导

1.通过酪氨酸激酶受体介导的信号转导受体结构与功能（图）１)膜外段：能与配体相结合。２)跨膜：α－螺旋。３)膜内段：自身酪氨酸残基磷酸化受体激活蛋白磷酸化底物酪氨酸残基磷酸化（酪氨酸激酶受体：受体与酶是同一蛋白分子）

第34页,共107页，2024年2月25日，星期天信号

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

细胞功能的变化信号转导过程第35页,共107页，2024年2月25日，星期天2.通过鸟苷酸环化酶受体介导的信号转导配体+受体鸟苷酸环化酶激活鸟苷酸环化酶催化GTP生成cGMP激活cGMP依赖性蛋白激酶G底物蛋白磷酸化。

第36页,共107页，2024年2月25日，星期天

由离子通道完成的跨膜信号传递信号胞膜上的通道蛋白离子通道打开或关闭离子跨膜流动膜电位变化（去极化、超极化）新的信号进入细胞内第37页,共107页，2024年2月25日，星期天1.化学信号—化学门控离子通道

第38页,共107页，2024年2月25日，星期天运动神经末梢AchAch门控通道蛋白（a亚单位）通道开放大量Na+流入胞内胞膜去极化产生终板电位完成化学信号向生物电信号的转换

第39页,共107页，2024年2月25日，星期天2.电信号—电压门控离子通道

刺激细胞膜电位的变化电压门控离子通道开放或关闭离子内流或外流新信号形成

第40页,共107页，2024年2月25日，星期天(1)Na+通道电信号膜内负电荷消失Na+通道突然开放胞外Na+涌入胞内膜电位变化第41页,共107页，2024年2月25日，星期天(2)K+通道膜内形成正电荷

K+通道开放胞内K+流出胞外

膜电位变化第42页,共107页，2024年2月25日，星期天4．细胞间通道：即缝隙连接举例：神经兴奋引起肌收缩神经冲动→神经末梢→释放ACh→终板膜化学门控通道开放→终板电位→电压门控Na+通道→肌膜AP→胞浆Ca2+升高→肌收缩第43页,共107页，2024年2月25日，星期天3.机械信号-机械门控离子通道前庭和耳蜗的毛细胞的静纤毛上机械信号（声）静纤毛偏曲机械门控离子通道开放离子内流膜电位变化第44页,共107页，2024年2月25日，星期天细胞的跨膜电变化静息电位动作电位局部兴奋及其特性兴奋在同一细胞上的传导第45页,共107页，2024年2月25日，星期天静息电位（图11）

RP

概念：指细胞处于安静状态时，细胞膜两侧的电位差。内负外正，大小用负值表示。

极化：在安静状态时，细胞保持稳定的膜外为正、膜内为负的状态。

超极化：当静息电位的数值向膜内负值增大的方向变化。

第46页,共107页，2024年2月25日，星期天图11第47页,共107页，2024年2月25日，星期天去极化：膜内电位向负值减小的方向变化。复极化：细胞先发生去极化，再向静息电位方向恢复。静息电位产生的机制两个前提条件：（1）细胞内外各种离子的浓度分布不均，存在浓度差。（2）在不同状态下细胞膜对各种离子的通透性不同。第48页,共107页，2024年2月25日，星期天静息时膜内外各离子的浓度离子膜内浓度膜外浓度通透性（mmol/L）（mmol/L）K+1505.5通透性很大Na+15150通透性很小Cl-9125通透性次之A-155--没有通透性第49页,共107页，2024年2月25日，星期天静息电位的形成机制：由钾离子外流形成的电化学平衡电位。影响因素：（1）细胞外K+浓度

（图12）

膜外K+浓度升高，静息电位减小（2）钠-钾泵的作用第50页,共107页，2024年2月25日，星期天图12第51页,共107页，2024年2月25日，星期天

动作电位AP1、概念：细胞受到刺激而发生兴奋时在静息电位的基础上产生的快速的、可扩布的电位变化。图13

锋电位上升支----去极相去极化下降支----复极化后电位负后电位正后电位

AP是膜两侧电位在RP基础上发生的一次可扩布的快速而可逆的倒转，是细胞兴奋的标志。第52页,共107页，2024年2月25日，星期天RP与AP的实验模式图13第53页,共107页，2024年2月25日，星期天2、动作电位的产生机制（1）锋电位

上升支：去极相由Na+内流形成的电-化学平衡电位

有效刺激→部分Na+通道开放→少量Na+→膜去极化→阈电位→大量Na+通道开放→大量Na+内流→膜内负电位消失，出现正电位。

第54页,共107页，2024年2月25日，星期天

下降支：复极相由K+外流形成的电-化学平衡电位

Na+通道失活→Na+内流停止，K+通透性升高→K+外流→膜内电位由正向负值变化→静息电位。第55页,共107页，2024年2月25日，星期天（2）后电位负后电位：快速K+外流堆积，复极化减慢。正后电位：钠钾泵的活动。

3、细胞兴奋后兴奋性的周期性变化绝对不应期

相对不应期

超常期

低常期正常（图14）第56页,共107页，2024年2月25日，星期天第57页,共107页，2024年2月25日，星期天4．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。b．不衰减传导c．脉冲式

第58页,共107页，2024年2月25日，星期天5、动作电位的产生与阈电位

刺激

阈电位

AP（1）阈电位TP：

能触发AP的膜电位临界值称为阈电位。

RP和TP差值：差值大，细胞兴奋性低；差值小，兴奋性高。（2）动作电位的产生条件：静息电位去极化达到阈电位的是产生动作电位的必要条件。第59页,共107页，2024年2月25日，星期天

局部兴奋特点（图15）（1）不是“全或无”式的（2）呈电紧张扩布即衰减性传导（3）可以总和：时间总和空间总和

第60页,共107页，2024年2月25日，星期天图15第61页,共107页，2024年2月25日，星期天◆动作电位的传导：局部电流学说

AP在同一细胞上是以局部电流的形式传导的局部电流：已兴奋膜与未兴奋膜之间存在电位差，而发生的电荷移动。

神经纤维AP的传导（图16）：神经冲动（1）无髓神经纤维AP的传导（图17）（2）有髓神经纤维AP的传导在两个相邻的郎飞结间呈跳跃式传导传导速度快，节能。第62页,共107页，2024年2月25日，星期天动作电位的传导16第63页,共107页，2024年2月25日，星期天图17第64页,共107页，2024年2月25日，星期天

神经纤维AP的传导特点：双向传导不衰减传导绝缘性相对不疲劳性◆复合AP－神经干AP细胞外记录法：双向或单向复合AP

（图18）复合AP在一定范围之内可随刺激强度的增大而增大。第65页,共107页，2024年2月25日，星期天图18第66页,共107页，2024年2月25日，星期天第五节肌细胞的收缩功能一、骨骼肌的收缩原理二、骨骼肌的收缩形式三、影响骨骼肌收缩的主要因素第67页,共107页，2024年2月25日，星期天

骨骼肌细胞的微细结构

1.肌原纤维和肌小节（图19）（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：相邻的两条Z线间的肌原纤维。长度=1/2明带+暗带+1/2明带

第68页,共107页，2024年2月25日，星期天图19肌原纤维、肌管系统、肌小节第69页,共107页，2024年2月25日，星期天2．肌管系统（图19）（1）横管：由胞膜向内凹入形成（2）纵管（肌浆网）：

三联管：由每一横管和它相邻两侧的终池构成。作用：把横管传来的信息和终池Ca2+

释放联系起来。第70页,共107页，2024年2月25日，星期天

肌丝的分子结构

1、粗肌丝（图20）：由肌凝蛋白构成横桥的作用：

a.具有与细肌丝结合的位点

b.具有ATP酶的活性

2、细肌丝（图21）

a.肌动蛋白，又称肌纤蛋白，有与横桥结合的位点。

b.原肌凝蛋白：覆盖结合位点

c.肌钙蛋白第71页,共107页，2024年2月25日，星期天图20粗肌丝的分子结构

第72页,共107页，2024年2月25日，星期天细肌丝的结构示意图图21细肌丝的分子结构

第73页,共107页，2024年2月25日，星期天

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

骨骼肌细胞的收缩机制——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。第74页,共107页，2024年2月25日，星期天2、肌丝滑行的基本过程（图22）

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→肌纤蛋白与横桥结合的位点暴露→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）→细肌丝向M线方移动

ATP的作用：提供能量

第75页,共107页，2024年2月25日，星期天图22肌丝滑行原理第76页,共107页，2024年2月25日，星期天第77页,共107页，2024年2月25日，星期天

骨骼肌细胞的兴奋-收缩耦联把骨骼肌肌细胞的电兴奋和肌细胞的机械收缩联系起来的中介过程。三个步骤：（图23）

1．肌膜动作电位经横管传向肌细胞的深处

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：钙泵作用第78页,共107页，2024年2月25日，星期天第79页,共107页，2024年2月25日，星期天◆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24）

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25）第80页,共107页，2024年2月25日，星期天第81页,共107页，2024年2月25日，星期天图25不同频率的刺激对骨骼肌收缩型式的影响第82页,共107页，2024年2月25日，星期天

肌肉收缩的力学分析1、前负荷对骨骼肌收缩的影响：长度-张力曲线（图26）前负荷：肌肉在收缩前所承受的负荷，它是通过改变肌肉收缩前的初长度实现。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：使肌肉收缩时产生最大张力的前负荷。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27）第83页,共107页，2024年2月25日，星期天图26长度－张力曲线第84页,共107页，2024年2月25日，星期天图27肌小节长度与产生张力的关系第85页,共107页，2024年2月25日，星期天2、后负荷对骨骼肌收缩的影响：张力-速度曲线（图28）

后负荷：肌肉收缩过程中所承受的负荷。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。第86页,共107页，2024年2月25日，星期天图28张力－速度曲线第87页,共107页，2024年2月25日，星期天◆平滑肌的结构和功能特点

平滑肌细胞的结构特点

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第88页,共107页，2024年2月25日，星期天

平滑肌的收缩

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+与钙调蛋白结合第89页,共107页，2024年2月25日，星期天习题11、生理学研究的三个水平？2、什么是内环境、稳态？3、人体功能的调节有几种方式？4、神经调节的方式是什么？5、什么是反馈调节?第90页,共107页，2024年2月25日，星期天习题21、细胞膜的结构为＿＿＿模型2、简述几种跨膜转运机制的特征3、钠泵阻断剂是＿＿，转运的物质是什么？意义？4、什么是跨膜信号转导，举出例子。第91页,共107页，2024年2月25日，星期天习题31、什么是兴奋性？兴奋的本质是什么？2、刺激引起组织产生反应的条件是什么？3、阈强度？4、AP与RP5、什么是“全或无”现象？6、细胞兴奋后，兴奋性的周期性变化？第92页,共107页，2024年2月25日，星期天习题41、RP与AP产生的机制？2、细胞外高钾时RP有何变化？3、细胞外高钠时AP有何变化？4、什么是阈电位？5、钠通道阻断剂是______，钾通道阻断剂是______。6、局部电位的特点？7、AP在同一细胞上的传导特点？第93页,共107页，2024年2月25日，星期天习题51、简述神经肌－肉接头的兴奋传递过程及特点。2、兴奋－收缩耦联的关键离子是＿＿部位是＿＿＿3、肌丝滑行时，是＿＿肌丝和向＿＿肌丝滑行。4、什么是收缩蛋白及调节蛋白。5、有机磷农药中毒时，为何会出现肌痉挛6、影响骨骼肌收缩的因素？7、骨骼肌的收缩过程。第94页,共107页，2024年2月25日，星期天一、名词解释1、静息电位2、极化3、去极化4、阈电位5、兴奋－收缩耦联二、填空题1、从能量消耗角度看，细胞膜对物质的转运形式有

和

两种。2、物质通过细胞膜转运的方式有

、

、

、

。3、易化扩散包括

和

两种类型。4、载体转运的特点

、

、

。5、当膜内的

升高或膜外的

升高，钠钾泵激活。第95页,共107页，2024年2月25日，星期天6、当静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化时，称为膜的

，当静息电位的数值向膜内负值减小的方向变化时，称为膜的

。7、静息电位主要是由

外流引起；动作电位上升支主要是由

内流形成的；下降支主要是由

外流形成。8、当神经细胞受到刺激，膜电位去极到

水平时，

通道大量开放，从而引起动作电位9、动作电位在同一细胞上的传导机制是

通过

刺激相邻

，使之产生动作电位。第96页,共107页，2024年2月25日，星期天10、骨骼肌兴奋-收缩的关键部位是

，起关键作用的物质是

。11、直接参加肌细胞收缩的蛋白是

和

，合称

；对肌肉收缩过程起调控作用的蛋白质是

和

，合称

。12、横桥与

结合是引起肌丝滑行的必要条件。13、影响骨骼肌收缩的主要因素有

、

、

。第97页,共107页，2024年2月25日，星期天三、选择题1、葡萄糖进入红细胞膜是属于A继发式主动转运B单纯扩散C易化扩散D入胞作用E吞饮2、肠上皮细胞由肠腔吸收葡萄糖是通过A主动转运B继发式主动转运C易化扩散D单纯扩散E入胞3、关于钠泵生理作用的叙述,哪项是正确的A钠泵能逆着浓度差将进入细胞内的Na+移出膜外B钠泵能逆着浓度差将进入细胞内的K+移出膜外第98页,共107页，2024年2月25日，星期天C钠泵能逆着浓度差将细胞外的Na+移进膜内D钠泵能顺着浓度差将细胞外的Na+移进膜内4、细胞膜内外Na+和K+浓度差的维持是由于A膜在安静时K+通透性大B膜在兴奋时Na+通透性增大CNa+、K+易化扩散的结果D膜上Na+-K+泵的作用5、易化扩散和主动转运的共同点是A耗能B逆浓度差的跨膜转运C逆电-化学梯度的跨膜转运D膜蛋白的参与第99页,共107页，2024年2月25日，星期天6、O2和CO2的跨膜转运属于A单纯扩散B易化扩散C主动转运D入胞7、7、神经递质的释放属于A、单纯扩散B易化扩散C出胞作用D主动转运8、所谓膜的去极化表现为A静息电位存在时膜两侧所保持的内负外正状态B静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化C静息电位的数值向膜内负