生理学细胞40

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1、生理学 山西医科大学生理学系 李建国 第二章 细胞的基本功能 Cell Function Cell Function 第一节 细胞膜的结构和物质转运 功能 第二节 细胞的信号转导 第三节 细胞的生物电现象 第四节 肌细胞的收缩 细胞膜的结构和物质转运功能 电镜下的细胞膜 一. 细胞膜的结构概述 液态镶嵌模型液态镶嵌模型 细胞膜的结构和物质转运功能 液态镶嵌 模型 脂质 蛋白质 糖类（极少） 磷脂 胆固醇 表面蛋白 整合蛋白 一. 细胞膜的结构概述 （一）脂质双分子层 胆固醇 70% 亲水的磷酸和碱基朝向细胞内外。 疏水的脂肪酸烃链朝向膜中间。 细胞膜的结构和物质转运功能 亲水基 疏水基 一.

2、细胞膜的结构概述 细胞膜的结构和物质转运功能 l 脂质双层是一种二维流体 一. 细胞膜的结构概述 细胞膜的结构和物质转运功能 （二）细胞膜蛋白质 1. 整合蛋白 ： 受体、载体、通道、离子泵 2.表面蛋白 ： 一. 细胞膜的结构概述 细胞膜的结构和物质转运功能 一. 细胞膜的结构概述 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 u 物质转运的两个必备条件 1）细胞膜对物质有通透性 2）转运动力：如浓度差、电位差、渗透压差 u细胞膜转运的物质 1）小分子物质： H2O 无机盐：Na+、K+、Cl-、Ca2+等 有机物：G、aa等 气体：CO

3、2、O2 2）大分子物质：如酶、激素、吞噬的细菌等 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 概念：小分子物质从高浓度一侧向低浓度一侧跨细胞膜转运 的过程，是一种物理现象。 特点： 顺浓度梯度/电位差； 不耗能； 不需膜蛋白协助。 单纯扩散 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 O2、CO2 单纯扩散 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 易化扩散 概念： 大部分水溶性物质，在膜蛋白的帮助下，由高 浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧的扩散。 特点： 顺浓度梯度/电位差； 不耗能； 需膜蛋白协助。 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （1）通道介导的易化

4、扩散 概念 Na+、K+、Ca2+等带电离子，在镶嵌于膜上的通道蛋 白的帮助进行的顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散。 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （1）通道介导的易化扩散 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （1）通道介导的易化扩散 l 通道的两个特性 u 离子选择性 u 门控特性 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （1）通道介导的易化扩散 离子选择性： 钠通道、钾通道、钙通道、 氯通道，非选 择性阳离子通道、水通道等 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （1）通道介导的易化扩散 门控特性： u电压门控通道 u 化学门控通道/配体

5、门控通道 u 机械门控通道 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （1）通道介导的易化扩散 转运特点： l转运速度快，可达每秒106-108个离子 l有一定的离子选择性 l门控特性 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （2）载体介导的易化扩散 如葡萄糖、氨基酸 机制： 结合构象变化解离 概念 水溶性小分子物质，在镶嵌于膜上的载体蛋白的帮助 进行的顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散。 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （2）载体介导的易化扩散 l 饱和现象 l 特异性 l 竞争性抑制 转运特点： 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （2）载体介

6、导的易化扩散 u单向转运体 u同向转运体 u交换体 载体的类型（转运体） 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （3）主动转运 物质逆浓度、电位梯度，在生物泵的帮助下，通 过细胞代谢供能的跨膜转运过程。 概念 耗 能 逆浓度差 需要载体 特点 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （3）主动转运 细胞直接利用ATP产生的能量，在离子泵的 帮助下，逆浓度梯度或逆电位梯度进行跨 膜转运的过程。 概念 生物泵的种类钠-钾泵 钙泵 质子泵 原发性主动转运 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （3）主动转运 钠-钾泵特点 l具有ATP酶的活性：ATPADP l双向转

7、运Na+、K+：每分解一个ATP分子3个Na+ 出胞，2个K+入胞 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （3）主动转运 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （3）主动转运 l保持Na+、K+在细胞内外的浓度差，是一些重要生理功 能的基础。 l建立势能储备，促进其它物质逆浓度差跨膜转运。 l维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定。 l钠泵活动是生电性的，可直接影响膜电位。 钠泵的意义 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （3）主动转运 利用原发性主动转运建立的离子浓度差，将其他 物质逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运。 概念 继发性主动转运 细胞膜的结构和物质

8、转运功能 二. 物质的跨膜转运 （3）主动转运 分类 同向协同 葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮细胞 的吸收和在肾小管上皮细胞的重吸 收 逆向协同 Na+/Ca2+交换 H/神经递质 继发性主动转运 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （4）入胞和出胞 大分子物质或团块状物质通过形成质膜包被囊 泡的跨膜转运。 概念 出胞 入胞 吞噬 吞饮 细胞膜的结构和物质转运功能 二. 物质的跨膜转运 （4）入胞和出胞 第一节 细胞膜的结构和物质转运 功能 第二节 细胞的信号转导 第三节 细胞的生物电现象 第四节 肌细胞的收缩 Cell funct

9、ion 细胞的信号转导 生物物种的繁衍 生物个体的生长、发育 生命活动的维持 机体内环境的稳定 多细胞生物所有 的生命活动 细胞的信号转导 l细胞的信号转导是机体生存必需的 细胞的信号转导 物理信号： 电， 光，机械 化学信号： 递质，激素 受体 是指能与信号分子特异结合而发挥信号转 导作用的蛋白质。 受体 SIGNAL 细胞的信号转导 一. 离子通道受体介导的信号转导 二. G-蛋白耦联受体介导的信号转导 三. 酶耦联受体介导的信号转导 细胞的信号转导 一. 离子通道受体介导的信号转导 离子通道受体属于递质门控通道。 细胞的信号转导 二. G蛋白耦联受体介导的信号转导 G蛋白耦 联受体 配体

10、 G蛋白 效应器 G蛋白 第二 信使 酶 通道 细胞的信号转导 第二信使 l 环磷酸腺苷( cAMP) l 三磷酸肌醇(IP3) l 二酰甘油(DG) l 环磷酸鸟苷( cGMP) l Ca2+ 二. G蛋白耦联受体介导的信号转导 细胞的信号转导 三.酶耦联受体介导的信号转导 受体分子的膜外侧有配体结合位点，膜内侧结构域本身具 有酶的活性或能与酶分子直接结合 Cell function 第一节 细胞膜的结构和物质转运 功能 第二节 细胞的跨膜信号转导 第三节 细胞的生物电现象 第四节 肌细胞的收缩 第三节 细胞的生物电现象 Cell function 人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活

11、动， 这种电活动称为生物电现象。 第三节 细胞的生物电现象 Cell function 电鳐 l 静息电位及其产生机制 l 动作电位及其产生机制 l 组织的兴奋和兴奋性 第三节 细胞的生物电现象 Cell function 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制 （一）细胞的静息电位 指细胞在未受刺激时（静息状态下）存在于细胞膜内、 外两侧的电位差（极化）。 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制 骨骼肌细胞约：90mV 心肌细胞约： 90mV 神经细胞约： 70mV 平滑肌细胞约：55mV 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制

12、 电生理的几个基本概念: 极化: 内负外正 去极化: 负值减小 复极化: 去极化后恢复极化状态 超极化: 负值增大 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制 哺乳动物骨骼肌 Outside cellsInside Cell Na+145 mM12 mM K+4 mM155 mM Cl-120 mM4 mM 有机负离子 385 mM Ca2+1mM 0.1 uM 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制 决定离子跨膜扩散的驱动力: 浓度差-化学驱动力 电位差-电驱动力 电化学驱动力电化学驱动力 平衡电位: 当电化学驱动力为零 时的跨膜电位。

13、细胞的生物电现象 （a) K在细胞内外的浓度差 一. 静息电位及其产生机制 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制 （b） K由细胞内向细胞 外的跨膜扩散 （a) K在细胞内外的浓度差 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制 细胞的生物电现象 一. 静息电位及其产生机制 影响静息电位水平的因素 膜内外K+浓度差； 膜对K+和Na+的相对通透性； 钠-钾泵活动的水平。 细胞的生物电现象 l 静息电位及其产生机制 l 动作电位及其产生机制 l 组织的兴奋和兴奋性 细胞的生物电现象 二. 动作电位及其产生机制 (ms)(ms) 0 0 3 3 5 5 4 4 2 2 1 1 7 70 0

14、 5 50 0 0 0 5 50 0 (mV)(mV) 动作电位： 指细胞受到刺激时在静息电位基础上产生的可传布 的电位变化。 ENa (+50 +70 mV) EK (-70 -90 mV) 细胞的生物电现象 二. 动作电位及其产生机制 锋电位： 是动作电位的标志 后电位： 在锋电位后出现膜电位的低 幅、缓慢的波动。 细胞的生物电现象 二. 动作电位及其产生机制 “全或无”现象; 不衰减性传导; 不发生总和。 动作电位的特点 细胞的生物电现象 二. 动作电位及其产生机制 膜电位的波动是由于带电离子跨膜流动产生的。 离子电流 内向电流引起膜的去极化 外向电流引起膜的复极化或超极化 细胞的生物电

15、现象 二. 动作电位及其产生机制 膜电位的波动是由于带电离子跨膜流动产生的。 离子电流 内向电流引起膜的去极化 外向电流引起膜的复极化或超极化 离子电流的方向和速度取决于 离子在膜两侧受到的驱动力 膜对该离子的通透性(膜电导） Na电流正反馈 细胞的生物电现象 二. 动作电位及其产生机制 动作电位产生的条件 u 钠通道通透性的变化 二. 动作电位及其产生机制 复活 u AP的传播 二. 动作电位及其产生机制 u AP的传播 二. 动作电位及其产生机制 u AP的传播 二. 动作电位及其产生机制 u 局部电位 二. 动作电位及其产生机制 定义定义: : 阈下刺激阈下刺激所引起受刺激局部出现的较小

16、所引起受刺激局部出现的较小的去极化电位波动的去极化电位波动 u 局部电位 二. 动作电位及其产生机制 u 局部电位 二. 动作电位及其产生机制 1.1.不是全或无不是全或无 2 2. .衰减式传播衰减式传播 3 3. .电位可以总和电位可以总和 细胞的生物电现象 l 静息电位及其产生机制 l 动作电位及其产生机制 l 组织的兴奋和兴奋性 细胞的生物电现象 三.组织的兴奋和兴奋性 兴奋：细胞对刺激发生反应的过程。 可兴奋细胞：神经细胞、肌细胞、腺细胞。 （一) 兴奋和可兴奋组织 兴奋收缩耦联 兴奋分泌耦联 细胞的生物电现象 三.组织的兴奋和兴奋性 （一) 兴奋和可兴奋组织 阈强度:使组织发生兴奋的最小刺激强度 （二) 细胞兴奋后兴奋性的变化 细胞的生物电现象 三.组织的兴奋和兴奋性 （二) 细胞兴奋后兴奋性的变化 细胞的