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1、第一节、细胞膜的跨膜物质转运功能,方式：两大类 小分子和离子：跨膜运输：单纯扩散与膜蛋白介导的跨膜运输。 大分子和颗粒物质：膜泡运输；,第六章 细胞的基本功能,一、被动转运 （一）单纯扩散（simple diffusion）,定义：细胞外液和细胞内液都是水溶液,脂溶性溶质分子从高浓度区域向低浓度区域通过细胞膜做跨膜运动或转运。 影响因素： 膜两侧的浓度差 脂溶性程度 其他因素如膜的性质 主体：氧气和二氧化碳,（二）、易化扩散（facilitated diffusion）,定义：非脂溶性物质，在膜结构中特殊蛋白质分子的帮助下也能较容易的由高浓度一侧通过膜向低浓度一侧移动。 特点： 从高浓度到低浓
2、度 蛋白质分子本身结构的特异性 某种物质的扩散通量是变化的 主体：葡萄糖 钠离子 钾离子 钙离子 氯离子 类型： 载体蛋白介导的运输 通道蛋白介导的运输,1. 载体介导的易化扩散,物质与载体蛋白的位点结合,引起后者变构将物质移向另侧。如葡萄糖、氨基酸等非离子物质的转运。 具有结构特异性、饱和现象和竟争性抑制特点。,（葡萄糖、氨基酸、核苷酸）,2. 通道介导的易化扩散,离子通道蛋白（channel protein）：跨膜蛋白，中心亲水性通道对离子具有高度的亲和力，但不与离子结合。 通道蛋白受电、化学因素剌激而变构产生水相孔道(通道), 带电离子经通道顺浓度移动。 体内钠、钾、钙等离子的跨膜扩散,
3、 均有其特异的通道蛋白参与, 分别称为钠通道、钾通道和钙通道等。 闸门：是通道蛋白的带电分子或基团（如羧基或磷酸基）所构成，可调控通道的开关。 通道有开放和关闭状态, 并由“闸门”控制。 运输特点：顺浓度梯度；速度快；高度选择性：只允许一种离子通过（离子类型决定于通道直径、形状及通道内部电荷的分布）；短暂开放；不消耗能量；,单纯扩散和易化扩散均系顺浓度差和电位差移动, 无需消耗能量, 称为被动转运。 如果转运的物质不带电，其最终达到的平衡点是两侧浓度差为零。 如果转运的物质是离子，则其最终的平衡点是电-化学势为零，此时浓度差并不消失。,二、主动转运,被运输的物质： 特定的离子（K + 、Na
4、+ 、Ca2+等） 细胞代谢必需的物质。 特点： 逆物质浓度梯度方向运输； 消耗代谢能。,（1）.原发性主动运输,定义：细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质分子或离子由膜的低浓度一侧向高浓度一侧的过程。 意义：建立一种势能储备，供细胞的其他耗能过程来用。 * 依赖式ATP酶： 本质是细胞膜上的一种蛋白质能分解ATP，使之释放能量，以供转运。,Na + -K + -ATP酶： Na+ - K +泵,Na + -K + -ATP酶： Na+ - K +泵,作用：同时具有载体和ATP酶活性。 催化ATP生成ADP，产生能量，经可逆性的磷酸化与去磷酸化，泵出Na+和泵入K+。水解一个ATP分子所产生
5、的能量可供泵出3个Na+ ，泵入2个K+ 。 意义： 使细胞内高K+ , 利于细胞代谢活动； 建立钠、钾浓度势能贮备是产生生物电的基础； 维持细胞内外渗透压平衡； 也可用于其它物质的主动转运(继发性主动转运)。,（2）.继发性主动运输,定义：某些物质主动运输所需的能量是间接来自ATP 的分解。,继发性主动运输,主体：葡萄糖、氨基酸等 分类：同向转运和逆向转运,三、出胞和入胞,定义： 大分子物质或固态、液态物质团块， 可通过膜更为复杂的结构、功能改变，使之进出细胞。 实例： 细胞的分泌活动 细菌、病毒或营养物质进入细胞 受体介导式入胞,入胞,细胞表面发生内陷，由胞膜把细胞外的大分子和颗粒物质包围
6、成小泡，最后脱离细胞膜进入细胞内的转运过程。吞噬作用 （phagocytosis） 吞饮作用 （pinocytosis） 受体介导的入胞 （receptor-mediated endocytosis）,出胞,大分子物质或固态、液态物质团由细胞排出的过程。出胞入胞均要耗能，消耗线粒体氧化工程中形成的ATP。,第二节 细胞的生物电现象,生物电：一切活组织的细胞，在安静状态和活动过程中均表现有电的变化，这种电的变化伴随着细胞生命活动出现。,+,+,+,+,+-+,+-+,一、静息电位(RP),定义： 未受刺激，细胞膜内外侧的电位差 数值： 膜外为零，膜内电位在-10mV -100mV 描述： 膜的极
7、化：内负外正 膜的去极化：膜内负值减小 膜的超极化：膜内负值加大 膜的复极化：先去极化，再向静息电位数值恢复 超射：高于零电位的部分,RP的形成机理,Na+K+泵生电作用 K+平衡电位K+i K+o K+外流促进K+外流的浓度势能阻碍K+外流的电场力K+的净外流为零,动作电位(AP),定义： 指膜受剌激时，在静息电位基础上产生的扩布性电位变化。 波形： 如图，膜两侧电位的快速倒转和复原：先快速去极化，后复极化 峰电位：短促而尖锐的脉冲样变化 意义：是细胞兴奋的标志,特点：全或无 只有外加刺激达到一定强度时，动作电位才能出现 在同一细胞上的动作电位的大小不随刺激强度而改变，传导距离而改变,生物电
8、产生的机制（离子学说）,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,A-,A-,细胞膜内外离子分布的浓度差异,为了保持细胞的兴奋性，维持膜内外钠离子和钾离子的浓度差异，细胞膜上的钠钾泵，可以把钠离子运出膜外，而把钾离子运回膜内。这种转运过程是逆浓度差进行的，需要消
9、耗能量。,AP的形成机理,除极相(上升支)： 剌激 钠通道开放 (通透性 ) - 电-化梯度-Na+内流 膜除极 - 电-化学平衡 钠平衡电位(超射) 复极相(下降支)： 钠通道很快失活Na+通透性迅速 k+通道激活和k+外流 膜内电位向负值恢复达到原先静息水平。后电位，负后电位，正后电位,小结：神经动作电位的除极是Na+内流, 复极是k+外流; 锋电位是动作电位的主要成分。 复极完毕后，膜钠泵活动, 以恢复两侧离子浓度，但不致改变膜两侧的电位差。,三、阈电位和局部兴奋,（1）阈刺激是产生Ap的必须条件,可兴奋组织（Rp） 阈电位 Ap,（2）阈强度为衡量组织兴奋性高低的指标，与兴奋性大小成反
10、比。,（3）阈电位：,膜去极化到一临界值，Na+ 通道爆发性开放产生Ap，此膜电位称阈电位。,（4）局部电位及其特性阈下刺激虽不能引起AP，但可引起膜电位有所变化。阈下刺激少量Na+内流产生低于阈电位的去极化局部反应.局部反应（电位）：阈下电流刺激时产生的电紧张电位和由膜自身产生的电活动（部分Na+通道开放）叠加在一起的膜去极化电位。,特性： a、等级性：其去极化幅度大小与阈下刺激大小呈正比非“全或无”现象。 b、衰减性：其去极化幅度随传布距离而叫电紧张性扩布（electrotonic propagation） c、总和现象 空间（spatial summation）：在同一细胞的不 同部位阈
11、下刺激引起的局部电位可叠加在一起。 时间（temporal summation）：在同一细胞上先后的刺激引起的局部电位也可叠加在一起。 d、无不应期总和或叠加后的局部电位若阈电位，则产生AP。,四、兴奋过程中兴奋性的变化,绝对不应期( absolute refractory period) 大多数钠通道失活 可兴奋组织在经历由刺激引起的时间内，不能接受新的刺激。 相对不应期(relative refractory period) 一些钠通道开始恢复 比阈刺激大的刺激，才能引起新的兴奋。 超常期( superanormal period) 膜电位接近阈电位兴奋性高于正常比阈刺激小的刺激，就能引起
12、新的兴奋。 低常期(subnormal period) 膜电位远离阈电位兴奋性低于正常,电压箝技术,将膜电位固定在一个特定的水平，记录膜电流的变化； 观察膜电导的指标/计算膜电导；,Theory-与电压钳基本相同； trait-钳制和记录的仅仅是微吸管电极尖端下所限定的面积只有几平方微米的一片膜； 高阻抗封接； Func-可记录到单个离子通道电流； Sig-证实离子通道的存在和活动特性；,膜片箝技术,五、兴奋在同一细胞上的传导神经冲动的传导（局部电流学说）,两种神经纤维传导的特点,有髓神经纤维：跳跃式，故速度快。,无髓神经纤维：无髓鞘和郎飞结，故其传导为非跳跃式，速度慢。,一、直接通讯,二、间
13、接通讯,第三节 细胞通讯,神经肌接头超微结构图,神经肌接头超微结构图,神经末梢AP到来,轴突末梢去极化，膜上Ca+通道开放,Ca+内流,Ca+启动突触小泡出胞，ACh释放,ACh经间隙扩散,ACh与终板膜上ACh受体结合,终板膜上化学门控通道开放，对Na+、K+的（尤其是Na+）透性增加,Na+内流，K+外流,终板膜去极化，终板电位总和,肌细胞产生AP,邻近肌细胞去极化达阈电位,三、细胞的信号转导,外界信号作用于细胞膜表面，膜结构中一种或多种特殊蛋白质分子发生变构，外环境变化的信息以新的信号形式传导到膜内，引发靶细胞相应的功能改变，如电反应。,信号转导（signal transduction）
14、,外界刺激信号细胞膜中的蛋白质膜内反应 信号物质：激素、神经递质、细胞因子等； 根据作用方式进行分类： 疏水性的：类固醇激素、维生素D、甲状腺激素；扩散透过胞膜，与胞内受体结合，发挥作用； 亲水性的：作用于胞膜表面的蛋白质，通过级联反应，信号转导，产生生物学效应。,分类,膜表面受体主要有三类： 离子通道型受体（ion-channel-linked receptor）； G蛋白耦联型受体（G-protein-linked receptor）； 酶耦联的受体（enzyme-linked receptor）,1、离子通道跨膜信号传递,1、定义：物质可以通过细胞膜上的通道蛋白质可实现转运过程，从而实现
15、细胞之间、细胞与外界刺激信号之间的信号传递。,通道类型,配体闸门通道：闸门的开关受化学物质调节。 如乙酰胆碱通道。 电压闸门通道：闸门的开关受膜电压的控制。 如Na+ 、K+ 、Ca2+ 通道等。 机械力闸门通道：闸门的开关受机械力的牵张控制。,（1）化学门控通道,定义：只有某种化学信号出现时，通道才会与之特异性结合，再打开。然后出现相应离子的易化扩散，从而完成信号的跨膜传递。 实例：ACh（乙酰胆碱） N型Ach受体 N型通道,（2）电压门控通道 定义： 外界刺激信号为电压变化，引起膜电位的改变，使通道开放，造成离子流动或其他胞内功能的改变。 实例： 神经和肌细胞膜上的Ca 2+通道-动作电位 *主要与动作电位的形成有关 *Na + ，K + ， Ca 2+通道,（3）机械门控通道 定义： 外界的机械性信号，直接激活膜中的机械门控通道，引起细胞跨膜电位的变化。 实例： 内耳毛细胞顶部的听毛受到切向力作用时，会发生短暂的感受器电位。,神经肌接头超微结构图,神经末梢AP到来,轴突末梢膜上Ca+通道开放,Ca+内流,Ca+启动突触小泡出胞，ACh释放,ACh经间隙扩散,ACh与终板膜上ACh受体结合,终板膜上化学门控通道开放，对Na+、K+的（尤其是Na+）透性增加,Na+内流，K+外流,
