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第二章细胞的基本功能 1 细胞的基本功能 细胞膜的物质转运 细胞信号转导 细胞的生物电 肌细胞的收缩 2 第一节细胞膜的结构和物质转运功能一 细胞膜的结构 表面蛋白 整合蛋白 3 二 物质的跨膜转运单纯扩散易化扩散主动转运 原发性和继发性 出胞和入胞 被动转运 4 一 单纯扩散 simplediffusion 1 定义 脂溶性小分子物质从高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程 5 2 适用物质 脂溶性小分子物质 O2 CO2 N2 尿素 乙醇 水 3 特点 1 不需膜蛋白的 帮助 2 顺浓度梯度 电 化学梯度 3 方向是由高到低 4 结果是物质在膜两侧浓度平衡 6 4 影响因素 扩散通量 浓度差 动力 通透性 物质通过细胞膜的难易程度 7 定义 非脂溶性的物质在细胞膜上某些特殊蛋白质的帮助下由高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程 二 易化扩散 facilitateddiffusion 8 特点 顺浓度梯度 不耗能 需要膜蛋白的帮助 分类 以通道为中介的易化扩散 依赖膜上的通道蛋白完成 以载体为中介的易化扩散 依赖膜上的载体蛋白完成 9 1 载体介导的易化扩散 10 适用物质 葡萄糖 氨基酸 核苷酸等小分子有机物 特点 特异性 选择性 饱和现象 座位有限 竞争性抑制 11 12 适用物质 离子 Na K Ca2 Cl 等 2 经通道易化扩散 13 特点 2 转运速率高 1 离子选择性 Na 通道 K 通道 Ca2 通道等 门控特性 通道的功能状态 开放和关闭 14 门控通道分类 化学门控通道电压门控通道机械门控通道 15 1 定义 细胞消耗能量逆浓度梯度将物质由低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程 三 主动转运 activetransport 2 分类 原发性 直接利用代谢产生的能量 继发性 利用Na K 泵产生的势能 16 Na K 泵 钠泵 转运膜蛋白是离子泵 高K 高30倍 高Na 高12倍 原发性主动转运 17 特点 1 对Na K 进行跨膜的逆向转运 2 耗能转运 由消耗ATP供能 钠泵本身具有ATP酶的活性 3 耦联转运 可以使3个Na 移出膜外 同时有2个K 移入膜内 18 通道转运与钠 钾泵转运模式图 19 意义 产生细胞内高K 是许多代谢所必需调节 阻止细胞外Na 和水的进入 维持细胞形态 建立一种势能贮备 是产生生物电现象的基础 4 造成膜两侧的Na 浓度差是其他物质继发性转运的基础 20 继发性主动转运 过程 Na K 泵在细胞膜外形成Na 的高势能 物质利用Na 的高势能与Na 内流耦联从而被转运 联合转运或协同转运 21 适用物质 葡萄糖 氨基酸在小肠黏膜上皮细胞的吸收和在肾小管上皮细胞的重吸收 同向 心肌细胞膜上Ca2 的转运 逆向 22 三 出胞与入胞 2 适用物质 大分子物质出胞 激素 神经递质 酶的分泌入胞 体内细菌 病毒和异物的清除 1 定义 大分子或团块物质出 入细胞的过程 23 出胞 24 入胞 25 26 第二节细胞的跨膜信号转导 了解 外界信号细胞膜表面一种或几种膜蛋白分子构象改变胞内信号分子变化引起相应的效应 27 测试题 2 物质在特殊细胞膜蛋白质帮助下顺电化学递度通过细胞膜的过程属于A 单纯扩散B 易化扩散C 主动转运D 出胞 胞吐 1 有关单纯扩散的叙述 正确的有A 顺浓度差转运B 依靠膜载体转运C 不耗能D 通过膜通道转运E 借助膜上泵的作用 3 以载体为中介的易化扩散A 有结构特异性B 有竞争性抑制C 有饱和现象D 不依赖细胞膜上的蛋白质E 是一种被动转运 AC B ABCE 28 5 Na K 泵的功能特点有A 逆浓度差 电位差的转运过程B 由ATP供能C 消耗能量D 使细胞内外的Na 和K 浓度相等E 属于易化扩散 4 细胞膜对物质主动转运的特点有A 逆浓度梯度转运B 消耗能量C 借助泵D 有特异性E 由ATP供能 6 白细胞吞噬细菌是属于A 主动转运B 易化扩散C 被动转运D 入胞作用 胞纳 ABCDE ABC D 29 7 葡萄糖或氨基酸逆浓度梯度跨细胞转运方式是A 单纯扩散B 经载体异化扩散C 经通道的异化扩散D原发性主动转运E 继发性主动转运 8 K 进入细胞内错误的叙述是A 借助通道B 不耗能 C 被动扩散D 借助泵E 顺浓度递度 E ABCE 30 第三节细胞的生物电现象 31 32 生物电 bioelectricity 是指一切活细胞无论处于静息状态还是活动状态都存在的电现象 由于生物电发生在细胞膜两侧 故又称跨膜电位 简称膜电位 两种表现形式 安静时具有的静息电位受刺激时产生的动作电位 33 一 静息电位及产生机制 1 静息电位 restingpotential RP 细胞处于安静状态时细胞膜内外两侧存在的电位差 外正内负 34 提示 1 RP为电位差 2 膜外比膜内电位高 3 规定膜外电位为0 则RP 膜内电位 0 4 各类细胞的RP并不相同神经元细胞 50mV 70mV骨骼肌细胞 70mV 90mV人红细胞 10mV 5 RP大小比较只看数值不看负号 意义 是动作电位产生的基础 35 生物电的一些基本概念 极化 安静时 膜两侧电位外正内负状态 超极化 膜两侧电位差加大 膜内负值增大 去极化 膜内负值变小 复极化 去极化后 膜内电位向逐渐变大 恢复到静息电位状态 36 2 静息电位形成机制 2 不同状态下细胞膜对不同的离子通透安静时主要是K 通道开放 主要对K 通透 产生的两个条件 1 细胞膜两侧存在离子浓度差 离子分布不均 细胞内高K 胞内 K 胞外 K 37 细胞内 细胞外 K K K K K K 细胞膜 38 细胞内 细胞外 K K K K K K 细胞膜 39 细胞内 细胞外 K K K K K K 细胞膜 外流动力 由K 浓度差形成 外流阻力 由电位差形成 40 静息电位形成机制 膜主要对K 通透 细胞内外K 势能差 K 经通道易化扩散 扩散出的K 形成阻碍K 继续扩散的电场力 K 的浓度差动力和电场力阻力平衡 特点 静息电位主要是由K 外流形成的内负外正相对恒定的电位差 41 K 平衡电位 Nernst公式 静息电位接近于K 外流的平衡电位 42 3 影响静息电位的主要因素 1 细胞膜在静息状态时对K 的通透性 2 细胞膜内外K 的浓度差 3 细胞代谢障碍 43 二 动作电位 actionpotential AP 1 定义 细胞受到刺激时 在静息电位基础上产生的快速 可逆转 可传播的细胞膜两侧的电位变化 2 意义 是细胞处于兴奋状态的标志 44 AP现象 45 以神经纤维为例将AP分为 上升支 去极相 去极化 超极化 超射 下降支 复极相 复极化 AP部分 锋电位 主要 后电位 46 2 动作电位形成机制 原理 1 细胞膜两侧存在离子浓度差 离子分布不均 细胞外高Na 胞外 Na 胞内 Na 2 不同状态下细胞膜对不同的离子通透去极化到阈电位时主要是Na 通道开放 主要对Na 通透 47 细胞内 细胞外 Na Na Na Na Na Na 细胞膜 48 细胞内 细胞外 Na Na Na Na Na Na 细胞膜 49 细胞内 细胞外 Na Na Na Na Na Na 细胞膜 内流动力 由Na 浓度差形成 内流阻力 由电位差形成 50 机制 2 下降支 Na 通道关闭 K 快速外流 膜电位迅速下降由正到负 复极化时相 3 复极后 Na K 泵的活动 使Na K 重新回到原来的分布状态 1 上升支 刺激 膜去极化 达到阈电位 Na 大量 快速内流 再生性循环 细胞内正电荷增多 膜电位由负到正 去极化时相 动力 阻力时Na 内流停止 达到Na 平衡电位 51 AP的上升支由Na 内流形成下降支是K 外流形成的AP Na 的平衡电位 结论 52 53 提示 1 AP的幅度取决于 2 超射值 Na 平衡电位 若胞外 Na 下降则AP幅度降低 3 河豚毒可以阻断Na 通道 因此可以阻碍AP产生 细胞内外Na 浓度差 54 阈电位 thresholdPotential 能触发AP的膜电位临界值 3 动作电位的产生条件与阈电位 RP去极化达到阈电位是产生AP的必要条件 55 细胞兴奋性的高低与细胞的静息电位与阈电位的差值有关 阈电位一般比RP小10 20mV 56 4 动作电位特点 不衰减传导 幅度波形不随传导距离的增大而变化 全或无 现象 allornone 幅度不随刺激强度增加而增大 3 脉冲式 AP不重叠 57 关于神经纤维静息电位的叙述A 它是膜外为正 膜内为负的电位B 它是膜外为负 膜内为正的电位C 其大小接近K 平衡电位D 其大小接近Na 平衡电位E 它是个稳定电位 2 大多数细胞产生和维持静息电位的主要原因是A 细胞内高K 浓度和安静时膜主要对K 有通透性B 细胞内高K 浓度和安静时膜主要对Na 有通透性C 细胞外高K 浓度和安静时膜主要对K 有通透性D 细胞内高Na 浓度和安静时膜主要对Na 有通透性 测试题 ACE A 58 3 细胞受刺激而兴奋时 膜内电位负值减少称作A 极化B 去极化C 复极化D 超射 B 4 峰电位由顶点向静息电位水平方向变化的过程称为 A 极化B 去极化C 超极化D 复极化E 反极化 D 5 人工地减少细胞浸液中Na 浓度 则单根神经纤维动作电位的超射值将 C A 增大B 不变C 减少D 先增大再减少 59 三 局部兴奋及其特性 概念 阈下刺激引起的低于阈电位的去极化过程 也称局部反应 机制 钠通道开放的数量少 不足引起钠通道的再生性开放 60 特征 非 全或无 的 电紧张性传播 不能在膜上作远距离的传播 可叠加 总和 时间总和空间总和 61 62 局部电位与动作电位的区别 局部电位 动作电位 有等级性 有总和现象 全或无 现象 脉冲式 电紧张性扩布 不衰减性传导 63 四 兴奋在同一细胞上的传导 传导原理 局部电流 64 无髓鞘N纤维为近距离局部电流 65 有髓鞘N纤维为远距离 跳跃式 局部电流 66 第四节肌细胞的收缩功能 骨骼肌兴奋如何引起骨骼肌收缩 神经兴奋如何引起骨骼肌的兴奋 67 三个环节 肌细胞的兴奋收缩耦联 神经细胞产生AP并传递至末梢 神经 肌肉接头处兴奋传递 68 终板膜 接头后膜 Ach受体 N型 胆碱酯酶 形态结构 神经末梢 接头前膜 囊泡 内含Ach 接头间隙 细胞外液 一 神经 肌肉接头处的兴奋传递 69 神经 肌接头兴奋的传递过程 70 神经冲动抵达神经末梢 前膜钙通道开放钙离子内流 囊泡达前膜Ach呈量子释放 Ach与终板膜上N受体结合 化学门控型对Na 主 K 通道开放 Na 内流为主 终板膜去极化 终板电位 触发邻近肌膜产生AP 电紧张扩布 神经 肌接头兴奋传递过程 71 1 量子释放 囊泡中储存的Ach通过出胞作用倾囊释放 3 乙酰胆碱 Ach 作用 信使 提示 2 终板电位 局部电位 不是AP 72 传递特点 1 单向传递 2 时间延搁 3 易受环境变化的影响 73 影响因素 1 影响Ach与受体结合 箭毒 a 银环蛇毒 肌肉松弛剂 2 影响Ach水解 抑制胆碱酯酶 有机磷中毒 74 1 肌原纤维和肌小节 二 骨骼肌的兴奋 收缩偶联 75 2 肌管系统 横管系统 T管 纵管系统 L管 肌浆网 三联管 每一个横管和两端的终末池 76 2 局部电位的特征是A 全或无 的变化B 只发生电紧张性扩布C 可总和D 可发生不衰减性传导 1 刺激引起兴奋的基本条件是使跨膜电位达到A 局部电位B 阈电位C 锋电位D 后电位 复习题 B BC 77 4 兴奋通过神经 肌肉接头时 乙酰胆碱与受体结合 使终板膜 A 对Na K 通透性增加 发生超极化 B 对Na K 通透性增加 发生去极化 C 仅对K 通透性增加 发生超极化 D 对Ca 通透性增加 发生去极化 E 对Ca2 通透性增加 发生去极化 B 3 对于单根神经纤维来说 在阈强度的基础上将刺激增大一倍时 动物电位的幅度有何变化 A 增加一倍 B 减少一倍 C 增加两倍 D 减少两倍 E 保持不变 E 78 骨骼肌的兴奋 收缩耦联 结构基础 三联管结构 概念 将肌细胞的电兴奋和机械收缩中介起来机制 耦联因子 Ca2 79 主要步骤 1 电兴奋 AP 通过横管系统传向肌细胞深处2 三联管处的信息传递3 肌浆网对Ca2 的释放和再聚集 80 三 骨骼肌的收缩机制 收缩机制 滑行学说 slidingtheory 81 细肌丝 肌动蛋白 肌纤蛋白 原肌球蛋白 原肌凝蛋白 肌钙蛋白 粗肌丝 肌凝蛋白 肌球蛋白 1 肌丝的组成 横桥的作用 82 ATP分解 肌丝滑行过程 肌浆内 Ca2 Ca2 与肌钙蛋白结合 原肌凝蛋白构象改变 肌纤蛋白与横桥结合位点暴露 横桥与位点结合 横桥摆动 牵动细肌丝向暗带中央滑行 相邻Z线靠近 肌小节缩短 肌纤维缩短 肌肉收缩 83 84 85 总结 从神经兴奋到肌肉收缩共经历 神经兴奋 AP在神经纤维上传导至神经末梢 N M接头处兴奋传递 肌细胞的兴奋 收缩耦联 肌细胞收缩 86 四 肌肉收缩的形式 等张收缩 张力不变而长度缩短 等长收缩 长度不变而张力增加 一般情况下骨骼肌的收缩都是混合式的 先有张力增加 至张力 负荷时长度缩短 即先有等长后有等张 1 等长收缩和等张收缩 87 2 单收缩和强直收缩 单收缩定义 肌肉受到单个刺激产生一次机械收缩分期 潜伏期 收缩期 舒张期 88 强直收缩 复合收缩 定义 连续刺激下 肌肉处于持续收缩状态 产生单收缩的复合分类 不完全强直收缩完全强直收缩 89 肌肉的收缩能力 后负荷 前负荷 五 影响骨骼肌收缩的主要因素 90 1 前负荷 preload 定义 肌肉收缩之前所承受的负荷 初长度 前负荷使肌肉在收缩前就处于某种拉长状态 使之具有一定的长度 即肌肉的初长度前负荷的大小决定了初长度 因而前负荷可用初长度表示 91 前负荷对肌肉收缩的影响 在一定范围内 前负荷 初长度 肌张力 在最适前负荷时 达到最适初长度 最大肌张力超过最适前负荷 肌张力 骨骼肌长度 张力曲线 92 曲线上述特点与肌节长度即粗细肌丝的重叠程度变化有关 最适前负荷 最适初长度 肌小节2 2 m 粗细肌丝处于最佳重叠程度 发挥作用的横桥的数目最多 产生张力的最大 93 2 后负荷 afterload 定义 肌肉收缩过程中承受的负荷 阻力 它不能改变肌肉初长度 但能阻碍肌肉