细胞的基本功能课件

1、第 二 章 细胞的基本功能,1. 细胞膜的物质转运功能 2. 细胞生物电现象和兴奋性 3. N-M接头兴奋传递过程 4. 骨骼肌细胞的收缩功能,1,学习交流PPT,细胞膜的作用： 保护 物质转运 产生生物电 信息传传递 肌C收缩,膜O O2 30 mmHg CO2 50mmHg Na 145 mmol/L K 4mmol/L 糖90mmol/L,膜i O2 20 mmHg CO2 56 mmHg Na 12 mmol/L K 140 mmol/L 糖55mmol/L,2,学习交流PPT,一. 膜的结构：,以液态脂质双分子层为基架镶嵌有不同分子结构和功能的蛋白质.,液态镶嵌模型,第一节细胞膜的物

2、质转运功能,Singer 1972,3,学习交流PPT,4,学习交流PPT,二. 膜的化学组成,1. 化学组成： 1）脂类：多,特点： 熔点低，常温下呈液态,磷酸+碱基,脂肪酸长烃链,（ *熔点、胆固醇含量决定C膜的流动性）,5,学习交流PPT,2）蛋白质：较多（重量）,表面蛋白质 整合蛋白质,两种形式,3）糖类： 较少 主要为寡糖和多糖链,载体 通道 受体,6,学习交流PPT,二. 细胞膜物质转运功能,*转运的方式： 单纯扩散 易化扩散 主动转运 出胞和入胞,7,学习交流PPT,. 单纯扩散 （simple diffusion）,扩散的原理：布郎运动 （图示）,扩散：指溶质分子由高浓度处向低

3、浓度处的运动,扩散通量：molcm2s 决定因素： 与该物质的浓度差成正比，与其他溶质无关,1.*概念： 脂溶性小分子物质由C膜高浓度一侧向低浓度一侧的转运过程（如：O2，O2）。 2.决定因素： 1）膜两侧该物质浓度差 2）膜对该物质的通透性,8,学习交流PPT,（二）易化扩(facilitated diffusion),质或离子借助于膜蛋白质帮助，由膜,经载体的易化扩散 经通道的易化扩散,分类,概念：水（非脂）溶性小分子物,高浓度一侧向低浓 一侧转移的过程,9,学习交流PPT,1、经载体的易化扩散,特点： .饱合现象 .高度特异性,载体,扩散,*转运代谢物质 （葡萄糖、氨基酸）,指水溶性小

4、分子物质顺浓度梯度或电位梯度由膜载体蛋白介导的跨膜转运,.,竞争性抑制,10,学习交流PPT,载体中介的易化扩散,11,学习交流PPT,细胞内,细胞外,氨基酸,载体蛋白质,氨基酸,载体介导的,12,学习交流PPT,2、经通道的易化扩散,助于膜蛋白顺电化学梯度进行跨,膜蛋白称为通道蛋白,简称为通道（channel) Na通道、K通道、Ca通道等,1）概念：*溶液中带电荷的离子借,膜转运。如：Na、K、Ca,13,学习交流PPT,通 道 阻 断 剂 Na+ 河豚毒 (TTX） Ca2+ Mn2+、维拉帕米 K+ 四乙基铵,2）离子通道特点：,1离子选择性通透：速度为106108秒,2通道状态的三态

5、 激活状态 （开）：离子扩散 失活状态 （ 关）：刺激不能开放 备用状态 （关）：刺激能开放,14,学习交流PPT, 化学门控通道化学物质（Ach） 电压门控通道膜两侧电位差 机械门控通道机械刺激,3)*离子通道类型：,通道的功能意义： 通过转运离子，完成跨膜信号传递。离子的 转运量受浓度梯度、电位差等因素的影响。,通道蛋白的某些集团控制着其开关，称阀门（gate)粒子,15,学习交流PPT,16,学习交流PPT,通道开放,离子进入膜内,神经递质 （Ach）,细胞外,细胞内,17,学习交流PPT,. 主动转运,细胞通过本身某种耗能过程,将某物质膜低浓度一侧转运到高浓度一侧的过程。 作用特点:

6、耗能（ATP），逆浓度差,钠钾依赖式ATP酶，全身所有细胞膜上,1.原发性主动转运： 1）钠钾泵,从细胞内泵出3个Na+; 带回2 个K+,激活的条件：NaiKo,18,学习交流PPT,细胞外,细胞内,2K+,2K+,3Na+,3Na+,钠泵,ATP催化部位,Na+浓差,K+浓差,钠钾泵转运：,19,学习交流PPT,.膜内高，是代谢所必需.,.胞外高Na，维持细胞浆液渗透压和细胞容积的相对稳定.,.细胞外高Na为继发性主动提供动力,.为生物电的产生建立势能储备.,.形成并维持细胞外高Na+、细胞内高K+ 的不均衡分布状态,钠泵活动的意义,20,学习交流PPT,2）钙泵（CaATP酶）,细胞膜和

7、肌浆网膜,两者的转运钙的特性不同,前者分解1个ATP泵出1个Ca;后者转运2个.,维持细胞外及肌浆网内的高Ca的浓度,为Ca进入胞内或离开肌浆网进入肌浆提供势能,分布,意义:,21,学习交流PPT,2.继发性主动转运（联合转运）,1）特点： 间接耗能（钠泵势能储备） 与膜中特殊蛋白质有关 2）类型： 同向转运 逆向转运,22,学习交流PPT,泵,Na+,K+,ATP,ADP,Na+,Na+,继发性主动转运,细胞,G,H+,H+,23,学习交流PPT,K+,K+,钠泵,Na+,Na+,低浓度Na+,高浓度Na+,转运体,高浓度糖,低浓度糖,联合转运：,主动转运,24,学习交流PPT,. 出胞与入

8、胞,1. 概念 指大分子或固态、液态物质团块，通过膜的结构和功能变化出、入C的过程。 2. 出胞 1）激素的分泌 2）神经递质的释放 3. 入胞：物质团块（细菌、病毒等）入胞 （吞噬、吞饮）,25,学习交流PPT,*被动与主动转运方式的比较：,被动转运,主动转运,单纯扩散 易化扩散,通道 载体,原发性 继发性,转运方向,高浓度低浓度,低浓度高浓度,膜转运蛋白,否,需,需,需,需,饱和现象,无,有,无,有,有,化学特异性,无,有,有,有,有,消耗代谢能 及来源,不消耗,消耗 钠泵,消耗 离子浓差钠泵,转运的物质,O2CO2 脂肪酸,Na+ K+ Ca+,葡萄糖 氨基酸,Na+、K+ Ca+、H+

9、,葡萄糖 氨基酸,26,学习交流PPT,第 三 节 细胞的电活动（P21）, 安静时 静息电位 受刺激时 动作电位,表现形式：,27,学习交流PPT,一.兴奋性（excitability）,活的组织或C对剌激发生反应（产生动作电位-近代）的能力 2.*兴奋（excitation） C受刺激时产生反应(动作电位)的过程, 概 念 1.*兴奋性,生理功能改变,环境变化,机体,(刺激),（反应）,28,学习交流PPT,1.概念： 机体所处的内、外环境变化 2.类型,时间,强度,1）刺激强度,2）刺激持续时间,3）强度-时间变化率,3.刺激的三要素,. 刺 激,29,学习交流PPT, 概念 引起组织产

10、生反应（动作电位）所需的最小刺激强度 (阈上刺激、阈下刺激) 意义 是衡量组织兴奋性高低的指标,*阈强度（阈刺激、阈值）,兴奋性 ,30,学习交流PPT,1.概念 机体受刺激时其功能活动的改变 2.形式 1) 兴奋：静止 活动或活动弱 强 2) 抑制：活动 静止或活动强 弱,. 反 应,. 可兴奋细胞（组织） 刺激能产生动作电位的C（组织） (神经、肌肉、腺体),31,学习交流PPT,(一）*静息电位（Resting Potential,RP） 1 概念：静息时,膜两侧存在着外正内负的电位差,2.特点：,1）膜内膜外 2）为稳定的直流电,二.静息电位及其产生机制(22),3.静息电位的测量实验

11、,32,学习交流PPT,0 mV,-70 -90mV,神经纤维,RP,静息电位的测量实验,33,学习交流PPT,4.*RP形成原理： 由K+离子外流形成，相当于K+平衡电位（EK）。,1）K+外流条件 静息时，C膜对K+的通透性高（K+通道开放） 2）K+外流动力 C内外离子分布不均：K+iK+o 30倍,34,学习交流PPT,30KCl,1KCl,半透膜,假设1：半透膜对K和Cl-都无通透性,.假设2：半透膜对K和Cl-都有通透性,35,学习交流PPT,假设3：半透膜只对K有通透性,30KCl,半透膜,1KCl,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,电势能,浓差势能,36,学习交流

12、PPT,+,K+,K+,K+外流形成 K+平衡电位,神经纤维,电势能,30K+,1 K+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,P -,浓差势能,37,学习交流PPT,EK = 59.5 log,K+平衡电位可由Nernst 公式计算,5.决定RP的因素,RP实测值略计算值。,K+o,K+i,（mV）,why？,1）跨膜K+浓差： 2）膜对K+的通透性,K+外RP,RP,38,学习交流PPT,改变胞外K理论值与实测值的差异,39,学习交流PPT,*电生理学名词：,RP: -90mV,1.极 化 Rp时，膜两侧保持的内负外正状态 2.除（去）极化 膜内电位（RP值）向负值减小的方向变化,3.复

13、极化 膜去极后，向膜内负电位（RP）恢复的过程 4.超极化 膜内电位（Rp值）向负值加大的方向变化,40,学习交流PPT,*静息电位是如何形成的?(23),1、主要是K外流。K IK o;K通道开着，K向外流，大的负离子留在膜内，当化学扩散力反向电场力，形成PR,2、其次，胞外少量的Na内流。,3、Na K泵的活动 对RP也有一定的作用,41,学习交流PPT,静息电位形成的证明,1、Nenst方程的建立,2、改变细胞外K浓度对RP的影响 K外膜两侧K浓度差扩散力 K向外扩散量RP（钾除极）,3、四乙基氯化铵K通道阻断剂的应用， RP降低以至消失,42,学习交流PPT,. 动作电位 (Actio

14、n Potential , AP) （23）,0mV,神经纤维,AP, C兴奋的共有标志,43,学习交流PPT,指可兴奋性C受阈（上）刺激时，在RP基础上，膜电位产生的快速、可逆和可扩性的电位变化。,2. AP的波形及组成（以N为例）,锋电位,后电位,负后电位 正后电位,1. *AP的概念,AP,上升相 下降相,44,学习交流PPT,时间（ms）,动作电位的波形及组成,45,学习交流PPT,时间（ms）,动作电位的波形及组成,去极相,复极相,超射,46,学习交流PPT,2）复极相：K+外流形成（Na+通道关闭） 3）静息期: Na+泵活动,Na+、K+交换,3. Ap产生的机制,泵出Na+ 泵

15、入 K+,1）去极相： Na+通道开放，Na+快速内流形成。超射值相当于Na+平衡电位（ENa）,47,学习交流PPT,-,-,+,Na+,Na+,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,细 胞 外,细 胞 内,1NaCl,Na+ 浓度差,12 NaCl,RP,AP产生的机制：,1）去极相,RP,48,学习交流PPT,K+,K+,细胞外,1NaCl,12 NaCl,细胞内,Na+,K+,3）静息期,2）复极相,49,学习交流PPT,带正电荷的离子（K）由膜内流向膜外为外向电流,AP是内向电流和外向电流的总合电变化。,带正电荷的离子（Na ）由膜外流向膜内称内向电流；,50,学习交流PPT,

16、4. *AP的特征 ：全或无现象( All or None ),AP,刺激,R,S,指在同一C上，AP的幅度的大小不随剌激强度和传导距离而改变的现象,51,学习交流PPT,5.*决定AP幅度的因素,1）Na+o 2）Na+通道状态 3) RP的大小,52,学习交流PPT,5、动作电位形成的证据,A、胞外钠浓度降低 变小,C、膜电流单通道电 流的记录（2829）,、用阻断剂 降低以至消失,53,学习交流PPT,*1.阈电位 (threshold potential ）,1. 概念 能诱发AP（钠通道大量激活）的临界膜电位值 2. 数值：比RP的绝对值小 10 20 mV 3. 意义：是AP产生的

17、条件, 动作电位的起始（29）,54,学习交流PPT,AP,刺激,55,学习交流PPT,2.概 念 阈下刺激引起膜局部电位较小的去极化波,特 点 1)不是“全或无”的,2)呈电紧张性扩布 3)可以叠加（总和）,56,学习交流PPT,Experiments:,-90,-70,-110,-90,-70,-110,R,S,阈下刺激,电紧张扩布,空间,时间,57,学习交流PPT,局部兴奋与AP的区别,不衰减扩布,电紧张扩布,传播特点,无,有,总和现象,有,无,全或无特点,大,小,膜电位变化幅度,多,少,钠通道开放数,阈或阈上刺激,阈下刺激,刺激强度,AP,局部兴奋,区别,58,学习交流PPT,1.传导

18、机制局部电流,+ -,+ -,+ -,+ -,+ -,+ -,+ -,+ -,+ -,+ -,+ -,+ -,+ -,- +,- +,- +,.兴奋在同一细胞的传导(30),神经冲动：神经纤维上传导着的Ap,神经纤维,59,学习交流PPT,60,学习交流PPT,有髓神经纤维跳跃式传导,2. 影响兴奋传导的因素,1） C直径 2） 髓鞘 3） 温度,61,学习交流PPT,课后复习题,名词： 兴奋性与兴奋 局部兴奋 极化与超极化 全或无现象 神经冲动 阈值与阈电位,1.产生静息电位跨膜离子移动过程属于 A单纯扩散 B载体中介的易化扩散 C通道中介的易化扩散 D主动转运 E。出胞作用,2、 膜两侧电

19、位极性倒转称为:A去极化 B复极化 C超极化 D反极化 .E.极化,A型题,62,学习交流PPT,B、型题 A .Na+ 内流 B .CL内流 C . Ca内流 D . K内流 E .K外流 1、静息电位形成的主要是由于 外流。 2、神经纤维动作电位升支形成的原因是 3、动作电位到达运动神经末梢引起 。 4、神经纤维动作电位降支形成的原因是 。 A白蛋白 B.球蛋白 C.珠蛋白 D.血红蛋白 E.纤维蛋白原 5. 构成血浆胶体渗透压的主要成分是 。 6、与血液凝固有关的蛋白质是 。 7、与免疫有关的蛋白质是 。 8、血清与血浆的主要区别是有无 。,63,学习交流PPT,(四).兴奋性变化,分

20、期 兴 奋 性 原 因 N时 间 心肌时间,绝对不应期 钠通道均失活 1.5ms 0 -60 mV,相对不应期 正常 少数钠通道复活 3ms -60 -80 mV,超常期 正常 钠通道复活 12ms -80 -90 mV,低常期 正常 超极化 70ms -90 mV,2.绝对不应期的意义：,使Ap不会重合,其长短决定细胞兴奋的最高频率,例：绝对不应期 2 ms 兴奋的最高频率?,1000/2 =500 Hz,64,学习交流PPT,.组织兴奋后其兴奋性周期性变化,(34),65,学习交流PPT,神经肌肉标本,坐骨神经干,腓肠肌,1、静息电位的存在,2、刺激引起动作电位 3、动作电位的传播,4、神

21、经传到肌肉,5、肌肉收缩的机理,刺激器,记录电极,66,学习交流PPT,第 四 节 肌细胞的收缩功能,一.骨骼肌C的收缩机制,67,学习交流PPT,.N肌接头处的兴奋传递,1. 形态结构运动终板,68,学习交流PPT,神经肌肉（NM）接头结构,1、接头前膜：神经细胞膜，囊泡包含Ach 腺粒体,2、接头间隙： 2050nM 细胞外液,3、接头后膜：肌膜（运动终板）有皱褶 1N2受体（化学门控通道） 2胆碱脂酶,运动终板膜周肌膜：电压依从性Na通道,69,学习交流PPT,2.*传递的过程,N电压门控钙通道开Ca2+进入,运动N传至N末梢,Ach量子式释放,Ach与后膜N2受体结合,后膜通透性 Na

22、+内流 、K+外流,后膜去极化(终板电位),总和,肌Na通道开肌膜AP,Ca+,AP,70,学习交流PPT,Ca的作用与量子释放,1.钙的作用： 1）中和负电荷，降低排斥力 2）减低轴浆的粘滞度,2.量子释放： 指神经轴突末梢以囊泡为单位释放递质的方式 一个囊泡含上万个Ach，一个神经冲动 有200300囊泡释放递质,71,学习交流PPT,3. *传递特征,1）单向传递 2）化学性传递 3）1:1传递 4）时间延搁 5）易受环境因素影响,美洲箭毒、a-银环蛇毒：竞争受体,肉毒杆菌：阻止递质释放,有机磷农药：抑制胆碱酯酶 肌痉挛,肌松弛,72,学习交流PPT,.骨骼肌C的微细结构特点,1.肌原纤

23、维和肌小节,73,学习交流PPT,肌小节,（肌肉收缩、舒张的最基本单位）,74,学习交流PPT,2. 肌管系统,1）横管系统（T管） 将兴奋传向肌C深部 2）纵管系统（肌质网、L管） 储存、释放、再积聚钙 3）三联管 连接兴奋收缩的关键部位,75,学习交流PPT,肌管系统,返回,76,学习交流PPT,(三).骨骼肌收缩的分子机制,1. 主要内容 细肌丝向粗肌丝之间滑行肌小节缩短 2. 肌丝的分子组成,滑行学说,77,学习交流PPT,78,学习交流PPT,肌凝蛋白(Myosin ）组成 （收缩蛋白质）,*横桥的特性： 具有ATP酶活性，供能 与细肌丝可逆结合、向线摆动, 粗肌丝：,长杆状主干,球

24、状部横桥,79,学习交流PPT,原肌凝蛋白（tropomyosin）,肌纤蛋白（actin）,肌钙蛋白（troponin）, 细肌丝:, 肌纤蛋白（actin）, 原肌凝蛋白（tropomyosin）, 肌钙蛋白（troponin）,（收缩蛋白质）,调节蛋白质,80,学习交流PPT,3. 肌丝滑行过程,肌细胞Ap肌浆Ca2+,TnC与Ca2+结合，其构形改变,原肌凝蛋白暴露其位点,横桥与肌纤蛋白结合,分解ATP供能，横桥向线摆动,细肌丝滑向粗肌丝滑行,肌小节缩短（横桥循环）,肌肉收缩,81,学习交流PPT,横桥周期:横桥和肌动蛋白结合、摆动、复位再结合的过程,胞浆Ca,胞浆Ca,82,学习交流

25、PPT,舒张过程：,细肌丝滑出,Ca2+与TnC 解离,Ca2+泵将Ca2+泵入终末池,Ca2+i ,肌纤蛋白与横桥分离,肌肉舒张,83,学习交流PPT,收缩和舒张都是主动的,钙泵,横桥循环,84,学习交流PPT,(四). 骨骼肌的兴奋收缩偶联(39),1. * 概念 把肌纤维兴奋和收缩连接起来的中介过程 .基本过程 Ap沿T管传向肌C内部 三联管处的信息传递 肌浆网释放与再聚积Ca2+心肌L钙通道开放，Ca内流，激活ryanodine受体，肌质网释放 Ca；骨骼肌L型钙通道开，Ca释放产生三磷肌醇，和相应受体结和（20） 3. *兴奋收缩耦联因子是：Ca2,85,学习交流PPT,二. 骨骼肌收缩效能的因素,(二). 后负荷(afterload),(一). 前负荷（Preload,(三).肌肉收缩能力,86,学习交流PPT, *影响骨骼肌收缩的主要因素,2）影响 在一定范