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1、第二章 细胞的基本功能 细胞膜的结构和物质转运 细胞的电活动 内 容 介 绍 肌细胞的收缩 第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能 一、膜结构一、膜结构 （一）脂质双分子层（一）脂质双分子层 脂质双分子层为基本骨架脂质双分子层为基本骨架 （二）细胞膜蛋白质（二）细胞膜蛋白质 镶嵌或贯穿于脂质双分子层中镶嵌或贯穿于脂质双分子层中 （三）细胞膜糖类（三）细胞膜糖类 作为抗原决定族作为抗原决定族= =免疫信息免疫信息( (血型血型) ) 作为膜受体的作为膜受体的“可识别可识别”部分部分 二、细胞膜的跨膜物质转运功能二、细胞膜的跨膜物质转运功能 通透性的影响因素通透性的影响因素:
2、: 1. 1.大小大小; 2.; 2.可溶性可溶性; 3.; 3.带电性带电性 分类分类: : 被动转运被动转运: : 顺着浓度差顺着浓度差, ,电位差电位差( (电电- -化学梯度化学梯度 ) ) 主动转运主动转运: : 逆着电逆着电- -化学梯度化学梯度 （一）被动转运（一）被动转运(passive transport)(passive transport) 概念：物质顺电概念：物质顺电- -化学梯度转运的过程化学梯度转运的过程 特点：特点： 细胞本身不耗能细胞本身不耗能 依靠或不依靠膜蛋白依靠或不依靠膜蛋白“ “协助协助” ” 顺电顺电- -化学梯度进行化学梯度进行 分类：分类： 单纯扩
3、散（不需单纯扩散（不需“ “协助协助” ” ） 易化扩散（需易化扩散（需“ “协助协助” ” ） 被 动 转 运 的 动 力 1. 1.单纯扩散单纯扩散(simple diffusion)(simple diffusion) (1) (1) 概念概念: :一些脂溶性物质由膜的高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浓度一侧向低浓度一侧移动的过程 (2) (2) 转运的物质：转运的物质：OO 2 2 、COCO 2 2 、NHNH 3 3 、 N N2 2 、尿素、类固醇类激素、尿素、类固醇类激素 等等 (3) H(3) H 2 2 OO是以单纯扩散和是以单纯扩散和水通道水通道
4、(1)(1)概念概念: :在膜蛋白的介导下在膜蛋白的介导下, ,带电带电 离子和水溶性分子由高浓度向低离子和水溶性分子由高浓度向低 浓度侧移动的过程浓度侧移动的过程. . (2)(2)分类分类: : 经载体易化扩散经载体易化扩散( (船船) ) 经通道易化扩散经通道易化扩散( (桥桥) ) 2. 2.易化扩散易化扩散(facilitated diffusion)(facilitated diffusion) （1 1）经载体易化扩散）经载体易化扩散 转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质 特点特点: : 选择性选择性 饱和性饱和性 竟争性竟争性 浓度和电压依从性浓度和电压依从性 （2 2）
5、经通道易化扩散经通道易化扩散 通道: 隧道，channel 特点 : v高速度:水相孔道 钠通道 G载体 钠-钾ATP酶 1107 1104 5102/S v离子选择性 静息;激活;失活三种状态. v通透性不是固定不变 通道的分类通道的分类 依据转运的离子不同依据转运的离子不同 钠通道钠通道 钙通道钙通道 钾通道钾通道 氯通道氯通道 依据刺激因素不同依据刺激因素不同 电压门控电压门控: :膜电位使闸门开放膜电位使闸门开放 化学门控化学门控: :化学信号使闸门开放化学信号使闸门开放 机械门控机械门控: :机械刺激使闸门开放机械刺激使闸门开放 离子通道的离子通道的“ “闸门闸门” ”（gatega
6、te）样结构样结构 ( (二二) )主动转运主动转运(active transport)(active transport) 指物质逆电指物质逆电- -化学梯度转运的过程化学梯度转运的过程 特点：特点：细胞本身消耗能量（细胞本身消耗能量（ATPATP） 依靠膜蛋白质依靠膜蛋白质( (泵泵) )的的“ “帮助帮助” ” 逆电逆电- -化学梯度进行化学梯度进行 分类：分类：原发性主动转运原发性主动转运 如如:Na:Na + + -K-K + + 泵、泵、HH + + -K-K + + 泵等泵等 继发性主动转运继发性主动转运 1. 1. 泵转运泵转运NaNa + + -K-K + + 泵（泵（NaN
7、a + + -K-K + + - -ATPaseATPase） 维持膜内外维持膜内外 NaNa + + o o 、 KK + + i i 分布的不均匀状态分布的不均匀状态 钠-钾泵 ATPATP释放能量释放能量 2K2K + + 泵至细胞内泵至细胞内;3Na;3Na + + 泵至细胞外泵至细胞外 ATPATP酶酶 当当 NaNa + + i i /K/K + + o o 钠泵作用示意图 2. 2.继发性主动转运继发性主动转运 概念概念： 逆电逆电- -化学梯度转运时化学梯度转运时, ,能量来自能量来自 膜两侧膜两侧NaNa + + 差差, ,而而NaNa + + 差是差是NaNa + + -K
8、-K + + 泵泵 分解分解ATPATP释放的能量建立的释放的能量建立的. . vv同向转运（同向转运（symportsymport） vv反向转运（反向转运（antiportantiport） NaNa+ + 葡萄糖 葡萄糖 NaNa+ + 氨基酸 氨基酸 紧密连接紧密连接 钠泵钠泵 3Na3Na + + 2K2K + + 2K2K + + 3Na3Na + + 葡萄糖葡萄糖 氨基酸氨基酸 载体载体 载体载体 3. 3.入胞和出胞式转运入胞和出胞式转运 出胞出胞: :指细胞把成块的内容物由细胞指细胞把成块的内容物由细胞 内排出的过程内排出的过程. . 入胞入胞: :指细胞外的大分子物质或团块
9、指细胞外的大分子物质或团块 进入细胞的过程，包括吞噬和吞饮进入细胞的过程，包括吞噬和吞饮. . 出胞： 入胞: 第二节 细胞的跨膜电变化 v埃及残存的史前古文字（电鱼击人） v恩格斯：地球上几乎没有一种变化发 生而不同时显示出电的现象 v临床应用:心电图、脑电图、肌电图、 胃电图、视网膜电图 定义：伴随细胞生命活动出现的电现象 vGalvani(1780年):手术刀引起蛙腿收缩 生物电现象的定义和发现 发现： 一、细胞的生物电现象一、细胞的生物电现象 （一）静息电位一）静息电位(resting potential RP)(resting potential RP) 1. 1.概概 念念: :细
10、胞在未受刺激时存在于膜两侧细胞在未受刺激时存在于膜两侧 的电位差的电位差( (内负外正的极化状态内负外正的极化状态) ) 2.2.证明证明RPRP的实验：的实验： （甲）证明膜外无电位差（甲）证明膜外无电位差 （乙）证明膜内、外间有电位差（乙）证明膜内、外间有电位差 （丙）证明膜内无电位差（丙）证明膜内无电位差 二、生物电现象的产生机制二、生物电现象的产生机制 化学现象化学现象 膜两侧形成电位差必须具备的膜两侧形成电位差必须具备的 两个条件：两个条件： 膜两侧的离子分布不均，膜两侧的离子分布不均， 存在浓度差存在浓度差 有对离子选择通透的膜有对离子选择通透的膜 (1)(1)静息时膜内、外离子分
11、布不匀静息时膜内、外离子分布不匀 细胞内细胞内 细胞外细胞外 NaNa + + i i Na Na + + o o 11 1010 KK + + i i K K + + o o 4040 1 1 ClCl - - i i Cl Cl - - o o 11 1515 Ca Ca2+ 2+ i i Ca Ca2+ 2+ o o 1 1 1200012000 2K2K + + 3Na3Na+ + KK+ + （ （20402040倍）倍） NaNa+ + （ （77 1212倍）倍） 细胞膜内、外离子分布不匀机制细胞膜内、外离子分布不匀机制 (2)(2)静息时膜对离子的通透性不同静息时膜对离子的通透
12、性不同 通透性：通透性：KK+ + ClCl - - NaNa+ + A A - - 静息状态下细胞膜内外主要离子分布静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性及膜对离子通透性 动动 力力 KK + + 平衡电位平衡电位 KK + + 浓度差浓度差 KK + + 外流外流 阻阻 力力 外正内负的电场力外正内负的电场力 动力动力= =阻力阻力 (1)(1)条件条件 K K + + i i KK + + o o 3030 1 1 安静时膜主要对安静时膜主要对KK + + 通透通透 静息电位的产生机制静息电位的产生机制 （2)2)机制机制 KK + + 外流的示意图外流的示意图 2K2K +
13、 + 3Na3Na+ + 高高NaNa + + 高高KK + + KK + + KK + + Pr Pr - - Pr Pr - - Pr Pr - - KK + + KK + + KK + + KK + + KK + + KK + + KK + + KK + + KK + + KK + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 电场电场 力力 浓度浓度 差差 KK i i 顺浓度差向外扩散顺浓度差向外扩散 动力动力= =阻力阻力动态平衡动态平衡 结论结论: :RPRP的产生是的产生是KK 外流的结果
14、 外流的结果 RP=KRP=K 平衡电位 平衡电位 总结总结 膜内负电场膜内负电场 膜外正电场膜外正电场 形成内负外正的极化状态形成内负外正的极化状态 （二）动作电位二）动作电位( (action potential APaction potential AP) ) 1.定义:受刺激后，膜两侧电位快 速的倒转和复原(内正外负). mVmV +35+35 0 0 -55-55 -70-70 超射超射 后电位后电位 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 （msms） 阈电位阈电位 复极化复极化去极化去极化 静息电位静息电位 锋电位锋电位 后电位:在锋电位后,微小而缓 慢的电位波动. 下降支：复极
15、化 锋电位 上升支：去极化 负后电位:后去极化 正后电位:后超极化 2.2.动作电位的波形动作电位的波形 3.3.与与APAP相关的概念相关的概念: : 极极 化化: :膜在静息时外正内负的状态膜在静息时外正内负的状态 去极化去极化: :静息电位减小静息电位减小( (膜内负电荷膜内负电荷) ) 超极化超极化: :静息电位增大静息电位增大( (膜内负电荷膜内负电荷) ) 复极化复极化: :向静息电位恢复的过程向静息电位恢复的过程 反极化反极化: :去极化到零后进一步变为正去极化到零后进一步变为正 4.4.动作电位的特点动作电位的特点 全或无 现象 脉冲式的,不能总和. 不同的可兴奋细胞,AP的波形 和持续时间可不同. 在同一细胞上AP大小不随刺激 强度和传导距离而改变的现象. 1.AP1.AP产生的基本条件产生的基本条件: : 膜内外存在膜内外存在NaNa + + 差差: : NaNa + + i i
