動物生理學(xué)恒力學(xué)第二章1細(xì)胞的基本功能

細(xì)胞生理第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能1、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)2、膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能——半透膜單純擴(kuò)散（Simplediffusion）易化擴(kuò)散（Faciliateddiffusion）主動轉(zhuǎn)運（Activetransport）入胞和出胞作用（EndocytosisandExocytosis）當(dāng)前第1頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理“液態(tài)鑲嵌模型”（Fluidmosaicmodel）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&Nicolson1972）1、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)當(dāng)前第2頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理脂質(zhì)：磷脂、膽固醇蛋白質(zhì)：鑲嵌于脂質(zhì)雙層（介導(dǎo)細(xì)胞功能的實現(xiàn)）糖類：糖脂、糖蛋白（起細(xì)胞標(biāo)識的作用）（構(gòu)成膜的基架）當(dāng)前第3頁\共有48頁\編于星期五\18點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)信號分子結(jié)合。小結(jié)當(dāng)前第4頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理2、膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能——半透膜當(dāng)前第5頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理單純擴(kuò)散（Simplediffusion）：

靠這種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運的物質(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質(zhì)依靠分子運動從濃度高的一側(cè)通過細(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)胞膜對該物質(zhì)有通透性。

當(dāng)前第6頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理易化擴(kuò)散（Facilitateddiffusion）：

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)梯度通過細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運方式。分類：（1）以載體為中介的易化擴(kuò)散(carriermediateddiffusion)特點：

（1）順電-化學(xué)梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運，轉(zhuǎn)運過程不消耗ATP；（2）轉(zhuǎn)運過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(channelmediateddiffusion)※當(dāng)前第7頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理當(dāng)前第8頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理特點：主動轉(zhuǎn)運（Activetransport）：

在細(xì)胞膜上載體的幫助下，通過消耗ATP，將某種物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運的過程。（1）逆濃度梯度轉(zhuǎn)運；（2）耗能（ATP）

當(dāng)前第9頁\共有48頁\編于星期五\18點當(dāng)前第10頁\共有48頁\編于星期五\18點小結(jié)當(dāng)前第11頁\共有48頁\編于星期五\18點細(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)胞排出的過程，主要見于細(xì)胞的分泌活動等。入胞作用（Endocytosis）：當(dāng)前第12頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理入胞過程：①配體被受體識別②配體-受體復(fù)合物向有被小窩集中③吞食泡形成④吞食泡與初級溶酶體融合形成次級溶酶體⑤配體與受體分離⑥配體轉(zhuǎn)運到其它細(xì)胞器中⑦循環(huán)小泡形成，膜再利用。

當(dāng)前第13頁\共有48頁\編于星期五\18點當(dāng)前第14頁\共有48頁\編于星期五\18點①

分泌物由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成。②在向高爾基體轉(zhuǎn)移過程中形成囊泡，并貯存在胞漿中。③

當(dāng)細(xì)胞分泌時，引起局部膜中的Ca2+通道開放，Ca2+內(nèi)流。

④

誘發(fā)小泡被運送到細(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。

⑤

囊泡膜變成細(xì)胞膜的一部分。出胞當(dāng)前第15頁\共有48頁\編于星期五\18點細(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，大多數(shù)作用到細(xì)胞膜上，通過跨膜信號傳遞（transmembranesignaling），引起細(xì)胞功能活動的改變。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：當(dāng)前第16頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理

根據(jù)參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白質(zhì)種類的不同可將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)分為以下三大類：1、G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)2、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)3、離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)當(dāng)前第17頁\共有48頁\編于星期五\18點當(dāng)前第18頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)信號轉(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)磷酸鳥苷（cGMP）三磷酸酰肌醇（IP3）二酰甘油（DG）鈣離子和NO等當(dāng)前第19頁\共有48頁\編于星期五\18點(二)酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)1）具有酪氨酸激酶的受體有兩種類型:（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蛋白質(zhì)分子。當(dāng)其與相應(yīng)的化學(xué)信號結(jié)合時,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）受體本身沒有酶的活性，但其被配體結(jié)合時使酪氨酸激酶激活，通過對自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信號傳入細(xì)胞內(nèi)。當(dāng)前第20頁\共有48頁\編于星期五\18點酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)當(dāng)前第21頁\共有48頁\編于星期五\18點第三節(jié)細(xì)胞的生長、增殖與保護(hù)掌握:凋亡的概念其他:自學(xué)當(dāng)前第22頁\共有48頁\編于星期五\18點當(dāng)前第23頁\共有48頁\編于星期五\18點當(dāng)前第24頁\共有48頁\編于星期五\18點入胞:當(dāng)前第25頁\共有48頁\編于星期五\18點細(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完成的。當(dāng)前第26頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理（1）靜息電位（Restingpotential;RP）（2）動作電位（Actionpotential;AP）（3）興奮的引起與傳導(dǎo)

一個活的細(xì)胞無論是它處于安靜狀態(tài)還是活動狀態(tài)都是存在電活動，這種電活動稱為生物電現(xiàn)象。其中包括靜息電位和動作電位。1、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)制：當(dāng)前第27頁\共有48頁\編于星期五\18點當(dāng)前第28頁\共有48頁\編于星期五\18點細(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，稱為靜息電位，也稱跨膜靜息電位。靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制靜息電位※當(dāng)前第29頁\共有48頁\編于星期五\18點細(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+的高濃度和安靜時膜主要對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）※當(dāng)前第30頁\共有48頁\編于星期五\18點當(dāng)前第31頁\共有48頁\編于星期五\18點機(jī)制

“膜學(xué)說”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)胞膜對鉀離子有相對中等的通透性，對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，當(dāng)達(dá)到電-化學(xué)平衡時，K+凈流量為零。因此，可以說靜息電位相當(dāng)于K+外流形成的跨膜平衡電位。

當(dāng)前第32頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理動作電位動作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語

指可興奮細(xì)胞受到刺激而興奮時，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)原的過程。動作電位※當(dāng)前第33頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理動作電位動作電位產(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）—膜電位絕對值逐漸減小的過程。復(fù)極化（Repolarization）—膜電位去極化后逐步恢復(fù)極化狀態(tài)的過程。超極化（Over-polarization）—膜電位絕對值高于靜息電位的狀態(tài)。超射(overshoot)：膜由原來的-70mv去極化到0mv，進(jìn)而變化到20～40mv，去極化超過0電位的部分稱為超射。術(shù)語當(dāng)前第34頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理動作電位動作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語第一階段：動作電位上升支的形成由于刺激引起膜對Na+的通透性瞬間增大（Na+通道被激活，對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。此時的電位即為動作電位，亦是Na+的平衡電位。當(dāng)前第35頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理動作電位動作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語第二階段：動作電位下降支形成：

Na+通道失活后，膜恢復(fù)了對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，形成了動作電位的下降支。在體外描記的動作電位圖形為一個短促而尖銳的脈沖圖形，似山峰般，稱為峰電位（Spikepotential）。當(dāng)前第36頁\共有48頁\編于星期五\18點第三階段：后電位的形成：動作電位動作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語

當(dāng)膜電位接近靜息電位時，K+跨膜轉(zhuǎn)運停止。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，同時，將膜外的K+向膜內(nèi)運輸，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泵活動增強(qiáng)當(dāng)前第37頁\共有48頁\編于星期五\18點當(dāng)前第38頁\共有48頁\編于星期五\18點動作電位特點：①動作電位一經(jīng)引起，其波形與幅度基本相同，而與原刺激強(qiáng)度無關(guān)，這一特性稱為動作電位的“全或無”現(xiàn)象。②動作電位傳導(dǎo)幅度不會因傳導(dǎo)距離增大而減小。③動作電位一經(jīng)產(chǎn)生將傳遍整個細(xì)胞。當(dāng)前第39頁\共有48頁\編于星期五\18點細(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，都能夠應(yīng)答性地出現(xiàn)一些特殊的反應(yīng)和暫時性的機(jī)能改變?？膳d奮組織（Exitabletissue）—受到刺激時，能夠產(chǎn)生動作電位的組織?！d奮性的變化興奮（Exitation）—細(xì)胞受到刺激后產(chǎn)生動作電位的過程?！d奮性（Exitability）—細(xì)胞受到刺激后具有產(chǎn)生動作電位的能力。※（3）興奮的引起與傳導(dǎo)當(dāng)前第40頁\共有48頁\編于星期五\18點細(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)度刺激時間刺激強(qiáng)度對于時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。興奮的引起當(dāng)前第41頁\共有48頁\編于星期五\18點細(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，采用強(qiáng)度-時間曲線較困難，因此，一般固定刺激時間，僅采用刺激強(qiáng)度大小來判斷。

閾刺激：產(chǎn)生動作電位所需的最小刺激強(qiáng)度?！?/p>

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作電位或組織、細(xì)胞的興奮，但并非對組織細(xì)胞不產(chǎn)生任何影響?！d奮性的變化當(dāng)前第42頁\共有48頁\編于星期五\18點

閾刺激、閾上刺激與最大刺激當(dāng)前第43頁\共有48頁\編于星期五\18點細(xì)胞生理興奮的引起興奮的傳導(dǎo)“局部電流學(xué)說”——細(xì)胞膜上任何一個部位受刺激后所產(chǎn)生的動作電位，都可以沿著細(xì)胞膜向周圍擴(kuò)布，使興奮部位與未興奮部位之間形成局部電流，導(dǎo)致整個細(xì)胞膜都經(jīng)歷一次跨膜離子移動，實現(xiàn)動作電