本科護(hù)理專業(yè)生理學(xué)課件 2 細(xì)胞的基本功能

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)第二章細(xì)胞的基本功能第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)方式被動轉(zhuǎn)運(yùn)（不耗能）主動轉(zhuǎn)運(yùn)（耗能）單純擴(kuò)散易化擴(kuò)散主動轉(zhuǎn)運(yùn)出胞和入胞原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)（一）離子和小分子物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)單純擴(kuò)散(simplediffusion)(1)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)擴(kuò)散的過程。1.單純擴(kuò)散的特點(diǎn)順化學(xué)梯度不耗能2.轉(zhuǎn)運(yùn)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。易化擴(kuò)散1.定義：非脂溶性物質(zhì)，在細(xì)胞膜上某些特殊鑲嵌蛋白質(zhì)的幫助下，從膜高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。2.特點(diǎn)：順電化學(xué)梯度，不耗能，具有選擇性3.類型：(1)通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散(2)載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散1、通道轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì):各種帶電離子2、載體轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸等小分子親水物質(zhì)載體運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn):①特異性②飽和性③競爭性抑制

主動轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport)定義：離子或小分子物質(zhì)在膜上“泵”的作用下，逆濃度差或逆電位差的耗能性跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。分類原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)（協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)）1、原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport)定義：指細(xì)胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)逆濃度差或電位差轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。特點(diǎn)：①需要消耗能量,能量由分解ATP提供②依靠特殊膜蛋白質(zhì)(泵)的“幫助”③是逆電-化學(xué)梯度進(jìn)行的如:Na+-K+泵、H+-K+泵等維持細(xì)胞內(nèi)高K+、細(xì)胞外高Na+的狀態(tài)2K+泵至細(xì)胞內(nèi);3Na+泵至細(xì)胞外分解ATP產(chǎn)生能量當(dāng)[Na+]i↑/[K+]o↑激活鈉-鉀泵的作用通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖Na+-K+泵生理意義：

①建立一種勢能貯備，供細(xì)胞其他耗能過程利用②產(chǎn)生和維持細(xì)胞內(nèi)高K+、細(xì)胞外高Na+的狀態(tài)，是細(xì)胞產(chǎn)生生物電的基礎(chǔ)③是人體最重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)形式2、繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)概念：即逆濃度差或逆電位差的轉(zhuǎn)運(yùn)時，能量來自膜兩側(cè)[Na+]差，而[Na+]差是Na+-K+泵分解ATP釋放的能量建立的。出胞和入胞入胞：一些大分子物質(zhì)或團(tuán)塊物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的過程出胞：大分子物質(zhì)或固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)排出的過程入胞:出胞：

概述恩格斯在100多年前就指出：“地球上幾乎沒有一種變化發(fā)生而不同時顯示出電的變化”。人體及生物體活細(xì)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。第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象（bioelectricity）（一）細(xì)胞的靜息電位(restingpotentialRP)一、靜息電位及其產(chǎn)生機(jī)制1.概念：細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的電位差（膜內(nèi)為負(fù)，膜外為正“內(nèi)負(fù)外正”兩極分化）。2.證明RP的實驗：（甲）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差。（乙）當(dāng)A電極位于細(xì)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(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差。（二）靜息電位形成的機(jī)制

1.靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)外Na+、K+分布不均衡

細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)膜內(nèi)外濃度比Na+142mEq/l14mEq/l10:1K+5mEq/l155mEq/l1:31Na+有從膜外向膜內(nèi)擴(kuò)散的趨勢K+有從膜內(nèi)向膜外擴(kuò)散的趨勢哺乳動物骨骼肌細(xì)胞內(nèi)外離子流濃度2、靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對離子有選擇性通透

K+的通透性大Na+的通透性極小

K+-++-靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對離子的通透性具有選擇性

通透性：K+＞Cl-＞Na+＞A-3.RP產(chǎn)生機(jī)制的膜學(xué)說:[K＋]i順濃度差向膜外擴(kuò)散[A-]i不能向膜外擴(kuò)散[K+]i↓、[A-]i↑→膜內(nèi)電位↓(負(fù)電場)[K+]o↑→膜外電位↑(正電場)膜外為正、膜內(nèi)為負(fù)的極化狀態(tài)當(dāng)擴(kuò)散動力與阻力達(dá)到動態(tài)平衡時=RP結(jié)論:RP的產(chǎn)生主要是K＋外流的結(jié)果。

RP=K+外流形成的電-化學(xué)平衡電位4.靜息電位的變化極化:安靜時,膜兩側(cè)電位外正內(nèi)負(fù)

超極化：膜兩側(cè)電位差加大,膜內(nèi)負(fù)值增大

去極化：膜兩側(cè)電位差減小,膜內(nèi)負(fù)值變小

復(fù)極化：去極化后，膜內(nèi)電位逐漸變大,恢復(fù)到靜息電位狀態(tài)二、動作電位(actionpotentialAP)1.概念：指細(xì)胞受一定強(qiáng)度的刺激后,在原有靜息電位的基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速倒轉(zhuǎn)和復(fù)原，即膜快速去極化后又復(fù)極化。2.AP實驗現(xiàn)象：3.動作電位組成鋒電位(Ap的標(biāo)志）后電位下降支去極化后電位(負(fù)后電位)超極化后電位(正后電位)上升支4.動作電位的產(chǎn)生機(jī)制1）、去極化過程：閾、或閾上刺激使RP減小，達(dá)閾電位時，Na+通道被激活，Na+迅速大量內(nèi)流，形成AP的上升支。2）、復(fù)極化過程：Na+通道失活，K+迅速外流形成AP的下降支。3）、Na+和K+分布恢復(fù)原狀：Na+-K+泵加速轉(zhuǎn)運(yùn)。-60-80-40-200+20+40去極化復(fù)極化刺激Na+K+峰電位超射當(dāng)細(xì)胞受到刺激細(xì)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(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時→Na＋通道大量開放Na+順電化學(xué)差和膜內(nèi)負(fù)電位的吸引→再生式內(nèi)流膜內(nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支）Na+通道關(guān)→Na+內(nèi)流停止，同時K+通道激活而開放K＋順濃度差和膜內(nèi)正電位的吸引→K＋迅速外流膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到RP水平（AP下降支）∵[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵Na+泵出、K+泵回，離子恢復(fù)到興奮前水平→后電位5.AP的產(chǎn)生機(jī)制:總結(jié)為：1、上升支：Na+

內(nèi)流（Na+

的平衡電位）2、下降支：K+

外流3、Na+

－K+泵主動轉(zhuǎn)運(yùn)恢復(fù)Na+

、K+的靜息狀態(tài)分布

1、不衰減性傳導(dǎo)

2、“全或無”現(xiàn)象3、雙向性傳導(dǎo)6.動作電位的特點(diǎn)7.動作電位的產(chǎn)生條件與閾電位1）.閾電位閾電位：使細(xì)胞膜去極化達(dá)到爆發(fā)動作電位的臨界膜電位?；緱l件：膜內(nèi)外存在[Na+]差必要條件：靜息電位去極化達(dá)到閾電位動作電位產(chǎn)生膜上電壓門控Na+通道快速大量開放的原因Na+再生性循環(huán)(正反饋)閾強(qiáng)度刺激膜去極化達(dá)閾電位一定數(shù)量Na+通道開放

Na+內(nèi)流

膜進(jìn)一步去極化+大量的Na+通道開放（Na+通道的激活）2）.局部興奮(localexcitation)

局部興奮（局部反應(yīng)）：閾下刺激引起膜上Na+通道少量開放，在受刺激細(xì)胞膜的局部出現(xiàn)較小的去極化，未能達(dá)到閾電位。局部興奮的特征：1、電緊張性擴(kuò)布2、無“全或無”現(xiàn)象3、可以疊加或總和4、幅度和刺激強(qiáng)度成正比8、動作電位的傳導(dǎo)與局部電流（1）傳導(dǎo)機(jī)制：局部電流學(xué)說動作電位的傳導(dǎo)無髓神經(jīng)有髓神經(jīng)無髓鞘N纖維為近距離局部電流有髓鞘N纖維為遠(yuǎn)距離(跳躍式)局部電流

有髓神經(jīng)纖維傳導(dǎo)興奮的方式是跳躍式傳導(dǎo)第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能提出問題：1.神經(jīng)沖動如何引起肌細(xì)胞的興奮？2.肌細(xì)胞的興奮如何引起肌肉收縮？等長收縮：不出現(xiàn)長度變短，只有張力增加的收縮過程。等張收縮：肌肉收縮長度縮短為主，而張力不變。1.負(fù)荷不同：一、骨骼肌收縮的形式單收縮與復(fù)合收縮:

單收縮：肌肉受到一次刺激，引起一次收縮和舒張的過程。復(fù)合收縮:肌肉受到連續(xù)刺激，前一次收縮和舒張尚未結(jié)束，新的收縮在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的過程。①不完全強(qiáng)直收縮②完全強(qiáng)直收縮

機(jī)制:強(qiáng)直收縮是各次單收縮的機(jī)械疊加現(xiàn)象2.刺激頻率不同：（一）前負(fù)荷（preload)：肌肉收縮前已存在的負(fù)荷影響骨骼肌收縮的主要因素初長度：前負(fù)荷使肌肉在收縮前就被拉長，具有一定的長度，這一長度稱之初長度。（二）后負(fù)荷（afterload):肌肉收縮時遇到的負(fù)荷或阻力。最適初長度（三）肌肉收縮能力二、神經(jīng)－骨骼肌接頭處的興奮傳遞（一）神經(jīng)-肌肉接頭的基本結(jié)構(gòu)神經(jīng)未梢(接頭前膜）：囊泡接頭間隙：細(xì)胞外液終板膜（接頭后膜）：N-型Ach受體(Ach門控性通道)（二）.N-M接頭處的興奮傳遞過程當(dāng)神經(jīng)沖動傳到軸突末膜Ca2＋通道開放，膜外Ca2＋向膜內(nèi)流動接頭前膜內(nèi)囊泡移動、融合、破裂，囊泡中ACh釋放(量子釋放)ACh與終板膜上的N2受體結(jié)合，受體蛋白分子構(gòu)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(kuò)布至肌膜去極化達(dá)到閾電位爆發(fā)肌細(xì)胞膜動作電位（三）神經(jīng)－骨骼肌接頭處興奮傳遞的特點(diǎn)1.單向性傳遞2.時間延擱3.易受環(huán)境變化的影響（箭毒、有機(jī)磷酸酯類）三、骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)定義：肌膜的電變化與肌節(jié)的縮短之間的中介過程（一）、肌管系統(tǒng)三聯(lián)管結(jié)構(gòu)：橫管+兩側(cè)終末池橫管系統(tǒng)（T管）縱管系統(tǒng)（L管）：肌漿網(wǎng)（二）、骨骼肌興奮-收縮耦聯(lián)的過程1）興奮——肌膜——橫小管——終池2）終池——縱小管釋放Ca2+離子3）肌原蛋白與Ca2+離子結(jié)合，肌節(jié)縮短4）Ca2+泵活動，Ca2+泵入肌質(zhì)網(wǎng)，肌肉舒張四、骨骼肌細(xì)胞的收縮機(jī)制——肌絲滑行學(xué)說肌肉收縮時，在每一肌小節(jié)內(nèi)發(fā)生了細(xì)肌絲向粗肌絲之間滑行，相鄰的Z線互相靠近，肌小節(jié)長度變短。一）、骨骼肌的微細(xì)結(jié)構(gòu)（一）、肌原纖維和肌小節(jié)

1)肌肉—肌束—肌細(xì)胞—肌原纖維—肌小節(jié)

肌小節(jié)：

組成:暗帶+兩側(cè)各1/2的明帶

內(nèi)部組成：

肌絲：粗肌絲：肌凝蛋白（頭、尾）細(xì)肌絲肌動蛋白原肌凝蛋白肌鈣蛋白肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行橫橋擺動橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，分解ATP釋放能量原肌凝蛋白位移，暴露細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合肌鈣蛋白的構(gòu)型終池膜上的鈣通道開放終池內(nèi)的Ca2+進(jìn)入肌漿肌絲滑行學(xué)說運(yùn)動神經(jīng)沖動傳至末梢↓N末梢對Ca2+通透性增加Ca2+內(nèi)流入N末梢內(nèi)↓接頭前膜內(nèi)囊泡向前膜移動、融合、破裂↓ACh釋放入接頭間隙↓

ACh與終板膜受體結(jié)合↓受體構(gòu)型改變↓終