细胞的功能专业知识讲座

细胞膜结构及物质转运功效1细胞信号转导2细胞电活动3肌细胞收缩4细胞的功能专业知识讲座第1页组成：脂质、蛋白质、糖类

结构：液态镶嵌模型以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具不一样结构和功效蛋白质（一）脂质双分子层磷脂（70%）、胆固醇（30%）☆由磷酸和碱基组成亲水性极性基团☆由两条较长脂酸烃链组成疏水性非极性基团第一节

细胞膜结构及物质转运功效一、细胞膜结构概述细胞的功能专业知识讲座第2页P1细胞的功能专业知识讲座第3页脂质特点：熔点低、体温下为液态含有某种流动性和稳定性（二）细胞膜蛋白——决定细胞功效表面蛋白：附着在膜表面整和蛋白：贯通膜脂质双分子层（三）细胞膜糖类

量少，寡糖（糖蛋白或糖脂形式）意义：作为细胞或所结合蛋白质“标志”＊表示免疫信息＊与激素、递质或其它化学信号结合细胞的功能专业知识讲座第4页（一）概述

（1）细胞膜对物质有通透性

（2）动力：浓度差、电位差、渗透压差、泵二、物质跨膜转运

1．物质转运两个必备条件细胞的功能专业知识讲座第5页细胞的功能专业知识讲座第6页2．细胞膜转运物质（2）大分子物质:如酶、激素、吞噬细菌等

（1）小分子物质H2O无机盐：Na+、K+、Cl-、Ca2+等

有机物：葡萄糖、氨基酸等气体：CO2、O2

细胞的功能专业知识讲座第7页（二）物质跨膜转运形式

1.单纯扩散（simplediffusion）

气体（O2，CO2），P高

P低脂溶性物质由膜高浓度一侧移到膜低浓度一侧决定扩散通量原因：浓度差，通透性通透性：物质经过膜难易程度细胞的功能专业知识讲座第8页2.膜蛋白介导跨膜转运

在膜上特殊蛋白参加下，物质由膜一侧向膜另一侧转运。＊载体：转运葡萄糖等，速度慢，选择性严格＊通道：开放和关闭状态。离子（K+、Ca2+、Na+）

类型：被动转运（不消耗能量，顺浓度或电位梯度）主动转运原发性主动转运继发性主动转运

（消耗能量，逆浓度或电位梯度）细胞的功能专业知识讲座第9页

1.通道介导跨膜转运

特征：选择性、门控（开放或关闭）类型：电压门控通道（如心肌细胞上Na+通道）

化学门控通道（如终板膜上Na+通道）

机械门控通道（如听毛细胞上纤毛摆动可引发离子通道开放）

细胞的功能专业知识讲座第10页细胞的功能专业知识讲座第11页2.载体介导跨膜转运特点：特异性、饱和性、竞争性抑制（1）经载体易化扩散（facilitateddiffusionviacarrier）对象：小分子物质。不耗能类型：同向转运反向转运

细胞的功能专业知识讲座第12页细胞的功能专业知识讲座第13页（2）原发性主动转运（primaryactivetransport）

经过耗能过程，逆浓度梯度将物质由低浓度一侧转运到膜高浓度一侧钠钾泵钠-钾ATP酶有ATP酶活性，分解ATP供能

排出3Na+，摄入2K+

意义建立势能贮备——提供能量造成细胞内外离子不均衡分布——生物电产生基础细胞的功能专业知识讲座第14页细胞的功能专业知识讲座第15页P8离子不均衡分布细胞的功能专业知识讲座第16页高K+是胞质许多代谢反应所必需维持胞质渗透压和细胞容积相对稳定维持细胞内pH稳定维持细胞内Ca2+浓度稳定可增加膜内负值，影响RP数值是许多其它物质继发性主动转运动力钠泵作用细胞的功能专业知识讲座第17页4.继发性主动转运（secondaryactivetransport）5.出胞与入胞（exocytosisandendocytosis）1.入胞：吞噬（固体）吞饮（液体）液相入胞

2.出胞：神经末梢分泌递质，腺体分泌激素

逆浓度差转运时耗能过程，不直接伴随ATP或其它供能物质消耗。如葡萄糖吸收

受体介导入胞作用细胞的功能专业知识讲座第18页P3

secondaryactivetransport细胞的功能专业知识讲座第19页细胞的功能专业知识讲座第20页细胞的功能专业知识讲座第21页第二节

细胞跨膜信号转导功效

一、由离子通道受体介导跨膜信号转导

二、由膜特异性受体蛋白质、G蛋白和膜效应器酶组成跨膜信号转导

三、由酶耦联受体介导跨膜信号转导细胞的功能专业知识讲座第22页一、离子通道受体介导跨膜信号转导

离子通道受体（促离子型受体）

1.化学门控通道（chemically-gatedchannel）终板膜、神经细胞突触后膜、以及嗅味感受细胞2.电压门控通道（voltage-gatedchannel）

神经轴突、骨骼肌以及心肌质膜上离子通道

3.机械门控通道（mechanically-gatedchannel）

血管壁牵张刺激可激活平滑肌细胞离子通道细胞的功能专业知识讲座第23页化学门控通道细胞的功能专业知识讲座第24页

2.G-蛋白（鸟苷酸结合蛋白）二、G蛋白耦联受体介导信号转导（一）主要信号蛋白是受体与效应器间含有信息传导功效蛋白，分激活型G-蛋白（Gs）、抑制型G-蛋白（Gi）1.G蛋白耦联受体（receptor）

促代谢型受体，300-400个氨基酸组成，贯通膜7次。位于膜外较长N-末端与识别和结合化学信号有关；位于膜内侧C-末端与激活G蛋白相关。细胞的功能专业知识讲座第25页细胞的功能专业知识讲座第26页

4.第二信使：(secondmessenger)

cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+

3.G蛋白效应器主要有腺苷酸环化酶、磷脂酶C、磷脂酶A2等，被激活（抑制）后造成膜内第二信使增多（降低）细胞的功能专业知识讲座第27页细胞的功能专业知识讲座第28页（二）主要G蛋白耦联受体信号传导路径：

H+R

Gs

AC（腺苷酸环化酶）

cAMP

PKA（cAMP-PKA系统）

PLC(磷脂酶C)

生成IP3、DG

Ca内流

Ca-钙调蛋白激酶细胞的功能专业知识讲座第29页化学信号+受体激活膜内侧G-蛋白→G-蛋白α亚单位与GDP分离α亚单位与GTP结合并与β和γ亚单位分离↓α亚单位与膜内效应器酶结合→↓效应器酶被激活←胞浆内ATP被分解为cAMP（第二信使）↓使胞浆中蛋白激激活酶某种蛋白质被磷酸化→蛋白质功效改变细胞的功能专业知识讲座第30页直接激活膜内肽段化学信号+膜外肽段↓膜内肽段中酪氨酸残基磷酸化↙其它蛋白质底物中酪氨酸残基磷酸化↘细胞功效改变

↓↓三、酶耦联受体介导跨膜信号转导

（一）酪氨酸激酶受体（TKR）只有一个跨膜ａ螺旋和一个较短膜内片段细胞的功能专业知识讲座第31页

（二）鸟苷酸环化酶受体（GC）

只有一个跨膜ａ螺旋，膜外侧有配体结合位点和膜内侧有GC结构域，可激活GC直接激活GC化学信号（ANP）+膜外N段↓膜内生成cGMP,并激活PKGcc↙PKG可使蛋白质底物磷酸化细胞功效改变

↓细胞的功能专业知识讲座第32页第三节细胞生物电

一.概述

二.静息电位三.动作电位四.局部兴奋细胞的功能专业知识讲座第33页一、概述

（一）生物电(Bioelectricity)

可兴奋细胞膜内外两侧存在跨膜电改变组织器官：综合电活动——ECG、脑电、肌电等单细胞受刺激时：动作电位（二）分类平静时：静息电位细胞的功能专业知识讲座第34页（三）生物电产生基础

＊有通透性：离子通道开放1．产生机制：带电离子（Na+、K+、Ca2+等）跨膜转运2．离子跨膜转运二个必备条件＊有动力：膜内外离子不均衡分布细胞的功能专业知识讲座第35页-0+DiffusionInsideOutside(a)DevelopingmembranepotentialmVCell90DiffusionChargeInsideOutsideCell(b)ElectrochemicalequilibriummVPotassiumionOrganicanion-0+细胞的功能专业知识讲座第36页P8离子不均衡分布细胞的功能专业知识讲座第37页膜通透性：膜允许某种物质从膜一侧转移到另一侧能力膜电导(G)：膜运输带电离子，形成离子电流能力电压钳（voltageclamp）：又叫电压固定原理：欧姆定律V=IR；膜电导(G)=1/膜电阻(R)跨膜离子电流(I)=V/R=VG;只要固定膜电位(V),测出跨膜电流(I)改变，既可反应膜通透性改变工具药：

Na+通道阻断剂河豚毒(tetrodotoxin,TTX)K+通道阻断剂四乙基胺(tetraethylammonium,TEA)膜片钳(patchclamp)

是一个统计膜结构中单一通道开放和关闭，测量单通道离子电流I和电导G技术

电压钳（voltageclamp）和膜片钳(patchclamp)应用细胞的功能专业知识讲座第38页细胞的功能专业知识讲座第39页二、静息电位（restingpotential，RP）

1．定义：在平静时，存在于细胞膜内外两侧电位差

2．特点：内负外正、相对恒定（一）

静息电位特点及形成机制

3．大小：哺乳类动物神经细胞和肌细胞（-70～-90mv）细胞的功能专业知识讲座第40页+0-Er=70-75mV神经元静息电位检测细胞的功能专业知识讲座第41页膜内外30

1K浓度差(动力)

平静时K通道开放(通透性)

K+外流

电位差（阻力）

K+平衡电位

浓度差（动力）

=

（即静息电位、跨膜电位、膜电位）4．产生机制总结：平静时，K+外流形成内负外正Rp

（F）

细胞的功能专业知识讲座第42页细胞的功能专业知识讲座第43页（二）几个概念极化（Polarization）去极化（Depolarization）超极化（Hyperpolarization）复极化（Repolarization）

细胞的功能专业知识讲座第44页Na+channelsK+channels1.Restingstate2.Depolarization3.Depolarization4.RepolarizationThresholdRestingRestingRestingRestingRestingThresholdThresholdThresholdThreshold5.Hyperpolarization细胞的功能专业知识讲座第45页2．分期（以神经细胞为例）

后电位锋电位复极化（+30mV→0→-90mV）三、动作电位（activepotential，AP）1．定义：

（一）动作电位分期及产生机制

去极化（-90mV→0→+30mV）细胞的功能专业知识讲座第46页P9细胞的功能专业知识讲座第47页膜内外Na+浓度比约1

10(动力)受刺激时Na+通道开放(通透性)Na+内流

电位差（阻力）

Na+平衡电位

浓度差（动力）

=

即Ap去极化至+30mv时3．产生机制

（1）去极化：细胞受刺激时

Na+通道开放，Na+快速内流（内正外负）总结：去极相是由Na+内流形成

细胞的功能专业知识讲座第48页刺激

可兴奋细胞

动作电位

反应（兴奋和抑制）本质表现

外在表现

神经和肌肉细胞

前提

（2）复极化：细胞去极化至一定程度

Na+通道关闭，K+通道开放，在K+浓度梯度作用下K+外流，形成复极化（3）后电位：钠泵

排钠摄钾

形成微小电位波动

1．兴奋性(Excitability)与兴奋（Excitation）

（二）动作电位和兴奋性

细胞的功能专业知识讲座第49页2．刺激（Stimulus）

1）刺激三要素：刺激强度、时间、强度-时间改变率

3）阈上刺激、阈刺激

Ap

反应阈下刺激

局部反应

刚能引发组织产生反应最小刺激，此时刺激强度即阈强度（阈值）

2）分类

按强度分：阈刺激、阈下刺激、阈上刺激按性质分：机械性、化学性、生物性、精神性

细胞的功能专业知识讲座第50页（三）动作电位产生条件

1．阈刺激是产生动作电位必须条件

可兴奋组织（Rp）———阈电位———Ap阈刺激、阈上刺激

不需任何刺激

2．阈强度(Thresholdintensity)衡量组织兴奋性高低指标，与兴奋性成反比

膜去极化到一临界值，Na+通道暴发性开放产生动作电位，此膜电位值即阈电位细胞的功能专业知识讲座第51页1．“全或无”现象（all-or-none）AP要么不产生（无），一旦产生即达最大（全）（四）动作电位特点2．不衰减性传导

3．脉冲式

因绝对不应期存在，动作电位不可融合

细胞的功能专业知识讲座第52页1．Na通道功效状态：激活、失活、关闭

（五）动作电位与Na通道功效状态

2．组织细胞在受刺激产生AP过程中，其兴奋性周期性改变

3．绝对不应期意义：决定两次兴奋最小间隔时间

分期

对应于AP

Na通道兴奋性绝对不应期

锋电位失活0相对不应期

后电位(前)开始复活阈上

AP超常期后电位(后)逐步复活阈下

AP低常期备用状态

阈上

AP细胞的功能专业知识讲座第53页P7钠通道性状细胞的功能专业知识讲座第54页（六）动作电位在同一细胞上传导局部电流流动学说（细胞膜依次产生AP结果）除此之外，还有缝隙连接细胞的功能专业知识讲座第55页细胞的功能专业知识讲座第56页四、局部兴奋（局部反应、局部电位）

阈下刺激

少许Na内流

产生低于阈电位去极化

局部兴奋

1．非“全或无”式其大小随刺激强度改变而改变2．电担心扩布3．总和效应时间性总和与空间性总和

（一）定义（二）特点细胞的功能专业知识讲座第57页第四节

肌细胞收缩功效一、神经-肌肉接头处兴奋传递

二、骨骼肌兴奋收缩耦联

三、骨骼肌收缩分子机制四、骨骼肌收缩机械改变

五、骨骼肌收缩形式

细胞的功能专业知识讲座第58页Ap在神经纤维上传导

N-M接头处兴奋传递

Ap在骨骼肌细胞上传导

骨骼肌兴奋-收缩耦联

骨骼肌肌丝滑行收缩

局部电流流动传导局部电流流动传导电—化学—电传导骨骼肌细胞兴奋、收缩过程：细胞的功能专业知识讲座第59页一、神经-肌肉接头处兴奋传递

（一）神经-肌肉接头处结构

接头间隙：充满细胞外液

接头后膜（终板膜）：有Ach–R、Na+、K+通道等接头前膜：突触囊泡（含Ach）、膜上有Ca2+通道

（二）兴奋传递过程细胞的功能专业知识讲座第60页

神经纤维上Ap

前膜

前膜上Ca通道开放，Ca2+内流

大量ACh释放至间隙结合于Ach-R，构型改变

终板膜上离子通道开放

Na内流

终板电位（局部电流）

总和到达肌细胞阈电位，钠通道开放并使邻近肌膜产生Ap，引发肌细胞收缩

1．过程电（神经纤维上Ap）—化学(Ach)—电（骨骼肌上Ap）传递细胞的功能专业知识讲座第61页2．传递特点1）单向传递2）时间延搁3）ACh被胆碱酯酶水解失活＊有机磷

使胆碱酯酶失活

大量ACh堆积

肌肉震颤＊肉毒杆菌、美洲箭毒

抑制ACh作用

肌肉松弛细胞的功能专业知识讲座第62页二、骨骼肌兴奋收缩耦联（Excitation-contractioncoupling）

（一）兴奋-收缩耦联概念

将肌细胞兴奋与肌纤维收缩连接起来中介过程

（二）骨骼肌细胞在光镜下结构

1．肌原纤维明带（细肌丝）：Z线连接暗带（粗肌丝）：M线连接，中间为H区肌小节(sarcomere)：暗带+2个1/2明带细胞的功能专业知识讲座第63页3．兴奋-收缩耦联过程

（以骨骼肌为例）F肌膜Ap

至横管膜

激活T管膜上L型钙通道，L型钙通道变构使终池上Ca通道开放

Ca2+流入胞质

肌质中Ca2+

（关键耦联物）引发肌丝滑行收缩Ca2+被肌质网上钙泵回收，引发肌细胞舒张2．肌管系统纵管（肌质网）：末端称终池（钙池）横管：肌膜延续,内为细胞外液传递电信号三联体(Triad)：兴奋-收缩耦联关键部位（F）

细胞的功能专业知识讲座第64页兴奋-收缩耦联过程

（以心肌细胞为例）

肌膜Ap

至横管膜

激活T管膜上L型钙通道

Ca2+内流，并激活JSR膜上ryanodine受体使JSR内Ca2+释放入胞质

胞质中Ca2+

（关键耦联物），与肌钙蛋白结合引发肌丝滑行收缩Ca2+浓度升高，同时激活JSR膜上钙泵，Ca2+被钙泵回收，使胞质中Ca2+降低，引发肌细胞舒张钙触发钙释放(calcium-inducedCa2+release)（F）细胞的功能专业知识讲座第65页三.骨骼肌收缩分子机制（一）骨骼肌肌丝分子结构2．细肌丝(thinfilament)：由三种蛋白组成（F）

1．粗肌丝：由肌凝蛋白组成杆+头（横桥）（1）肌动蛋白(actin)

（2）原肌凝蛋白(tropomyosin)（3）肌钙蛋白(troponin)

Ｃ（钙受体）、Ｔ（连接）、Ｉ（actin)

与细肌丝可逆结合，拖动细肌丝向M线滑行

具ATP酶活性，分解ATP供能

细胞的功能专业知识讲座第66页（三）滑行过程（F）

肌浆中Ca2+

Ca2+与Ｃ亚基结合

Ｉ亚基传递信息

原肌凝蛋白变构

暴露横桥与肌动蛋白结合位点

横桥与肌动蛋白结合

拖动细肌丝向M线方向滑行

肌肉收缩肌小节、明带、H区变短

暗带长度不变

（二）滑行学说(Slidingtheory)

肌肉收缩时，无肌丝缩短和卷曲，是细肌丝在粗肌丝间滑行结果细胞的功能专业知识讲座第67页横桥周期细胞的功能专业知识讲座第68页四.骨骼肌收缩机械改变

（一）影响骨骼肌收缩原因1．前负荷（初长度）（Preload)（F）

1）定义：肌肉收缩前碰到负荷，并处于被拉长状态

2）长度-张力曲线：反应初长度与肌肉收缩力关系曲线

短于最适初长—最适初长——长于最适初长正比反比3）最适初长：肌肉产生最大张力时初长度细胞的功能专业知识讲座第69页2．后负荷(Afterload)3．肌肉收缩力(Contractility)

肌肉收缩时碰到阻力

张力-速度曲线：反应后负荷与肌肉收缩力关系曲线(F)

1）定义：与负荷无关、决定肌肉收缩效能内部功效状态

2）影响原因神经-体液调整、药品、病理状态等

细胞的功能专业知识讲座第70页五.骨骼肌收缩形式

（一）按肌肉收缩时长度或张力改变分1.等长收缩：见于负荷

肌张力，维持位置和姿势2.等