2.第二章 细胞的基本功能

1、第二章细胞的基本功能第二章细胞的基本功能 第一节细胞膜的结构和物质转运功能第一节细胞膜的结构和物质转运功能 第二节细胞的跨膜信号转导第二节细胞的跨膜信号转导 第三节细胞的生物电现象第三节细胞的生物电现象 第四节肌细胞的收缩第四节肌细胞的收缩第一节细胞膜的结构和物质转运功能第一节细胞膜的结构和物质转运功能一细胞膜的结构与组成成分一细胞膜的结构与组成成分（脂类，蛋白质，糖类）（脂类，蛋白质，糖类）脂质双层是一种二维流体脂质双层是一种二维流体 膜的流动性影响因素：膜的流动性影响因素： 胆固醇的含量胆固醇的含量 脂肪酸烃链的长度和不饱和度脂肪酸烃链的长度和不饱和度 膜蛋白的含量膜蛋白的含量细胞跨膜转运

2、方式总结细胞跨膜转运方式总结单纯扩散单纯扩散膜蛋白介导的跨膜转运膜蛋白介导的跨膜转运出胞、入胞出胞、入胞载体载体通道通道原发性主动转运原发性主动转运继发性主动转运继发性主动转运主主动动转转运运被动转运被动转运2009X2009X156156、与发生细胞生物电有关的跨膜物质转运形式有：、与发生细胞生物电有关的跨膜物质转运形式有：A A、经载体易化扩散、经载体易化扩散B B、经化学门控通道易化扩散、经化学门控通道易化扩散C C、经电压门控通道易化扩散、经电压门控通道易化扩散D D、原发性主动转运、原发性主动转运（一）单纯扩散（一）单纯扩散（simple diffusionsimple diffus

3、ion） 扩散的方向和速度取决于膜两侧的扩散的方向和速度取决于膜两侧的浓度差浓度差 和膜对该物质的和膜对该物质的通透性通透性 O O2 2、COCO2 2、N N2 2、乙醇、尿素等、乙醇、尿素等 水分子水分子：单纯扩散和水通道单纯扩散和水通道22COCO2 2和和NHNH3 3在体内跨细胞膜转运属于在体内跨细胞膜转运属于 (2006)(2006) A.A.单纯扩散单纯扩散 B.B.易化扩散易化扩散 C.C.出胞或人胞出胞或人胞 D.D.原发性主动转运原发性主动转运 E.E.继发性主动转运继发性主动转运( (二二) )膜蛋白介导的跨膜转运膜蛋白介导的跨膜转运经载体易化扩散经载体易化扩散特点：特

4、点： 顺浓度梯度，顺浓度梯度，转运速度快转运速度快特异性结合特异性结合饱和现象饱和现象竞争性抑制竞争性抑制经通道易化扩散：经通道易化扩散：带电离子带电离子借助于通道蛋白（离子通道）的介借助于通道蛋白（离子通道）的介导，顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散导，顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散 转运特点转运特点: : （1 1）转运速度快）转运速度快(10(106 610108 8/S)/S)（2 2）离子选择性）离子选择性: : 钠通道、钾通道、钙通道、氯通道钠通道、钾通道、钙通道、氯通道（3 3）门控特性）门控特性: :电压门控电压门控 化学门控：化学门控：N2N2受体受体RYR RYR 受体受体 c

5、GMPcGMP敏感的敏感的Na+Na+通道等通道等 机械门控机械门控 也有少数通道经常处于开放状态，称为也有少数通道经常处于开放状态，称为漏通道漏通道 mhNa+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+ 3 3 下列关于电压门控下列关于电压门控NaNa通道与通道与K K通道共同点通道共同点的叙述，错误的是（的叙述，错误的是（20072007）A A 都有开放状态都有开放状态 B B 都有关闭状态都有关闭状态C C 都有激活状态都有激活状态 D D 都有失活状态都有失活状态三原发性主动转运三原发性主动转运离子泵：离子泵：钠

6、泵是具有钠泵是具有ATPATP酶活性的载体蛋白质酶活性的载体蛋白质钠泵的作用：钠泵的作用：维持细胞的形态和渗透压的稳定维持细胞的形态和渗透压的稳定形成细胞膜内外形成细胞膜内外NaNa+ +K K+ +离子的不均等分布离子的不均等分布为继发性的主动转运提供能量为继发性的主动转运提供能量对于胃肠道和肾脏物质的吸收具有重要的对于胃肠道和肾脏物质的吸收具有重要的作用作用钠泵的生电作用等钠泵的生电作用等（2008. 151X）用哇巴因抑制钠泵活动后，细胞用哇巴因抑制钠泵活动后，细胞功能可发生的变化有：功能可发生的变化有： 静息电位绝对值减小静息电位绝对值减小 动作电位幅度降低动作电位幅度降低 钠钙交换增

7、加钠钙交换增加A.胞质渗透压升高胞质渗透压升高钙泵（钙泵（calcium pumpcalcium pump）或）或CaCa2+2+-ATP-ATP酶，细胞内酶，细胞内Ca2Ca2+ +浓度浓度0.1 0.1 M M，细胞外，细胞外CaCa2 2+ +浓度浓度12 mM12 mM。氢氢- -钾泵（钾泵（H H -K-Kpump) pump) 或或H H -K-K ATPATP酶：酶：质子泵质子泵2012.151离子通过细胞膜的扩散量取决于： 膜两侧该离子的浓度梯度 膜对该离子的通透性 该离子的化学性质A.该离子所受的电场力四继发性的主动转运四继发性的主动转运: 可看做是可看做是经载体易化扩散与原

8、发性主动转运相经载体易化扩散与原发性主动转运相耦联耦联的主动转运系统的主动转运系统 葡萄糖和氨基酸的吸收葡萄糖和氨基酸的吸收 NaNa+ +/H/H+ +交换交换 ：1Na1Na+ +内入，内入，1H1H+ +外排外排 NaNa+ +/Ca/Ca2+2+交换：交换：3Na3Na+ +内入，内入，1Ca1Ca2 2+ +外排外排 NaNa+ +，K K+ +，ClCl- -同向转运：同向转运：NaNa+ + - K- K+ + - 2Cl- 2Cl- -2010 A 132010 A 13、小肠上皮细胞顶端膜上可将寡肽转运入、小肠上皮细胞顶端膜上可将寡肽转运入细胞的转运体是：细胞的转运体是：A

9、Na-A Na-氨基酸同向转运体氨基酸同向转运体B K-B K-氨基酸反向转运体氨基酸反向转运体C Na-C Na-肽同向转运体肽同向转运体D H-D H-肽同向转运体肽同向转运体第三级主动转运（第三级主动转运（tertiary active transporttertiary active transport）：）：（1 1）H H的浓度差来源于的浓度差来源于（2 2） NaNa， NaNa的浓度差来源的浓度差来源于于（3 3）NaNa泵泵神经递质的重摄取神经递质的重摄取，例：，例： NaNa+ +与胆碱在胆碱能与胆碱在胆碱能轴突末梢经递质转运体重摄取轴突末梢经递质转运体重摄取突触囊泡中递质

10、的蓄积突触囊泡中递质的蓄积：囊泡膜上的：囊泡膜上的H H+ +泵使泵使泡内蓄积泡内蓄积H H+ +（酸化），（酸化），H H+ +与递质交换与递质交换甲状腺上皮细胞聚碘的过程甲状腺上皮细胞聚碘的过程: : 1I1I- -,2Na,2Na+ +同向转运同向转运（三）出胞和入胞（三）出胞和入胞 大分子物质或物质团块的跨膜转运大分子物质或物质团块的跨膜转运 出胞出胞 指胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细指胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。胞的过程。 出胞有两种形式：出胞有两种形式： l固有的出胞：如小肠粘膜杯细胞持续分泌粘液固有的出胞：如小肠粘膜杯细胞持续分泌粘液l受调节的出胞

11、：如神经末梢递质的释放受调节的出胞：如神经末梢递质的释放 2.2.入胞入胞(endocytosis)(endocytosis) 指大分子物质或物质的团块（细菌、细胞碎片指大分子物质或物质的团块（细菌、细胞碎片等）借助于与细胞膜形成等）借助于与细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡吞噬泡或吞饮泡的方式的方式进入细胞的过程。进入细胞的过程。 吞噬（吞噬（phagocytosisphagocytosis） 仅发生于具有吞噬功能的细胞，吞噬泡直径仅发生于具有吞噬功能的细胞，吞噬泡直径较大（较大（1 12 2m m）。）。 吞饮（吞饮（pinocytosispinocytosis）：可发生在几乎所有细胞）：可发生在几

12、乎所有细胞l 液相入胞液相入胞l 受体介导入胞：具有选择性，如受体介导入胞：具有选择性，如LDLLDL等等第二节信号的跨膜转导第二节信号的跨膜转导受体受体膜表面受体膜表面受体：G G蛋白耦联受体蛋白耦联受体 离子通道耦联受体离子通道耦联受体酶耦联受体酶耦联受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶受体配体配体一一G G蛋白耦联受体：蛋白耦联受体：促代谢性受体，七次促代谢性受体，七次跨膜受体跨膜受体二通道耦联受体二通道耦联受体：促离子性受体，受体通道，化学门控通道等促离子性受体，受体通道，化学门控通道等N N受体受体：非选择性阳离子通道：非选择性阳离子通道RYRRYR：钙离子敏

13、感的钙离子释放通道：钙离子敏感的钙离子释放通道视杆细胞膜上的视杆细胞膜上的化学门控钠离子通道化学门控钠离子通道（cGMPcGMP敏感通道）等敏感通道）等三酶耦联受体三酶耦联受体2011.22011.2神经肌肉接头的终板膜上，实现跨膜信号转导神经肌肉接头的终板膜上，实现跨膜信号转导的方式是：的方式是： 受体受体G G蛋白蛋白ACAC途径途径B.B.受体受体G G蛋白蛋白PLCPLC途径途径 离子通道受体途径离子通道受体途径D.D.酪氨酸激酶受体途径酪氨酸激酶受体途径第三节细胞的生物电现象第三节细胞的生物电现象静息电位及其产生机制静息电位及其产生机制（一）细胞的静息电位（一）细胞的静息电位 细胞膜

14、两侧的电位差，即跨膜电位，安静时细胞膜两侧的电位差，即跨膜电位，安静时 表现为表现为静息电位（静息电位（resting potential,RPresting potential,RP） 受刺激时可引发受刺激时可引发动作电位动作电位 （action potential, APaction potential, AP）与细胞膜电活动有关的四种离子：与细胞膜电活动有关的四种离子：NaNa+ +（膜外膜外）K K+ +（膜内）（膜内）ClCl（膜外膜外）有机负离子有机负离子（膜内）（膜内）（二）二）RPRP的形成机制：的形成机制： （膜的离子流学说）（膜的离子流学说） 主要是离子跨膜扩散形成的。主要

15、是离子跨膜扩散形成的。扩散的原因：扩散的原因：一是一是钠泵的活动钠泵的活动造成了膜两侧的离子浓度差；造成了膜两侧的离子浓度差；二是膜对离子存在一定的通透性（细胞静息时，二是膜对离子存在一定的通透性（细胞静息时，膜主要对钾离子具有通透性膜主要对钾离子具有通透性）。）。假定膜只对假定膜只对K K+ +有通透性有通透性,则则K+K+受到浓度差的驱动力受到浓度差的驱动力，向膜外扩散，向膜外扩散 ，形成形成K+K+平衡电位平衡电位（K+ K+ equilibrium potential, EKequilibrium potential, EK）那么那么EmEK。 EK可利用可利用Nernst方程式来计算

16、：方程式来计算： 多数细胞多数细胞E Ek k为为 9090-100mV-100mV 。平衡电位：平衡电位：当某离子在膜两侧的电化学驱动力为当某离子在膜两侧的电化学驱动力为零零时所对时所对应的膜电位应的膜电位. .钾离子的平衡电位：钾离子的平衡电位：90 -100mV90 -100mV钠离子的平衡电位：钠离子的平衡电位：50 +70mV50 +70mV氯离子的平衡电位：氯离子的平衡电位： 静息时膜对哪一种离子的通透性高，静息时膜对哪一种离子的通透性高，静息电位就更接近于哪一种离子的平衡静息电位就更接近于哪一种离子的平衡电位，电位，这是离子跨膜扩散的规律。这是离子跨膜扩散的规律。 静息时，膜对静

17、息时，膜对K+K+的通透性约为的通透性约为Na+Na+的的1010010100倍，因此，静息电位总是接近于倍，因此，静息电位总是接近于EKEK，但比但比EKEK略小略小（略趋向于略趋向于ENaENa） 三、动作电位及其产生机制三、动作电位及其产生机制（一）细胞的动作电位（一）细胞的动作电位 锋电位（锋电位（spike potentialspike potential） 后电位后电位 （after-potentialafter-potential） 特征：特征： “全或无全或无”（all-or-noneall-or-none）特性。）特性。 在同一细胞上传播不衰减在同一细胞上传播不衰减 脉冲式发

18、生脉冲式发生（二）动作电位产生的机制（二）动作电位产生的机制 膜电位的波动是由于带电离子跨膜膜电位的波动是由于带电离子跨膜流动（离子电流）产生的。流动（离子电流）产生的。 内向电流内向电流（inward currentinward current），），引起膜的引起膜的去极化；去极化； 外向电流外向电流（outward currentoutward current），），引起膜引起膜的复极化或超极化。的复极化或超极化。 电生理学规定以正电荷移动方向作为电流方向电生理学规定以正电荷移动方向作为电流方向 离子电流的方向和强度取决于离子电流的方向和强度取决于离子在膜两离子在膜两侧受到的侧受到的驱动力

19、驱动力和膜对该离子的和膜对该离子的通透性通透性。1 1电化学驱动力电化学驱动力 带电的离子同时受到跨膜浓度差形成的推动带电的离子同时受到跨膜浓度差形成的推动离子跨膜运动的化学驱动力和跨膜电位形成的电驱动离子跨膜运动的化学驱动力和跨膜电位形成的电驱动力。两者的代数和称为：力。两者的代数和称为：电化学驱动力电化学驱动力（electrochemical driving forceelectrochemical driving force）电化学驱动力电化学驱动力 决定离子跨膜流动的决定离子跨膜流动的方向方向,并影响并影响它的它的强度强度(注意电场力在钠离子内流中的作用注意电场力在钠离子内流中的作用)

20、。 对对Na+的驱动力为：的驱动力为： Em - ENa = -70mV -（+60mV）= -130mV 对对K+的驱动力为：的驱动力为： Em - EK = -70 mV -（-90mV） +20mV 在静息电位条件下，在静息电位条件下，Na+Na+受到的内向驱动力很大受到的内向驱动力很大APAP的发生机制：的发生机制：刺激改变了膜对钠离子的电导刺激改变了膜对钠离子的电导（钠离子状态（钠离子状态的变化，即单个离子通道的开放后总和效应的表的变化，即单个离子通道的开放后总和效应的表现）现）而引发的而引发的APAP是一切可兴奋细胞的是一切可兴奋细胞的唯一共同唯一共同的标志（的标志（事事实上，电压

21、门控钠离子通道构成了动作电位发生实上，电压门控钠离子通道构成了动作电位发生的结构基础的结构基础）机体内的可兴奋细胞主要指：机体内的可兴奋细胞主要指：肌细胞，神经肌细胞，神经元和内分泌腺的腺体细胞等元和内分泌腺的腺体细胞等刺激与膜电位的关系刺激与膜电位的关系伴随刺激强度的改变，细胞膜会发生三种不同的电学伴随刺激强度的改变，细胞膜会发生三种不同的电学变化：变化：电紧张电位电紧张电位无通道的参与无通道的参与局部反应局部反应有通道的参与有通道的参与阈电位阈电位AP AP 通道开放与钠离子内流之间形成了通道开放与钠离子内流之间形成了正反馈正反馈2008.22008.2神经细胞在兴奋过程中，神经细胞在兴奋

22、过程中，NaNa+ +内流和内流和K K+ +外流的量取决于：外流的量取决于：A A各自的平衡电位各自的平衡电位B B细胞的阈电位细胞的阈电位C C钠泵的活动程度钠泵的活动程度D D所给的刺激程度所给的刺激程度局部反应的三大特征：局部反应的三大特征：细胞膜兴奋性的周期性变化：细胞膜兴奋性的周期性变化：低常期对应的时期正好为正后电位的时期低常期对应的时期正好为正后电位的时期3 3组织兴奋后处于绝对不应期时其兴奋性为组织兴奋后处于绝对不应期时其兴奋性为(2006)(2006)A. A. 无限大无限大B. B. 大于正常大于正常 C C等于正常等于正常D D低于正常低于正常 E E零零APAP的传导

23、的传导人体各种形式的运动主要是靠肌细胞的收人体各种形式的运动主要是靠肌细胞的收缩活动来完成。缩活动来完成。骨骼肌骨骼肌 （随意肌）（随意肌）心心 肌肌 肌肉肌肉第四节第四节 肌细胞的收缩肌细胞的收缩横纹肌横纹肌平滑肌平滑肌 非随意肌非随意肌本节主要介绍骨骼肌的收缩本节主要介绍骨骼肌的收缩接头前膜：接头前膜： 电压门控钙通道电压门控钙通道 突触小泡（每个小泡约含有突触小泡（每个小泡约含有1 1万个万个AChACh分子分子 间间 隙：隙：50nm50nm，充满细胞外液，充满细胞外液接头后膜：也称终板膜，含接头后膜：也称终板膜，含N N型乙酰胆碱受体型乙酰胆碱受体乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶 2008X2008X型型156.156.当发生有机磷农药中毒时，可出现：当发生有机磷农药中毒时，可出现：A.A.骨骼肌收缩颤动骨骼肌收缩颤动B.B.瞳孔缩小瞳孔缩小C.C.大汗淋漓大汗淋漓D.D.心率加速心率加速 神经纤维动作电位神经纤维动作电位 轴突末梢去极化轴突末梢去极化 电压门控钙通道激活、电压门控钙通道激活、CaCa2 2内流内流 轴突末梢释放轴突末梢释放Ach Ach AChACh结合并激活终板膜结合并激活终板膜AChACh受体阳离子通道受体阳离子通道 终板膜对终板膜对NaNa、K K通透性增加通透性增加 终板电位终板电位 肌细胞膜动