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1、人卫版 生理学 第二章 细胞的基本功能大庆医学高等专科学校大庆医学高等专科学校 苏莉芬苏莉芬生理学第二章细胞的基本功能一、单纯扩散（一、单纯扩散（simple diffusionsimple diffusion）1.1.概念：概念： 脂溶性物质由膜高浓度一侧向低浓度一侧的转运（如：O2，CO2）。2.2.决定因素：决定因素：浓度差膜的通透性第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能 二二. .易化扩散（易化扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）1. 1. 概念：概念：非脂溶性物质在膜蛋白质的协助下，由膜高浓度一侧向低浓度一侧
2、的扩散。2. 2. 类型类型经载体经通道第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能（一）载体易化扩散小分子亲水性物质经载体蛋白的介导，顺浓度梯度的跨膜转运。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转运代谢物质:葡萄糖、氨基酸1. 结构特异性3. 竞争性抑制 2. 饱和现象顺浓度梯度转运载体完成第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能载体易化扩散特点载体易化扩散特点(二) 通道易化扩散转运带电离子 (Na+(Na+、K+K+、CaCa2+2+) )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顺浓度梯度转运通道蛋白完成通道的功能状态
3、激活：开放，离子转运失活：关闭第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能通道易化扩散特点通道易化扩散特点1.转运速度快2.离子选择性3.门控特性通道类型电压门控性通道化学门控性通道机械门控性通道 三三. .主动转运（主动转运（active transportactive transport）p概念概念: : 在膜蛋白的参与下，细胞通过本身的耗能过程，将物质分子或离子逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运过程。p 特点：特点：逆浓度和电位梯度转运消耗能量第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能泵泵3Na+2K+ATP细胞内细胞内ADP第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能
4、细胞的跨膜物质转运功能1. 1. 原发性主动转运原发性主动转运钠钠钾泵（钠泵）：钾泵（钠泵）： Na+-K+-ATP酶作用作用: 分解ATP供能， 逆浓度差转运Na+、K+直接利用ATP获能1）概念:指某些物质间接利用分解ATP释放的能量而实现的主动转运过程。 2. 2. 继发性主动转运继发性主动转运第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能3）类型同向转运：小肠葡萄糖的吸收逆向转运：Na+-H+交换2）特点间接耗能（钠泵）膜转运体（特殊蛋白质）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 泵泵Na+K+ATPADP转运体转运体Na+Na+细细胞胞GH+H+同同向
5、向转转运运逆逆向向转转运运继发性主动转运第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能概念概念指大分子和颗粒物质进入细胞的过程。四四. .膜泡运输膜泡运输1.1.入胞（入胞（endocytosisendocytosis）形式形式吞噬吞饮第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能概念概念大分子或团块物质排出细胞的过程。2.2.出胞（出胞（exocytosisexocytosis）形式形式腺体分泌激素释放神经递质释放第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能 被动与主动转运方式的比较 被动转运被动转运主动转运主动转运 单纯扩散单纯扩散 易化扩散易化扩散通
6、道通道 载体载体 原发性原发性 继发性继发性转运方向转运方向高浓度高浓度低浓度低浓度低浓度低浓度高浓度高浓度膜蛋白膜蛋白否否需需需需需需需需饱和现象饱和现象无无有有无无有有有有化学特异性化学特异性无无有有有有有有有有代谢能量代谢能量及来源及来源 不消耗不消耗直接消耗直接消耗ATPATP 间接消耗间接消耗 离子浓度差离子浓度差转运物质转运物质O O2 2，COCO2 2NaNa+ +K K+ +CaCa+ +葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸NaNa+ +、K K+ +CaCa+ +、H H+ +葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸 一、细胞跨膜信号转导一、细胞跨膜信号转导v信号信号: :含有信息内容的一种物质或刺激
7、。v机体内的信号机体内的信号: :存在于细胞外液中含有信息 内容的化学物质, 或机械的、电的、电磁波 等刺激。第二节第二节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 各种能量形式的外界信号作用于靶细胞时，并并不需要进入细胞内直接影响不需要进入细胞内直接影响细胞内的过程。而是作用于细胞膜表面，通过引起膜结构中的一种或数种特殊蛋白质分子的变构作用，蛋白质分子的变构作用，将外界环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内，再引发被作用细胞相应的功能改变， 这一过程称为跨膜信号转导。称为跨膜信号转导。第二节第二节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 细胞跨膜信号转导：细胞跨膜信号转导：二、跨膜信号转导的途径和
8、方式二、跨膜信号转导的途径和方式 (一) G蛋白耦联受体介导的信号转导 (二) 离子通道受体介导的信号转导 (三) 酶联型受体介导的信号转导 第二节第二节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 神经递质、激素等神经递质、激素等（第一信使）（第一信使）兴奋性兴奋性G G蛋白蛋白(GS)(GS)激活腺苷酸环化酶激活腺苷酸环化酶(AC)(AC)ATPATPcAMPcAMP细胞内生物效应细胞内生物效应激活激活cAMPcAMP依赖的依赖的PKPK结合结合G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体激活激活G G蛋白蛋白 G G蛋白耦联受体介导蛋白耦联受体介导的信号转导过程：的信号转导过程：第二节第二节 细胞的信号转导
9、功能细胞的信号转导功能 (一) 由G蛋白耦联受体介导的信号转导第二信使第二信使主要有主要有: : cAMP(环-磷酸腺苷) IP3(三磷酸肌醇) DG(二酰甘油) cGMP(环-磷酸鸟苷) Ca2+等.第二节第二节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 (二) 离子通道受体介导的信号转导 化学化学化学化学门门控通道：控通道：控通道：控通道：（骨骼肌（骨骼肌终板膜）板膜） 电压门电压门控通道：控通道：控通道：控通道：（心肌（心肌细胞胞L L型型钙通道）通道） 机械机械机械机械门门控通道：控通道：控通道：控通道：（血管内皮（血管内皮细胞）胞）第二节第二节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 1.
10、化学门控通道 当神经末梢释放的乙酰胆碱(Ach)与骨骼肌细胞终板膜上的胆碱能受体(AChR)结合后，受体构型发生改变，通道开放，Na+、K+等离子跨膜移动，由此引起终板电位的产生。第二节第二节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 2.电压门控通道 主要分布在神经和肌肉细胞表面膜中的Na + 、 K + 、 Ca+ 等通道。控制这类通道的开放与否的因子是通道所在膜两侧的跨膜电位的改变。第二节第二节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 3.机械门控通道如内耳毛细胞，其顶部有纤毛，受到切向力时，由于纤毛受力使其根部的膜变形（牵拉），直接激活了其附近膜中的机械门控通道而出现离子跨膜移动。第二节第二
11、节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 （三）酶联型受体介导的信号转导大部分生长因子1.酪氨酸激酶受体信号分子+受体 酪氨酸激酶活性结构域激活 受体自身及细胞内靶蛋白磷酸化信号分子+受体酪氨酸激酶受体自身及细胞内靶蛋白磷酸化2.酪氨酸激酶结合型受体各种细胞因子第二节第二节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 3. 鸟苷酸环化酶受体心房钠尿肽，NO等信号分子+受体鸟苷酸环化酶活性结构域激活PKGcGMP底物蛋白磷酸化GTP（三）酶联型受体介导的信号转导第二节第二节 细胞的信号转导功能细胞的信号转导功能 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象 静息电位静息电位 动作电位动作电位0mV0
12、mV 一、静息电位（一、静息电位（Resting Potential,RPResting Potential,RP） 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。 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。 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象细胞处于生理静息状态时，细胞膜内外两侧存在的电位差。RP特点膜内较膜外为负为稳定的直流电RP数值 -10-100mV如:神经细胞-70mV,肌细胞-90mV 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象( (一一) )静息电位的概念静息电位的概念* *电生理学名词电生理学名词 第三节第三节 细
13、胞的生物电现象细胞的生物电现象+ +神神经纤维 + + + + + + + + + + + + + + RP: -70mV-50mV1.极化Rp时，膜两侧保持的内负外正状态2.去极化RP减小+ +神神经纤维 + + + + + + + + + + + + + + RP: -70mV-100mV-50mV1.极化 Rp时，膜两侧保持的内负外正状态2.去极化 RP减小3.复极化膜去极后，向RP方向恢复的过程4.超极化Rp增大* *电生理学名词电生理学名词 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象 细胞内外离子分布不均K+iK+o 39倍 静息时，细胞膜对K+的通透性高（即K+通道开放） K+
14、的平衡电位,Nernst公式计算RP的产生主要是K向膜外扩散的结果。RP=K+的平衡电位结论( (二二)RP)RP产生机制产生机制 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象二、动作电位二、动作电位 (Action Potential , AP)(Action Potential , AP) 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象 1.概念：细胞受刺激时在RP 基础上产生的快速可扩布性的电位变化。2.AP的波形锋电位后电位动作电位去极化（-70 0mV）反极化（0 +30mV）负后电位正后电位上升支下降支复极化（ +30 -70mV ） 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现
15、象（一）AP概念、波形及组成 下降支：复极相: K+外流形成（Na+通道关闭）Na+通道失活K+通透性升高 Na+内流停止，K+外流膜内电位由正向负值变化静息电位静息期（复极后）:钠泵活动,Na+、K+交换 （二） Ap产生的机制泵出Na+泵入 K+上升支：去极相（Na+的平衡电位）细胞受有效刺激部分Na+通道开放少量Na+通道开放膜去极化阈电位大量Na+通道开放大量Na+内流去极化、反极化 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象 “全或无”特性：同一细胞上的AP的大小不随刺激强度改变的现象不衰减式传导: 同一细胞上AP的大小与传导距离无关.脉冲式 动作电位的特征 动作电位的意义AP的
16、产生是细胞兴奋的标志。 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象1.阈电位(threshold potential）概念:能诱发AP（钠通道大量激活）的临界膜电位值数值：比RP值小10 20mV意义：是AP产生的条件 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象（三）（三）APAP的产生条件的产生条件2.局部兴奋概念 阈下刺激引起局部膜电位的较小去极化产生机制特点 时间时间空间空间 幅度大小呈等级性 传导呈衰减式 可以叠加（总和）少量Na+内流形成 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象局部反应与局部反应与APAP的区别的区别 区别 局部反应 AP刺激强度 阈下刺激 阈或阈上刺
17、激钠通道开放数 少 多膜电位变化幅度 小 大全或无特点 无 有总和现象 有 无传播特点 电紧张扩布 不衰减扩布 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象3.组织的兴奋性及其周期性变化 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象动作电位与兴奋性变化的时间关系动作电位与兴奋性变化的时间关系ab. ab. 锋电位位 绝对不不应期期bc. bc. 负后后电位的前部分位的前部分 相相对不不应期；期；cd. cd. 负后后电位的后部分位的后部分 超常期；超常期；de. de. 正后正后电位位 低常期低常期1.传导机制 局部电流学说：无髓纤维，依次传导，速度慢+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
18、-+-+-+-+-+-+（四）动作电位的传导神经纤维 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象有髓神经纤维跳跃式传导，速度快2.影响传导的因素细胞直径髓鞘温度 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象一、神经一、神经- -肌接头处的兴奋传递肌接头处的兴奋传递（一）形态结构运动终板 递质囊泡（递质囊泡（AchAch）运动终板膜运动终板膜接头间隙接头间隙接接头头前前膜膜第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能（二）兴奋传递过程Ca2+进入末梢运动N兴奋传至N末梢Ach量子式释放Ach与后膜N2受体结合Na+内流、K+外流后膜去极化（终板电位）总和肌细胞膜肌细胞膜APAP第四节第四
19、节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能（三）兴奋传递特征1. 单向传递2. 时间延搁3. 易受内环境因素影响筒箭毒：竞争受体肉毒杆菌：阻止Ach释放有机磷中毒：抑制胆碱酯酶 肌痉挛肌松弛第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能二、骨骼肌的兴奋收缩偶联二、骨骼肌的兴奋收缩偶联 （一）概念将骨骼肌细胞的电兴奋和机械收缩联系起来的中介过程。（二）基本过程 第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能1.1.肌细胞膜肌细胞膜APAP三联管三联管-终池释放终池释放CaCa2 2 -肌肉收缩肌肉收缩2.2.钙泵激活钙泵激活 - Ca- Ca2 2回收回收-肌肉舒张肌肉舒张（三）关键部位及耦联因子：三
20、联管、三联管、CaCa2 2三、骨骼肌的收缩机制三、骨骼肌的收缩机制（一）肌原纤维和肌小节（一）肌原纤维和肌小节第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能肌纤维膜肌纤维膜肌细胞核肌细胞核终末池终末池线粒体线粒体三联管三联管 T T管管肌质网肌质网细胞液细胞液肌原肌原纤维纤维肌细胞肌细胞（肌肉收缩、舒张的最基本单位）（肌肉收缩、舒张的最基本单位）第四节 肌细胞的收缩功能第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能由肌球蛋白组成（收缩蛋白质）由肌球蛋白组成（收缩蛋白质）* *横桥的特性：横桥的特性：具有具有ATPATP酶活性，供能酶活性，供能 与细肌丝可逆结合、向线摆动与细肌丝可逆结合、向线
21、摆动（二）肌丝的组成（二）肌丝的组成1. 1. 粗肌丝粗肌丝球状部球状部横桥横桥长杆状主干长杆状主干2.2.细肌丝细肌丝原肌球蛋白原肌球蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌钙蛋白肌钙蛋白肌动蛋白（肌动蛋白（actinactin）原肌球蛋白（原肌球蛋白（tropomyosintropomyosin）肌钙蛋白（肌钙蛋白（troponintroponin）收缩蛋白质收缩蛋白质调节蛋白质调节蛋白质第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能（三）肌肉收缩过程（三）肌肉收缩过程肌浆Ca2+肌钙蛋白与Ca2+结合，构象改变原肌球蛋白移位，暴露位点横桥与肌动蛋白结合横桥向线摆动，耗能拖动细肌丝滑向粗肌丝
22、（反复进行）肌小节缩短（横桥循环）第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能肌丝滑行学说第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能四、骨骼肌收缩效能及其影响因素四、骨骼肌收缩效能及其影响因素（一）骨骼肌的收缩效能产生张力和缩短 的程度及速度 （二）骨骼肌的形式1. 等长收缩（等长收缩（ isometric contraction)：长度不变，张力增加人体抵抗重力肌维持姿势2. 等张收缩等张收缩(isotonic contraction)：张力不变，长度缩短完成收缩动作第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能3.单收缩（single twich） ：指肌肉受到一次刺激引起的一次收缩
23、和舒张第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能4.强直收缩（tetanus）概念： 连续多个刺激引起肌肉收缩过程的总和类型不完全强直收缩（incomplete tetanus）完全强直收缩*（complete tetanus）第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能(三) 影响骨骼肌收缩效能的因素 前负荷肌张力 最适前负荷 （最适初长度） 收缩张力最大 最适前负荷 肌张力.前负荷（preload）（1）前负荷概念决定决定肌肉初长度肌肉初长度长度-张力曲线（2）影响:第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能肌节长度肌节长度肌张力关系肌张力关系肌节长度肌节长度张张力力1 2500
24、100 后负荷(最大张力) 2.后负荷（ afterload ）1）后负荷概念张力-速度曲线2）影响收缩张力缩短延迟缩短速度 后负荷至不能缩短时收缩张力最大 后负荷=0 时最大缩短速度第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能骨骼肌的张力骨骼肌的张力-速度曲线速度曲线0 0后负荷后负荷( (肌张力肌张力) ) 肌肌肉肉缩缩短短速速度度最大缩短速度最大缩短速度P P0 0第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能（V Vmaxmax）3）决定肌肉收缩能力的因素 3.肌肉收缩能力（contractility of muscles）1）概念:肌肉本身的收缩能力2）影响:产生张力、缩短程度和速度 肌肉收缩能力胞质内Ca2+肌球蛋白的ATP活性第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能
