细胞的基本生理过程课件

第一节细胞膜的结构和物转运功能第二章细胞的基本生理过程(P21-28)人体大约有200余种，500万～600万亿个细胞。第一节细胞膜的结构和物转运功能第二章细胞的基本生理过1一、细胞膜的基本结构——液态镶嵌模型脂质双分子层：屏障作用。蛋白质：物质和信号交换。糖类：糖蛋白和糖脂，受体和抗原功能。一、细胞膜的基本结构——液态镶嵌模型脂质双分子层：屏障作用2液态镶嵌模型特点：有序性；流动性不对称性。液态镶嵌模型特点：有序性；3二、物质的跨膜转运根据转运过程中是否需要膜额外提供能量分为被动转运和主动转运。被动转运(passivetransport)

---物质顺电位差或顺化学梯度的转运。主动转运(activetransport)

---物质逆电位差或逆化学梯度的转运。原发性主动转运：ATP直接供能。继发性主动转运：利用Na+-K+泵产生的势能。二、物质的跨膜转运根据转运过程中是否需要膜额外提供能量分为被4(一)单纯扩散概念：脂溶性小分子物质和少数水溶性小分子物质由膜高浓度侧向低浓度侧移动的过程。转运物质：O2,CO2,NH3,N2,尿素,类固醇激素等。特点：扩散速率高，不依靠膜蛋白帮助，不耗能，扩散量与浓度梯度和膜通透性正相关。(一)单纯扩散概念：脂溶性小分子物质和少数水溶性小分子物质由5（二）膜蛋白介导的跨膜转运概念：水溶性小分子物质和所有离子，均在膜蛋白的帮助下进行跨膜转运。分类：通道介导的跨膜转运；载体介导的跨膜转运。（二）膜蛋白介导的跨膜转运概念：水溶性小分子物质和所有离子，6通道：贯穿脂质双层，中央带有亲水性孔道的膜蛋白。通道基本特征：离子选择性，门控特性通道：贯穿脂质双层，中央带有亲水性孔道的膜蛋白。通道基本特征7根据通道对不同性质刺激的反应，将通道分为以下几种：电压门控通道化学门控通道机械门控通道非门控通道离子通道开放产生离子流引起生物电现象根据通道对不同性质刺激的反应，将通道分为以下几81.经通道易化扩散概念:带电离子借助膜蛋白(通道)帮助，顺浓度差或电位差的跨膜转运。特点：转运速率快，离子选择性和门控特性。1.经通道易化扩散概念:带电离子借助膜蛋白(通道)帮助，顺9载体：贯穿脂质双层的整合蛋白。载体：贯穿脂质双层的整合蛋白。102.经载体易化扩散概念：水溶性小分子物质，经膜蛋白（载体）介导，顺浓度梯度的跨膜转运。转运物质：葡萄糖、氨基酸和核苷酸进入细胞。2.经载体易化扩散概念：水溶性小分子物质，经膜蛋白（载体）介11经载体易化扩散特点：选择性：一种载体只能特异性转运一种或几种结构相似的物质；饱和现象：被转运物浓度升高到一定数值时，转运速度达到最大值，并不再增加。竞争性抑制：两种结构相似的物质被同一载体转运，浓度较低的物质转运受到抑制。经载体易化扩散特点：选择性：一种载体只能特异性转运一种或几种123.原发性主动转运(Primaryactivitytransport)

例：Na+-K+泵(Na+-K+依赖式ATP酶)3.原发性主动转运(Primaryactivitytra13Na+-K+泵活动

当[Na+]i↑、[K+]o↑激活钠-钾泵分解ATP产生能量维持细外高Na+、细胞内高K+的不均匀分布状态2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外Na+-K+泵活动当[Na+]i↑、[K+]o↑激活钠-钾144.继发性主动转运O●Na+-K+泵在膜外形成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。举例：葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜的主动吸收。4.继发性主动转运O●Na+-K+泵在膜外形成Na+的高势能15根据溶质跨细胞膜时与钠离子转运方向是否相同分为：同向转运、逆向转运Na+H+outinNa+glucoseoutin

Co-transportCounter-transport

根据溶质跨细胞膜时与钠离子转运方向是否相同分为：同向转运、逆16（三）入胞与出胞大分子物质或物质团块不能直接穿越细胞膜，通过形成被质膜包被的囊泡，借助膜运动出入细胞。（三）入胞与出胞大分子物质或物质团块不能直接穿越细胞膜，通过17入胞：大分子物质或团块(细菌、病毒、异物等)借助于细胞膜吞噬泡或吞饮泡进入细胞的过程。吞噬：特殊细胞。如单核、巨噬细胞、中性粒细胞。消灭细菌、病毒或异物。吞饮：细胞本身的固有活动。受体介导式入胞：被转运物与膜受体特异性结合，选择性入胞。入胞：大分子物质或团块(细菌、病毒、异物等)借助于细胞膜吞噬18出胞：胞质内大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。出胞：胞质内大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。19一、静息电位（Restingpotential）（一）静息电位概念1.概念：细胞在静息状态下，细胞膜内外存在的电位差（内负外正）。2.不同细胞的RP水平●哺乳动物神经、骨骼肌和心肌细胞-70～-90mV●人红细胞：-10mv第二节细胞的电活动一、静息电位（Restingpotential）（一）静息203.RP实验现象3.RP实验现象214.RP的变化极化：安静时，膜两侧电位（外正内负）超极化：膜两侧电位差加大,膜内负值增大去极化：膜两侧电位差减小,膜内负值变小反极化：去极化至零电位后膜电位进一步变为正值超射：膜电位高于零电位的部分复极化：去极化后，膜内电位向RP恢复4.RP的变化极化：安静时，膜两侧电位（外正内负）22（二）静息电位产生机制

⒈静息电位的产生条件

（1）细胞内外各种离子的浓度分布不均（二）静息电位产生机制⒈静息电位的产生条件23（2）不同状态下细胞膜对离子通透性不同产生RP的条件：膜内高钾环境；安静状态下膜主要对K+通透。安静时膜对离子的通透性：K+

＞Cl-＞Na+＞A-（2）不同状态下细胞膜对离子通透性不同产生RP的条件：膜内高242.离子跨膜扩散的驱动力和平衡电位2.离子跨膜扩散的驱动力和平衡电位253.膜对离子的通透性与RP的形成[K＋]i顺浓度差向膜外扩散[A-]i不能向膜外扩散[K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓[K+]o↑→膜外电位↑膜外为正、膜内为负的极化状态扩散动力与电位差达到平衡＝

K+平衡电位3.膜对离子的通透性与RP的形成[K＋]i顺浓度差向膜外扩26根据Nernst公式可计算出某种离子的平衡电位Nernst方程:(Ta为29.2℃)

[K+]o

[K+]iENa＝+50～+70EK＝-90～-100EK＝59.5lg———(mV)根据Nernst公式可计算出某种离子的平衡电位Nernst方27●K＋平衡电位K+扩散平衡时净通量为零神经和骨骼肌RP-70～-90mv，其负值小于K＋平衡电位原因：静息状态下，膜对Na+也有一定通透性，Na+内流部分抵消K+外流形成的膜内负电位。不同细胞对K+、Na+通透性不同，决定了不同细胞RP水平不同。K＋平衡电位:-90～-100●K＋平衡电位K+扩散平衡时净通量为零神经和骨骼肌RP-7028三、动作电位(actionpotential,AP）)（一）AP的概念⒈概念:可兴奋细胞受到刺激,细胞膜在RP基础上发生一次短暂的,并可向周围扩布的电位波动。三、动作电位(actionpotential,AP）)（292.AP实验现象2.AP实验现象303.动作电位的图形

锋电位AP

后电位上升支(-70mV→+35mV)下降支(+35mV→-70mV)负后电位＜RP正后电位＞RP3.动作电位的图形314.AP产生的过程去极化上升支下降支刺激局部电位阈电位去极化零电位反极化(超射）复极化后电位4.AP产生的过程去极化上升支下降支刺激32阈电位(thresholdpotential,TP,“燃点”)触发AP的膜电位临界值：一般比RP绝对值小10～20mV阈电位引发Na+通道开放，Na+迅速大量内流后，爆发AP。阈电位(thresholdpotential,TP,“33（二）AP产生机制（二）AP产生机制34电压门控Na+通道与K+通道分子结构的区别：Na+通道K+通道电压门控Na+通道与K+通道分子结构的区别：Na+通道K+通35上升支：Na＋内流下降支：K＋外流

钾离子外流钠离子内流

上升支：Na＋内流下降支：K＋外流钾离子外流钠离36⑶AP的产生机制小结刺激引起膜上少量Na+通道开放少量Na+内流→膜轻度去极化膜去极化达到阈电位水平，Na＋通道大量开放AP去极化Na+通道失活，Na+停止内流K+通道开放，K+迅速外流AP复极化AP产生过程小结：⑶AP的产生机制小结刺激引起膜上少量Na+通道开放少量Na+373.AP特点：①非衰减式传导②具有“全或无”现象4.AP意义：AP的产生是细胞兴奋的标志。

3.AP特点：①非衰减式传导4.AP意义：AP的产生是细胞兴38（三）AP的传导

(1)无髓神经纤维：近距离“局部电流”1.传导方式(2)有髓神经纤维：远距离“跳跃式传导”（三）AP的传导(1)无髓神经纤维：近距离“局部电流”139生理完整性

双向性相对不疲劳性绝缘性不衰减性传导2.神经纤维传导AP的特点生理完整性2.神经纤维传导AP的特点40（四)缝隙连接柱状颗粒相邻两细胞间间隙连接点6个亚单位利于离子，营养物质交换和冲动的传递。（四)缝隙连接柱状颗粒相邻两细连接点6个亚单位利于离子，营养41四、局部反应⒈概念：细胞膜发生低于阈电位的去极化,称为局部反应或局部兴奋。四、局部反应⒈概念：细胞膜发生低于阈电位的去极化,称为局部反42①没有“全或无”现象②电紧张方式扩布，幅值随传播距离增加而减小③无不应期,可发生时间性和空间性总和2.特征-700+60-90ENaEkMembranepotentialMagnitudeofstimulus0StimulusappliedRestingpotentialTime①没有“全或无”现象2.特征-700+60-90ENaEkM43五、组织细胞的兴奋和兴奋性1.兴奋性：可兴奋组织、细胞对刺激发生反应(即产生动作电位)的能力。衡量兴奋性高低的指标——阈值兴奋性与阈值成反变关系。2.兴奋：可兴奋组织在刺激下产生AP的过程。五、组织细胞的兴奋和兴奋性1.兴奋性：可兴奋组织、细胞对刺激443.刺激：内外环境的变化。刺激三要素：强度、持续时间、强度—时间变化率。阈强度（阈值）:刺激持续时间和强度—时间变化率固定，引起细胞或组织产生AP的最小刺激强度。阈刺激：具有阈强度的刺激。阈上刺激：阈下刺激：3.刺激：内外环境的变化。刺激三要素：强45绝对不应期：无论多强的刺激也不能再次兴奋。相对不应期：大于原先的刺激强度才能再次兴奋。超常期：小于原先的刺激强度便能再次兴奋。低常期：大于原先的刺激强度才能再次兴奋。（二）细胞兴奋后兴奋性的变化绝对不应期：无论多强的刺激也不能再次兴奋。（二）细胞兴奋后兴461.绝对不应期（absoluterefractoryperiod）Na+通道失活，兴奋性为零2.相对不应期（relativerefractoryperiod）钠通道部分复活，兴奋性﹤正常3.超常期（supranormalperiod）膜电位接近阈电位，兴奋性﹥正常4.低常期（subnormalperiod）膜电位远离阈电位，兴奋性﹤正常兴奋性周期性变化分期：1.绝对不应期（absoluterefractoryp472.AP去极化与以下哪种离子有关？

3.AP复极化与以下哪种离子有关？

A.Na+外流B.K+内流

C.Na+内流D.K+外流4.AP的特征是

？5.细胞兴奋后兴奋性的变化经历哪几个期？1.极化状态时膜电位表现为

，由

形成？6.兴奋性的概念？7.钠钾泵工作将

移出膜外，

移入膜内？2.AP去极化与以下哪种离子有关？

3.AP复极化与以下哪种488.AP去极化Na+内流属于那种跨膜转运？

9.葡萄糖跨膜进入神经细胞氧化分解？

10.小肠粘膜上皮细胞吸收葡萄糖？

11.钠钾泵转运钠钾离子？

A.单纯扩散B.经通道易化扩散

C.经载体易化扩散D.原发性主动转运

E.继发性主动转运F.出胞G.入胞思考题：细胞外K+浓度升高,RP如何变化？8.AP去极化Na+内流属于那种跨膜转运？

9.葡萄糖跨膜进49第一节细胞膜的结构和物转运功能第二章细胞的基本生理过程(P21-28)人体大约有200余种，500万～600万亿个细胞。第一节细胞膜的结构和物转运功能第二章细胞的基本生理过50一、细胞膜的基本结构——液态镶嵌模型脂质双分子层：屏障作用。蛋白质：物质和信号交换。糖类：糖蛋白和糖脂，受体和抗原功能。一、细胞膜的基本结构——液态镶嵌模型脂质双分子层：屏障作用51液态镶嵌模型特点：有序性；流动性不对称性。液态镶嵌模型特点：有序性；52二、物质的跨膜转运根据转运过程中是否需要膜额外提供能量分为被动转运和主动转运。被动转运(passivetransport)

---物质顺电位差或顺化学梯度的转运。主动转运(activetransport)

---物质逆电位差或逆化学梯度的转运。原发性主动转运：ATP直接供能。继发性主动转运：利用Na+-K+泵产生的势能。二、物质的跨膜转运根据转运过程中是否需要膜额外提供能量分为被53(一)单纯扩散概念：脂溶性小分子物质和少数水溶性小分子物质由膜高浓度侧向低浓度侧移动的过程。转运物质：O2,CO2,NH3,N2,尿素,类固醇激素等。特点：扩散速率高，不依靠膜蛋白帮助，不耗能，扩散量与浓度梯度和膜通透性正相关。(一)单纯扩散概念：脂溶性小分子物质和少数水溶性小分子物质由54（二）膜蛋白介导的跨膜转运概念：水溶性小分子物质和所有离子，均在膜蛋白的帮助下进行跨膜转运。分类：通道介导的跨膜转运；载体介导的跨膜转运。（二）膜蛋白介导的跨膜转运概念：水溶性小分子物质和所有离子，55通道：贯穿脂质双层，中央带有亲水性孔道的膜蛋白。通道基本特征：离子选择性，门控特性通道：贯穿脂质双层，中央带有亲水性孔道的膜蛋白。通道基本特征56根据通道对不同性质刺激的反应，将通道分为以下几种：电压门控通道化学门控通道机械门控通道非门控通道离子通道开放产生离子流引起生物电现象根据通道对不同性质刺激的反应，将通道分为以下几571.经通道易化扩散概念:带电离子借助膜蛋白(通道)帮助，顺浓度差或电位差的跨膜转运。特点：转运速率快，离子选择性和门控特性。1.经通道易化扩散概念:带电离子借助膜蛋白(通道)帮助，顺58载体：贯穿脂质双层的整合蛋白。载体：贯穿脂质双层的整合蛋白。592.经载体易化扩散概念：水溶性小分子物质，经膜蛋白（载体）介导，顺浓度梯度的跨膜转运。转运物质：葡萄糖、氨基酸和核苷酸进入细胞。2.经载体易化扩散概念：水溶性小分子物质，经膜蛋白（载体）介60经载体易化扩散特点：选择性：一种载体只能特异性转运一种或几种结构相似的物质；饱和现象：被转运物浓度升高到一定数值时，转运速度达到最大值，并不再增加。竞争性抑制：两种结构相似的物质被同一载体转运，浓度较低的物质转运受到抑制。经载体易化扩散特点：选择性：一种载体只能特异性转运一种或几种613.原发性主动转运(Primaryactivitytransport)

例：Na+-K+泵(Na+-K+依赖式ATP酶)3.原发性主动转运(Primaryactivitytra62Na+-K+泵活动

当[Na+]i↑、[K+]o↑激活钠-钾泵分解ATP产生能量维持细外高Na+、细胞内高K+的不均匀分布状态2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外Na+-K+泵活动当[Na+]i↑、[K+]o↑激活钠-钾634.继发性主动转运O●Na+-K+泵在膜外形成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。举例：葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜的主动吸收。4.继发性主动转运O●Na+-K+泵在膜外形成Na+的高势能64根据溶质跨细胞膜时与钠离子转运方向是否相同分为：同向转运、逆向转运Na+H+outinNa+glucoseoutin

Co-transportCounter-transport

根据溶质跨细胞膜时与钠离子转运方向是否相同分为：同向转运、逆65（三）入胞与出胞大分子物质或物质团块不能直接穿越细胞膜，通过形成被质膜包被的囊泡，借助膜运动出入细胞。（三）入胞与出胞大分子物质或物质团块不能直接穿越细胞膜，通过66入胞：大分子物质或团块(细菌、病毒、异物等)借助于细胞膜吞噬泡或吞饮泡进入细胞的过程。吞噬：特殊细胞。如单核、巨噬细胞、中性粒细胞。消灭细菌、病毒或异物。吞饮：细胞本身的固有活动。受体介导式入胞：被转运物与膜受体特异性结合，选择性入胞。入胞：大分子物质或团块(细菌、病毒、异物等)借助于细胞膜吞噬67出胞：胞质内大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。出胞：胞质内大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。68一、静息电位（Restingpotential）（一）静息电位概念1.概念：细胞在静息状态下，细胞膜内外存在的电位差（内负外正）。2.不同细胞的RP水平●哺乳动物神经、骨骼肌和心肌细胞-70～-90mV●人红细胞：-10mv第二节细胞的电活动一、静息电位（Restingpotential）（一）静息693.RP实验现象3.RP实验现象704.RP的变化极化：安静时，膜两侧电位（外正内负）超极化：膜两侧电位差加大,膜内负值增大去极化：膜两侧电位差减小,膜内负值变小反极化：去极化至零电位后膜电位进一步变为正值超射：膜电位高于零电位的部分复极化：去极化后，膜内电位向RP恢复4.RP的变化极化：安静时，膜两侧电位（外正内负）71（二）静息电位产生机制

⒈静息电位的产生条件

（1）细胞内外各种离子的浓度分布不均（二）静息电位产生机制⒈静息电位的产生条件72（2）不同状态下细胞膜对离子通透性不同产生RP的条件：膜内高钾环境；安静状态下膜主要对K+通透。安静时膜对离子的通透性：K+

＞Cl-＞Na+＞A-（2）不同状态下细胞膜对离子通透性不同产生RP的条件：膜内高732.离子跨膜扩散的驱动力和平衡电位2.离子跨膜扩散的驱动力和平衡电位743.膜对离子的通透性与RP的形成[K＋]i顺浓度差向膜外扩散[A-]i不能向膜外扩散[K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓[K+]o↑→膜外电位↑膜外为正、膜内为负的极化状态扩散动力与电位差达到平衡＝

K+平衡电位3.膜对离子的通透性与RP的形成[K＋]i顺浓度差向膜外扩75根据Nernst公式可计算出某种离子的平衡电位Nernst方程:(Ta为29.2℃)

[K+]o

[K+]iENa＝+50～+70EK＝-90～-100EK＝59.5lg———(mV)根据Nernst公式可计算出某种离子的平衡电位Nernst方76●K＋平衡电位K+扩散平衡时净通量为零神经和骨骼肌RP-70～-90mv，其负值小于K＋平衡电位原因：静息状态下，膜对Na+也有一定通透性，Na+内流部分抵消K+外流形成的膜内负电位。不同细胞对K+、Na+通透性不同，决定了不同细胞RP水平不同。K＋平衡电位:-90～-100●K＋平衡电位K+扩散平衡时净通量为零神经和骨骼肌RP-7077三、动作电位(actionpotential,AP）)（一）AP的概念⒈概念:可兴奋细胞受到刺激,细胞膜在RP基础上发生一次短暂的,并可向周围扩布的电位波动。三、动作电位(actionpotential,AP）)（782.AP实验现象2.AP实验现象793.动作电位的图形

锋电位AP

后电位上升支(-70mV→+35mV)下降支(+35mV→-70mV)负后电位＜RP正后电位＞RP3.动作电位的图形804.AP产生的过程去极化上升支下降支刺激局部电位阈电位去极化零电位反极化(超射）复极化后电位4.AP产生的过程去极化上升支下降支刺激81阈电位(thresholdpotential,TP,“燃点”)触发AP的膜电位临界值：一般比RP绝对值小10～20mV阈电位引发Na+通道开放，Na+迅速大量内流后，爆发AP。阈电位(thresholdpotential,TP,“82（二）AP产生机制（二）AP产生机制83电压门控Na+通道与K+通道分子结构的区别：Na+通道K+通道电压门控Na+通道与K+通道分子结构的区别：Na+通道K+通84上升支：Na＋内流下降支：K＋外流

钾离子外流钠离子内流

上升支：Na＋内流下降支：K＋外流钾离子外流钠离85⑶AP的产生机制小结刺激引起膜上少量Na+通道开放少量Na+内流→膜轻度去极化膜去极化达到阈电位水平，Na＋通道大量开放AP去极化Na+通道失活，Na+停止内流K+通道开放，K+迅速外流AP复极化AP产生过程小结：⑶AP的产生机制小结刺激引起膜上少量Na+通道开放少量Na+863.AP特点：①非衰减式传导②具有“全或无”现象4.AP意义：AP的产生是细胞兴奋的标志。

3.AP特点：①非衰减式传导4.AP意义：AP的产生是细胞兴87（三）AP的传导

(1)无髓神经纤维：近距离“局部电流”1.传导方式(2)有髓神经纤维：远距离“跳跃式传导”（三）AP的传导(1)无髓神经纤维：近距离“局部电流”188生理完整性

双向性相对不疲劳性绝缘性不衰减性传导2.神经纤维传导AP的特点生理完整性2.神经纤维传导AP的特点89（四)缝隙连接柱状颗粒相邻两细胞间间隙连接点6个亚单位利于离子，营养物质交换和冲动的传递。（四)缝隙连接柱状颗粒相邻两细连接点6个亚单位利于离子，营养90四、局部反应⒈概念：细胞膜发生低于阈电位的去极化,称为局部反应或局部兴奋。四、局部反应⒈概念：细胞膜发生低于阈电位的去极化,称为局部反91①没有“全或无”现象②电紧张方式扩布，幅值随传播距离增加而减小③无不应期,可发生时间性和空间性总和2.特征-700+60-90ENaEkMembranepotentialMagnitudeofstimulus0StimulusappliedRestingpotentialTime①没有“全或无”现象2.特征-700+60-90ENa