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1、第二篇 细胞的基本功能,生理学电子教案,本篇内容包括： 第二章：细胞膜的结构特征和物质跨膜转运功能 第三章：细胞的跨膜信号转导 第四章：细胞的生物电现象 第五章：肌细胞的收缩,第二章：细胞膜的结构特征和物质跨膜转运功能,生理学电子教案,细胞膜或质膜（plasma membrane）,一、化学组成及分子结构,Representation of three-dimensional organization of plasma membranes. A bimolecular film of phospholipids forms the matrix of the membrane, and gl
2、obular proteins are embedded in the lipid core. Some proteins span the membrane; others are embeded in one of the lipid monolayers.,第一节 细胞膜的结构,细胞膜的基本结构及功能,1、脂质双分子层：70磷 脂 30胆固醇 特点：液态和可流动性功能 2、蛋白质：功能：细胞膜的大部 分功能由膜蛋白的功能决定， 例如物质转运功能（转运蛋 白）、受体功能、连接功能等 3、糖 类：膜上糖链的单糖排列 顺序不同而给不同细胞做了不 同的“记号”或使细胞具有了不 同的“标志”。例如
3、， 血型,Structural proteins junctions, cytoskeleton Receptors bind a signaling molecule Enzymes reactions ( signaling) Transporters channels,carrier proteins,Functions of membrane proteins,膜的基本结构及功能小结：,生理学电子教案,脂质双分子层构成了细胞内容物与外界环境的屏障，使得生命得以与非生命物质区别开来，然而要维持生命的存在，就一定要与外界环境进行物质和能量的交换。,第二节 、细胞膜的跨膜转运功能,What
4、molecules cross the cell membrane? How do these molecules cross the cell membrane?,生理学电子教案,（一）被动转运-单纯扩散（simple diffusion）,条件：既有水溶性 又有脂溶性,转运对象：O2、CO2等既有水溶性又有脂溶性的气体分子,特点： 1、顺浓度差 2、不需要protion帮助 3、不消耗能量,CO2,O2,生理学电子教案,（二）膜蛋白介导被动转运（passive transport）,在某些特定细胞膜蛋白的帮助下，某种物质顺浓度梯度通 过细胞膜的过程。,特点： 1、顺浓度差 2、protio
5、n帮助 3、不消耗能量,根据膜蛋白的不同可分为：通道中介的易化扩散和载体中介的易化扩散。,通道(channel) 载体 (carrier),1. 载体介导易化扩散 P/19,转运对象:葡萄糖，氨基酸， 代谢产物.,载体转运的特点：(1)顺浓度梯度转运,载体转运的特点：(2) Saturation (饱和现象),Carriers transporting a substrate reach their maximal rate.,载体转运的特点：(3)Specificity (特异性),Glucose transporters move 6 carbon sugars (hexoses).,Gl
6、ucose transporters will not move maltose (麦芽糖).,载体转运的特点:(4)Competition (竞争性),Only galactose,Glucose and galactose (半乳糖),生理学电子教案,载体中介的被动转运小结,转运速度慢载体需进行变构,转运对象：葡萄糖，氨基酸， 代谢产物.,特点： 1、顺浓度梯度 2、饱和现象 3、特异性高 4、竞争性抑制,转运物质： Na+, K+, Cl, Ca2+等直径较 小离子。 通道命名： 根据其结构特异性和转运离 子的特异性命名： Na+通道、K+通道、 Cl通 道、 Ca2+通道等 通道两种状
7、态：开放、关闭,2. 通道中介的易化扩散 （channel transport),How are the channels gated (opened)?,电压门控通道（Voltage gated） 化学门控通道（chemically gated） 机械门控通道（mechanically gated）,（3） 水通道通道介导的易化扩散,生理学电子教案,二、 主动转运（active transport）,定义：是指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物质的分子 或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧。,特点： 1、protin帮助 2、逆浓度差或电位差 3、耗能 种类：根据利用生物能和泵蛋白的方式，主
8、动转运分为原发性和继发性两种,生理学电子教案,（一）原发性主动转运（ primary active transport）,Na+-K+泵（sodium-potassium pump）,其他：钙泵，H+-K+泵等,Na+-K+泵活动的生理意义：,（1）钠泵活动造成细胞内外Na+ K+浓度差，产生生物电的前提 （2）维持细胞正常体积和防止水肿的作用; （3）维持细胞内pH稳定 （4）生电性 （5）建立或维持细胞内外之间的Na+、K+浓度势能贮备,生理学电子教案,二、继发性主动转运（secondary active transport）,利用Na+-K+泵活动产生的势能储备提供能量，逆浓度梯度进行跨
9、膜转运。,同向转运，逆向转运,肠道和肾小管上皮细胞对葡萄糖 氨基酸等的主动转运 某些神经递质的重摄取,不直接消耗ATP,生理学电子教案,三、出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis）,对于大分子物质或者固态和液态的物质团块，细胞采用 更加复杂的方式进行跨膜转运。,出胞：内分泌细胞分泌激素， 外分泌细胞分泌，神 经元释放神经递质等,入胞：巨噬细胞吞噬异物， 细胞摄取胆固醇等,跨膜信号转导概念的提出,细 胞 内,细 胞 外,化学信号,物理信号,机械，电 电磁波等,各种激素、神经递质、 神经调质、细胞因子、,细胞膜,应答反应,第二章 细胞的跨膜信号转导,生理学电子教案,1、离子通道
10、介导的信号转导,化学信号,神经递质,膜电位变化,特定的离子,第二节 跨膜信号转导的几种主要途经,二、G-蛋白介导的信号转导,第二节 跨膜信号转导的几种主要途经,三、酶藕联受体介导的信号转导,肽类激素：如胰岛素 细胞因子： 如：神经生长因子 上皮生长因子,第二节 跨膜信号转导的几种主要途经,酪氨酸激酶受体,生理学电子教案,第四章 细胞的生物电现象,静息电位:（resting potential） 动作电位:（action potential） 定义：指细胞受到刺激时，膜电位发生的一次快速、可逆的电位翻转。,生理学电子教案,第一节、静息电位（resting potential）,（一）形成条件：
11、1、离子的不平衡分布 2、静息状态下膜对不同离子有选择性通透 （只有钾离子能自由通过，其他离子几乎不能）,Resting potential 的产生机制,安静状态： 膜内K+浓度高、膜对K+的通透性大K+顺浓度差外流 (阴离子不能通过细胞膜)膜外电位、膜内电位 (内负外正)随着K+外流增多膜内外电位差K+外流阻力K+外流的阻力 (电位差)和动力（浓度差）相等膜电位稳定于某一数值 (K+平衡电位)。,K+的平衡电位 (equilibrium potential),R-气体常数； T-绝对温度； Z-离子价； F-法拉第常数,实际值比计算值略小，与膜对Na+有很小的通透性有关。,Nernst公式：
12、,Brief Summary:,安静情况下： 膜内K+浓度高（相差大约为35倍），静息时细胞膜对K+的通透性较大，K+向外扩散；由于细胞内的阴离子不能通过细胞膜，因此，出现所谓“内负外正”的跨膜电位差；随着K+向外扩散的进行，这种电位差加大；而这种电位差却是K+向外扩散的阻力，当这种阻力（电位差）和K+向外扩散的动力（浓度差）相等时，K+向外净扩散停止，膜电位差不再发生变化而稳定于某一数值，即所谓K+电-化学平衡电位，简称K+平衡电位。 此外，钠离子的背景电流，生电性的钠钾交换也参与了resting potential 的形成.,生理学电子教案,第二节 动作电位（ action potenti
13、al ）,去极化：刺激引起细胞膜上Na+通道开放，Na+在膜两侧浓度差驱动下内流，膜发生去极化；当去极化到某个临界膜电位水平时，发生Na+通道大量开放。这个临界膜电位称为阈电位 （threshold potential ） P/43 ,Na+大量内流形成陡峭的动作电位上升支。 反极化：当细胞膜为零时，Na+在膜两侧浓度差的驱动下继续内流，出现“内正外负”反极化电位。随着膜内电位的增大，Na+内流的阻力逐渐增大，Na+跨膜净移动逐渐减少直至为零，这时的膜内电位为Na+平衡电位。 复极化：膜内电位达到Na+平衡电位时，Na+通道关闭， K+外流出现复极化，并最终达到K+平衡电位。 超极化：这是由于
14、细胞膜Na+-K+泵（生电性钠泵）运行导致膜内电位朝更负的方向进行的结果，随着该过程的减弱，膜内电位恢复到静息电位水平,三、动作电位是一种可传播的信号 p/57,无髓神经纤维动作电位的传导,有髓神经纤维动作电位的传导,第四节 离子通道与细胞电活动 备用(关闭) 激活(开放) 失活(关闭) 复活(关闭),第五节、可兴奋细胞及其兴奋性,（一） 兴奋性（excitation）p/65 有效刺激的三个条件： 一定的强度， 一定的作用时间， 一定的时间强度变化率 阈强度（threshold intensity） 是衡量兴奋性高低的指标，其大小与兴奋性成反比,影响兴奋性的因素 静息电位水平， 阈电位水平，
15、 Na+通道的性状 （二）兴奋性的周期性变化 绝对不应期（absolute refractory period） 相对不应期（relative refractory period） 超常期 低常期 恢复正常,（二）兴奋后兴奋性的周期性变化,第五章：肌细胞的收缩,（一）动作电位在神经肌 细胞 之间的传递 （二）肌细胞的动作电位引 起Ca2+ 的释放（兴奋 收缩耦联） （三）肌细胞的收缩（滑行 学说）,生理学电子教案,第一节 动作电位在神经肌 细胞 之间的传递,动作电位,动作电位在神经肌细胞之间的传递过程,1、当神经纤维的动作电位到达神经末梢时，引起电压门控式Ca2+通道开放，导致Ca2+进入轴突末梢，触发大量囊泡向轴突膜的内侧面靠近，并通过囊泡膜与轴突膜的融合，使融合处出现裂口，将囊泡中的ACh全部进入接头间隙 2、接头间隙中ACh分子的扩散 3、ACh分子到达终板膜时，与化学门控通道上的Ach受体结合，通道开放，Na+内流和K+外流，其总的效应是使终板膜处原有的静息电位减小（去极化型局部电位，即所谓终板电位）。当终板电位叠加到阈电位时，导致终板膜邻接的肌细胞膜中电压门控Na+通道开放，引发一次向整个肌细胞膜作“全或无”式传导的动作电位。,影响神经-肌接头传递的-因素,影响ACh释放的
