2022年醫(yī)學專題-第三篇-細胞的基本功能

第三章、細胞(xìbāo)的基本功能第一頁，共四十一頁。第一節(jié)細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(zhuǎnyùn)功能一、被動轉(zhuǎn)運1、單純擴散：脂溶性、小分子、不帶電荷的非極性分子

例如：O2、CO2、乙尿素特點：不需要膜上特殊(tèshū)蛋白質(zhì)的幫助；驅(qū)動力是物質(zhì)的濃度梯度；物質(zhì)轉(zhuǎn)運的方向是從高能度向低濃度，不需要能量；轉(zhuǎn)運的結(jié)果是濃度差為零。滲透壓：溶液中的溶質(zhì)通過半透膜吸引水分子或保留水分子的一種力量，是溶液的固有特性。

滲透壓與溶質(zhì)顆粒多少有關，與溶質(zhì)種類和顆粒大小無關。

溶液濃度越大，滲透壓越大。第二頁，共四十一頁。（二）、易化擴散(kuòsàn)由細胞膜上蛋白質(zhì)幫助(bāngzhù)實現(xiàn)的物質(zhì)跨膜擴散。1、經(jīng)載體的易化擴散例如：葡萄糖、氨基酸①飽和現(xiàn)象②立體構(gòu)象特異性③競爭性抑制第三頁，共四十一頁。2、經(jīng)通道的易化擴散(kuòsàn)需要借助細胞膜上特殊的通道蛋白的跨膜擴散。例如：Na+、K+、Ca2+、Cl-，通道蛋白又稱離子通道。特點：①離子選擇性：孔道內(nèi)壁所帶電荷性質(zhì)及孔道大?、陂T控特性：控制通道的關閉和開放擴散量取決于物質(zhì)濃度梯度和細胞膜兩側(cè)電位差影響。第四頁，共四十一頁。二、主動(zhǔdòng)轉(zhuǎn)運物質(zhì)分子或離子逆著濃度梯度或電化學梯度所進行的跨膜轉(zhuǎn)運，需要耗能。1、原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運：通過水解(shuǐjiě)ATP酶提供能量，通過特殊蛋白逆濃度差或電化學梯度進行跨膜轉(zhuǎn)運。例如：鈉-鉀泵細胞(xìbāo)內(nèi)細胞外EE-P正常情況下：K+在細胞內(nèi)濃度是外的30倍；Na+在外是內(nèi)的10倍鈉泵的意義：①生物電產(chǎn)生；②細胞內(nèi)高鉀是細胞代謝所需要；③維持細胞內(nèi)液正常滲透壓和細胞容積；④細胞外高鈉儲存勢能第五頁，共四十一頁。2、繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運間接利用ATP分解釋放的能量完成的物質(zhì)轉(zhuǎn)運借助鈉泵產(chǎn)生的Na+在細胞膜兩側(cè)的濃度勢能，逆濃度梯度所進行的跨膜轉(zhuǎn)運。分類：同向轉(zhuǎn)運、逆向轉(zhuǎn)運例如：葡萄糖、氨基酸或Ca2+、H+、Cl-特點：①以原發(fā)性轉(zhuǎn)運為基礎，通過(tōngguò)細胞內(nèi)外的鈉濃度梯度。②與Na+順濃度梯度的轉(zhuǎn)運耦聯(lián)進行。③ATP間接為這些物質(zhì)濃度梯度的轉(zhuǎn)運供能。第六頁，共四十一頁。三、入胞和出胞（一）入胞細胞外大分子或物質(zhì)借助于細胞膜所形成的囊泡進入細胞。1.吞噬：巨噬細胞和中性粒細胞2.吞飲：小腸上皮細胞和腎小管上皮細胞3.受體介導入胞：結(jié)合(jiéhé)Fe2+的運鐵蛋白、低密度脂蛋白。（二）出胞激素、酶、神經(jīng)遞質(zhì)等排除細胞。第七頁，共四十一頁。第二節(jié)細胞(xìbāo)的跨膜信號傳導概念：攜帶生物信息的信號分子(fēnzǐ)與細胞膜或細胞內(nèi)的受體結(jié)合后，引發(fā)并產(chǎn)生一系列信號分子傳遞反應，從而影響細胞的生理功能。化學信號(xìnhào)：激素、

神經(jīng)遞質(zhì)

細胞因子非化學信號：電刺激

機械刺激

電磁波細胞外液脂溶性分子，結(jié)合細胞內(nèi)受體，如類固醇、甲狀腺水溶性分子，結(jié)合細胞膜受體，如遞質(zhì)、細胞因子等第八頁，共四十一頁。一、G-蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導三種類型的特殊蛋白質(zhì)參與。1、受體：位于細胞膜，具有特異的識別和結(jié)合外來化學信號的功能蛋白質(zhì)。胞外——第一信使化合物，即配體特異結(jié)合部位。

7次跨膜受體。

已發(fā)現(xiàn)1000多種：例如腎上腺素受體、乙酰膽堿受體、多數(shù)(duōshù)的肽類激素受體等。第九頁，共四十一頁。

-螺旋(luóxuán)結(jié)構(gòu)要點:

①多肽鏈主鏈圍繞中心軸形成右手螺旋(luóxuán)，側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)。②每圈螺旋含3.6個氨基酸，螺距為0.54nm。③每個肽鍵的亞氨氫和第四個肽鍵的羰基氧形成的氫鍵保持螺旋穩(wěn)定。氫鍵與螺旋長軸基本平行。第十頁，共四十一頁。第十一頁，共四十一頁。2、G蛋白：鳥苷酸結(jié)合(jiéhé)蛋白。與GDP結(jié)合(jiéhé)為失活狀態(tài)；與GTP結(jié)合(jiéhé)為激活狀態(tài)。第十二頁，共四十一頁。3、效應器：催化或分解(fēnjiě)第二信使物質(zhì)的分子；

離子通道。主要的效應器：AC：腺苷酸環(huán)化酶PLC：磷脂酶CPLA：磷脂酶AGC：鳥苷酸環(huán)化酶PDE：磷酸二酯酶

第十三頁，共四十一頁。二、通道介導的跨膜信號(xìnhào)傳導1、化學門控通道特定的化學信號與蛋白結(jié)合后，通道蛋白分子構(gòu)想發(fā)生改變，使通道開放或關閉，進而影響細胞的功能(gōngnéng)。傳導的結(jié)果是細胞膜產(chǎn)生局部電位變化。例如：乙酰膽堿受體、氨基酸受體、5-羥色胺受體等。稱為配體。2、電壓門控通道由膜電位變化的信號控制其開放或關閉的一類通道。膜電位變化作用于特異感受結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)誘發(fā)整個通道分子構(gòu)想的改變，使通道開放或關閉。結(jié)果是產(chǎn)生動作電位。例如：神經(jīng)元軸突和肌細胞膜Na+、K+、Ca2+離子通道。3、機械門控通道機械信號控制開放或關閉。結(jié)果是產(chǎn)生動作電位。例如：內(nèi)耳毛細胞，受聲波的機械信號影響激活膜上的機械門控通道，引起離子跨膜移動。第十四頁，共四十一頁。三、酶耦聯(lián)受體介導的信號(xìnhào)傳導由一類特殊的受體分子所完成，這些受體分子可以充當受體及酶的雙重角色，或者可與其他酶分子聯(lián)系(liánxì)并使之激活。例如：酪氨酸激酶受體介導的信號傳導。主要調(diào)節(jié)細胞的生長和增值跨膜信號傳導總結(jié)共同點：外來信號必須作用于細胞膜上的受體，進一步由受體及其所聯(lián)系的下游信號分子引起其生物(shēngwù)效應。相同的信號作用于細胞膜上不同的受體可以引發(fā)不同的生物效應；不同的化學信號作用于相同的細胞膜受體也可產(chǎn)生相似的生物效應。激動劑和拮抗劑第十五頁，共四十一頁。第三節(jié)細胞(xìbāo)的生物電現(xiàn)象與興奮性一、細胞生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制

靜息電位（RP）：細胞在沒有收到刺激的情況下，及安靜狀態(tài)(zhuàngtài)下，細胞膜的內(nèi)外存在電位差。

RP為內(nèi)負外正的電位；

RP是穩(wěn)定的。神經(jīng)細胞-70mv骨骼肌-90mV平滑肌-55mV紅細胞-10mV第十六頁，共四十一頁。描述細胞膜電位變化(biànhuà)的術語極化：靜息電位存在時，膜兩側(cè)保持的內(nèi)負外正的狀態(tài)。超級化：在極化的基礎上，膜內(nèi)電位向負值增大的方向(fāngxiàng)變化。去極化：膜內(nèi)電位向負值減小的方向變化。超射：去極超過0mV的部分。復極化：細胞先發(fā)生去極化，然后又向原來的極化狀態(tài)恢復的過程。第十七頁，共四十一頁。細胞生物電現(xiàn)象(xiànxiàng)的產(chǎn)生機制1、RP產(chǎn)生(chǎnshēng)的必要條件：（1）膜內(nèi)外存在K+濃度差，[K]i>>[K]o30倍（2）安靜時，膜主要對K+通透電化學驅(qū)動力：濃度形成的電化學驅(qū)動力和電位差形成的電化學驅(qū)動力的代數(shù)和。(濃度差-動力；電位差-阻力)鉀平衡電位：離子擴散達到平衡時的擴散電位。Nernst公式：E(mv)=59.5lg([C]i/[C]o)第十八頁，共四十一頁。2、RP形成的原因

膜內(nèi)的K+順濃度差外流

→膜外K+濃度升高、電位增加，膜內(nèi)負離子濃度增加、電位下降

→推動(tuīdòng)K+外流的濃度差（動力）和膜外的正電場力（阻力）達到平衡

→電化學驅(qū)動力為零→K+的凈通量為零→RP形成實測Ek與計算Ek有微小差別，因為少量的鈉內(nèi)流。結(jié)論：靜息電位的產(chǎn)生主要是因為K+外流和少量的鈉內(nèi)流。影響RP的因素：A、膜內(nèi)外K+濃度；B、膜對Na+和K+的通透性第十九頁，共四十一頁。3、動作電位的產(chǎn)生(chǎnshēng)①靜息(jìnɡxī)電位②閾電位③上升支④下降支1、2、3去極化4、復極化-70mV-+50mV第二十頁，共四十一頁。描述(miáoshù)動作電位的術語超射值：動作電位上升支中零線以上的部分反極化：細胞受刺激后，細胞膜由靜息時的內(nèi)負外正變?yōu)閮?nèi)正外負。鋒電位：動作電位主要部分的脈沖呈尖峰狀后電位：負后電位、正后電位。閾電位：能引起大量(dàliàng)Na+通道開放和Na+內(nèi)流，并形成Na+通道激活對膜去極化的正反饋過程，進而誘發(fā)動作電位的臨界膜電位值。第二十一頁，共四十一頁。動作電位形成(xíngchéng)機制Na+通道(tōngdào)的激活（正反饋）——AP上升支膜去極化達到某一臨界膜電位，膜上Na+通道大量開放，Na+內(nèi)流增強，膜進一步去極化，較強的去極化又使更多的Na+通道開放，Na+通道的開放與膜去極化之間形成正反饋，直至膜電位接近于Na+平衡電位，形成了AP上升支。K+通道的激活——AP下降支Na+通道失活:膜電位接近峰值時,大量Na+通道失活。K+通道的開放:在Na+通道失活時開放，K+外流，膜電位復極Na+通道的失活和K+通道的激活構(gòu)成鋒電位的下降支后電位：復極時外流的K+蓄積在膜外,阻礙了K+外流K+電導短時間高于靜息電位時的水平，此時的膜電位接近于Ek恢復期：鈉-鉀泵第二十二頁，共四十一頁。Na+通道的結(jié)構(gòu)(jiégòu)模式第二十三頁，共四十一頁。動作電位的特點

1、不衰減性傳導2、“全或無”現(xiàn)象(xiànxiàng)3、存在不應期（絕對不應期和相對不應期）第二十四頁，共四十一頁。4、局部(júbù)反應或局部(júbù)興奮閾電位能引起大量Na+通道開放和Na+內(nèi)流，并形成(xíngchéng)Na+通道激活對膜去極化的正反饋過程，進而誘發(fā)動作電位的臨界膜電位值。局部反應閾下刺激因強度較弱而不能使膜的去極化達到閾電位，不能觸發(fā)AP，但可引起細胞膜發(fā)生一定程度的去極化。局部反應的特征：①非“全或無”：反應幅度隨刺激強度的增大而增大②非不衰減傳播③總和:空間總和、時間總和（總和后達到閾電位，可以引發(fā)AP）第二十五頁，共四十一頁。（三）、動作電位的傳導(chuándǎo)

局部(júbù)電流1.無髓鞘神經(jīng)纖維AP傳導機制

——局部電流

2.有髓鞘神經(jīng)纖維AP傳導機制

——局部電流發(fā)生在郎飛結(jié)間的跳躍式傳導，速度更快

第二十六頁，共四十一頁。細胞(xìbāo)內(nèi)細胞(xìbāo)內(nèi)第二十七頁，共四十一頁。細胞(xìbāo)內(nèi)第二十八頁，共四十一頁。影響傳導(chuándǎo)的因素細胞直徑越大、電阻(diànzǔ)越小，局部電流傳導越快動作電位去極化的幅度有髓纖維比無髓纖維傳導快。第二十九頁，共四十一頁。二、細胞(xìbāo)的興奮和興奮性興奮—組織或細胞受刺激后，產(chǎn)生AP。可興奮細胞—凡受刺激后能產(chǎn)生AP的細胞，神經(jīng)細胞(shénjīnɡxìbāo)、肌細胞、腺細胞。興奮性—可興奮細胞受刺激后產(chǎn)生AP的能力。是刺激產(chǎn)生興奮的基礎。刺激量三要素—刺激強度、持續(xù)時間、強度對時間的變化率閾強度—在刺激的持續(xù)時間和強度對時間變化率固定時，使組織發(fā)生興奮的最小刺激強度。閾強度與細胞興奮性成反比。第三十頁，共四十一頁。細胞(xìbāo)一次興奮的周期變化絕對(juéduì)不應期:興奮性=0,Na+通道全部關閉相對(xiāngduì)不應期:興奮性<正常,Na+通道漸恢復超常期:興奮性>正常,Na+通道恢復低常期:興奮性<正常,Na+通道漸靜息第三十一頁，共四十一頁。第四節(jié)骨骼肌的收縮(shōusuō)功能骨骼肌的收縮：當來自于神經(jīng)元的神經(jīng)沖動，即動作電位到達神經(jīng)末梢時，通過神經(jīng)-肌接頭的興奮傳遞，使動作電位從神經(jīng)纖維傳遞至肌纖維；再通過興奮-收縮耦聯(lián)的機制，引起骨骼肌細胞(xìbāo)的機械收縮活動。第三十二頁，共四十一頁。（一）神經(jīng)(shénjīng)-肌接頭處的興奮傳遞接頭(jiētóu)前膜：Ach遞質(zhì)接頭(jiētóu)后膜：Ach受體第三十三頁，共四十一頁。神經(jīng)沖動(動作電位)傳到運動神經(jīng)的接頭前膜─→電壓門控式鈣通道開放，Ca2+進入接頭前膜─→軸突末梢內(nèi)乙酰膽堿（ACh）囊泡向接頭前膜靠近─→通過出胞作用將囊泡內(nèi)的ACh釋放入接頭間隙─→ACh通過接頭間隙與接頭后膜上的ACh門控通道結(jié)合─→該門控通道開放─→Na+內(nèi)流(為主)和(少量)K+外流─→終板膜去極化,形成終板電位─→以電緊張擴布形式使與終板膜鄰接(línjiē)的肌細胞，膜去極化到達閾電位水平─→引發(fā)肌細胞爆發(fā)動作電位。ACh發(fā)揮作用后立即被接頭間隙中和終板膜上的膽堿酯酶水解而迅速清除。（二）神經(jīng)-肌接頭(jiētóu)的興奮傳遞第三十四頁，共四十一頁。神經(jīng)(shénjīng)-肌接頭興奮的特征及影響因素神經(jīng)-肌接頭興奮的傳遞的特征

單向傳遞；

時間(shíjiān)延擱；

易受環(huán)境因素和藥物影響影響神經(jīng)-肌接頭興奮的傳遞的因素

乙酰膽堿受體阻斷劑：肉毒桿菌毒素——麻痹骨骼肌筒箭毒——肌肉松弛（競爭受體）膽堿酯酶抑制劑：有機磷農(nóng)藥——肌肉痙攣乙酰膽堿受體激動劑：司可林——結(jié)合乙酰膽堿受體，阻

斷興奮傳遞重癥肌無力：破壞乙酰膽堿通道，無N-M傳遞傳遞(chuándì)傳導第三十五頁，共四十一頁?；袑W說(xuéshuō)

(slidingtheory)——肌肉的縮短是通過肌小節(jié)中細肌絲與粗肌絲相互滑行的結(jié)果(其間肌絲本身的長度不變，肌節(jié)縮短）。二、骨骼肌的機械收縮(shōusuō)活動第三十六頁，共四十一頁。肌絲的結(jié)構(gòu)(jiégòu)第三十七頁，共四十一頁。橫橋周期：①橫橋頭部處于垂直于細肌絲的高勢能狀態(tài),受原肌球蛋白阻礙,不能與肌動蛋白結(jié)合(jiéhé)。②胞質(zhì)[Ca2+]升高時,肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合→變構(gòu)→原肌球蛋白變構(gòu)→移位→肌動蛋白活化位點暴露→與橫橋結(jié)合。③橫橋頭部擺動→利用原貯存的能量拖動細肌絲向M線滑行→肌節(jié)縮短→肌肉收縮。④橫橋頭部結(jié)合ATP→與肌動蛋白解離→橫橋頭部迅速將ATP分解→橫橋恢復垂直于細肌絲的高勢能狀態(tài)(即恢復至①)。第三十八頁，共四十一頁。

興奮-收縮耦聯(lián)(excitation-contractioncoupling)——將電興奮和機械收縮聯(lián)系起來的中介過程。興奮-收縮耦聯(lián)的三個步驟：