《生理学课件-细胞的基本功能ppt讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生理学课件-细胞的基本功能ppt讲解（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 细胞的基本功能 第一节 细胞膜的物质转运功能 第三节 肌纤维的收缩功能 第二节 细胞的生物电现象 第一节 细胞膜的物质转运功能 膜的化学组成和分子结构 (一)脂质双分子层 以液态的脂质 双分子层为基架， 具有稳定性和流动 性。 (二)细胞膜蛋白质 镶嵌或贯穿于 脂质双分子层中， 生物膜具有的各种 功能大多与其有关 。 细胞膜的跨膜物质转运功能 被动转运 （包括单纯扩散和易化扩散） 主动转运 指物质顺 电位或化学梯 度的转运过程 。 指物质逆浓 度梯度或电位梯 度的转运过程。 被动转运(passive transport) 概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。 特点： 不耗能（转运动力
2、依赖物质的电-化学梯 度所贮存的势能） 依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 顺电-化学梯度进行 分类： 单纯扩散 易化扩散 一、单纯扩散(simple diffusion) (1)概念: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。 CO2i CO2o O2o O2i (2)特点: 扩散速率高 无饱和性 不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 不需另外消耗能量 扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关 ，用扩散通量（mol or mol数/min.cm2)表示。 (3)转运的物质： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇 类激素 等少数几种。 注：膜对H2O具高度通透性，H2
3、O除单纯扩散外 ，还可通过水通道跨膜转运。 二、易化扩散(facilitated diffusion) (1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质, 需特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向 低浓度一侧移动的过程。 (2)分类: 经载体的易化扩散 经通道的易化扩散 1、经载体的易化扩散 转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质 载体在细胞膜的一侧与被 转运的物质相结合，通过本身构 型的改变而将物质转运至膜的另 一侧 如：葡萄糖和某些氨基酸 特点：特异性；饱和 性；竞争抑制。 机制：载体蛋白分子 内部的变构 经载体的易化扩散 葡萄糖的易化扩散 2、经通道的易化扩散 转
4、运的物质:各种带电离子 K+i K+o Na+o Na+i 经通道的易化扩散 离子通道一类与离子易化 扩散有关的膜蛋白质有分子 细胞膜上的离子通道有Na+通 道、K+通道、Ca2+通道 特点：蛋白构形决定功能（开 放或关闭）；有一定特异性。 化学门控通道/配体门控通道 ：化学信号。如 神经-肌接头：Ach N- AchR Na+内流 终板电位。神经细胞突 触后膜：如谷氨酸、门冬氨酸、-氨基丁酸 等。 电压门控通道：跨膜电位变化 。如神经和肌细胞表面膜，神经干表面膜。 (3)特点: 需依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 不需另外消耗能量 选择性（特殊膜蛋白质本身有结构特异性） 饱和性（结合位点是有限的）
5、 竟争性（经同一特殊膜蛋白质转运） 浓度和电压依从性（特殊膜蛋白质的变构是有 条件的，如化学门控通道、电压门控通道） 三、主动转运(active transport) 概念：离子或小分子物质在膜上“泵”的作用下， 逆浓度差或逆电位差的耗能转运过程。 特点：需要消耗能量,能量由分解ATP来提供； 依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”； 是逆电-化学梯度进行的。 分类： 入胞和出胞式转运。 继发性主动转运（简称：联合转运）； 原发性主动转运（简称：泵转运）； 如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 泵转运Na+-K+泵 Na+-K+泵又称Na+-K+-ATPase，简称钠泵。 当Na
6、+i K+ o时 ，都可被激 活，ATP分 解产生能量 ，将胞内的 3个Na+移至 胞外和将胞 外的2个K+ 移入胞内。 通道转运与钠-钾泵转运模式图 钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转 运的提供了动力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+- 载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸的复合体形式进行的 联合转运）。 维持Na+o高、K+i高 原先的不均匀分布状态 2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外 分解ATP产生能量 当Na+i/K+o激活钠-钾泵: 四、入胞和出胞 一些大分子物质或团块进出细胞,是通过 细胞本身的吞吐活动进行的,亦可属于主动转 运过程。 出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内排 出的过程
7、。 主要见于细胞的分泌过程：如激素、神 经递质、消化液的分泌。 入胞:指细胞外的大分子物质或团块进入 细胞的过程。 分 为：吞噬=转运物质为固体; 吞饮=转运物质为液体。 分泌物排出 融合处出现裂口 囊泡向质膜内侧移动 膜性结构包被=分泌囊泡 高尔基复合体 粗面内质网合成蛋白性分泌物出胞： 囊泡膜与质膜的某点接触并融合 囊泡的膜成为细胞膜的组成部分 细胞膜上的受体对物质的“辨认” 发生特异性结合=复合物 复合物向膜表面的“有被小窝”移动 “有被小窝”处的膜凹陷 凹陷膜与细胞膜断离=吞食泡 吞食泡与胞内体的膜性结构相融合 入胞: 复习思考题 1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？ 2.Na+-K+泵
8、的作用意义？ 3.在一般生理情况下,每分解一分子ATP,钠泵运转可 使( ) A.2个钠离子移出膜外 B.2个钾离子移入膜内 C.2个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 D.3个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 E.2个钠离子移出膜外,同时有3个钾离子移入膜内 D 4、细胞膜的脂质双分子层是( ) A.细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.离子进出细胞的通道 D.受体的主要成分 E.抗原物质 5、葡萄糖进入红细胞膜是属于( ) A.单纯扩散 B.主动转运 C.易化扩散 D.入胞作用 E.吞饮 A C 概 述 恩格斯在100多年前就指出：“地球上
9、几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的 变化”。人体及生物体活细胞在安静和活动 时都存在电活动，这种电活动称为生物电现 象（bioelectricity）。细胞生物电现象是 普遍存在的，临床上广泛应用的心电图、脑 电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不同 器官和组织活动时生物电变化的表现。 第二节 细胞的生物电现象 “ 细胞的生物电现象 静息电位：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内 外存在的恒定电位差。 动作电位：细胞活动时，细胞膜内外存在的变化 的电位波动。 2.RP实验现象 ： 一、静息电位(resting potential RP) 1.概 念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外 存在的电
10、位差。 2.实验现象： 3.证明RP的实验： （甲）当A、B电极都位于 细胞膜外，无电位改变， 证明膜外无电位差。 （乙）当A电极位于细胞 膜外， B电极插入膜内时 ，有电位改变，证明膜内 、外间有电位差。 （丙）当A、B电极都位于 细胞膜内，无电位改变， 证明膜内无电位差。 4.与RP相关的概念： 静息电位:细胞处于相对安静状态时，细 胞膜内外存在的电位差。 膜电位:因电位差存在于膜的两侧所以又 称为膜电位（membrane potential）。 习惯叫法:因膜内电位低于膜外，习惯上 RP指的是膜内负电位。 静息电位主要由K+外流形成的电-化学平衡电 位，故又称为K+平衡电位。 RP值描述
11、: RP膜内负电位(-70-90mV)=超极化 RP膜内负电位(-70-50mV)=去极化 静息电位的变化 极 化 安静时, 膜两侧电位外正内负 超极化 膜两侧电位差加大,膜 内负值 增大 去极化 膜两侧电位差减小, 膜内负值 变小 复极化 去极化 后，膜内电位向逐渐 变大， 恢复到静息电位状态 反极化 膜两侧电位发生倒转, 膜外为 负, 膜内为正 二、动作电位(action potential AP) 1.概 念：可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息 电位基础上发生一次短暂的、可逆的,并可向周围扩 布的电位波动称为动作电位。 2.AP实验现象 ： 去 极 化 上 升 支下降支 3.动作电位的图形
12、 刺激 局部电位 阈电位 去极化 零电位 反极化（超射） 复极化 （负、正）后电位 4.动作电位的特征： 是非衰减式传导的电位。 具有“全或无”的现象：即同一细胞上 的AP大小不随刺激强度和传导距离而改变 的现象。 5.动作电位的意义： AP的产生是细胞兴奋的标志。 6.与AP相关的概念: 极 化:以膜为界，外正内负的状态。 去极化:膜内外电位差向小于RP值的方向变化的过程 。 超极化:膜内外电位差向大于RP值的方向变化的过程 。 复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。 反极化: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。 阈电位:引发AP的临界膜电位数值。 局部电位:低于阈电位
13、的去极化电位。 后电位：锋电位下降支最后恢复到RP水平以前，一种 时间较长、波动较小的电位变化过程。 包括：负后电位=去极化后电位， 正后电位=超去极化后电位。 三、生物电现象的产生机制 （一）化学现象 要在膜两侧形成电位差， 必须具备两个条件：膜两侧 的离子分布不均，存在浓度差 ； 对离子有选择性通透的膜 。 膜两侧K+差是促使K+扩 散的动力，但随着K+的不断扩 散，膜两侧不断加大的电位差 是K+继续扩散的阻力，当动力 和阻力达到动态平衡时，K+的 净扩散通量为零膜两侧的平 衡电位。 通透膜 选择性通透膜 (1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 Na+iNa+o110, K+iK+o30
14、1 Cl-iCl-o114, A-iA-o 41 （二）静息电位的产生机制 1.静息电位的产生条件 主要离子分布 ： 膜内 ： 膜外 ： (2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：K+ Cl- Na+ A- 静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性 2.RP产生机制的膜学说: 静息状态下细胞膜内外离子分布不均；细胞 膜对离子的通透具有选择性:K+Cl-Na+A- Ki顺浓度差向膜外扩散 A-i不能向膜外扩散 K+i、A-i膜内电位(负电场) K+o膜内电位(正电场) 膜外为正、膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP 结论:RP的产生主要是K向膜外扩散的
15、结果。 RP=K+的平衡电位 1.AP产生的基本条件: 膜内外存在Na+差:Na+iNa+O 110； 膜在受到阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加： 即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。 （三）动作电位的产生机制 2.AP的产生机制: AP上升支 AP下降支 当细胞受到刺激 细胞膜上少量Na+通道激活而开放 Na+顺浓度差少量内流膜内外电位差局部电位 当膜内电位变化到阈电位时Na通道大量开放 Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引再生式内流 Na+i、K+O激活Na+K+泵 2.AP的产生机制: 膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支） Na+通道关Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K顺浓度差和膜内正电位的吸引K迅速外流 膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支） Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平后电位 结论：AP的上升支由Na内流形成，下降 支是K外流形成的，后电位是NaK泵活动 引起的。 AP的产生是不消耗能量的，AP的恢 复是消耗能量的（NaK泵的活动）。 AP=Na的平衡电位。 证明：Nernst公式的计算 AP达到的超射值（正电位值）相当于计 算所得的ENa值。 应用N
