wq專升本 細胞生理課件

第二章

細胞的基本功能第一節(jié)細胞膜的結(jié)構和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能

一、細胞膜的結(jié)構:脂質(zhì)雙分子層液態(tài)鑲嵌結(jié)構

（一）脂質(zhì)雙分子層磷脂（70%）膽固醇（30%）糖脂

脂質(zhì)為雙嗜性分子使膜具有流動性

親水性極性基團（磷酸和堿基)磷脂疏水性非極性基團（長烴鏈）

（三）細胞膜糖類（2-10%）寡糖或多糖鏈以共價鍵與蛋白或脂質(zhì)結(jié)合，糖蛋白受體分別形成功能糖脂抗原霍亂毒素受體是糖脂紅細胞膜上ABO血型系統(tǒng)的抗原就是寡糖鏈二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運（一）單純擴散概念：脂溶性小分子物質(zhì)從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴散的過程特點：順濃度差;不需細胞消耗能量物質(zhì):O2,CO2,NH3,水,乙醇,尿素,甘油等（二）膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運

通道蛋白被動膜蛋白分類被動

載體蛋白原發(fā)主動繼發(fā)

通道蛋白：貫穿脂質(zhì)雙層，中央帶有親水性孔道的膜蛋白物質(zhì):無機離子,水特點:被動轉(zhuǎn)運離子選擇性門控受化學因素調(diào)控化學門控通道受電壓因素調(diào)控電壓門控通道受機械因素調(diào)控機械門控通道

非門控通道

物質(zhì):葡萄糖,氨基酸特點:被動轉(zhuǎn)運:順濃度,不耗能

特異性:膜蛋白（載體）飽和性競爭性抑制Km1/2VmaxKm值越小表明親和力和轉(zhuǎn)運效率越高

3、主動轉(zhuǎn)運

（1）原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運概念：借助細胞膜泵蛋白的作用，將物質(zhì)由低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運到高濃度一側(cè)特點：需細胞消耗能量逆濃度梯度或電位梯度進行需要膜蛋白（離子泵亦稱ATP酶)的幫助

鈉—鉀泵（sodium-potassiumpump）又稱鈉泵（sodiumpump）又稱Na+-K+-ATPase分解一個ATP膜內(nèi)膜外3Na+3Na+（12）（30）2K+2K+

生理意義：胞內(nèi)高K+為許多代謝反應所必需；維持細胞容積的穩(wěn)定；維持細胞內(nèi)、外K+、Na+的不均衡分布是繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的動力；生電性鈣泵（Ca2+－ATP酶）位于質(zhì)膜、肌質(zhì)網(wǎng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。分解一個ATP胞漿胞外1Ca2+1Ca2+通過降低胞質(zhì)內(nèi)鈣濃度，使細胞對胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度的增加非常敏感。(2)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的特點：逆濃度差或電位差轉(zhuǎn)運不直接伴隨ATP的消耗鈉泵形成的勢能貯備是繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的必要條件轉(zhuǎn)運過程伴有Na+順濃度梯度進入細胞內(nèi)小結(jié)：物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運單純擴散膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運出、入胞通道介導的跨膜轉(zhuǎn)運載體介導的跨膜轉(zhuǎn)運經(jīng)載體易化擴散原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運第二節(jié)細胞的信號轉(zhuǎn)導

信號轉(zhuǎn)導是指細胞發(fā)出的信號通過介質(zhì)傳遞到其他細胞產(chǎn)生反應。信號轉(zhuǎn)導途徑:跨膜,細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導方式:配體→受體→生理效應信號轉(zhuǎn)導意義:生理意義,臨床意義跨膜信號轉(zhuǎn)導的特點：外界信號不進入細胞或直接影響細胞內(nèi)過程跨膜信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)具有放大功能通過少數(shù)幾種類似的途徑實現(xiàn)轉(zhuǎn)導過程本質(zhì)：蛋白質(zhì)

特點：能對某些特定的信號物質(zhì)進行識別并與其特異性結(jié)合

作用：與信號物質(zhì)結(jié)合后激活細胞內(nèi)多種酶系，從而產(chǎn)生特定生物效應。

受體配體：能與受體特異性結(jié)合的活性物質(zhì)分類：疏水性的類固醇激素親水性分子的信號物質(zhì)

跨膜信號轉(zhuǎn)導的路徑有三類離子通道型受體介導的信號轉(zhuǎn)導G-蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導酶聯(lián)型受體介導的信號轉(zhuǎn)導

一、離子通道受體介導的信號轉(zhuǎn)導化學門控通道電壓門控通道機械門控通道離子通道不僅能進行物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運，而且實現(xiàn)了化學、電、機械信號的跨膜轉(zhuǎn)導促離子型受體化學門控通道二、G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導該受體不具備通道結(jié)構、無酶活性，又稱促代謝型受體G蛋白耦聯(lián)受體G蛋白信號蛋白G蛋白效應器第二信使蛋白激酶等腺苷酸環(huán)化酶磷脂酶C磷酸二酯酶Ca2+或K+通道激cAMPIP3-Ca2+

DG-PKCcGMP

細胞膜上最大的受體分子超家族，編碼基因有2000個左右鳥苷酸結(jié)合蛋白（G蛋白）具有GTP酶活性（亞單位）結(jié)合GDP---失活態(tài)結(jié)合GTP---激活態(tài)Gs、Gi、Gq、G12

（二）主要的G蛋白耦聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導途徑

有100多種配體可通過G蛋白偶聯(lián)受體實現(xiàn)跨膜信號轉(zhuǎn)導，但主要途徑有兩條：1、受體－G蛋白－AC途徑活化受體激活興奮型Gs激活腺苷酸環(huán)化酶

ATP→cAMP激活抑制型Gi抑制腺苷酸環(huán)化酶cAMP↓

2、受體－G蛋白－PLC途徑：配體＋受體

激活Gi或Gq激活PLC二磷酸磷脂酰肌醇→IP3和DG

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+激活蛋白激酶C改變細胞生物效應PKA受體G蛋白ACc-AMPPLCIP3DG胞質(zhì)內(nèi)Ca++↑PKC底物蛋白磷酸化→生理效應膜三、酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導

（一）酪氨酸激酶受體各種生長因子酪氨酸激酶受體胞質(zhì)側(cè)酪氨酸激酶活化細胞內(nèi)功能改變（二）鳥苷酸環(huán)化酶受體GCc-GMPPKG底物蛋白磷酸化→生理效應受體作業(yè)1.總結(jié)各種物質(zhì)轉(zhuǎn)運方式的作用,特點,意義2.舉例說明跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的臨床意義第二節(jié)細胞電活動一、電緊張電位

由膜的被動電學特性決定其空間分布的膜電位稱為電緊張電位。

電緊張電位大，引起鈉通道和鈣通道激活，引發(fā)動作電位。二、靜息電位（RP）1.概念:細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存在的電位差值。2.數(shù)值：神經(jīng)細胞、肌細胞-70～-90mV;紅細胞-10mV3.特點:膜內(nèi)為負膜外為正;相對穩(wěn)定4.相關概念極化：平穩(wěn)的靜息電位存在時細胞膜電位外正內(nèi)負的狀態(tài)稱為極化。超極化：靜息電位增大的過程。去極化：靜息電位減小的過程。反極化：去極化至零電位后膜電位如進一步變?yōu)檎?，稱為反極化。超射：膜電位高于零電位的部分。復極化：膜去極化后再向靜息電位方向恢復的過程。5.靜息電位產(chǎn)生的機制化學擴散動力電場阻力動力：細胞內(nèi)外各種離子的濃度分布不均。胞外高Na+;胞內(nèi)高K+阻力：電場力平衡:K+外流形成的EK細胞膜對各種離子有選擇的通透性。安靜時對K+通透性大跨膜離子流動的條件:膜對離子電化學驅(qū)動力

膜對離子的通透性機制：K+外流鈉泵的生電作用建立和維持細胞膜兩側(cè)的離子濃度差移出3Na+,只移入2K+

靜息電位產(chǎn)生機制的證明1、實測膜電位與Nernst公式計算出的Ek相近2、改變細胞外液K+濃度，顯著影響靜息電位3、改變膜對K+通透性（四乙胺阻斷K+通道）顯著影響靜息電位4、電壓鉗、膜片鉗技術+藥理學方法

三、動作電位（AP）1.概念:可興奮細胞受到閾或閾上刺激時,細胞膜產(chǎn)生的快速可擴布的電位變化過程。

2.動作電位的特點①“全或無”現(xiàn)象。能引起動作電位的最小刺激強度，稱為閾值或閾強度（threshold）②不衰減性傳導。③脈沖式。3.動作電位的產(chǎn)生機制前提:膜兩側(cè)離子分布不均衡細胞受刺激時對Na+的通透性增加機制:去極化:Na+內(nèi)流形成的電-化學平衡電位復極化:K+外流負后電位:K+快速外流造成膜外暫時堆積致使K+繼續(xù)外流速度減慢正后電位:鈉泵活動增強內(nèi)向電流：陽離子內(nèi)流外向電流：跨膜離子流動的條件:膜對離子電化學驅(qū)動力膜對離子的通透性1).電化學驅(qū)動力

Em–Ex負值代表內(nèi)向驅(qū)動力內(nèi)向電流去極化正值代表外向驅(qū)動力外向電流復極化

2).動作電位期間膜電導的變化膜電導：膜電阻的倒數(shù)反映膜對離子的通透性

時間依賴性：

電壓依賴性：

電壓鉗技術動作電位產(chǎn)生機制的證明1、實測膜電位與Nernst公式計算出的ENa相近2、改變細胞外液Na+濃度，顯著影響動作電位3、改變膜對Na+通透性（河豚毒阻斷Na+通道）顯著影響動作電位4、用24Na+定量研究證明AP發(fā)生時有大量Na+進入細胞內(nèi)5、電壓鉗、膜片鉗技術+藥理學方法電壓鉗技術用途：測定膜電流推算出膜電導（膜對離子的通透性）——許多離子通道電流的疊加，說明離子通道通透性的總和效應膜片鉗技術用途：測定單個離子通道電流推算出單個離子通道電導（單個離子通道對離子的通透性）3).Ap的產(chǎn)生小刺激大刺激局部電位小幅去極化Na內(nèi)向驅(qū)動力↓K內(nèi)向驅(qū)動力↓大幅去極化閾電位Na通道開放Na電導↑Na內(nèi)流正反饋再生性循環(huán)動作電位造成膜對Na+離子通透性突然加大的臨界膜電位值4）.膜電導變化的機制—離子通道的活動鈉通道關閉close

激活狀態(tài)activation

失活狀態(tài)inactivation

鉀通道激活狀態(tài)去激活狀態(tài)deactivation

復活M門快H門慢-70mv+20mvmh4、動作電位的傳導1、概念:動作電位在同一細胞膜上的擴布2、方式:局部電流3、特點:①不衰減②有髓神經(jīng)纖維比無髓神經(jīng)纖維傳導速度快,節(jié)能

有髓鞘神經(jīng)纖維跳躍式局部電流5、縫隙連接概念:細胞膜受到閾下刺激時,細胞膜產(chǎn)生的低于閾電位的輕度去極化特點:①去極化隨刺激強度增加而增強②不能遠傳③可總和四.局部電位（局部反應）特點產(chǎn)生原理生理意義靜息電位①膜內(nèi)負外正②相對穩(wěn)定K+外流形成的電-化學平衡電位細胞安靜的標志動作電位鋒電位去極相快速去極化并發(fā)生反極化Na+內(nèi)流形成的電-化學平衡電位細胞興奮的標志復極相復極化迅速K+的快速外流后電位負后電位復極化緩慢膜外K+堆積，使后續(xù)K+外流速度減慢正后電位膜超極化鈉泵活動加強所致局部電位①隨閾下刺激強度增大去極化增強②電緊張擴布③可總和Na+少量內(nèi)流提高細胞興奮性1.高血鉀,低血鉀,細胞能量供應不足時對RP有何影響?對AP有何影響?2.總結(jié)影響AP產(chǎn)生的因素;影響AP傳導的因素思考題：五、組織的興奮和興奮性興奮excitation動作電位或動作電位的產(chǎn)生可興奮細胞excitablecell神經(jīng)細胞、肌細胞和部分腺細胞1、興奮和可興奮細胞興奮性（excitability）

可興奮細胞受刺激后產(chǎn)生動作電位的能力2、組織的興奮性和閾刺激

刺激(stimulation)：能引起細胞或組織發(fā)生反應的所有內(nèi)、外環(huán)境的變化閾強度（thresholdintensity）:固定刺激的時間，能使組織發(fā)生興奮的最小刺激強度。

閾刺激是衡量興奮性的指標3、細胞興奮后興奮性的變化絕對不應期興奮性為零第四節(jié)肌細胞的收縮

一、橫紋?。ㄒ唬┥窠?jīng)-肌接頭處興奮的傳遞N-M接頭處的興奮傳遞過程當神經(jīng)沖動傳到運動神經(jīng)軸突末梢膜Ca2＋通道開放，膜外Ca2＋向膜內(nèi)流動軸突末梢內(nèi)囊泡前移、融合、破裂，囊泡中ACh釋放ACh與終板膜上的N2受體結(jié)合，受體蛋白分子構型改變終板膜對Na＋、K＋(尤其是Na＋)通透性↑終板膜去極化→終板電位（EPP）EPP電緊張性擴布至肌膜，肌膜去極化達到閾電位肌細胞膜爆發(fā)動作電位①單向傳遞②時間延擱③易受內(nèi)環(huán)境變化影響④有遞質(zhì)參與神經(jīng)肌肉接頭處興奮傳遞特征1.影響ACh釋放肉毒桿菌毒素肌無力綜合征（破壞Ca2+通道）2.影響膽堿能受體箭毒α銀環(huán)蛇毒重癥肌無力3.影響乙酰膽堿分解失活有機磷中毒

新斯的明影響神經(jīng)肌肉接頭處興奮傳遞的因素二、骨骼肌收縮形式等長收縮：是指肌肉收縮時只有張力的增加而無長度的縮短。等張收縮：是指肌肉收縮時，有長度的縮短而肌張力保持不變。單收縮:一次刺激,引起肌肉一次收縮強直收縮:連續(xù)刺激,引起肌肉強而久的收縮

三、影響骨骼肌收縮主要因素1、前負荷

肌肉收縮前已存在的負荷。前負荷與肌肉初長度(收縮之前長度)正比肌肉的初長度在一定范圍內(nèi)與肌收縮張力正比;但超過一定范圍，則是反比關系

產(chǎn)生最大張力的肌肉初長度稱最適初長度

引起最適初長度的前負荷是最適前負荷2、后負荷后負荷是指肌肉開始收縮時承受的負荷。