细胞膜的基本功能（生理学课件）

第一节细胞膜的基本功能“液态镶嵌模型”

其基本内容为：细胞膜是以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌着不同生理功能的蛋白质。

一、细胞膜的物质转运功能小分子物质或离子的跨膜运转根据其是顺浓度差还是逆浓度差，或消耗能量与否，分为被动转运和主动转运两大类：被动转运是指小分子物质顺电位差或化学梯度的转运过程。

特点：①不直接消耗能量；②顺电-化学梯度进行

分类：①单纯扩散；②易化扩散

（一）单纯扩散细胞外液和细胞内液中的一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。如人体内O2、CO2、NO、脂肪酸和类固醇等的跨膜扩散。

（二）易化扩散

一些非脂溶性或脂溶性很小的物质,在特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。易化扩散有两种形式：

①通道介导的易化扩散

离子通道：（水相孔道）

Na+、K+、Ca2+、Cl-等离子的通道有几十种。

②载体介导的易化扩散

载体蛋白：（结合位点）葡萄糖、氨基酸

依靠通道的易化扩散转运的物质:各种带电离子

离子通道的特性与分类①具有相对特异性②离子跨膜扩散的动力

膜两侧离子浓度差和电位差（亦称电化学梯度）所形成的扩散势能。③离子跨膜扩散的条件

离子通道必须是开放的。门控过程:

离子通道在未激活时是关闭的，在一定条件下“闸门”被打开，才允许离子通过，这一过程称为门控过程，时间一般都很短，为数个或数十个ms。

门控离子通道的分类

1.电压门控通道

2.化学门控通道

3.机械门控通道

依靠载体的易化扩散转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质依靠载体易化扩散的特点:

①特异性

②饱和现象

③竞争性抑制§渗透扩散：

渗透压低渗透压高水的跨膜转运是由渗透压差所驱动。（三）主动转运细胞膜通过离子泵将一些离子逆浓度差或

逆电位差进行的转运过程，称为离子的主动转运。主动转运消耗的能量几乎都是由ATP分解提供的。

主动转运特点：

①需要消耗能量，能量由分解ATP提供；②依靠特殊膜蛋白质（离子泵）的“帮助”；③是逆电-化学梯度进行的。

原发性主动转运：

钠-钾泵钠-钾泵是镶嵌在细胞膜脂质双分子层中的一种特殊蛋白质，它本身具有ATP酶的活性，可以分解ATP获得能量，进行Na+和Ｋ+的主动转运，因此又称为Na+—K+依赖式ATP酶。

钠泵活动时，它泵出Na+和泵入Ｋ+这两个过程是同时进行、耦联在一起的，称排钠摄钾。离子通道转运与钠-钾泵转运模式图（四）入胞和出胞

细胞通过膜的变形和破裂，使某些大分子物质或团块进出细胞的过程，分别称为出胞和入胞。出胞和入胞均需消耗能量，故也属于主动转运。

胞吐:是指细胞内某些大分子物质或物质团块排出细胞的过程，又称出胞。如：分泌

胞纳:指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程，又称胞纳入胞。

如：吞噬；吞饮。

胞吐示意图人体及其他生物体的可兴奋细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象。如：心电图、脑电图、肌电图等

第二节细胞的生物电活动

细胞的跨膜静息电位和动作电位膜电位:生物细胞以膜为界，膜内外的电位差简称跨膜电位。

生物电现象的两种表现：安静状态

——

静息电位(RP)

兴奋状态

——动作电位(AP)一、静息电位：(RP)(一)静息电位概念静息电位：

在安静状态下存在于细胞膜内外两侧的电位差。静息电位:细胞处于安静状态时，膜内外存在的电位差。静息电位的范围：-10～-100mV之间

极化:以膜为界，外正内负的状态。（二）生物电现象产生的机制细胞膜对各种离子的通透性不同：安静时：K+

＞Cl-＞Na+＞A-兴奋时：膜对Na+的通透性突然增大1.细胞膜内外两侧的离子分布

①静息状态下细胞膜内、外离子分布不均：

细胞膜外的主要是Na+、Cl-

细胞膜内的主要是K+、A-

②静息状态下细胞膜对各种离子的通透性不同：

通透性：K+＞Cl-＞Na+＞A-静息状态下细胞膜主要对K+有通透性。§静息电位的产生条件膜内：膜外：静息状态下细胞膜主要对K+有通透性：促使K+外流的动力：膜两侧[K+]的浓度差，阻止K+外流的阻力：膜两侧的电位差

当动力（浓度差）＝阻力（电位差）

K+的跨膜净通量＝零，此时的电位差值称为K+的平衡电位。∴静息电位（RP）=K+的平衡电位二、动作电位(AP)

（一）动作电位概念：

是指细胞在接受有效刺激后，在静息电位基础上发生的快速、可向远处传播的膜电位变化。是可兴奋细胞兴奋的标志。

去极化上升支反极化或超射锋电位下降支—复极化动作电位后电位负后电位正后电位

单一神经或肌细胞动作电位的特性：1.“全或无”定律

2.可扩播性

3.不衰减传导

去极相上升支下降支刺激局部电位阈电位去极化零电位反极化（超射）复极化后电位（负、正）复极相动作电位的图形去极化（除极）：

膜内、外电位差向小于RP值的方向变化的过程。(例如由-70→-50mV)反极化（超射）:

细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负的极性反转过程。复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。超极化:RP的绝对值增大(例如由-70→-90mV)（1）动作电位产生的条件

①膜内外存在[Na+]的浓度差:[Na+]i＜[Na+]O≈1∶10；即细胞膜外Na+浓度比细胞膜内高10倍左右。

②膜受到刺激时，对Na+的通透性突然增加：

即细胞膜上的电压门控性Na+通道激活开放。

（二）动作电位的产生机制细胞膜电压门控性Na+通道激活开放，Na+内流促使Na+内流的动力：Na+浓度差、电场引力阻止Na+内流的阻力：电位差

当动力和阻力达到动态平衡时，Na+的净扩散通量为零，此时的电位差值称为Na+的平衡电位。Na+通道失活，K+继续外流，使膜电位恢复到RP水平。[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵(三)动作电位的触发

1.阈电位

（1)概念：使膜产生动作电位的临界膜电位值称为阈电位。

（2)产生动作电位的必要条件：静息电位去极化达到阈电位。

（3)静息电位和阈电位的差值可影响细胞兴奋性的高低。2.局部电位

（1)概念：由少量Na+通道开放引起的去极膜电位波动。

（2)产生条件：阈下刺激引起。

（3)特点：没有“全或无”的现象、衰减性传导、可以总和。一、神经-肌肉接头处兴奋的传递

(一)神经-肌接头处的结构

由神经末梢和相接触的骨骼肌细胞膜组成，是神经冲动由神胞传递至骨骼肌的结构基础，由接头前膜、接头间隙和接头后膜构成。(二)神经-肌接头处兴奋传递过程电----化学----电图示神经-肌接头超微示意图第三节肌细胞的收缩功能二、骨骼肌的收缩原理㈠骨骼肌的微细结构1.肌原纤维和肌节肌节是肌肉收缩和舒张的最基本单位。图示肌节示意图肌小节是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。2.肌丝分子组成(1)粗肌丝—由肌凝蛋白组成杆部—粗肌丝的主干头部—横桥:1)是具有ATP酶的活性；2)横桥与细肌丝相应的位点进行可逆性结合，发生周期性摆动，

牵引细肌丝向暗带的M线方向滑行。图示粗肌丝超微结构示意图

(2)细肌丝肌纤蛋白--细肌丝的主干,具有横桥结合的位点原肌球蛋白--静息时掩盖横桥结合位点肌钙蛋白--Ca2+的受体;图示细肌丝超微结构示意图3.肌管系统横管系统：T管将肌细胞膜上电的变化沿横管传入细胞内。纵管系统：L管通过对钙的储备、释放和再积聚，触发和终止肌小节的收缩。三联管把肌细胞膜上电的变化和细胞内的收缩过程衔接或耦联起来的关键部位。（二）骨骼肌的兴奋-收缩耦联三个主要步骤：

①电兴奋通过横管传至三联管②三联管处的信息传递③肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放、再聚积兴奋-收缩耦联：

肌细胞的兴奋

肌细胞的收缩Ca2+Ca2+是兴奋-收缩耦联的耦联物（电变化）（机械变化）骨骼肌舒张:

1.等张收缩与等长收缩等张收缩:肌肉承受负荷＜肌肉本身收缩力时，

只有长度缩短而张力不变的收缩,称为等张收缩。等长收缩:肌肉承受负荷≥肌肉本身收缩力时，

只有张力增加而长度不变的收缩,称为等长收缩。四、骨骼肌收缩收缩形式及影响因素

肌肉收缩收缩形式

根据肌肉的张力与长度的改变，肌肉收缩时可分为等张收缩和等长收缩两种形式：2.单收缩与强直收缩

根据所给肌肉的刺激频率不同，肌肉兴奋收缩时可呈单收缩和强直收缩两种形式：

单收缩：肌肉受一次刺激引发一次动作电位