生理学 课件：第2章 细胞的基本功能

《生理学》第二章

细胞的基本功能CONTENTS目录01细胞膜的物质转运功能02细胞的跨膜信号转导03细胞的生物电活动04肌细胞的收缩机制学习目标EXAMPLE01知识目标：掌握跨膜物质运输的分类及机制、细胞信号转导的主要途径、静息电位和动作电位的概念及产生机制、阈电位的概念；神经－肌接头处的兴奋传递过程；02能力目标：能够解释跨膜运输在维持细胞内外环境稳定中的关键作用，能够理解细胞生物电的产生及其与细胞功能活动的关系03素质目标：培养坚持科学探索、关注基础理论与临床应用结合的能力第二章

细胞的基本功能细胞膜的物质转运功能01一、细胞膜的基本结构1.磷脂（脂质双分子层）构成细胞膜基本骨架

液态镶嵌模型第二章

细胞的基本功能表面蛋白质（外周蛋白质）整合蛋白质（镶嵌蛋白质）一、细胞膜的基本结构2.蛋白质

液态镶嵌模型①物质转运功能②受体功能③识别功能功能④连接功能⑤催化功能第二章

细胞的基本功能一、细胞膜的基本结构

液态镶嵌模型3.糖类细胞的特异性“标志”：有些糖链可以作为抗原决定簇，表示某种免疫信息；有些是作为膜受体的“可识别性”部分，能特异地与某种递质、激素或其他化学信号分子相结合。第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运定义：物质顺电位或化学梯度的转运过程。IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII特点不耗能依靠或不依靠特殊膜蛋白的“帮助”顺电-化学梯度第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运定义：物质顺电位或化学梯度的转运过程。IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII分类单纯扩散易化扩散第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运1.单纯扩散脂溶性小分子物质由高浓度向低浓度跨膜移动的过程。定义第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运1.单纯扩散膜内外浓度差、电压差、膜的通透性。影响因素第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运1.单纯扩散O2，CO2，N2转运的物质第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运1.单纯扩散①高浓度→低浓度②不耗能特点第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运2.易化扩散非脂溶性小分子物质，在特殊膜蛋白质帮助下，由高浓度向低浓度一侧转运的过程。定义第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运2.易化扩散①高浓度→低浓度②不需耗能特点③具有选择性④通透性可改变第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运2.易化扩散分类①经载体易化扩散第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运2.易化扩散2.1经载体介导的易化扩散GS（葡萄糖）、AA（氨基酸）等转运的物质第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运2.易化扩散2.1经载体介导的易化扩散①结构特异性②饱和现象③竞争性抑制共同特点第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运2.易化扩散分类②经通道易化扩散第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运2.易化扩散2.2通道介导的易化扩散Na+

、K+等离子转运的物质第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运2.易化扩散2.2通道介导的易化扩散通道蛋白功能状态：激活（开放）、失活（关闭）和备用（静息）通过“闸门”进行调控有选择性特点第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运2.易化扩散2.2通道介导的易化扩散化学门控通道：N-Ach受体电压门控通道：Na+通道机械门控通道：内耳毛细胞分类第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（二）主动转运定义指细胞膜将物质分子（或离子）逆浓度差和电位差转运的过程第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（二）主动转运特点需要消耗能量依靠特殊膜蛋白泵的“帮助”是逆-化学梯度进行的第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（二）主动转运分类原发性主动转运继发性主动转运第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（二）主动转运1.原发性主动转运生物泵：实质就是ATP酶如“钠-钾泵”、“质子泵”等第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（二）主动转运钠泵：钠-钾泵或Na+-K+-ATP酶激活：细胞内的[Na+]、细胞外的[K+]1.原发性主动转运第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（二）主动转运结果：3个Na+移到细胞外2个K+移入细胞内1.原发性主动转运第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（二）主动转运形成细胞外高Na+、细胞内高K+离子势能贮备是生物电产生的基础，还可促进某些物质的逆浓度差的跨膜转运，如GS细胞内高K+是某些生化反应必需防止细胞水肿

生理作用1.原发性主动转运第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（二）主动转运2.继发性主动转运间接利用ATP能量的主动转运过程。即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量不直接来自ATP的分解，而是膜两侧[Na+]差，而[Na+]差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。概念第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（二）主动转运2.继发性主动转运①同向转运②逆向转运分类第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（三）出胞和入胞大分子物质进出细胞的方式细胞把成块的内容物由细胞内排出的过程，主要指各种分泌活动、神经递质的释放出胞第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（三）出胞和入胞大分子物质进出细胞的方式细胞外大分子物质或团块进入细胞的过程入胞第二章

细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运功能（三）出胞和入胞大分子物质进出细胞的方式分为：吞噬（转运固体物质）吞饮（转运液体物质）入胞第二章

细胞的基本功能小结细胞膜的物质转运功能细胞膜的结构液态镶嵌模型学说单纯扩散易化扩散主动转运入胞和出胞基架：液态的脂质双分子层中间：镶嵌许多结构和功能不同的蛋白质外链：部分蛋白质和脂质连接着糖链脂溶性小分子物质、顺浓度差、不耗能、不需膜蛋白转运物质：O2、CO2、N2、尿素等非脂溶性小分子物质或离子、借助膜蛋白、顺浓度差、不耗能分类经载体易化扩散经通道易化扩散转运物质：葡萄糖、氨基酸等特点：特异性、饱和现象、竞争性抑制小分子物质或离子、需生物泵、逆浓度差、需细胞代谢供能分类原发性主动转运继发性主动转运直接利用ATP分解供能钠泵（钠-钾依赖式ATP酶）本质：细胞膜上的特殊蛋白作用：出3Na+，入2K+间接利用ATP分解供能同向转运：与Na+转运方向相同逆向转运：与Na+转运方向相反大分子物质或颗粒物质、由胞外入胞内入胞出胞特点：细胞发生形态变化、需要细胞代谢供能吞噬（固态）或吞饮（液态）如巨噬细胞吞噬细菌、衰老和死亡细胞大分子物质或颗粒物质、由胞内出胞外如激素分泌、神经递质释放分类：化学门控通道、电压门控通道、机械门控通道转运物质：Na+、K+等带电离子第二章

细胞的基本功能细胞的跨膜信号转导02第二章

细胞的基本功能（一）概念1.受体一、受体和配体概念：膜受体：细胞膜上的特殊蛋白，能够结合特定的信号物质或者物理信号，引起生物学效应概念：结合受体的特殊物质2.配体第二章

细胞的基本功能概念离子通道型受体二、离子通道型受体在神经和肌肉处较多，配体常见为乙酰胆碱（ACH）、谷氨酸、五羟色胺等。让离子进出细胞引起一系列现象第二章

细胞的基本功能概念G蛋白耦联受体三、G蛋白耦联受体G蛋白耦联受体遇到配体，配体不进入细胞（水溶性）鸟苷酸结合蛋白（G）会因此激活，在细胞内产生第二信使（cAMP环磷酸腺苷、磷脂酰肌醇PI甚至钙离子）第二章

细胞的基本功能概念酶耦联受体四、酶耦联受体胰岛素、神经生长因子会选择这种方式：受体本身具有酶的特点，在接收到配体之后才会活化进行酶的工作，如磷酸化、基因转录等第二章

细胞的基本功能细胞的生物电活动03（一）静息电位的概念1.静息电位（RP）一、静息电位概念：是指细胞在安静状态下存在于细胞膜两侧的电位差。数值：神经细胞-70mV，肌细胞-90mV；特点：内负外正第二章

细胞的基本功能极化：细胞在安静状态下所保持的膜外带正电、膜内带负电的状态去极化：静息电位减小的过程或状态超极化：静息电位增大的过程或状态反极化：去极化至零电位后继续上升为正值,呈现膜外带负电,膜内带正电的状态复极化：细胞膜去极化或反极化后再向静息电位方向恢复的过程（一）静息电位的概念一、静息电位生物电相关概念第二章

细胞的基本功能（二）产生机制产生条件

一、静息电位1.细胞膜两侧离子的浓度差主要离子离子浓度（细胞内）离子浓度（细胞外）细胞膜内外浓度比扩散趋势Na+121451:12内流K+155439:1外流Cl-41201:30内流A-155--外流第二章

细胞的基本功能（二）产生机制产生条件

一、静息电位2.静息状态下细胞膜对离子的通透性K+的通透性大Na+的通透性极小K+--++391第二章

细胞的基本功能（二）产生机制一、静息电位膜内外K浓度比约39：1（动力）安静时K通道开放（通透性）膜内带负电的蛋白质随K+外流的倾向，但不能出膜，形成与K+隔膜相吸的极化状态K+外流浓度差（动力）电位差（阻力）K+平衡电位静息电位★★★第二章

细胞的基本功能小结一、静息电位主要是K+外流形成少量Na+内流钠钾泵的生电作用通常静息电位略低于K+平衡电位第二章

细胞的基本功能（一）动作电位的概念及特点二、动作电位概念：是指细胞受到有效刺激后,在静息电位基础上发生的一次快速的可扩布性的电位变化。组成：由锋电位、后电位两部分组成，锋电位包括上升支（去极化）和下降支（复极化）特点：①有“全或无”现象

②不衰减性传导③脉冲式发放第二章

细胞的基本功能（二）产生机制二、动作电位前提：①膜两侧离子分布不均衡

②细胞受刺激发生兴奋时对Na+的通透性增加

电压门控性Na+、K+通道开放机制:

去极化：Na+内流形成的电-化学平衡电位

复极化：K+外流

负后电位：K+快速外流造成膜外暂时堆积，

致使K+继续外流速度减慢。

正后电位：钠泵活动增强第二章

细胞的基本功能小结二、动作电位★★上升支：

Na+

内流（Na+

的平衡电位）下降支：

K+外流（K+

的平衡电位）后电位：Na+-K+泵的活动第二章

细胞的基本功能三、局部电位

局部兴奋：细胞膜受到阈下刺激时，由少量Na+

通道激活产生的轻度去极化膜电位波动

特点：①等级性电位：即其幅度与刺激强度有关

②衰减式传导：不能远传

③可总和：时间和空间第二章

细胞的基本功能1.动作电位的引起四、动作电位的引起与传导一次给予阈刺激或阈上刺激引起。多次给予阈下刺激总和引起。第二章

细胞的基本功能2.动作电位的传导四、动作电位的引起与传导概念：动作电位在同一细胞膜上的扩布原理：局部电流学说（兴奋部位与未兴奋部位之间流动的电流）特点：①不衰减型，②双向性，③有髓神经纤维快于无髓神经纤维传导。第二章

细胞的基本功能SUMMARY细胞的生物电活动静息电位概念静息电位动作电位概念；阈电位概念动作电位动作电位的引起动作电位的引起和传导生物电相关概念：极化、去极化、超极化、反极化、复极化静息电位产生机制：近似于K+平衡电位局部电位动作电位特点：“全或无”现象、不衰减性传导、脉冲式发放动作电位产生机制上升支：Na+平衡电位下升支：K+平衡电位后电位：Na+-K+泵的活动局部电位概念局部电位特点：等级性电位、衰减性传导、可以总和动作电位的传导第二章

细胞的基本功能肌肉细胞收缩机制04一、神经-肌肉接头处的兴奋传递（一）神经-肌肉接头处的结构第二章

细胞的基本功能一、神经-肌肉接头处的兴奋传递（一）神经-肌肉接头处的结构第二章

细胞的基本功能一、神经-肌肉接头处的兴奋传递（一）神经-肌肉接头处的结构接头前膜（神经纤维膜）接头间隙（细胞外液）接头后膜（骨骼肌细胞膜）第二章

细胞的基本功能运动神经末梢动作电位接头前膜去极化Ca2+内流突触囊泡出胞、Ach释放终板膜对阳离子、尤其是Na+通透性增加终板膜去极化（终板电位）肌膜去极化达阈电位水平电压门控Ca2+通道开放Ach激活N2受体骨骼肌细胞动作电位Ach被AchE水解一、神经-肌肉接头处的兴奋传递（二）神经-肌肉接头处的兴奋传递过程Ca2+内流多少，决定囊泡运动多少，递质释放多少，促囊泡运动的运动因子第二章

细胞的基本功能一、神经-肌肉接头处的兴奋传递（三）神经-肌肉接头处的兴奋传递特点单向传递时间延搁易受内环境变化的影响第二章

细胞的基本功能一、神经-肌肉接头处的兴奋传递（三）神经-肌肉接头处的兴奋传递特点易受内环境变化的影响①抑制神经末梢释放乙酰胆碱Ca2+↓或Mg2+↑；肉毒杆菌和破伤风杆菌毒素→肌无力②可逆性竞争性拮抗剂，抑制Ach与N2受体结合美洲箭毒和α-银环蛇毒→肌肉松弛③不可逆胆碱酯酶抑制剂，致使Ach大量蓄积

机磷农药中毒→肌肉颤动④重症肌无力的自身抗体破坏Ach受体重症肌无力→肌无力

第二章

细胞的基本功能二、骨骼肌的收缩机制（一）骨骼肌的微细结构横管：T管纵管：L管（末端膨大--终池）三联管：横管+两端的终池每一条肌原纤维都有明带和暗带；明带（I带）：有一较深的线，叫Z线暗带（A带）：较浅的区域-H带，中央M线相邻的两条Z线之间的肌原纤维叫做肌节

肌小节=1/2的明带+暗带+1/2的明带1.肌原纤维和肌小节2.肌管系统第二章

细胞的基本功能二、骨骼肌的收缩机制3.肌丝的分子结构肌动蛋白（横桥结合位点）原肌球蛋白肌钙蛋白（Ca2+受体）肌球蛋白粗肌丝细肌丝头部（横桥）杆部第二章

细胞的基本功能二、骨骼肌的收缩机制（二）骨骼肌的收缩过程肌节缩短=肌细胞收缩横桥摆动横桥与结合位点合，分解ATP释放能量Ca2+与肌钙蛋白结合肌钙蛋白的构型改变终池膜上的钙通道开放终池内的Ca2+进入肌浆牵拉细肌丝朝肌节中央滑行a:肌舒张;b:肌收缩收缩第二章

细胞的基本功能二、骨骼肌的收缩机制（二）骨骼肌的收缩过程a:肌舒张;b:

肌收缩肌节恢复=肌细胞舒张原肌球蛋白恢复原来构型，掩盖肌动蛋白与横桥的结合点横桥从肌动蛋白上的结合位点移出Ca2+与肌钙蛋白解离肌质中的Ca2+进被钙泵泵回终池和肌质网中细肌丝恢复到收缩前位置舒张第二章

细胞的基本功能二、骨骼肌的收缩机制（三）骨骼肌的兴奋-收缩耦联过程概念：肌纤维动作电位引发机械收缩的中介过程三联管是兴奋-收缩耦联的结构基础Ca2+是兴奋-收缩耦联的耦联因子肌节恢复=肌细胞舒张终池对Ca2+的回收Ca2+触发肌丝滑行终池对Ca2+的释放肌细胞膜的动作电位经横管系统传导三联管细肌丝恢复到原来位置第