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1、第二章第二章细胞的基本功能胞的基本功能细胞的基本胞的基本结构：构：细胞膜的物胞膜的物质转运功能：运功能：细胞的信号胞的信号转导功能：功能：细胞的生物胞的生物电现象：象： 骨骼肌骨骼肌细胞收胞收缩功能：功能：2021/6/161本章要求本章要求掌掌 握握1.单纯扩散、易化散、易化扩散的概念、形式和特点；散的概念、形式和特点；2.原原发性主性主动转运的概念和运的概念和转运机制；运机制；3.静息静息电位、位、动作作电位的概念及位的概念及产生机制；生机制；4.动作作电位、局部反位、局部反应的特点；的特点；5.兴奋在同一在同一细胞上胞上传导的形式及特点；的形式及特点；6.兴奋-收收缩耦耦联的概念及其耦的
2、概念及其耦联物物质。2021/6/162第一节第一节 细胞膜的结构和物质转运功能细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构概述一、细胞膜的结构概述细胞膜主要由脂胞膜主要由脂质和蛋白和蛋白质组成，此外成，此外还有极少量的有极少量的糖糖类物物质。 液态镶嵌模型（液态镶嵌模型（fluid mosaic modelfluid mosaic model）的基本内容是：的基本内容是：膜以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分膜以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构和生理功能的蛋白质。子结构和生理功能的蛋白质。2021/6/163细胞膜的液态镶嵌模型细胞膜的液态镶嵌模型2021/6/
3、164二、二、细胞膜物胞膜物质转运功能运功能细胞外细胞外细胞内细胞内2021/6/165转运方式：运方式：1、单纯扩散：散： 2、易化易化扩散：散：载体方式：体方式：通道方式：通道方式：3、主主动转运：运：4、团块物物质：出胞：出胞：入胞：入胞：2021/6/166(一）一）、单纯扩散散概念概念:是一种是一种简单的物理的物理扩散，没有生物学的散，没有生物学的转运机运机制参与。制参与。脂溶性物脂溶性物质顺浓度差通度差通过细胞膜的胞膜的过程。程。举例例：O2、CO2 、NH3特点：特点： 顺浓度差度差 不消耗能量不消耗能量影响影响扩散因素：散因素： 膜两膜两侧的的浓度差度差 膜膜对物物质的的 通透
4、性通透性 2021/6/167（二）（二）、易化易化扩散散概念：概念：不溶于或不溶于或难溶于脂溶于脂质的物的物质在脂蛋白在脂蛋白 帮助下帮助下顺浓度差通度差通过细胞膜的胞膜的过程。程。类型型： 载体运体运输 通道运通道运输 电压门控控 化学化学门控控2021/6/1681、载体介体介导的易化的易化扩散散 2021/6/169 2、通道介导的易化扩散示意图通道介导的易化扩散示意图2021/6/1610门控离子通道分控离子通道分为三三类：1. 电压门控通道：控通道：在膜去极化到一定电位时开放，在膜去极化到一定电位时开放，如神经元上的如神经元上的NaNa+ + 通道；通道；2. 化学化学门控通道：控
5、通道：受膜环境中某些化学物质的影响受膜环境中某些化学物质的影响而开放而开放, ,这类化学物质（配基）主要来自细胞外液，这类化学物质（配基）主要来自细胞外液，如激素、递质等如激素、递质等；3. 机械机械门控通道：控通道：当膜的局部受牵拉变形时被激活，当膜的局部受牵拉变形时被激活，如触觉的神经末梢、听觉的毛细胞等都存在这类如触觉的神经末梢、听觉的毛细胞等都存在这类通道。通道。2021/6/1611易化易化扩散的散的影响因素影响因素膜两侧物质浓度差和电位差膜两侧物质浓度差和电位差膜上载体的数量或通道开放的数量膜上载体的数量或通道开放的数量易化扩散特点：易化扩散特点： 特异性特异性 （载体）体） 、
6、（通道）（通道） 饱和和现象象 竞争性抑制争性抑制2021/6/1612（三）主动转动（三）主动转动概念概念：细胞通胞通过本身的某种耗能本身的某种耗能过程，将某种物程，将某种物质的分子或离子由膜的低的分子或离子由膜的低浓度一度一侧移向高移向高浓度一度一侧的的过程。程。分分类：原原发性主性主动转运、运、继发性主性主动转运运二者区二者区别：原原发性主性主动转运：直接利用运：直接利用ATP能量能量继发性主性主动转运：运：间接利用接利用ATP能量能量特点：特点： 耗能并逆耗能并逆电-化学差化学差进行行2021/6/1613原发性主动转运示意图2021/6/1614继继发发性性主主动动转转运运2021/
7、6/1615钠钾泵（sodium-potassium pump） 简称称钠泵，也称，也称Na+-K+依依赖式。式。作用作用：在消耗代在消耗代谢能的情况能的情况下逆下逆浓浓度差将度差将细胞内的胞内的3个个Na+移出膜外，同移出膜外，同时把把细胞外胞外的的2个个K+移入膜内，因而保持移入膜内，因而保持了膜内高了膜内高K+和膜外高和膜外高Na+的不的不均衡离子分布均衡离子分布 。2021/6/1616意意义：钠泵活活动造成的造成的细胞内高胞内高K+是是许多代多代谢过程的必需条件；程的必需条件；钠泵将将Na+排出排出细胞将减少水分子胞将减少水分子进人人细胞内，胞内，对维持持细胞的正常体胞的正常体积有一
8、定意有一定意义；钠泵活活动能使能使钠钾离子逆离子逆浓度差和度差和电位差位差进行行转运，因而运，因而建立起一种建立起一种势能能贮备。这种种势能是能是细胞内外胞内外Na+和和K+等等顺着着浓度差和度差和电位差移位差移动的能量来源的能量来源。2021/6/1617主动转运与被动转运的区别主动转运与被动转运的区别主主动转运运被被动转运运需由需由细胞提供能量胞提供能量不需外部能量不需外部能量逆逆电-化学化学势差差顺电-化学化学势差差使膜两使膜两侧浓度差更大度差更大使膜两使膜两侧浓度差更小度差更小2021/6/1618（四）入（四）入 胞胞 和和 出出 胞胞2021/6/1619第二节细胞的跨膜信号转导功
9、能第二节细胞的跨膜信号转导功能跨膜信号跨膜信号转导方式分方式分为三三类：离子通道介离子通道介导的信号的信号转导。 G蛋白耦蛋白耦联受体介受体介导的信号的信号转导；酶耦耦联受体介受体介导的信号的信号转导；每每类都通都通过各自不同的各自不同的细胞信号分子完成信号胞信号分子完成信号转导。2021/6/1620(一一)由离子通道完成的跨膜信号由离子通道完成的跨膜信号传递、化学门控通道或配体门控通道：由化学物质控制通道的、化学门控通道或配体门控通道：由化学物质控制通道的开关：开关： (递质、递质、 激素等激素等) 例：例：终板膜化学门控通道终板膜化学门控通道2、门控通道：由跨膜电位大小控制通道的开关。、
10、门控通道：由跨膜电位大小控制通道的开关。例：钠通道例：钠通道, 跨膜电位控制跨膜电位控制3、机械门控通道：机械门控通道：例：例：听觉毛细胞听觉毛细胞2021/6/1621(二二) G蛋白耦蛋白耦联受体介受体介导的信号的信号转导2021/6/1622 由膜受体由膜受体-G-G-蛋白蛋白- -膜效应器酶组成的膜效应器酶组成的跨膜信号传递系统和第二信使类物质的生成跨膜信号传递系统和第二信使类物质的生成2021/6/1623第二信使学说第二信使学说 G蛋白蛋白-GDP第一信使第一信使+R G蛋白蛋白-GTP 效应器酶效应器酶 蛋白激酶蛋白激酶 第二信使第二信使及其他及其他 第二信使前体第二信使前体细胞
11、功能改变细胞功能改变2021/6/16241 第一信使：激素、第一信使：激素、递质等等2 效效应器器酶：腺苷酸：腺苷酸环化化酶、磷、磷酯酶C等等3 第二信使：第二信使：cAMP、IP3、DG受体受体-G蛋白蛋白-AC途径：途径： cAMP 受体受体-G蛋白蛋白-PLC途径：途径： IP3、DG2021/6/1625受体受体-G蛋白蛋白-AC途径途径2021/6/1626 受体受体-G蛋白蛋白-PLC途径途径磷脂酰二磷酸肌醇磷脂酰二磷酸肌醇 三磷酸肌醇三磷酸肌醇 二酰甘油二酰甘油2021/6/1627（三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导（三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导胰岛素和一些细胞
12、因子的受体本身具有胰岛素和一些细胞因子的受体本身具有酪氨酸激酶的活性酪氨酸激酶的活性当受体与相应的化学信号结合时，可直当受体与相应的化学信号结合时，可直接激活蛋白激酶接激活蛋白激酶引起受体自身的酪氨酸磷酸化和胞内蛋引起受体自身的酪氨酸磷酸化和胞内蛋白质的酪氨酸残基磷酸化，并由此实现细白质的酪氨酸残基磷酸化，并由此实现细胞外信号对细胞功能的调节。胞外信号对细胞功能的调节。2021/6/1628由受体完成的跨膜信号由受体完成的跨膜信号传递受体：受体：细胞中能与某些化学物胞中能与某些化学物质特异性特异性结合，引合，引发细胞胞特异生物学效特异生物学效应的特殊的特殊结构。构。受体本受体本质：蛋白：蛋白质
13、或或酶受体特征：受体特征： 特异性特异性 饱和性和性 可逆性可逆性第二信使学第二信使学说：激素：激素+受体受体第二信使第二信使酶激活激活2021/6/1629激素的作用机制：激素的作用机制：1、通通过膜受体膜受体传递调控信息：控信息：第二信使学第二信使学说2、通通过胞内受体胞内受体传递调控信息：控信息：基因表达学基因表达学说2021/6/1630基因表达学基因表达学说2021/6/1631第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象生物生物电（bioc-lectricity） ：是指一切活是指一切活细胞无胞无论处于静于静息状息状态还是活是活动状状态都存在都存在的的电现象。象。2021/6/1
14、6322021/6/1633跨跨膜膜电位位产生生机机制制2021/6/1634（一）静（一）静 息息 电电 位位静息静息电位位（resting potential，RP）是指是指细胞胞处于静息状于静息状态时，细胞膜两胞膜两侧存在的存在的电位位差差。意意义：是：是动作作电位位产生的基生的基础。2021/6/1635产生条件生条件主要有两个：主要有两个：细胞内外各种离子的胞内外各种离子的浓度分布不均，度分布不均，即存在即存在浓度差；度差； 在不同状在不同状态下，下，细胞膜胞膜对各种离子的各种离子的通透性不同。通透性不同。 2021/6/1636静息静息电位位产生机制生机制 12021/6/1637
15、静息静息电位位产生机制生机制 22021/6/1638（二）动（二）动 作作 电电 位位概念：概念：动作作电位位(action potential,AP)是指是指细胞受刺激胞受刺激时在静息在静息电位基位基础上上产生的可生的可扩布的布的电位位变化。化。 意意义：是：是细胞胞处于于兴奋状状态的的标志。志。阈电位：能触位：能触发动作作电位的膜位的膜电位位临界界值 。阈电位大位大约比比正常静息正常静息电位的位的绝对值小小1020mV 。动作作电位的位的产生条件生条件：静息静息电位去极化达到位去极化达到阈电位水平。位水平。 2021/6/1639神经纤维神经纤维AP心肌细胞心肌细胞AP2021/6/16
16、40动动 作作 电电 位位 的的 特特 点点 动作作电位呈位呈“全或无全或无”现象象：动作作电位一旦位一旦产生生就达到它的最大就达到它的最大值，其，其变化幅度不会因刺激的加化幅度不会因刺激的加强而增大；而增大；不衰减性不衰减性传导：动作作电位一旦在位一旦在细胞膜的某一部胞膜的某一部位位产生，就会立即向整个生，就会立即向整个细胞膜胞膜传布，而它的幅布，而它的幅度不会因度不会因为传布距离的增加而减小，可迅速布距离的增加而减小，可迅速扩布布到整个到整个细胞膜；胞膜；脉冲式脉冲式：由于由于绝对不不应期的存在，期的存在，动作作电位不能位不能重合在一起，重合在一起，动作作电位之位之间总有一定的有一定的间隔
17、而形隔而形成脉冲式成脉冲式图形形。2021/6/1641兴兴奋奋在在同同一一细细胞胞上上的的传传导导 A静息时B发生兴奋后C传导过程中2021/6/1642动作作电位形成机制位形成机制 1 30mv0mv-70mv-90mv2021/6/1643动作作电位形成机制位形成机制 230mv0mv-70mv-90mv2021/6/1644(三三)、局部、局部电位位概念：达不到概念：达不到阈电位的局部去极化。位的局部去极化。30mv0mv-70mv-90mv2021/6/1645局部反局部反应与与动作作电位的区位的区别2021/6/1646膜膜电位状位状态极极 化化 细胞膜两侧保持的内负外正的状态。细
18、胞膜两侧保持的内负外正的状态。去极化去极化 静息电位减小甚至消失的过程。静息电位减小甚至消失的过程。反极化反极化 膜内电位由零变为正值的过程。膜内电位由零变为正值的过程。复极化复极化 去极化、反极化后恢复到极化的过程。去极化、反极化后恢复到极化的过程。超极化超极化 静息电位增大的过程。静息电位增大的过程。2021/6/1647第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能2021/6/1648本本节主要以骨骼肌主要以骨骼肌为例例讨论以下内容：以下内容： 1、骨骼肌骨骼肌细胞胞结构构2、神神经兴奋如何引起骨骼肌收如何引起骨骼肌收缩 神神经-肌接肌接头处兴奋传递 兴奋-收收缩耦耦联肌肌丝滑行学滑行
19、学说3、骨骼肌的收骨骼肌的收缩形式形式4、影响骨骼肌收影响骨骼肌收缩的因素。的因素。 内容提要：内容提要：2021/6/16491、骨骼肌、骨骼肌细胞的胞的结构构骨骼肌细胞骨骼肌细胞 / 肌纤维肌纤维 肌原纤维肌原纤维 肌管系统肌管系统2021/6/1650肌原纤维结构肌原纤维结构肌小节：肌小节： 1/2明带明带 暗带暗带 1/2明带明带肌丝：肌丝：粗肌丝粗肌丝细肌丝细肌丝 2021/6/1651肌动蛋白肌动蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白肌钙蛋白肌钙蛋白细肌丝细肌丝2021/6/1652横桥作用：横桥作用： 与肌动蛋白结与肌动蛋白结合，扭动、解离、合，扭动、解离、复位、再结合复位、再结合. 有有AT
20、P酶活性酶活性2021/6/1653肌管系肌管系统横横 管管终未池终未池三三联联管管横横 管管纵纵 管管2021/6/1654肌管系肌管系统作用作用2021/6/1655骨骼肌骨骼肌细胞的胞的结构构骨骼肌细胞骨骼肌细胞 / 肌纤维肌纤维 肌原纤维肌原纤维 肌管系统肌管系统2021/6/16562、神、神经肌肉接肌肉接头处兴奋的的传递2021/6/1657神神经肌肉接肌肉接头兴奋传递过程程2021/6/1658神神经肌肉接肌肉接头兴奋传递特点特点2021/6/16593、兴奋收收缩耦耦联概念：概念：骨骼肌骨骼肌细胞胞兴奋时肌膜肌膜产生的生的电变化化导致肌肉收致肌肉收缩的机械的机械变化的化的过程程
21、Ca2+2021/6/16604、肌、肌丝滑行学滑行学说2021/6/1661肌肌丝滑行滑行过程：程：2021/6/1662骨骼肌收骨骼肌收缩过程程2021/6/16635、骨骼肌的收、骨骼肌的收缩形式形式等等长收收缩：只有：只有张力增加而无力增加而无长度改度改变的肌肉收的肌肉收缩形式。形式。等等张收收缩：只有：只有长度度缩短而无短而无张力改力改变的肌肉收的肌肉收缩形式。形式。2021/6/1664骨骼肌的收骨骼肌的收缩形式形式单收收缩：肌肉受：肌肉受单次刺激而出次刺激而出现的独立收的独立收缩。2021/6/1665骨骼肌的收骨骼肌的收缩形式形式复合收复合收缩：肌肉受高：肌肉受高频刺激而出刺激
22、而出现的叠加收的叠加收缩。2021/6/16662021/6/16676、影响骨骼肌收、影响骨骼肌收缩的主要因素的主要因素前前负荷荷 ：肌肉收：肌肉收缩前就遇到的前就遇到的负荷。荷。 初初长度：前度：前负荷作用下肌荷作用下肌纤维所所处的最初的最初长度。度。前负荷对收缩的影响：前负荷对收缩的影响：在一定范围内，前负荷愈大，在一定范围内，前负荷愈大，初长度愈长，收缩力愈大；初长度愈长，收缩力愈大；最适初长度时，肌肉收缩能最适初长度时，肌肉收缩能使肌肉产生最大张力；使肌肉产生最大张力；前负荷过大，初长度过长，前负荷过大，初长度过长，收缩力降低。收缩力降低。2021/6/1668不同初长度时粗、细肌丝
23、重合程度不同初长度时粗、细肌丝重合程度和产生张力的关系示意图和产生张力的关系示意图2021/6/1669后后负荷：肌肉收荷：肌肉收缩过程中所受的程中所受的负荷。荷。后负荷对收缩的影响：后负荷对收缩的影响：先产生张力，后出现缩短，先产生张力，后出现缩短，缩短发生后张力不再增加缩短发生后张力不再增加后负荷愈大，张力愈大，缩后负荷愈大，张力愈大，缩短出现愈迟，缩短的初速度和总长短出现愈迟，缩短的初速度和总长度愈小度愈小 2021/6/1670能影响肌肉收能影响肌肉收缩效果的肌肉内部功能状效果的肌肉内部功能状态。收缩能力好收缩能力好 收缩效果好收缩效果好收缩能力差收缩能力差 收缩效果差收缩效果差202
24、1/6/1671心心 肌肌心肌收心肌收缩具有以下特点：具有以下特点： 1. “全或无全或无”式收式收缩 2. 对细胞外液胞外液Ca2+的依的依赖性性 3. 心肌心肌细胞能抵抗胞能抵抗过度延伸的特性度延伸的特性2021/6/1672复习题复习题1.细胞膜的物胞膜的物质转运方式有哪些？运方式有哪些？简述述钠-钾泵的作用及意的作用及意义。2.简述静息述静息电位的位的产生机制及影响静息生机制及影响静息电位大小的因素。位大小的因素。3.何何谓动作作电位？位？简述述动作作电位的位的产生原理及特点。生原理及特点。4.神神经纤维动作作电位的位的传导形式有哪些？其形式有哪些？其传导的特征是什的特征是什么？么？5
25、.试述骨骼肌神述骨骼肌神经-肌接肌接头的的兴奋传递过程及其特点。程及其特点。6.何何谓兴奋-收收缩偶偶联？其？其结构基构基础是什么？是什么？钙起何作用？起何作用？2021/6/1673思思 考考 题题1.在生理在生理实验中，人工的中，人工的轻度增加度增加细胞外液胞外液K+浓度度时，其静，其静息息电位和位和动作作电位有何位有何变化？化？为什么？什么？2.改改变刺激刺激强度，度，单一神一神经纤维的的动作作电位有何位有何变化？何化？何谓“全全”或或“无无”式的？式的？3.当刺激神当刺激神经肌肉肌肉标本的神本的神经干干时，如果肌肉不，如果肌肉不发生收生收缩，可能有哪些原因？可能有哪些原因？2021/6/1674 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
