第二章細(xì)胞的基本功能

1、第二章第二章 細(xì)胞的基本功能細(xì)胞的基本功能v第一節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能v第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能v第三節(jié) 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象v第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮功能本章要求掌掌 握握v1.1.單純擴(kuò)散、易化擴(kuò)散的概念、形式和特點(diǎn)；單純擴(kuò)散、易化擴(kuò)散的概念、形式和特點(diǎn)；v2.2.原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的概念和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制；原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的概念和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制；v3.3.靜息電位、動(dòng)作電位的概念及產(chǎn)生機(jī)制；靜息電位、動(dòng)作電位的概念及產(chǎn)生機(jī)制；v4.4.動(dòng)作電位、局部反應(yīng)的特點(diǎn)；動(dòng)作電位、局部反應(yīng)的特點(diǎn)；v5.5.興奮在同一細(xì)胞上傳導(dǎo)的形式及特點(diǎn)；興奮在同一細(xì)胞上傳導(dǎo)的形式及特點(diǎn)；v6.6.興奮興奮- -收縮耦聯(lián)的概念

2、及其耦聯(lián)物質(zhì)收縮耦聯(lián)的概念及其耦聯(lián)物質(zhì)。第一節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概述一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概述 細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有極少量的細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有極少量的糖類(lèi)物質(zhì)。糖類(lèi)物質(zhì)。 液態(tài)鑲嵌模型（液態(tài)鑲嵌模型（fluid mosaic modelfluid mosaic model）的基本內(nèi)容是：的基本內(nèi)容是：膜以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同分膜以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同分子結(jié)構(gòu)和生理功能的蛋白質(zhì)。子結(jié)構(gòu)和生理功能的蛋白質(zhì)。細(xì)胞膜的液態(tài)鑲嵌模型細(xì)胞膜的液態(tài)鑲嵌模型二、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能二、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

3、( (一一) ) 單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散v概念概念：是一種簡(jiǎn)單的物理擴(kuò)散，沒(méi)有生物：是一種簡(jiǎn)單的物理擴(kuò)散，沒(méi)有生物學(xué)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制參與。學(xué)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制參與。v擴(kuò)散的方向和速度擴(kuò)散的方向和速度：取決于物質(zhì)在膜兩側(cè)：取決于物質(zhì)在膜兩側(cè)的濃度差和膜對(duì)該物質(zhì)的通透性。的濃度差和膜對(duì)該物質(zhì)的通透性。v影響擴(kuò)散量的因素影響擴(kuò)散量的因素：濃度差：是物質(zhì)擴(kuò)濃度差：是物質(zhì)擴(kuò)散的動(dòng)力；散的動(dòng)力；通透性：通透性愈大，擴(kuò)散通透性：通透性愈大，擴(kuò)散量也愈大。量也愈大。 ( (二二) ) 易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散1.載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散 v載體蛋白質(zhì)有較高的結(jié)構(gòu)特異性。載體蛋白質(zhì)有較高的結(jié)構(gòu)特異性。v飽和現(xiàn)象。飽和現(xiàn)象。v競(jìng)

4、爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制。載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散 通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散示意圖通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散示意圖通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散門(mén)控離子通道分為三類(lèi)：門(mén)控離子通道分為三類(lèi)：v1. 1. 電壓門(mén)控通道電壓門(mén)控通道：在膜去極化到一定電位時(shí)開(kāi)放，如神經(jīng)元上的na+ 通道；v2. 2. 化學(xué)門(mén)控通道化學(xué)門(mén)控通道：受膜環(huán)境中某些化學(xué)物質(zhì)的影響而開(kāi)放,這類(lèi)化學(xué)物質(zhì)（配基）主要來(lái)自細(xì)胞外液，如激素、遞質(zhì)等；v3. 3. 機(jī)械門(mén)控通道機(jī)械門(mén)控通道：當(dāng)膜的局部受牽拉變形時(shí)被激活，如觸覺(jué)的神經(jīng)末梢、聽(tīng)覺(jué)的毛細(xì)胞等都存在這類(lèi)通道。（三）主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)（三）主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)v概念概念：細(xì)胞通過(guò)本身的某種耗能過(guò)程，將某種物：細(xì)胞通過(guò)本身

5、的某種耗能過(guò)程，將某種物質(zhì)的分子或離子由膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一質(zhì)的分子或離子由膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一側(cè)的過(guò)程。側(cè)的過(guò)程。v分類(lèi)分類(lèi)：原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)v二者區(qū)別二者區(qū)別：原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：直接利用原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：直接利用atpatp能量能量繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：間接利用繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：間接利用atpatp能量能量鈉鉀泵鈉鉀泵（sodium-potassium pump） 簡(jiǎn)稱鈉泵鈉泵，也稱na+-k+依賴式。v作用作用：在消耗代謝能的情況下逆濃濃度差將細(xì)胞內(nèi)的3個(gè)na+移出膜外，同時(shí)把細(xì)胞外的2個(gè)k+移入膜內(nèi)，因而保持了膜內(nèi)高k+和膜外高na+的不均衡

6、離子分布 。v意義意義：鈉泵活動(dòng)造成的細(xì)胞內(nèi)高k+是許多代謝過(guò)程的必需條件；鈉泵將na+排出細(xì)胞將減少水分子進(jìn)人細(xì)胞內(nèi)，對(duì)維持細(xì)胞的正常體積有一定意義；鈉泵活動(dòng)最重要的在于它能逆濃度差和電位差進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，因而建立起一種勢(shì)能貯備。這種勢(shì)能是細(xì)胞內(nèi)外na+和k+等順著濃度差和電位差移動(dòng)的能量來(lái)源。原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（四）入（四）入 胞胞 和和 出出 胞胞第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式分為三類(lèi)：跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式分為三類(lèi)：v g g蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；v 酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的

7、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；v 離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。 每類(lèi)都通過(guò)各自不同的細(xì)胞信號(hào)分子每類(lèi)都通過(guò)各自不同的細(xì)胞信號(hào)分子完成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。完成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。 由膜受體-g-蛋白-膜效應(yīng)器酶組成的跨膜信號(hào)傳遞系統(tǒng)和第二信使類(lèi)物質(zhì)的生成第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象細(xì)胞的生物電現(xiàn)象v生物電生物電（bioc-lectricity） ：是指一切活細(xì)胞無(wú)論處于靜息狀態(tài)還是活動(dòng)狀態(tài)都存在的電現(xiàn)象。v兩種表現(xiàn)形式兩種表現(xiàn)形式：安靜時(shí)具有的靜息電位靜息電位和受刺激時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作電位動(dòng)作電位。 （一）靜（一）靜 息息 電電 位位v靜息電位靜息電位（resting potential，rp）是指是指細(xì)胞處于靜息狀態(tài)

8、時(shí)，細(xì)胞膜兩側(cè)存細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞膜兩側(cè)存在的電位差在的電位差。v意義意義：是動(dòng)作電位產(chǎn)生的基礎(chǔ)：是動(dòng)作電位產(chǎn)生的基礎(chǔ)。靜息電位測(cè)定示意圖a: 電極a與b均置 于細(xì)胞外表面b：電極a置于 細(xì)胞外，電 極b插入細(xì) 胞內(nèi)，記錄 到細(xì)胞內(nèi)外 的電位差靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件主要有兩個(gè)：v細(xì)胞內(nèi)外各種離子的濃度分布不均，細(xì)胞內(nèi)外各種離子的濃度分布不均，即存在濃度差；即存在濃度差； v在不同狀態(tài)下，細(xì)胞膜對(duì)各種離子在不同狀態(tài)下，細(xì)胞膜對(duì)各種離子的通透性不同。的通透性不同。 膜電位幾種狀態(tài)v極極 化化：安靜時(shí)存在于膜兩側(cè)的穩(wěn)定的內(nèi)負(fù) 外正的狀態(tài)。v超極化超極化：膜內(nèi)負(fù)電位

9、增大。 v去極化去極化：膜內(nèi)負(fù)電位減小。v復(fù)極化復(fù)極化：細(xì)胞發(fā)生去極化后，膜電位有恢 復(fù)到極化狀態(tài)。（二）動(dòng)（二）動(dòng) 作作 電電 位位v概念概念：動(dòng)作電位動(dòng)作電位( (action potential,ap)是指細(xì)胞受刺激時(shí)在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴(kuò)布的電位變化。 v意義意義：是細(xì)胞處于興奮狀態(tài)的標(biāo)志。 單一神經(jīng)纖維的動(dòng)作電位示意圖單一神經(jīng)纖維的動(dòng)作電位示意圖v 動(dòng)動(dòng) 作作 電電 位位 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生機(jī)制生機(jī)制動(dòng)作電位的產(chǎn)生條件與閾電位動(dòng)作電位的產(chǎn)生條件與閾電位v閾電位閾電位：能觸發(fā)動(dòng)作電位的膜電位臨界值：能觸發(fā)動(dòng)作電位的膜電位臨界值 。閾電位大約比正常靜息電位的絕對(duì)值小1020mv 。v動(dòng)作

10、電位的產(chǎn)生條件動(dòng)作電位的產(chǎn)生條件：靜息電位去極化達(dá)靜息電位去極化達(dá)到閾電位水平到閾電位水平。動(dòng)動(dòng) 作作 電電 位位 的的 特特 點(diǎn)點(diǎn) v動(dòng)作電位呈動(dòng)作電位呈“全或無(wú)全或無(wú)”現(xiàn)象現(xiàn)象：動(dòng)作電位一旦產(chǎn)生就達(dá)到它的最大值，其變化幅度不會(huì)因刺激的加強(qiáng)而增大；v不衰減性傳導(dǎo)不衰減性傳導(dǎo)：動(dòng)作電位一旦在細(xì)胞膜的某一部位產(chǎn)生，就會(huì)立即向整個(gè)細(xì)胞膜傳布，而它的幅度不會(huì)因?yàn)閭鞑季嚯x的增加而減小，可迅速擴(kuò)布到整個(gè)細(xì)胞膜；v脈沖式脈沖式：由于絕對(duì)不應(yīng)期的存在，動(dòng)作電位不能重合在一起，動(dòng)作電位之間總有一定的間隔而形成脈沖式圖形。v 局局 部部 興興 奮奮局部興奮的基本特性局部興奮的基本特性 （1 1）不是）不是“全或

11、無(wú)全或無(wú)”的，而是隨著閾下的，而是隨著閾下 刺激的增大而增大；刺激的增大而增大；（2 2）不能在膜上作遠(yuǎn)距離的傳播；）不能在膜上作遠(yuǎn)距離的傳播； （3 3）局部興奮是可以互相疊加的，）局部興奮是可以互相疊加的， 包括包括 空間性總和空間性總和 時(shí)間性總和時(shí)間性總和 興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo) a靜息時(shí)b發(fā)生興奮后c傳導(dǎo)過(guò)程中第四節(jié)第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮功能肌細(xì)胞的收縮功能本節(jié)主要以骨骼肌為例討論以下內(nèi)容：本節(jié)主要以骨骼肌為例討論以下內(nèi)容： v 運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的興奮如何傳遞給骨骼肌細(xì)胞而使它運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的興奮如何傳遞給骨骼肌細(xì)胞而使它產(chǎn)生興奮；產(chǎn)生興奮；v 骨骼肌細(xì)胞的興奮如何引發(fā)它收縮；

12、骨骼肌細(xì)胞的興奮如何引發(fā)它收縮；v 肌細(xì)胞的收縮機(jī)制；肌細(xì)胞的收縮機(jī)制；v 骨骼肌的收縮形式；骨骼肌的收縮形式；v 影響骨骼肌收縮的因素。影響骨骼肌收縮的因素。 （一）骨骼肌神經(jīng)（一）骨骼肌神經(jīng)- -肌接頭處興奮的傳遞肌接頭處興奮的傳遞v骨骼肌的神經(jīng)骨骼肌的神經(jīng)-肌接頭處的結(jié)構(gòu)肌接頭處的結(jié)構(gòu) ：接頭前膜接頭前膜：是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末稍嵌入肌細(xì)胞膜的部位 ；接頭后膜接頭后膜（運(yùn)動(dòng)終板運(yùn)動(dòng)終板或終板模）：是與頭前膜相 對(duì)應(yīng)的肌細(xì)胞膜；接頭間隙接頭間隙 ：間隔約50nm ，充滿了細(xì)胞外液。 神經(jīng)-肌接頭處的超微結(jié)構(gòu)示意圖 （二）神經(jīng)（二）神經(jīng)- -骨骼肌接頭處的興奮骨骼肌接頭處的興奮傳遞過(guò)程傳遞過(guò)程神經(jīng)神經(jīng)

13、- -骨骼肌接頭處興奮傳遞的特點(diǎn)骨骼肌接頭處興奮傳遞的特點(diǎn)v單向性傳遞單向性傳遞: 即興奮只能從接頭前膜傳向接頭后膜，而不能反傳；v時(shí)間延擱時(shí)間延擱: 神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞過(guò)程須經(jīng)過(guò)許多步驟、耗時(shí)較長(zhǎng)，一次興奮傳遞約需0.51.0ms；v易受環(huán)境變化的影響易受環(huán)境變化的影響: 因接頭間隙充滿了細(xì)胞外液，而細(xì)胞外液的成分易受內(nèi)外環(huán)境變化的影響，如ca+、h+ 等濃度及滲透壓改變、膽堿酯酶活性、某些藥物等，都可影響興奮傳遞過(guò)程。（三）骨骼肌的興奮（三）骨骼肌的興奮- -收縮耦聯(lián)收縮耦聯(lián)v概念概念：骨骼肌細(xì)胞興奮時(shí)肌膜產(chǎn)生的電變化導(dǎo)致肌肉收縮的機(jī)械變化的過(guò)程被稱為興奮-收縮耦聯(lián)（excita

14、tion-contraction coupling）。v三個(gè)步驟三個(gè)步驟：電興奮通過(guò)橫管系統(tǒng)傳向肌細(xì)胞的深處；三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞；肌漿網(wǎng)（即縱管系統(tǒng)）對(duì) ca2+釋放和再聚積。 骨骼肌細(xì)胞的肌原纖維和肌管系統(tǒng)骨骼肌的收縮機(jī)制骨骼肌的收縮機(jī)制（四）骨骼肌的收縮形式（四）骨骼肌的收縮形式1.等長(zhǎng)收縮和等張收縮等長(zhǎng)收縮和等張收縮v等長(zhǎng)收縮等長(zhǎng)收縮：肌肉收縮時(shí)不產(chǎn)生長(zhǎng)度的變化而僅產(chǎn)生肌張力的增加，這種形式的肌肉收縮稱為等長(zhǎng)收縮；v等張收縮等張收縮：在一定的張力基礎(chǔ)上產(chǎn)生肌肉的收縮時(shí)，肌肉的張力不變而產(chǎn)生肌肉的縮短，這種形式的收縮稱為等張收縮。 2.單收縮和強(qiáng)直收縮單收縮和強(qiáng)直收縮v單收縮單收縮：骨

15、骼肌受到一次有效刺激，引起肌肉一次迅速的收縮，稱為單收縮。v強(qiáng)直收縮強(qiáng)直收縮：肌肉受到連續(xù)的有效刺激時(shí)，當(dāng)刺激頻率達(dá)到一定程度時(shí)，引起肌肉收縮的融合而出現(xiàn)強(qiáng)而持續(xù)的收縮，稱為強(qiáng)直收縮 。單單 收收 縮縮 和和 強(qiáng)強(qiáng) 直直 收收 縮縮（五）影響骨骼肌收縮的主要因素（五）影響骨骼肌收縮的主要因素v1.前負(fù)荷前負(fù)荷：當(dāng)肌肉前負(fù)荷逐漸增大時(shí)，它每次收縮所當(dāng)肌肉前負(fù)荷逐漸增大時(shí)，它每次收縮所產(chǎn)生的主動(dòng)張力也相應(yīng)地增大；當(dāng)前負(fù)荷超過(guò)最適初長(zhǎng)度產(chǎn)生的主動(dòng)張力也相應(yīng)地增大；當(dāng)前負(fù)荷超過(guò)最適初長(zhǎng)度后，再增加前負(fù)荷反而會(huì)使主動(dòng)張力越來(lái)越小，以致最后后，再增加前負(fù)荷反而會(huì)使主動(dòng)張力越來(lái)越小，以致最后下降到零。下降到

16、零。 v2.后負(fù)荷后負(fù)荷 ： 后負(fù)荷增加，收縮張力增加而收縮速度后負(fù)荷增加，收縮張力增加而收縮速度減小，當(dāng)后負(fù)荷增大到一定程度時(shí)肌肉產(chǎn)生最大的張力，減小，當(dāng)后負(fù)荷增大到一定程度時(shí)肌肉產(chǎn)生最大的張力，而縮短速度為零。而縮短速度為零。 v3.肌肉收縮能力肌肉收縮能力：肌肉收縮能力增強(qiáng)，使肌肉收縮肌肉收縮能力增強(qiáng)，使肌肉收縮的張力增加、收縮速度加快，使它的作功效率增加。的張力增加、收縮速度加快，使它的作功效率增加。 肌肉初長(zhǎng)度對(duì)肌肉收縮的影響不同初長(zhǎng)度時(shí)粗、細(xì)肌絲重合程度和產(chǎn)生張力的關(guān)系示意圖二、二、 心心 肌肌心肌收縮具有以下特點(diǎn)：心肌收縮具有以下特點(diǎn)： v1. “1. “全或無(wú)全或無(wú)”式收縮式收

17、縮 v2. 2. 對(duì)細(xì)胞外液對(duì)細(xì)胞外液caca2+2+的依賴性的依賴性 v3. 3. 心肌細(xì)胞能抵抗過(guò)度延伸的特性心肌細(xì)胞能抵抗過(guò)度延伸的特性復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1.1.細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式有哪些？簡(jiǎn)述鈉細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式有哪些？簡(jiǎn)述鈉- -鉀泵的作用及意鉀泵的作用及意義。義。2.2.簡(jiǎn)述靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制及影響靜息電位大小的因素。簡(jiǎn)述靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制及影響靜息電位大小的因素。3.3.何謂動(dòng)作電位？簡(jiǎn)述動(dòng)作電位的產(chǎn)生原理及特點(diǎn)。何謂動(dòng)作電位？簡(jiǎn)述動(dòng)作電位的產(chǎn)生原理及特點(diǎn)。4.4.神經(jīng)纖維動(dòng)作電位的傳導(dǎo)形式有哪些？其傳導(dǎo)的特征是什神經(jīng)纖維動(dòng)作電位的傳導(dǎo)形式有哪些？其傳導(dǎo)的特征是什么？么？ 5.5.試述骨骼肌神經(jīng)試述骨骼肌神經(jīng)- -肌接頭的興奮傳遞過(guò)程及其特點(diǎn)。肌接頭的興奮傳遞過(guò)程及其特點(diǎn)。6.6.何謂興奮何謂興奮- -收縮偶聯(lián)？其結(jié)