動物生理學第一章細胞生理

1.1.1脂質(zhì)雙分子層

以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，具有穩(wěn)定性和流動性。

1.1.2膜蛋白質(zhì)

內(nèi)在蛋白(integralprotein)外周蛋白(extrinsicprotein)

1細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能1.1細胞膜(cellmembrane)的結(jié)構當前1頁，總共65頁。有些作為抗原決定族=免疫信息(血型)。

1.1.3膜糖多為短糖鏈，以共價鍵的形式與膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合，形成糖脂或糖蛋白。

有些作為膜受體的“可識別”部分，能特異地與激素，遞質(zhì)等結(jié)合。當前2頁，總共65頁。1.2細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能

指物質(zhì)順電位差或濃度差的轉(zhuǎn)運過程。

1.2.1被動轉(zhuǎn)運特點：①不耗能（轉(zhuǎn)運動力依賴物質(zhì)的電-化學梯度所貯存的勢能）;

②順電-化學梯度進行分類：①單純擴散；②易化擴散當前3頁，總共65頁。

1.2.1.1單純擴散(simplediffusion)

概念：一些脂溶性物質(zhì)由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。[CO2]i＞[CO2]o[O2]o＞[O2]i當前4頁，總共65頁。

特點：

①擴散速率高②無飽和性③不依靠特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”④不需另外消耗能量⑤擴散量與濃度梯度、溫度和膜通透性呈正相關

轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：

O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、類固醇類激素

等少數(shù)幾種

滲透：水分子的跨膜擴散。滲透壓：溶質(zhì)對水分子的吸引力。當前5頁，總共65頁。

1.2.1.2易化擴散(facilitateddiffusion)

概念：一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物質(zhì),需特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”下,由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。

分類:

②經(jīng)載體的易化擴散

①經(jīng)通道的易化擴散當前6頁，總共65頁。

經(jīng)通道的易化擴散特點：轉(zhuǎn)運的物質(zhì):各種帶電離子[K+]i＞[K+]o[Na+]o＞[Na+]i經(jīng)通道的易化擴散①速度快②選擇性③受精密調(diào)控：濃度和電壓依從性（化學門控通道、電壓門控通道）

當前7頁，總共65頁。當前8頁，總共65頁。

②經(jīng)載體的易化擴散當前9頁，總共65頁。經(jīng)載體的易化擴散特點：①特異性（∵特殊膜蛋白質(zhì)本身有結(jié)構特異性）

②飽和性（∵結(jié)合位點是有限的）③竟爭性（∵經(jīng)同一特殊膜蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運）當前10頁，總共65頁。

1.2.2主動轉(zhuǎn)運(activetransport)概念：指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運過程特點：①需要消耗能量,能量由分解ATP來提供②依靠特殊膜蛋白質(zhì)(泵)的“幫助”③逆電-化學梯度進行的分類：①原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（簡稱：泵轉(zhuǎn)運）：能量直接來源于ATP.如：Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵②繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（簡稱：聯(lián)合轉(zhuǎn)運）:能量間接來源于ATP.當前11頁，總共65頁。

1.2.2.1泵轉(zhuǎn)運——Na+-K+泵

Na+-K+泵又稱Na+-K+-ATPase，簡稱鈉泵

當[Na+]i↑[K+]o↑時，都可被激活，ATP分解產(chǎn)生能量，將胞內(nèi)的3個Na+移至胞外和將胞外的2個K+移入胞內(nèi)。當前12頁，總共65頁。通道轉(zhuǎn)運與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運模式圖當前13頁，總共65頁。

鈉-鉀泵的這種活動還為其它一些物質(zhì)轉(zhuǎn)運的提供了動力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-載體-葡萄糖、Na+-載體-氨基酸的復合體形式進行的聯(lián)合轉(zhuǎn)運）。維持[Na+]o高、[K+]i高原先的不均勻分布狀態(tài)2K+泵至細胞內(nèi);3Na+泵至細胞外分解ATP產(chǎn)生能量當[Na+]i↑/[K+]o↑激活鈉-鉀泵：當前14頁，總共65頁。

1.2.2.2繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運

概念：間接利用ATP能量的主動轉(zhuǎn)運過程即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉(zhuǎn)運時，能量非直接來自ATP的分解，是來自膜兩側(cè)[Na+]差，而[Na+]差是Na+-K+泵分解ATP釋放的能量建立的。

分類：

①同向轉(zhuǎn)運②逆向轉(zhuǎn)運當前15頁，總共65頁。當前16頁，總共65頁。

1.2.2.3入胞和出胞式轉(zhuǎn)運

一些大分子物質(zhì)或團塊進出細胞,是通過細胞本身的吞吐活動進行的,亦可屬于主動轉(zhuǎn)運過程

出胞：指細胞把成塊的內(nèi)容物由細胞內(nèi)排出的過程主要見于細胞的分泌過程：如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、消化液的分泌

入胞：指細胞外的大分子物質(zhì)或團塊進入細胞的過程分為：吞噬=轉(zhuǎn)運物質(zhì)為固體

吞飲=轉(zhuǎn)運物質(zhì)為液體當前17頁，總共65頁。分泌物排出融合處出現(xiàn)裂口囊泡向質(zhì)膜內(nèi)側(cè)移動膜性結(jié)構包被=分泌囊泡高爾基復合體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成蛋白性分泌物

出胞：囊泡膜與質(zhì)膜的某點接觸并融合囊泡的膜成為細胞膜的組成部分當前18頁，總共65頁。細胞膜上的受體對物質(zhì)的“辨認”發(fā)生特異性結(jié)合=復合物復合物向膜表面的“有被小窩”移動“有被小窩”處的膜凹陷凹陷膜與細胞膜斷離=吞食泡吞食泡與胞內(nèi)體的膜性結(jié)構相融合

入胞:當前19頁，總共65頁。當前20頁，總共65頁。

2

細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導化學因子刺激：遠距離分泌、突觸傳遞、旁分泌、自分泌）其它性質(zhì)的刺激（機械、光、電、溫度）

當前21頁，總共65頁?？缒ば盘杺鬟f或跨膜信號轉(zhuǎn)導：通過引起細胞膜上一種或數(shù)種特異蛋白分子的變構作用，將外界環(huán)境變化的信息以一種新的信號形式傳遞到膜內(nèi)，再引起作用細胞（靶細胞）相應功能的改變?？缒ば盘栟D(zhuǎn)導主要涉及到：胞外信號的識別與結(jié)合、信號轉(zhuǎn)導、胞內(nèi)效應等三個環(huán)節(jié)。跨膜信號轉(zhuǎn)導方式大體有以下三類：①

G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導②離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導③酶偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導當前22頁，總共65頁。

結(jié)構：

受體的結(jié)合部分—決定受體的特異性

受體的催化部分—功能部分，大多是酶，被激活而引發(fā)一系列連鎖性生化反應，導致細胞功能改變。

2.1G蛋白偶聯(lián)受體介導的跨膜信號傳遞系統(tǒng)

2.1.1受體

概念：細胞中存在能專一性結(jié)合激素、神經(jīng)遞質(zhì)以及其它化學介質(zhì)，并能觸發(fā)特定效應的蛋白質(zhì)，稱為受體。當前23頁，總共65頁。2.1.4信使（1）第一信使：神經(jīng)遞質(zhì)、激素等（2）第二信使：cAMP、cGMP、Ca2+、

IP3、DG等

G蛋白--GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白(GTP-bindingregulatoryprotein)：由αβγ三個亞單位構成。

G蛋白的無活性狀態(tài)：G蛋白-GDPG蛋白的活性狀態(tài)：G蛋白-GTP2.1.3G蛋白效應器（Gproteineffector)：酶和離子通道。當前24頁，總共65頁。膜外N端：識別、結(jié)合第一信使膜內(nèi)C端：激活G蛋白

2.1.5G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導cAMP信號通路神經(jīng)遞質(zhì)、激素等(第一信使)興奮性G蛋白(GS)激活腺苷酸環(huán)化酶(AC)ATPcAMP(第二信使)細胞內(nèi)生物效應激活cAMP依賴的蛋白激酶A結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體激活G蛋白(與β、γ亞單位分離)當前25頁，總共65頁。當前26頁，總共65頁。膜外N端：識別、結(jié)合第一信使膜內(nèi)C端：激活G蛋白

磷脂酰肌醇與信息傳遞通路激素（第一信使）興奮性G蛋白(GS)激活磷脂酶C(PLC)PIP2(第二信使）IP3和DG激活蛋白激酶C內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+激活G蛋白細胞內(nèi)生物效應結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體當前27頁，總共65頁。

2.2離子通道偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導

離子通道大體有：化學、電壓、機械性門控通道化學性胞外信號(ACh)Ach+受體=復合體終板膜變構=離子通道開放Na+內(nèi)流終板膜電位骨骼肌收縮當前28頁，總共65頁。當前29頁，總共65頁。

概述

人體及生物體活細胞在安靜和活動時都存在電活動，這種電活動稱為生物電現(xiàn)象（bioelectricity）。細胞生物電現(xiàn)象是普遍存在的，臨床上廣泛應用的心電圖、腦電圖、肌電圖及視網(wǎng)膜電圖等就是這些不同器官和組織活動時生物電變化的表現(xiàn)。

3

細胞的興奮性和生物電現(xiàn)象當前30頁，總共65頁。

3.1.1興奮性與興奮(錄象）（錄象）

興奮性(excitability)（錄象）

指活組織或細胞對刺激能夠發(fā)生反應（動作電位）的能力或特性

興奮(excitation)（錄象）

3.1細胞的興奮性和刺激引起興奮的條件反應：活組織或細胞受刺激后產(chǎn)生的代謝過程及其外表活動的改變。1）興奮：由相對靜止狀態(tài)變?yōu)轱@著活動狀態(tài)。2）抑制：由活動強變?yōu)榛顒尤?。當?1頁，總共65頁。

3.1.2刺激引起興奮的條件刺激(stimulus)的概念

凡是能引起細胞出現(xiàn)反應的內(nèi)外環(huán)境變化。刺激引起興奮的條件細胞方面1）細胞的機能狀態(tài)2）細胞對刺激性質(zhì)的要求：適宜刺激可興奮細胞(excitablecell)

能對刺激作出反應的細胞。當前32頁，總共65頁。

刺激方面1）刺激的強度

閾值閾刺激閾下刺激

2）刺激時間3）強度—時間曲線

基強度時值強度—時間曲線當前33頁，總共65頁。

3.1.3細胞興奮時的興奮性變化

絕對不應期：無論多強的刺激也不能再次興奮的期間

相對不應期：大于原先的刺激強度才能再次興奮期間

超常期：小于原先的刺激強度便能再次興奮的期間

低常期：大于原先的刺激強度才能再次興奮的期間當前34頁，總共65頁。

3.2.1靜息電位(restingpotentialRP)

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。

實驗現(xiàn)象：

3.2細胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制當前35頁，總共65頁。當前36頁，總共65頁。當前37頁，總共65頁。

證明RP的實驗：（甲）當A、B電極都位于細胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差（乙）當A電極位于細胞膜外，B電極插入膜內(nèi)時，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差（丙）當A、B電極都位于細胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差當前38頁，總共65頁。

與RP相關的概念：

靜息電位:細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存在的電位差

膜電位:因電位差存在于膜的兩側(cè)所以又稱為膜電位

RP值:哺乳動物的神經(jīng)、骨骼肌和心肌細胞為-70～-90mV，紅細胞約為-10mV左右

RP值描述:

RP↑→膜內(nèi)負電位↑(-70→-90mV)=超極化

RP↓→膜內(nèi)負電位↓(-70→-50mV)=去極化當前39頁，總共65頁。

3.2.2動作電位(actionpotentialAP)

概念：可興奮細胞受到刺激，細胞膜在靜息電位基礎上發(fā)生一次短暫的、可逆的,并可向周圍擴布的電位波動稱為動作電位。

AP實驗現(xiàn)象：當前40頁，總共65頁。去極化上升支下降支動作電位的圖形刺激局部電位閾電位去極化零電位反極化（超射）復極化（負、正）后電位當前41頁，總共65頁。

動作電位的特征：①是非衰減式傳導的電位②具有“全或無”的現(xiàn)象：現(xiàn)象

動作電位的意義：AP的產(chǎn)生是細胞興奮的標志當前42頁，總共65頁。

與AP相關的概念：極化：以膜為界，外正內(nèi)負的狀態(tài)去極化：膜內(nèi)外電位差向小于RP值的方向變化的過程超極化：膜內(nèi)外電位差向大于RP值的方向變化的過程復極化：去極化后再向極化狀態(tài)恢復的過程反極化：細胞膜由外正內(nèi)負的極化狀態(tài)變?yōu)閮?nèi)正外負的極性反轉(zhuǎn)過程閾電位：引發(fā)AP的臨界膜電位數(shù)值后電位：鋒電位下降支最后恢復到RP水平以前，一種時間較長、波動較小的電位變化過程包括：負后電位=去極化后電位

正后電位=超去極化后電位當前43頁，總共65頁。

3.2.3生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機制

化學現(xiàn)象：

要在膜兩側(cè)形成電位差，必須具備兩個條件：①膜兩側(cè)的離子分布不均，存在濃度差；②對離子有選擇性通透的膜。膜兩側(cè)[K+]差是促使K+擴散的動力，但隨著K+的不斷擴散，膜兩側(cè)不斷加大的電位差是K+繼續(xù)擴散的阻力，當動力和阻力達到動態(tài)平衡時，K+的凈擴散通量為零→膜兩側(cè)的平衡電位。通透膜選擇性通透膜當前44頁，總共65頁。

1）靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)、外離子分布不勻[Na+]i＞[Na+]o≈1∶10，[K+]i＞[K+]o≈30∶1[Cl-]i＞[Cl-]o≈1∶14，[A-]i＞[A-]o≈4∶1

3.2.3.1靜息電位和K+離子平衡電位

靜息電位的產(chǎn)生條件主要離子分布：膜內(nèi)：膜外：當前45頁，總共65頁。

2）靜息狀態(tài)下細胞膜對離子的通透性具有選擇性

通透性：K+＞Cl-＞Na+＞A-當前46頁，總共65頁。

3）RP產(chǎn)生機制的膜學說

∵靜息狀態(tài)下①細胞膜內(nèi)外離子分布不均；②細胞膜對離子的通透具有選擇性:K+＞Cl-＞Na+＞A-∴[K＋]i順濃度差向膜外擴散[A-]i不能向膜外擴散[K+]i↓、[A-]i↑→膜內(nèi)電位↓(負電場)[K+]o↑→膜外電位↑(正電場)膜外為正、膜內(nèi)為負的極化狀態(tài)當擴散動力與阻力達到動態(tài)平衡時=RP

結(jié)論：RP的產(chǎn)生主要是K＋向膜外擴散的結(jié)果∴RP=K+的平衡電位當前47頁，總共65頁。

1）AP產(chǎn)生的基本條件：①膜內(nèi)外存在[Na+]差：[Na+]i＞[Na+]O≈1∶10；②膜在受到閾刺激而興奮時，對離子的通透性增加

即電壓門控性Na+、K+通道激活而開放。

3.2.3.2動作電位和Na+離子平衡電位當前48頁，總共65頁。2)AP的產(chǎn)生機制:（錄象）AP上升支AP下降支當前49頁，總共65頁。當細胞受到刺激細胞膜上少量Na+通道激活而開放Na+順濃度差少量內(nèi)流→膜內(nèi)外電位差↓→局部電位當膜內(nèi)電位變化到閾電位時→Na＋通道大量開放Na+順電化學差和膜內(nèi)負電位的吸引→再生式內(nèi)流

AP的產(chǎn)生機制膜內(nèi)負電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支）當前50頁，總共65頁。Na+通道關→Na+內(nèi)流停+同時K+通道激活而開放K＋順濃度差和膜內(nèi)正電位的排斥→K＋迅速外流膜內(nèi)電位迅速下降，恢復到RP水平（AP下降支）∵[Na+]O、[K+]i

↑

→激活Na+

－K+泵Na+泵出、K+泵回，∴離子恢復到興奮前水平→后電位當前51頁，總共65頁。

結(jié)論：①AP的上升支由Na＋內(nèi)流形成，下降支是