細胞生理學cellphysiology學習教案

1、會計學1第一頁，共30頁。細胞(xbo)生理一、膜的化學組成一、膜的化學組成(z chn)和分和分子結構子結構二、膜物質轉運二、膜物質轉運(zhun yn)功能功能半透膜半透膜1、單純擴散（、單純擴散（Simple diffusion）2、易化擴散（、易化擴散（Faciliated diffusion）3、主動轉運（、主動轉運（Active transport）4、入胞和出胞作用（、入胞和出胞作用（Endocytosis and Exocytosis） 第一節(jié)第一節(jié) 細胞膜的結構特點細胞膜的結構特點 和物質轉運功能和物質轉運功能 三、膜的受體功能三、膜的受體功能第1頁/共29頁第二頁，共30頁

2、。細胞(xbo)生理膜以液態(tài)的脂質雙分子層為支架膜以液態(tài)的脂質雙分子層為支架(zhji)，其中鑲嵌，其中鑲嵌的不同結構和功能的蛋白質（的不同結構和功能的蛋白質（Singer & Nicolson 1972 ）“膜組成成分膜組成成分”“液態(tài)鑲嵌模型液態(tài)鑲嵌模型”（Fluid mosaic model ）第2頁/共29頁第三頁，共30頁。細胞(xbo)生理膜膜 脂：磷脂脂：磷脂(ln zh)(ln zh)、膽固醇、膽固醇膜蛋白：鑲嵌膜蛋白：鑲嵌(xingqin)(xingqin)于脂質雙層（介導細胞功能的實現(xiàn)于脂質雙層（介導細胞功能的實現(xiàn)）膜膜 糖：糖： 糖脂、糖蛋白糖脂、糖蛋白（起細胞標

3、識的作用）（起細胞標識的作用）（構成膜的骨架）（構成膜的骨架）第3頁/共29頁第四頁，共30頁。細胞(xbo)生理半透膜模式圖半透膜模式圖第4頁/共29頁第五頁，共30頁。細胞(xbo)生理簡單簡單(jindn)擴散（擴散（Simple diffusion）：）： 靠這種方式進行靠這種方式進行(jnxng)轉運的物質較少，例如：二氧化碳、轉運的物質較少，例如：二氧化碳、氧氣氧氣條條 件：件： （1）細胞膜兩側存在物質的）細胞膜兩側存在物質的濃度差或電場力濃度差或電場力；指一些小的脂溶性物質由膜的高指一些小的脂溶性物質由膜的高濃度側向濃度低側擴散的現(xiàn)象。濃度側向濃度低側擴散的現(xiàn)象。（2）細胞膜對

4、該物質有）細胞膜對該物質有通透性通透性。 第5頁/共29頁第六頁，共30頁。細胞(xbo)生理易化擴散（易化擴散（Facilitated diffusion）：）： 某些物質能夠依靠細胞膜上的特殊蛋白的幫助某些物質能夠依靠細胞膜上的特殊蛋白的幫助(bngzh)，順電順電-化學梯度通過細胞膜的轉運方式?；瘜W梯度通過細胞膜的轉運方式。分分 類：類： （1）載體）載體(zit)介導的易化擴散介導的易化擴散；特特 點點： （1）順電）順電-化學梯度進行轉運，轉運過程化學梯度進行轉運，轉運過程不消耗不消耗ATP； （2）轉運過程中必須有）轉運過程中必須有膜蛋白膜蛋白的幫助（介導）。的幫助（介導）。（2）

5、離子通道介導的易化擴散。離子通道介導的易化擴散。第6頁/共29頁第七頁，共30頁。細胞(xbo)生理第7頁/共29頁第八頁，共30頁。細胞(xbo)生理特特 點點： 主動主動(zhdng)轉運（轉運（Active transport）： 在細胞膜上載體的幫助在細胞膜上載體的幫助(bngzh)下，通過消耗下，通過消耗ATP，將某種物質逆濃度梯度進行轉將某種物質逆濃度梯度進行轉運的過程。運的過程。（1）逆濃度梯度逆濃度梯度轉運；轉運；（2）耗能耗能（ATP） 。 第8頁/共29頁第九頁，共30頁。細胞(xbo)生理 是指某些是指某些(mu xi)物質與細胞膜接觸，導致物質與細胞膜接觸，導致接觸部位

6、的質膜內陷以包被該物質，然后出現(xiàn)膜接觸部位的質膜內陷以包被該物質，然后出現(xiàn)膜結構融合和斷裂，使該物質連同包被它的質膜一結構融合和斷裂，使該物質連同包被它的質膜一起進入胞漿的過程，含吞飲（起進入胞漿的過程，含吞飲（Pinocytosis）和吞）和吞噬（噬（Phagocytosis）。）。出胞作用出胞作用(zuyng)（Exocytosis）：）： 出胞與入胞相反，指某些大分子物質或顆粒從細胞排出的過程出胞與入胞相反，指某些大分子物質或顆粒從細胞排出的過程，主要見于細胞的分泌活動等。，主要見于細胞的分泌活動等。入胞作用入胞作用（Endocytosis）：第9頁/共29頁第十頁，共30頁。細胞(xb

7、o)生理第10頁/共29頁第十一頁，共30頁。細胞(xbo)生理第11頁/共29頁第十二頁，共30頁。細胞(xbo)生理第12頁/共29頁第十三頁，共30頁。細胞(xbo)生理第13頁/共29頁第十四頁，共30頁。細胞(xbo)生理 （自學(zxu)內容）第14頁/共29頁第十五頁，共30頁。細胞(xbo)生理（1）細胞的靜息）細胞的靜息(jn x)電位（電位（Resting potential）（2）細胞）細胞(xbo)的動作電位（的動作電位（Action potential）（3）興奮的引起與傳導興奮的引起與傳導 一個活的細胞無論是它處于安靜狀態(tài)還是活動狀態(tài)都是存一個活的細胞無論是它處于安

8、靜狀態(tài)還是活動狀態(tài)都是存在電活動，這種電活動稱為在電活動，這種電活動稱為生物電現(xiàn)象生物電現(xiàn)象。其中包括靜息電位。其中包括靜息電位和動作電位。和動作電位。1 1、細胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制：、細胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制：第15頁/共29頁第十六頁，共30頁。細胞(xbo)生理靜息靜息(jn x)(jn x)電位電位 細胞細胞(xbo)(xbo)在靜息在靜息狀態(tài)下存在于細胞狀態(tài)下存在于細胞(xbo)(xbo)膜兩側的電位差膜兩側的電位差，稱為靜息電位，也稱跨膜，稱為靜息電位，也稱跨膜靜息電位。靜息電位。靜息電位產(chǎn)生的機制靜息電位產(chǎn)生的機制第16頁/共29頁第十七頁，共30頁。細胞(xbo)生理

9、靜息靜息(jn x)(jn x)電位電位靜息電位產(chǎn)生靜息電位產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)的機制的機制K+Na+Cl-Na+Cl-K+膜內膜內膜膜外外281111330離子濃度差離子濃度差= =電位差電位差 在靜息狀態(tài)下，在靜息狀態(tài)下，細胞細胞膜內膜內K K+ +的高濃度的高濃度和和安靜安靜時膜主要對時膜主要對K K+ +的通透的通透性性，是大多數(shù)細胞產(chǎn)生，是大多數(shù)細胞產(chǎn)生和維持靜息電位的主要和維持靜息電位的主要原因。原因。（K K+ +的平衡電位的平衡電位）第17頁/共29頁第十八頁，共30頁。細胞(xbo)生理動作電位動作電位動作電位產(chǎn)生動作電位產(chǎn)生(chnshng)(chnsh

10、ng)的機制的機制術語術語(sh(shyy) 指可興奮細胞受到指可興奮細胞受到刺激而興奮時，在靜息刺激而興奮時，在靜息電位的基礎上膜兩側的電位的基礎上膜兩側的電位發(fā)生快速而可逆的電位發(fā)生快速而可逆的倒轉和復原的過程。倒轉和復原的過程。第18頁/共29頁第十九頁，共30頁。細胞(xbo)生理動作電位產(chǎn)生動作電位產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)的機制的機制第一階段：動作電位上升支的形成第一階段：動作電位上升支的形成 （去極化相的形成）（去極化相的形成） 產(chǎn)生原因：由于刺激產(chǎn)生原因：由于刺激(cj)引起膜引起膜對對Na+的通透性瞬間增大（的通透性瞬間增大（Na離子離子通道被激活），膜外的通道

11、被激活），膜外的Na+內流，內流，使膜電位由使膜電位由-70mV增加至增加至0mV，進，進而上升為而上升為+30mV，Na+通道隨之失通道隨之失活?；?。第19頁/共29頁第二十頁，共30頁。細胞(xbo)生理動作電位產(chǎn)生動作電位產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)的機制的機制第二階段：動作電位下降支形成：第二階段：動作電位下降支形成： Na+通道失活后，膜恢復了對通道失活后，膜恢復了對K+的通透性，大量的的通透性，大量的K+外流。使膜電外流。使膜電位由正值向負值轉變，形成了動作電位由正值向負值轉變，形成了動作電位的下降支。位的下降支。 動作電位是在極短的時間動作電位是在極短的時間(shji

12、n)內產(chǎn)生的，因此，在體外描記的圖形內產(chǎn)生的，因此，在體外描記的圖形為一個短促而尖銳的脈沖圖形，似山為一個短促而尖銳的脈沖圖形，似山峰般，稱為峰電位（峰般，稱為峰電位（Spike potential）。）。第20頁/共29頁第二十一頁，共30頁。細胞(xbo)生理動作電位產(chǎn)生動作電位產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)的機制的機制第三階段：后電位的形成：第三階段：后電位的形成： 當膜電位接近靜息當膜電位接近靜息(jn x)電電位水平時，位水平時，K+的跨膜轉運停止。的跨膜轉運停止。隨后，膜上的隨后，膜上的Na+-K+泵（泵（Na+-K+-ATP酶）被激活，將膜內的酶）被激活，將膜內的Na+

13、離子向膜外轉運，同時，將離子向膜外轉運，同時，將膜外的膜外的K+向膜內運輸，形成了負向膜內運輸，形成了負后和正后電位。后和正后電位。術語術語第21頁/共29頁第二十二頁，共30頁。細胞(xbo)生理極化（極化（polarization）膜兩側存在膜兩側存在(cnzi)的內負外正的電位狀態(tài)。的內負外正的電位狀態(tài)。去極化（去極化（Depolarization）膜電位絕膜電位絕對值逐漸減小的過程。對值逐漸減小的過程。超極化（超極化（Over-polarization）膜電膜電位絕對值高于靜息電位的狀態(tài)。位絕對值高于靜息電位的狀態(tài)。復極化（復極化（Repolarization）膜電位去膜電位去極化后逐

14、步恢復極化狀態(tài)的過程極化后逐步恢復極化狀態(tài)的過程。術語術語(shy)(shy)第22頁/共29頁第二十三頁，共30頁。細胞(xbo)生理興奮興奮(xngfn)(xngfn)的引起的引起興奮興奮(xngfn)(xngfn)的傳導的傳導一切活組織在受到刺激時，都能夠應答性地出現(xiàn)一些特殊一切活組織在受到刺激時，都能夠應答性地出現(xiàn)一些特殊的反應和暫時性的機能改變。的反應和暫時性的機能改變?？膳d奮組織（可興奮組織（Exitable tissue）受到刺激受到刺激時，能夠產(chǎn)生動作電位的組織。時，能夠產(chǎn)生動作電位的組織。興奮性的變化興奮性的變化興興 奮（奮（Exitation）細細 胞受到刺激后產(chǎn)生動作胞受

15、到刺激后產(chǎn)生動作電位的過程。電位的過程。興奮性（興奮性（Exitability）細胞受到刺激后具有細胞受到刺激后具有產(chǎn)生動作電位的能力。產(chǎn)生動作電位的能力。第23頁/共29頁第二十四頁，共30頁。細胞(xbo)生理興奮興奮(xngfn)(xngfn)的引起的引起興奮興奮(xngfn)(xngfn)的傳導的傳導刺刺 激激引起組織產(chǎn)生引起組織產(chǎn)生反應的各種內外環(huán)反應的各種內外環(huán)境的變化。境的變化。刺激引起興奮的刺激引起興奮的條件條件： 刺激強度刺激強度 刺激時間刺激時間 刺激強度對于時間的變化率刺激強度對于時間的變化率興奮性的變化興奮性的變化上述三種條件均達到閾值才能引起興奮。上述三種條件均達到閾

16、值才能引起興奮。第24頁/共29頁第二十五頁，共30頁。細胞(xbo)生理興奮興奮(xngfn)(xngfn)的引起的引起興奮興奮(xngfn)(xngfn)的傳導的傳導 在比較不同組織的興奮性時，采用強度在比較不同組織的興奮性時，采用強度-時間曲線較困難，因此，時間曲線較困難，因此，一般固定刺激時間，僅采用刺激強度大小來判斷。一般固定刺激時間，僅采用刺激強度大小來判斷。 閾刺激閾刺激產(chǎn)生動作電位所需的最小刺激強度。產(chǎn)生動作電位所需的最小刺激強度。 閾上刺激閾上刺激大于閾刺激的刺激強度。大于閾刺激的刺激強度。 閾下刺激閾下刺激小于閾刺激的刺激強度。小于閾刺激的刺激強度。 閾下刺激不能引起動作電

17、位或組織、細胞的興奮，但并非閾下刺激不能引起動作電位或組織、細胞的興奮，但并非對組織細胞不產(chǎn)生任何影響。對組織細胞不產(chǎn)生任何影響。興奮性的變化興奮性的變化第25頁/共29頁第二十六頁，共30頁。細胞(xbo)生理興奮興奮(xngfn(xngfn) )的引起的引起興奮興奮(xngfn)(xngfn)的傳導的傳導“局部電流學說局部電流學說” 細胞膜上任何一個部位受細胞膜上任何一個部位受刺激后所產(chǎn)生的動作電位，都刺激后所產(chǎn)生的動作電位，都可以沿著細胞膜向周圍擴布，可以沿著細胞膜向周圍擴布，使興奮部位與未興奮部位之間使興奮部位與未興奮部位之間形成局部電流，導致整個細胞形成局部電流，導致整個細胞膜都經(jīng)歷

18、一次跨膜離子移動，膜都經(jīng)歷一次跨膜離子移動，實現(xiàn)動作電位在膜上的傳導。實現(xiàn)動作電位在膜上的傳導。興奮性的變化興奮性的變化第26頁/共29頁第二十七頁，共30頁。1、絕對不應期：、絕對不應期： 鋒電位上升支與下降支初期鋒電位上升支與下降支初期(chq) 特點：對任何刺激均不產(chǎn)生反應。特點：對任何刺激均不產(chǎn)生反應。2、相對不應期：、相對不應期： 鋒電位下降支的后期鋒電位下降支的后期 特點：對閾上刺激反應。特點：對閾上刺激反應。3、超常期：負后電位、超常期：負后電位 特點：對閾下刺激產(chǎn)生反應。特點：對閾下刺激產(chǎn)生反應。4、低常期：正后電位、低常期：正后電位 特點：對閾上刺激產(chǎn)生反應。特點：對閾上刺激產(chǎn)生反應。 細胞(xbo)生理興奮興奮(xngfn)(xngfn)的引起的引起興奮的傳導興奮的傳導興奮性的變化興奮性的