動(dòng)物生理學(xué)恒力學(xué)第二章1細(xì)胞的基本功能

1、細(xì)胞生理第一節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能1、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)2、膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能半透膜單純擴(kuò)散（Simple diffusion）易化擴(kuò)散（Faciliated diffusion）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（Active transport）入胞和出胞作用（Endocytosis and Exocytosis）第一頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理“液態(tài)鑲嵌模型”（Fluid mosaic model ）膜以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為支架，其中鑲嵌不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)（Singer & Nicolson 1972 ）1、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)第二頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理脂 質(zhì)：磷脂、膽固醇蛋白質(zhì)：鑲嵌于脂質(zhì)雙層（

2、介導(dǎo)細(xì)胞功能的實(shí)現(xiàn)）糖 類(lèi)： 糖脂、糖蛋白（起細(xì)胞標(biāo)識(shí)的作用）（構(gòu)成膜的基架）第三頁(yè)，共四十八頁(yè)。1、脂質(zhì)雙分子層主要起屏障作用，是細(xì)胞的基架；2、鑲嵌在脂質(zhì)層中的蛋白質(zhì)可以在膜脂分子間橫向漂浮移位；3、膜中的特殊蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)物質(zhì)、能量和信息的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)換；4、糖鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)和細(xì)胞的特異性的“標(biāo)志”，能特異地與某種遞質(zhì)、激素或其他化學(xué)信號(hào)分子結(jié)合。小 結(jié)第四頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理2、膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能半透膜第五頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理單純擴(kuò)散（Simple diffusion）： 靠這種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)較少，例如：二氧化碳、氧氣條 件 （1）細(xì)胞膜兩側(cè)存在物質(zhì)的濃度差或電位差；指一些小的脂溶性物

3、質(zhì)依靠分子運(yùn)動(dòng)從濃度高的一側(cè)通過(guò)細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散的方式。（2）細(xì)胞膜對(duì)該物質(zhì)有通透性。 第六頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理易化擴(kuò)散（Facilitated diffusion）： 某些物質(zhì)能夠依靠細(xì)胞膜上的特殊蛋白的幫助，順電-化學(xué)梯度通過(guò)細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)方式。分 類(lèi)：（1）以載體為中介的易化擴(kuò)散(carrier mediated diffusion)特 點(diǎn)： （1）順電-化學(xué)梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程不消耗ATP； （2）轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中必須有膜蛋白的幫助（介導(dǎo)）。（2）離子通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散(channel mediated diffusion)第七頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理第八頁(yè)，共四十

4、八頁(yè)。細(xì)胞生理特 點(diǎn)： 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（Active transport）： 在細(xì)胞膜上載體的幫助下，通過(guò)消耗ATP，將某種物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。（1）逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)；（2）耗能（ATP） 第九頁(yè)，共四十八頁(yè)。第十頁(yè)，共四十八頁(yè)。小 結(jié)第十一頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理 指某些物質(zhì)與細(xì)胞膜接觸，導(dǎo)致接觸部位的質(zhì)膜內(nèi)陷,以包被該物質(zhì)，然后出現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)融合和斷裂，使該物質(zhì)連同包被它的質(zhì)膜一起進(jìn)入胞漿的過(guò)程，含吞飲和吞噬。出胞作用（Exocytosis）： 出胞與入胞相反，指某些大分子物質(zhì)或顆粒從細(xì)胞排出的過(guò)程，主要見(jiàn)于細(xì)胞的分泌活動(dòng)等。入胞作用（Endocytosis）：第十二頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理

5、入胞過(guò)程：配體被受體識(shí)別配體-受體復(fù)合物向有被小窩集中吞食泡形成吞食泡與初級(jí)溶酶體融合形成次級(jí)溶酶體配體與受體分離配體轉(zhuǎn)運(yùn)到其它細(xì)胞器中循環(huán)小泡形成，膜再利用。 第十三頁(yè)，共四十八頁(yè)。第十四頁(yè)，共四十八頁(yè)。 分泌物由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成。 在向高爾基體轉(zhuǎn)移過(guò)程中形成囊泡，并貯存在胞漿中。 當(dāng)細(xì)胞分泌時(shí)，引起局部膜中的Ca2+通道開(kāi)放，Ca2+內(nèi)流。 誘發(fā)小泡被運(yùn)送到細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)面，與細(xì)胞膜融合后胞裂外 排將內(nèi)容物一次性排出。 囊泡膜變成細(xì)胞膜的一部分。出 胞第十五頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理各種化學(xué)物質(zhì)以及非化學(xué)性的外界刺激信號(hào)，大多數(shù)作用到細(xì)胞膜上，通過(guò)跨膜信號(hào)傳遞（transmembrane sig

6、naling），引起細(xì)胞功能活動(dòng)的改變。第一信使：激素、神經(jīng)遞質(zhì)和細(xì)胞因子第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜信息轉(zhuǎn)導(dǎo)功能：第十六頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理 根據(jù)參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白質(zhì)種類(lèi)的不同可將信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)分為以下三大類(lèi)：1、G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)2、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)3、離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第十七頁(yè)，共四十八頁(yè)。第十八頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要步驟配體+受體G蛋白G蛋白效應(yīng)器第二信使第二信使效應(yīng)器腺苷酸環(huán)化酶依賴(lài)于cGMP的磷酸二酯酶磷酯酶CCa2+或K+通道蛋白激酶A（PKA）蛋白激酶C（PKC）Na+、K+和Ca2+通道蛋白環(huán)磷酸腺苷（cAMP）環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷（cGM

7、P）三磷酸酰肌醇（IP3）二酰甘油（DG）鈣離子和NO等第十九頁(yè)，共四十八頁(yè)。(二)酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1）具有酪氨酸激酶的受體有兩種類(lèi)型:（1）受體具有酪氨酸激酶的結(jié)構(gòu)域,即受體與酪氨酸激酶是同一個(gè)蛋白質(zhì)分子。 當(dāng)其與相應(yīng)的化學(xué)信號(hào)結(jié)合時(shí),直接激活自身的酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域,導(dǎo)致受體自身或細(xì)胞內(nèi)靶蛋白的磷酸化。 （2）受體本身沒(méi)有酶的活性，但其被配體結(jié)合時(shí)使酪氨酸激酶激活，通過(guò)對(duì)自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信號(hào)傳入細(xì)胞內(nèi)。第二十頁(yè)，共四十八頁(yè)。酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第二十一頁(yè)，共四十八頁(yè)。第三節(jié) 細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖與保護(hù)掌握:凋亡的概念其他:自學(xué)第二十二頁(yè)，共四十八頁(yè)。第二十三頁(yè)，

8、共四十八頁(yè)。第二十四頁(yè)，共四十八頁(yè)。入胞:第二十五頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理1、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)制2、細(xì)胞膜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)第四節(jié) 細(xì)胞的興奮性與生物電現(xiàn)象 動(dòng)物體各種器官之間的功能協(xié)調(diào)以及整體統(tǒng)一性的維持主要依靠組織與組織之間、細(xì)胞與細(xì)胞之間的信息傳遞來(lái)完成的。第二十六頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理（1）靜息電位（Resting potential; RP）（2）動(dòng)作電位（Action potential; AP）（3）興奮的引起與傳導(dǎo) 一個(gè)活的細(xì)胞無(wú)論是它處于安靜狀態(tài)還是活動(dòng)狀態(tài)都是存在電活動(dòng)，這種電活動(dòng)稱(chēng)為生物電現(xiàn)象。其中包括靜息電位和動(dòng)作電位。1、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)制：第二十七

9、頁(yè)，共四十八頁(yè)。第二十八頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理靜息電位 細(xì)胞在靜息狀態(tài)下存在于細(xì)胞膜兩側(cè)的電位差，稱(chēng)為靜息電位，也稱(chēng)跨膜靜息電位。靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制靜息電位第二十九頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理靜息電位靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制K+Na+Cl-Na+Cl-K+膜內(nèi)膜外281111330離子濃度差=電位差 在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜內(nèi)K+的高濃度和安靜時(shí)膜主要對(duì)K+的通透性，是大多數(shù)細(xì)胞產(chǎn)生和維持靜息電位的主要原因。（或:RP是K+的平衡電位，靜息電位主要是K+外流所致）第三十頁(yè)，共四十八頁(yè)。第三十一頁(yè)，共四十八頁(yè)。機(jī)制 “膜學(xué)說(shuō)”認(rèn)為是由于膜內(nèi)外兩側(cè)離子分布的不均勻以及細(xì)胞膜的選擇通透性。靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜對(duì)鉀

10、離子有相對(duì)中等的通透性，對(duì)鈉離子的通透性只及前者約1/100等。 K+在濃度差作用下向細(xì)胞外擴(kuò)散，并滯留在細(xì)胞外表面形成向內(nèi)的電場(chǎng)，當(dāng)達(dá)到電-化學(xué)平衡時(shí)，K+凈流量為零。因此，可以說(shuō)靜息電位相當(dāng)于K+外流形成的跨膜平衡電位。 第三十二頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理動(dòng)作電位動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語(yǔ) 指可興奮細(xì)胞受到刺激而興奮時(shí)，在靜息電位的基礎(chǔ)上膜兩側(cè)的電位發(fā)生快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原的過(guò)程。動(dòng)作電位第三十三頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理動(dòng)作電位動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制極化（polarization）膜兩側(cè)存在的內(nèi)負(fù)外正的電位狀態(tài)。去極化（Depolarization）膜電位絕對(duì)值逐漸減小的過(guò)程。復(fù)極化（Repola

11、rization）膜電位去極化后逐步恢復(fù)極化狀態(tài)的過(guò)程。超極化（Over-polarization）膜電位絕對(duì)值高于靜息電位的狀態(tài)。超射(overshoot)：膜由原來(lái)的-70mv去極化到0 mv，進(jìn)而變化到2040mv，去極化超過(guò)0電位的部分稱(chēng)為超射。 術(shù)語(yǔ)第三十四頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理動(dòng)作電位動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語(yǔ)第一階段：動(dòng)作電位上升支的形成 由于刺激引起膜對(duì)Na+的通透性瞬間增大（Na+通道被激活，對(duì)K+通透性減?。?，膜外的Na+內(nèi)流，使膜電位由-70mV增加至0mV，進(jìn)而上升為+30mV，Na+通道隨之失活。此時(shí)的電位即為動(dòng)作電位，亦是Na+的平衡電位。第三十五頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞

12、生理動(dòng)作電位動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語(yǔ)第二階段：動(dòng)作電位下降支形成： Na+通道失活后，膜恢復(fù)了對(duì)K+的通透性，大量的K+外流。使膜電位由正值向負(fù)值轉(zhuǎn)變，形成了動(dòng)作電位的下降支。 在體外描記的動(dòng)作電位圖形為一個(gè)短促而尖銳的脈沖圖形，似山峰般，稱(chēng)為峰電位（Spike potential）。第三十六頁(yè)，共四十八頁(yè)。第三階段：后電位的形成：動(dòng)作電位動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語(yǔ) 當(dāng)膜電位接近靜息電位時(shí)，K+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)停止。隨后，膜上的Na+-K+泵被激活，將膜內(nèi)的Na+離子向膜外轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)，將膜外的K+向膜內(nèi)運(yùn)輸，形成了負(fù)后電位和正后電位。后電位的產(chǎn)生機(jī)制:負(fù)后電位：細(xì)胞外K瞬間蓄積正后電位：Na泵活動(dòng)增強(qiáng)第三十

13、七頁(yè)，共四十八頁(yè)。第三十八頁(yè)，共四十八頁(yè)。動(dòng)作電位特點(diǎn)： 動(dòng)作電位一經(jīng)引起，其波形與幅度基本相同，而與原刺激強(qiáng)度無(wú)關(guān)，這一特性稱(chēng)為動(dòng)作電位的“全或無(wú)”現(xiàn)象。 動(dòng)作電位傳導(dǎo)幅度不會(huì)因傳導(dǎo)距離增大而減小。 動(dòng)作電位一經(jīng)產(chǎn)生將傳遍整個(gè)細(xì)胞。第三十九頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理興奮的引起興奮的傳導(dǎo)一切活組織在受到刺激時(shí)，都能夠應(yīng)答性地出現(xiàn)一些特殊的反應(yīng)和暫時(shí)性的機(jī)能改變?？膳d奮組織（Exitable tissue）受到刺激時(shí)，能夠產(chǎn)生動(dòng)作電位的組織。興奮性的變化興 奮（Exitation）細(xì) 胞受到刺激后產(chǎn)生動(dòng)作電位的過(guò)程。 興奮性（Exitability）細(xì)胞受到刺激后具有產(chǎn)生動(dòng)作電位的能力。（3）興奮

14、的引起與傳導(dǎo)第四十頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理興奮的引起興奮的傳導(dǎo)刺 激：引起組織產(chǎn)生反應(yīng)的各種內(nèi)外環(huán)境的變化。刺激引起興奮的條件： 刺激強(qiáng)度 刺激時(shí)間 刺激強(qiáng)度對(duì)于時(shí)間的變化率興奮性的變化上述三種條件均達(dá)到閾值才能引起興奮。興奮的引起第四十一頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理興奮的引起興奮的傳導(dǎo) 在比較不同組織的興奮性時(shí)，采用強(qiáng)度-時(shí)間曲線(xiàn)較困難，因此，一般固定刺激時(shí)間，僅采用刺激強(qiáng)度大小來(lái)判斷。 閾刺激：產(chǎn)生動(dòng)作電位所需的最小刺激強(qiáng)度。 閾上刺激：大于閾刺激的刺激強(qiáng)度。 閾下刺激：小于閾刺激的刺激強(qiáng)度。 閾下刺激不能引起動(dòng)作電位或組織、細(xì)胞的興奮，但并非對(duì)組織細(xì)胞不產(chǎn)生任何影響。 興奮性的變化第四十二頁(yè)

15、，共四十八頁(yè)。 閾刺激、閾上刺激與最大刺激第四十三頁(yè)，共四十八頁(yè)。細(xì)胞生理興奮的引起興奮的傳導(dǎo)“局部電流學(xué)說(shuō)” 細(xì)胞膜上任何一個(gè)部位受刺激后所產(chǎn)生的動(dòng)作電位，都可以沿著細(xì)胞膜向周?chē)鷶U(kuò)布，使興奮部位與未興奮部位之間形成局部電流，導(dǎo)致整個(gè)細(xì)胞膜都經(jīng)歷一次跨膜離子移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作電位在膜上的傳導(dǎo)。興奮性的變化興奮的傳導(dǎo)第四十四頁(yè)，共四十八頁(yè)。第四十五頁(yè)，共四十八頁(yè)。1、絕對(duì)不應(yīng)期： 鋒電位上升支與下降支初期 特點(diǎn)：對(duì)任何刺激均不產(chǎn)生反應(yīng)。2、相對(duì)不應(yīng)期： 鋒電位下降支的后期 特點(diǎn)：對(duì)閾上刺激反應(yīng)。3、超常期：負(fù)后電位 特點(diǎn)：對(duì)閾下刺激產(chǎn)生反應(yīng)。4、低常期：正后電位 特點(diǎn)：對(duì)閾上刺激產(chǎn)生反應(yīng)。 細(xì)胞生理興奮的引起興奮的傳導(dǎo)興奮性的變化興奮性的變化-55