细胞基本功能专题知识讲座

第一节细胞膜的基本结构和物质转运功能Cellmembranestructureandsubstancetransport返回首页细胞基本功能专题知识讲座第1页脂质双分子层球形蛋白质纤维状蛋白质亲水性基团疏水性基团一、细胞膜结构与成份返回首页细胞基本功能专题知识讲座第2页组成：由双嗜性脂质分子两两相对排列成双分子层（一）脂质双分子层细胞基本骨架返回首页细胞基本功能专题知识讲座第3页（二）细胞膜上蛋白质:表面蛋白、整合蛋白①转运物质②传递信息③酶功效④免疫标志

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第4页（三）糖类：

①免疫标志②传递信息返回首页细胞基本功能专题知识讲座第5页二、细胞膜跨膜物质转运功效

Whatmoleculescrossthecellmembrane?Howdothesemoleculescrossthecellmembrane?细胞O2，能源物质氨基酸，脂类各种离子等CO2代谢产物返回首页细胞基本功能专题知识讲座第6页

(一)单纯扩散影响原因：浓度差渗透性返回首页细胞基本功能专题知识讲座第7页[定义]

在生物体系中，小分子物质或离子由膜高浓度区一侧向膜低浓度区一侧顺浓度差跨细胞膜转运称为单纯扩散(simplediffusion)。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第8页[特点]

顺浓度差

不需要膜蛋白帮助

不消耗能量转运脂溶性物质返回首页细胞基本功能专题知识讲座第9页

通透性指物质经过膜难易程度。扩散通量(diffusiveflux)：

表示单位时间内经过单位面积膜分子数量。取决于浓度差、扩散面积、温度、脂溶性和电场力（离子）等。mol/(cm2.s)通透性(permeability)返回首页细胞基本功能专题知识讲座第10页[类型]

载体介导易化扩散（葡萄糖、氨基酸）通道介导易化扩散（K＋、Na＋、Ca2+、Cl-）(二)易化扩散

[定义］物质在特殊蛋白“帮助”下，顺电－化学梯度跨膜转运过程，称为易化扩散(facilitateddiffusion)。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第11页[特点]顺浓度差或电位差膜蛋白帮助不消耗能量转运水溶性物质返回首页细胞基本功能专题知识讲座第12页载体介导易化扩散返回首页细胞基本功能专题知识讲座第13页

X物质扩散通量膜两侧X物质浓度差[特点]结构特异性饱和现象竞争性抑制载体介导易化扩散返回首页细胞基本功能专题知识讲座第14页通道介导易化扩散返回首页细胞基本功能专题知识讲座第15页[特点]

结构相对特异性

“闸门”调控电压门控通道化学门控通道机械门控通道返回首页细胞基本功能专题知识讲座第16页转运物质：Na+,K+,Cl－,Ca2+等直径较小离子。

依据其结构特异性和转运离子特异性命名：Na+通道、K+通道、Cl－通道、Ca2+通道等。通道两种状态：开放、关闭返回首页细胞基本功能专题知识讲座第17页Na+通道功效状态：备用：关闭，受适当刺激可被激活和重新开放激活：开放失活：关闭，受适当刺激也不能被激活或重新开放细胞基本功能专题知识讲座第18页ChannelblockerNa+通道阻断剂：河豚毒

(tetrodotoxin,TTX)

利多卡因（lidocaine)K+通道阻断剂：

四乙胺

(tetraethylammonium)Ca2+通道阻断剂：维拉帕米返回首页细胞基本功能专题知识讲座第19页

细胞经过本身耗能过程，在细胞膜上特殊蛋白质（泵）帮助下，将一些物质分子或离子经细胞膜逆浓度梯度或电位梯度转运过程，称为主动转运（activetransport）。(三)主动转运

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第20页[特点]:膜蛋白（泵）帮助逆浓度差或电位差耗能[分类］原发性主动转运

primary(direct)activetransport继发性主动转运

secondary(indirect)activetransport返回首页细胞基本功能专题知识讲座第21页原发性主动转运(primaryactivetransport)

是指直接利用ATP能量逆浓度差和电位差对离子进行主动转运过程。

原发性主动转运是人体最主要物质转运形式，除钠泵外，还有Ca2+

泵（或称Ca2+-Mg2+依赖式ATP酶）、H+泵（质子泵）和碘泵等。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第22页Na+泵主动转运膜内膜外K+↑Na+↑返回首页细胞基本功能专题知识讲座第23页［钠泵特点］胞内［Na+］↑或胞外［K+］↑可触发钠泵活动。Na+泵出和K+泵入耦联。生电性泵。钠泵(Na+-K+-ATP酶)23细胞基本功能专题知识讲座第24页钠泵活动生理意义：①由钠泵形成细胞内高K+，是许多代谢反应进行必需条件。②维持细胞正常渗透压与形态。③它能够建立起一个势能贮备,是一些营养物质（如葡萄糖、氨基酸）继发性主动转运能量起源。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第25页

继发性主动转运(secondaryactivetransport)

物质逆浓度梯度转运所需能量不是直接来自ATP或其它供能物质分解，而是来自膜外Na+高势能.

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第26页葡萄糖继发性主动转运

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第27页

(四)出胞和入胞

1．出胞（exocytosis，又称为胞吐）主要见于细胞分泌活动、神经末梢递质释放等。

2．入胞（endocytosis，又称为吞噬或吞饮）是指细胞外一些物质团块或液体进入细胞过程。

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第28页胞吐：运动神经末稍释放乙酰胆碱细胞基本功能专题知识讲座第29页胞吞作用返回首页细胞基本功能专题知识讲座第30页E小分子物质主动转运[低][高]被动转运[高][低]继发性：间接利用ATP，由钠泵形成膜外高势能。原发性：直接消耗ATP.如:钠泵，质子泵，钙泵单纯扩散：脂溶性小分子物质。如O2,CO2,N2.易化扩散：非脂溶性,特殊蛋白帮助大分子物质入胞出胞：细胞分泌活动吞噬吞饮通道介导载体介导电压门控通道化学门控通道机械门控通道返回首页细胞基本功能专题知识讲座第31页第二节细胞生物电现象

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第32页一、静息电位restingpotential(RP)细胞处于静息状态时，细胞膜两侧电位差。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第33页静息电位形成机制［条件］①细胞内外K＋不均衡分布②平静状态下细胞膜主要对K＋有通透性动力(浓度差)阻力(电位差)InsidecellOutsidecell返回首页细胞基本功能专题知识讲座第34页静息电位产生机制：静息时K+外流

K+平衡电位：.[K+]oRT=EkZFln[K+]i返回首页细胞基本功能专题知识讲座第35页

[小结］

静息电位主要是K＋平衡电位，其大小取决于膜两侧原来存在K＋浓度差大小.

细胞内外K＋不均衡分布和平静时膜对K＋含有通透性，是大多数细胞产生和维持静息电位主要原因。

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第36页［证据］

膜外K＋浓度↑→RP↓；反之，RP↑胞内用NaCl代替KCl，则RP几乎为0，换回KCl→RP恢复;膜内外Na、K交换→膜内外极性倒转;用K2SO4代替KCl→RP无改变。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第37页是膜受到有效刺激后，在RP基础上发生一次膜电位快速而短暂可扩布电位改变。

二、动作电位(actionpotential，AP)返回首页细胞基本功能专题知识讲座第38页-700-55极化polarization去极化depolarization反极化reversepolarization超射overshoot复极化repolarization超极化hyperdepolarization

[几个相关概念]返回首页细胞基本功能专题知识讲座第39页(一）动作电位发生过程“去极化-反极化-复极化”

反极化超射神经纤维动作电位模式图ab:动作电位上升支；bc:动作电位下降支；abc:锋电位；cd:去极化后电位；de:超极化后电位细胞基本功能专题知识讲座第40页一旦暴发，其电位就会发生快速而连续改变稳定电位差一旦产生，快速向外扩布不能扩布标志着细胞兴奋细胞处于静处状态

动作电位静息电位动作电位和静息电位不一样表现返回首页细胞基本功能专题知识讲座第41页（二）动作电位波形波形：锋电位和后电位

峰电位0mV-70+30

锋电位含有动作电位主要特征是动作电位标志

①AP上升支(去极相)

②AP下降支(复极相)

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第42页（三）AP特征

AP或spikepotential产生是细胞兴奋标志。

全或无现象刺激强度一旦到达或超出阈值，即可暴发AP，且其幅度不因刺激强度增加而改变

不衰减扩布

AP不因传导距离延长而衰减。

脉冲式发放因AP存在不应期，故AP不会融合。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第43页细胞基本功能专题知识讲座第44页（四）动作电位产生机制：１．动作电位上升支：Na+通道通透性再生性循环过程PNa+增加Na+内流增加去极化刺激返回首页细胞基本功能专题知识讲座第45页有效刺激钠通道开放Na+内流静息电位减小细胞膜去极化Na+快速内流,达Na+平衡电位膜去极化临界值Na+内流形成动作电位上升支返回首页细胞基本功能专题知识讲座第46页2.动作电位下降支达Na+平衡电位通道失活关闭Na+内流停顿K+通道激活开放K+快速外流膜内电位下降细胞膜复极化下降支返回首页细胞基本功能专题知识讲座第47页

［总结］（1）膜对Na+通透性突然增大，Na+快速、大量内流，形成了AP上升支。★Na+内流再生性循环★Na+平衡电位（2）膜对K+通透性增大，造成K+外流，形成了AP下降支。（3）复极后，Na+泵活动是维持膜内外Na+、K+正常分布关键。

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第48页Na+通透性K+通透性动作电位返回首页（五）AP过程中膜电导改变和离子通道开放与关闭

1.AP过程中膜电导改变细胞基本功能专题知识讲座第49页

返回首页2.离子通道功效状态细胞基本功能专题知识讲座第50页

Na+通道两种闸门及三种状态:

m闸门(激活门)关闭和h闸门(失活门)

开放为备用状态;m和h闸门均开放为激活状态;h闸门关闭为失活状态。

K+通道是由n闸门控制。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第51页细胞基本功能专题知识讲座第52页（六）动作电位产生条件1.刺激：细胞所处环境原因改变刺激种类：化学、机械、温度、光、声和电等（1）刺激强度阈值(threshold)（2）刺激作用时间（3）刺激强度对时间改变率返回首页细胞基本功能专题知识讲座第53页可兴奋组织强度-时间曲线

刺激参数与组织兴奋关系:返回首页细胞基本功能专题知识讲座第54页2.阈电位(thresholdpotential)

在有效刺激下，使膜去极化到达某一临界值时，暴发一次动作电位，这个临界膜电位数值即阈电位引发细胞兴奋关键：

阈电位水平

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第55页（七）神经纤维AP细胞外统计方法细胞基本功能专题知识讲座第56页三、局部电位（一）概念细胞膜轻度去极化,如：终板电位（二）实质

Na+通道少许被激活（三）特点

1.等级性反应

2.电担心扩步

3.无不应期

4.时间性总和与空间性总和

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第57页返回首页细胞基本功能专题知识讲座第58页(一)组织兴奋和可兴奋细胞1.定义兴奋：细胞受刺激产生动作电位过程兴奋性：细胞受刺激后产生动作电位能力2.可兴奋细胞

凡在受刺激后能产生动作电位细胞。包含：神经细胞、肌细胞、腺细胞。四、组织兴奋和兴奋性

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第59页1.影响组织兴奋性原因（1）静息电位水平（2）阈电位水平（3）离子通道状态2.阈刺激大小与兴奋性关系阈刺激：相当于阈强度刺激称为阈刺激。组织阈刺激和兴奋性成反变关系（二）影响组织兴奋性原因和阈刺激返回首页细胞基本功能专题知识讲座第60页（三）细胞兴奋后兴奋性阶段性改变

1.绝对不应期

2.相对不应期

3.超常期

4.低常期返回首页细胞基本功能专题知识讲座第61页局部电流五、兴奋在同一细胞上传导

（一）无髓神经纤维上兴奋传导机制细胞基本功能专题知识讲座第62页细胞基本功能专题知识讲座第63页（二）有髓神经纤维上兴奋传导机制：特点：①传导速度快②节能

跳跃式传导返回首页细胞基本功能专题知识讲座第64页动作电位在有髓及无髓神经纤维上传导：返回首页细胞基本功能专题知识讲座第65页

化学信息物质（如激素、递质、细胞因子等）通常不需要直接进入靶细胞发挥作用，而是选择性地同靶细胞膜上特异性受体相结合，再经过跨膜信号传递或跨膜信号转导（signaltransduction）过程，最终才间接地引发靶细胞产生各种生物学效应。第三节细胞跨膜信号传递功效返回首页细胞基本功能专题知识讲座第66页细胞内主要跨膜信号转导路径：

●

G-蛋白偶联受体介导跨膜信号传递路径●离子通道受体介导跨膜信号传递路径

●酶偶联受体介导跨膜信号传递路径返回首页细胞基本功能专题知识讲座第67页（一）参加G-蛋白偶联受体跨膜信号转导信号分子

G-蛋白偶联受体（Gproteinlinkedreceptor）

G-蛋白（Gprotein）G-蛋白效应器:AC、PLC、PLA2、GC、PDG

生成或分解第二信使.第二信使:cAMP、IP3、DC、cGMP、Ca2+返回首页细胞基本功能专题知识讲座第68页

（二）G-蛋白偶联受体信号转导主要路径返回首页细胞基本功能专题知识讲座第69页第二信使学说配体+受体G蛋白-GDPG蛋白-GTP效应器酶第二信使第二信使前体蛋白激酶及其它细胞功效改变返回首页细胞基本功能专题知识讲座第70页

1.受体-G-蛋白-AC路径

①兴奋性信息物质（配体）+受体→配体-受体复合物→受体活化→配体-受体-Gs-蛋白复合物→激活AC→催化胞内ATP→生成cAMP→激活PKA（在不一样细胞中，PKA磷酸化底物蛋白不一样，因而其功效也不一样）。

②抑制兴奋性信息物质（配体）+受体→活化受体则激活Gi→抑制AC活性→胞内cAMP降低。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第71页细胞基本功能专题知识讲座第72页2.受体-G-蛋白-PLC路径配体+受体激活Gi激活磷脂酶C（PLC）DGIP3内质网释放Ca2+↑

［Ca2+］↑蛋白激酶C（PKC）+Ca2+信号转导

PIP2

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第73页细胞基本功能专题知识讲座第74页二、离子通道受体介导信号转导

化学门控通道（chemically-gatedionchannel）

N2受体、GABAA受体、甘氨酸受体、谷氨酸受体和5-HT受体．

电压门控通道（voltage-gatedionchannel)

如Na+通道、K+通道、Ca2+通道等。

机械门控通道(mechanically-gatedionchannel)如内耳耳蜗毛细胞．返回首页细胞基本功能专题知识讲座第75页化学门控通道化学物质控制：

(递质、激素等)例：终板膜化学门控通道细胞基本功能专题知识讲座第76页电压门控通道跨膜电位控制刺激信号→膜电位改变

→电压门控通道开放

→离子跨膜移动

→完成信号传递。例：钠通道、钙通道等。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第77页三、酶偶联受体介导信号转导酪氨酸激酶受体（tyrosinekinasereceptor,TKR）

细胞基本功能专题知识讲座第78页鸟苷酸环化酶受体（guanylylcyclasereceptor）

受体分子只有一个跨膜α螺旋，膜外N端有配体结合位点，膜内C端有鸟苷酸环化酶（GC）结构域.

配体与受体结合→激活GC（勿需G-蛋白参加）→胞质内GTP生成cGMP→激活PKG→磷酸化底物蛋白，完成信号转导心房钠尿肽（atrialnatriureticpeptide，ANP）就是鸟苷酸环化酶受体配体。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第79页第四节骨骼肌兴奋和收缩

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第80页（一）神经-肌接头结构

1.接头前膜2.接头间隙3.接头后膜(终板膜)一骨骼肌神经-肌接头处兴奋传递返回首页细胞基本功能专题知识讲座第81页［终板膜特征］：比普通肌膜要厚，形成许多小凹陷皱壁。终板膜上存在大量N-受体，能与Ach特异性结合。终板膜表面存在大量AchE，及时分解Ach。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第82页（二）神经-肌接头处兴奋传递过程

AP抵达运动神经末梢

电压门控Ca2+通道打开，Ca2+内流

神经末梢释放大量ACh

经接头间隙弥散

ACh与终板膜上N-ACh-R结合离子通道打开

Na+内流（和K+外流）

终板膜产生终板电位(EPP)（局部去极化电位，约60mV）

肌细胞膜去极化达阈电位，电压门控通道打开，产生AP1.乙酰胆碱释放2.终板电位形成3.乙酰胆碱降解返回首页细胞基本功能专题知识讲座第83页神经肌接头兴奋传递过程返回首页细胞基本功能专题知识讲座第84页

［小结］

受体本身也是通道，允许Na+，K+同时经过。终板电位:局部电位兴奋传递:1对1量子式释放返回首页细胞基本功能专题知识讲座第85页

EPP系一个局部电位（local

potential）。

其特点是：含有等级性反应，电位幅度与ACh释放量成正比；不含有“全或无”现象；能以电担心性扩布；无不应期；含有总和现象。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第86页

4.神经-肌接头传递特征：

（1）单向传递；（2）时间延搁；（3）易受环境改变和药品影响。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第87页

影响神经-肌接头兴奋传递原因

1.影响乙酰胆碱释放原因动作电位；细胞外液中Ca２＋、Mg２＋浓度。

2.影响乙酰胆碱与受体结合原因筒箭毒、三碘季铵酚

3.影响胆碱酯酶活性原因有机磷农药返回首页细胞基本功能专题知识讲座第88页二、骨骼肌细胞结构特点（一）肌小节

1.肌原纤维结构特点：返回首页细胞基本功能专题知识讲座第89页

相邻两Z线之间区域2.肌小节组成收缩和舒张基本单位中间暗带和两侧各1／2明带细胞基本功能专题知识讲座第90页

(二)肌管系统

1.横管系统

2.纵管系统3.三联体

横管终末池

纵管返回首页细胞基本功能专题知识讲座第91页三、骨骼肌细胞兴奋-收缩耦联兴奋-收缩耦联(excitation-contractioncoupling)

以肌膜电改变为特征兴奋过程和以肌丝滑行为基础收缩过程之间中介过程。

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第92页[步骤]

（一）兴奋经过横管传向肌细胞深部；（二）Ca２＋释放；动作电位传至终末池→Ca２＋通道开放→Ca２＋扩散到肌质中→触发肌丝滑行（三）肌质网钙泵对Ca２＋回摄.返回首页细胞基本功能专题知识讲座第93页骨骼肌兴奋-收缩耦联返回首页细胞基本功能专题知识讲座第94页四、骨骼肌收缩机制肌丝滑行学说返回首页细胞基本功能专题知识讲座第95页细胞基本功能专题知识讲座第96页(一)肌丝分子组成１粗肌丝主要由肌凝蛋白（亦称肌球蛋白)组成。杆部向M线聚合成束；头部裸露在表面,形成横桥。

返回首页细胞基本功能专题知识讲座第97页横桥功效：①与细肌丝上位点可逆性结合，拉动细肌丝向M线方向滑行。②含有ATP酶作用。返回首页细胞基本功能专题知识讲座第98页

2.细肌丝肌钙蛋白肌动蛋白原肌凝蛋白收缩蛋白：肌动蛋白、肌凝蛋白调整蛋白：原肌凝蛋白、肌钙蛋白返回首页细胞基本功能专题知识讲座第99页(二)肌肉收缩基本过程返回首页细胞基本功能专题知识讲座第100页细胞基本功能专题知识讲座第101页Ca2+和肌钙蛋白结合，诱发横桥和肌纤蛋白相互作用细胞基本功能专题知识讲座第102页五、肌肉收缩形式及其影响原因

骨骼肌收缩可表现为肌肉长度或张力机械改变，其收缩形式取决于：

外加刺激条件收缩时所遇