生理學 第二章 細胞的基本功能PPT課件

.,第二章細胞的基本功能,細胞是機體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能的基本單位，機體所有的生理活動都是在細胞的基礎上進行的。,.,第一節(jié)細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,第三節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象,第四節(jié)骨骼肌纖維的收縮功能,第二節(jié)細胞膜的受體功能,.,第一節(jié)細胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,學習要求1.復習膜的結(jié)構(gòu)；2.掌握易化擴散和主動轉(zhuǎn)運；3.熟悉單純擴散、出胞和入胞。,.,膜的化學組成和分子結(jié)構(gòu),(一)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。,(二)細胞膜蛋白質(zhì),鑲嵌或貫穿于脂質(zhì)雙分子層中，生物膜具有的各種功能大多與其有關(guān)。,.,有些作為抗原決定簇，表示免疫信息(血型)；,(三)細胞膜糖類多為短糖鏈，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。,.,轉(zhuǎn)運方式,被動轉(zhuǎn)運,單純擴散,易化擴散,主動轉(zhuǎn)運,入胞和出胞,細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運方式,.,一、單純擴散(simplediffusion)(1)概念:細胞內(nèi)、外的脂溶性小分子，從膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴散的過程。,CO2iCO2o,O2oO2i,.,(3)特點:順濃度差不消耗能量不依靠特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”,(4)轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：O2、CO2、NH3、N2、尿素、甘油、乙醇、VitD等少數(shù)幾種。注：膜對H2O具高度通透性，H2O除單純擴散外，還可通過水通道跨膜轉(zhuǎn)運。,（2）條件：濃度差；通透性；脂溶性物質(zhì),.,二、易化擴散(facilitateddiffusion)(1)概念:一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物質(zhì),由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程。(2)分類:,一載體為中介的易化擴散,以通道為中介的易化擴散,.,以通道為中介的易化擴散,轉(zhuǎn)運的物質(zhì):各種帶電離子,K+iK+o,Na+oNa+i,.,門控通道的類型：一般根據(jù)控制閘門開閉的因素，可分為：(1)電壓門控通道：受膜兩側(cè)的電位差控制開閉的通道。如：常見細胞膜的Na+通道、K+通道(2)化學門控通道：受膜兩側(cè)某種化學物質(zhì)控制開閉的通道。如：骨骼肌細胞終板膜上的N2-乙酰膽堿受體陽離子通道。(3)機械門控通道：受某種機械刺激控制開閉的通道。如骨骼肌細胞。,.,以載體為中介的易化擴散,轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子親水物質(zhì),.,.,(3)特點:順濃度差不消耗能量需依靠特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”特異性或選擇性（特殊膜蛋白質(zhì)本身有結(jié)構(gòu)特異性）飽和性（結(jié)合位點是有限的）競爭性抑制（經(jīng)同一特殊膜蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運）,.,.,三、主動轉(zhuǎn)運(activetransport)概念：指細胞通過本身的某種耗能過程，將某些物質(zhì)的分子或離子，由膜的低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程。分子由低濃度處移向高濃度處需另行功能，正如滑雪者可由高坡自動下滑，而上坡卻需要由人體費力一樣。主動轉(zhuǎn)運是人體內(nèi)最重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)運方式,.,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,最常見的主動轉(zhuǎn)運方式Na+-K+泵Na+-K+泵又稱Na+-K+依賴式ATP酶，簡稱鈉泵。,.,.,通道轉(zhuǎn)運與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運模式圖,.,鈉泵的生理意義：1、鈉泵活動造成的細胞內(nèi)高K+是許多代謝過程的必須條件；2、鈉泵將Na+排出細胞將減少水分子進入細胞內(nèi)，對維持細胞的正常體積有一定意義；3、鈉泵活動最重要的在于它能逆濃度差和電位差進行轉(zhuǎn)運，因而建立起一種勢能貯備。,.,特點：需要消耗能量,能量由分解ATP來提供；依靠特殊膜蛋白質(zhì)(泵)的“幫助”；是逆電-化學梯度進行的。,.,.,.,四、入胞和出胞式轉(zhuǎn)運一些大分子物質(zhì)或固態(tài)、液態(tài)的物質(zhì)團塊，通過細胞膜復雜的結(jié)構(gòu)和功能改變使之進出細胞，分別稱為入胞和出胞。出胞:指細胞把大分子的內(nèi)容物由細胞內(nèi)排出的過程。主要見于細胞的分泌過程：如內(nèi)分泌腺分泌激素到細胞外液、末梢神經(jīng)釋放神經(jīng)遞質(zhì)、消化腺細胞分泌消化酶等。,入胞:指細胞外的大分子物質(zhì)或團塊進入細胞的過程。主要見于侵入體內(nèi)的細菌、病毒、異物。分為：吞噬：轉(zhuǎn)運物質(zhì)為固體;吞飲：轉(zhuǎn)運物質(zhì)為液體。,.,分泌物一次性排出,融合處出現(xiàn)裂口,囊泡向C膜內(nèi)側(cè)移動,膜性結(jié)構(gòu)包被形成分泌囊泡,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C膜的某點接觸并融合,囊泡的膜成為細胞膜的組成部分,.,細胞膜上的受體對物質(zhì)的“辨認”,發(fā)生特異性結(jié)合形成復合物,結(jié)合處C膜凹陷,凹陷膜與細胞膜斷離,整個進入細胞質(zhì)內(nèi),入胞:,.,.,作業(yè)：,1、比較單純擴散和異化擴散的異同。2、比較被動轉(zhuǎn)運與主動轉(zhuǎn)運的異同。,.,.,1、生理學的任務是闡明（）A、人體細胞的功能B、人體與環(huán)境之間的關(guān)系C、正常人體功能活動的規(guī)律D、人體化學變化的規(guī)律E、人體物理變化的規(guī)律2、神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式是（）A、反射B、反應C、反饋D、適應E、調(diào)節(jié)3、下列生理過程中，屬于負反饋調(diào)節(jié)的是（）A.排尿反射B.減壓反射C.分娩D.血液凝固E.排便反射4、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)方式是（）A.體液性調(diào)節(jié)B.自身調(diào)節(jié)C.正反饋調(diào)節(jié)D.負反饋調(diào)節(jié)E.前饋5.生物體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是指（）A.細胞外液理化因素保持不變B.細胞內(nèi)液理化因素保持不變C.細胞外液理化性質(zhì)在一定范圍內(nèi)波動D.細胞內(nèi)液理化性質(zhì)在一定范圍內(nèi)波動E.細胞內(nèi)液和細胞外液理化性質(zhì)在一定范圍內(nèi)波動,.,6.衡量組織興奮性高低的指標是（）A.動作電位B.靜息電位C.刺激D.反應E.閾值7.細胞一次興奮后，興奮性最低的是（）A、絕對不應期B、相對不應期C、超常期D、低常期E、靜息期8.Na+由細胞內(nèi)移到細胞外屬于（）A、單純擴散B、易化擴散C、主動轉(zhuǎn)運D、入胞作用E、出胞作用9.細胞膜轉(zhuǎn)運CO2和O2的主要方式是（）A、單純擴散B、易化擴散C、主動轉(zhuǎn)運D、入胞作用E、出胞作用10.物質(zhì)順電-化學梯度通過細胞膜屬于（）A、主動轉(zhuǎn)運B、被動轉(zhuǎn)運C、單純擴散D、易化擴散E、吞噬作用,.,第二節(jié)細胞膜的受體功能,受體：是指鑲嵌在C膜脂質(zhì)雙分子層中的各種特異性蛋白質(zhì)分子，它能選擇性地和C膜外的活性物質(zhì)結(jié)合，實現(xiàn)跨膜信號傳遞或跨膜信號轉(zhuǎn)換，引起C膜的電位變化或C內(nèi)生理效應的變化。如C膜上的糖蛋白、脂蛋白、糖脂蛋白等。配體：凡能與受體特異性結(jié)合并產(chǎn)生效應的物質(zhì)，統(tǒng)稱為配體或化學信號。如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗原、藥物等。,.,.,.,.,細胞膜受體的功能：（1）能識別不同的化學物質(zhì)，并與其特異性結(jié)合。（2）細胞與細胞之間的信息轉(zhuǎn)導功能，即跨細胞膜的信息傳遞功能。膜受體結(jié)合的特征：（1）特異性（2）飽和性（3）可逆性（4）強大的生物效應。,.,第三節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象,學習要求：1、掌握靜息電位、極化、去極化、復極化、超極化、反極化的概念。2、掌握靜息電位和動作電位產(chǎn)生的機制。3、熟悉動作電位、局部電位傳導的特點,.,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）。由于生物電發(fā)生在細胞膜兩側(cè)，故稱為跨膜電位，簡稱膜電位。細胞的生物電現(xiàn)象主要有兩種表現(xiàn)形式：安靜時具有的靜息電位和受刺激時產(chǎn)生的動作電位。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)。,.,.,一、靜息電位(restingpotentialRP)1.概念：細胞處于安靜狀態(tài)時，細胞膜兩側(cè)存在內(nèi)負外正的電位差。,2.實驗現(xiàn)象：,.,3.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。,.,如果規(guī)定膜外電位為0，則膜內(nèi)電位大都在-100-10mV之間。不同組織的靜息電位不同，哺乳動物的肌和神經(jīng)細胞為-90-70mV，人的紅細胞為-10mV，等等。靜息電位在大都數(shù)細胞是一種穩(wěn)定的直流電位（一些有自律性的心肌細胞和胃腸道平滑肌細胞除外），只要細胞未受到外來刺激而且保持正常的新陳代謝，靜息電位就穩(wěn)定在一恒定的水平。,.,4.與RP相關(guān)的概念：靜息電位:細胞處于安靜狀態(tài)時，細胞膜兩側(cè)存在內(nèi)負外正的電位差。極化狀態(tài)：細胞安靜時保持膜外為正、膜內(nèi)為負的分級狀態(tài)稱為極化狀態(tài)。超極化：膜內(nèi)外電位差向膜內(nèi)負值增大的方向變化。（-70-90mV）去極化或除極化：膜內(nèi)外電位差向膜內(nèi)負值減少的方向變化。（-70-50mV）復極化：細胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時膜內(nèi)所處的負值恢復。（-50-70mV）反極化：去極化達到0以上。,.,(1)靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)、外離子分布不勻Na+iNa+o112,K+iK+o301Cl-iCl-o114,A-iA-o41,（二）靜息電位的產(chǎn)生機制,1.靜息電位的產(chǎn)生條件,主要離子分布：,膜內(nèi)：,膜外：,.,(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-,.,靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)外主要離子分布及膜對離子通透性,.,2.RP產(chǎn)生機制的膜學說:靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)外離子分布不均；細胞膜對離子的通透具有選擇性:K+Cl-Na+A-,Ki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K+o膜外電位,膜外為正、膜內(nèi)為負的極化狀態(tài),當K+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,.,3、影響靜息電位的主要因素,細胞膜在靜息狀態(tài)時對K+的通透性，通透性越大靜息電位越大。細胞膜內(nèi)外K+的濃度差，濃度差越大靜息電位就越大。細胞代謝障礙會導致靜息電位逐漸減少、甚至消失。,.,二、動作電位(actionpotentialAP)1.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的意義：AP的產(chǎn)生是細胞興奮的標志。,.,去極化,上升支,下降支,2.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,.,（1）AP產(chǎn)生的基本條件:膜內(nèi)外存在Na+差:Na+i:Na+O112；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、動作電位的產(chǎn)生機制,.,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（靜息電位）局部電位,當靜息電位減少到一定數(shù)值（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Na+快速、大量內(nèi)流,（2）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）,當內(nèi)流的Na+在膜內(nèi)形成的正電位足以阻止Na+的凈移入時，膜電位達到一個新的平衡點（Na+平衡電位）,K順濃度差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+通道關(guān)閉Na+內(nèi)流停止同時K+通道激活而開放,.,Na+泵出、K+泵回，離子恢復到興奮前水平后電位,Na+i、K+O激活Na+K+泵,mV,ms,+35,0,-55,-70,.,AP的產(chǎn)生機制:,AP上升支,AP下降支,.,4.動作電位的特征：不衰減性：AP的傳導不會因傳導的距離的增大而減少，而是迅速擴布到整個細胞。雙向傳導：AP可從受刺激的部分向兩個相反的方向傳導。具有“全或無”的現(xiàn)象：只要刺激強度達到閾電位就能引發(fā)AP，且幅度不隨刺激強度增加而增大。即AP電位要么不產(chǎn)生，要產(chǎn)生就是最大幅度。,.,5.與AP相關(guān)的概念:閾電位:引發(fā)AP的臨界膜電位數(shù)值。局部電位:低于閾電位的去極化電位。后電位：在鋒電位下降支最后恢復到RP水平以前，膜電位出現(xiàn)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=超極化后電位。,.,結(jié)論：AP的上升支由Na內(nèi)流形成，下降支是K外流形成的，后電位是NaK泵活動引起的。AP的產(chǎn)生是不消耗能量的，AP的恢復是消耗能量的（NaK泵的活動）。AP=Na的平衡電位。,.,幾點說明：1.刺激：刺激分閾刺激、閾上刺激、閾下刺激，前二者能使膜電位去極化達到閾電位引發(fā)AP；后者只能引起低于閾電位的去極化（即局部電位）不會引發(fā)AP。2.閾電位：是激活電壓門控性Na+通道的臨界值。即閾電位先引發(fā)一定數(shù)量的Na+通道開放，Na+迅速大量內(nèi)流后，再引發(fā)更多數(shù)量的Na+通道開放，爆發(fā)AP。,.,四、局部興奮,概念：閾下刺激引起的低于閾電位的去極化（即局部電位），稱局部反應或局部興奮。,.,特點：不具有“全或無”現(xiàn)象。其幅值可隨刺激強度的增加而增大。不能在膜上作遠距離的傳播，其幅值隨著傳播距離的增加而減小。具有總和效應：時間性和空間性總和。,.,時間性總和,空間性總和,.,傳導方式：無髓鞘N纖維的興奮傳導為近距離局部電流；有髓鞘N纖維的興奮傳導為遠距離局部電流(跳躍式)。,.,（三）N纖維傳導特點1、不衰減性2、雙向傳導3、相對不易疲勞性4、絕緣性5、不融合性,.,.,第四節(jié)肌細胞的收縮功能一、肌細胞的收縮功能（一）NM接頭處的興奮傳遞,1、N-M接頭的結(jié)構(gòu)接頭前膜：囊泡內(nèi)含ACh,并以囊泡為單位釋放ACh（稱量子釋放）。接頭間隙：約50-60nm。接頭后膜：又稱終板膜。存在ACh受體（N2受體），能與ACh發(fā)生特異性結(jié)合。無電壓性門控性鈉通道。,接頭間隙,.,2.N-M接頭處的興奮傳遞過程,當神經(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，囊泡中的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電緊張性擴布至肌膜,去極化達到閾電位（空間總和）,爆發(fā)肌細胞膜動作電位,.,N-M接頭處的興奮傳遞過程,.,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，囊泡中的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,.,3.N-M接頭處的興奮傳遞特征:（1）單向性傳導是電-化學-電的過程：N末梢APACh受體EPP肌膜AP（2）具有1對1的關(guān)系：接頭前膜傳來一個AP，便能引起肌細胞興奮和收縮一次（因每次ACh釋放的量，產(chǎn)生的EPP是引起肌膜AP所需閾值的3-4倍）。神經(jīng)末梢的一次AP只能引起一次肌細胞興奮和收縮（因終板膜上含有豐富的膽堿酯酶，能迅速水解ACh）。,.,（二）骨骼肌細胞的結(jié)構(gòu),.,2.肌小節(jié):是肌細胞收縮的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。=1/2明帶暗帶1/2明帶=2條Z線間的區(qū)域,1.肌管系統(tǒng)：橫管系統(tǒng)：T管（肌膜內(nèi)凹而成。肌膜AP沿T管傳導）?？v管系統(tǒng)：L管（也稱肌漿網(wǎng)。肌節(jié)兩端的L管稱終池，富含Ca2+)。三聯(lián)管：T管+終池2,.,3.肌原纖維：粗肌絲:由肌球（凝）蛋白組成，其頭部有一膨大部橫橋:能與細肌絲上的結(jié)合位點發(fā)生可逆性結(jié)合;具有ATP酶的作用,與結(jié)合位點結(jié)合后,分解ATP提供橫橋扭動（肌絲滑行）和做功的能量。細肌絲:肌動蛋白：表面有與橫橋結(jié)合的位點，靜息時被原肌球蛋白掩蓋；原肌球（凝）蛋白：靜息時掩蓋橫橋結(jié)合位點；肌鈣蛋白：與Ca2+結(jié)合變構(gòu)后,使原肌球蛋白位移，暴露出結(jié)合位點。,.,1.興奮-收縮耦聯(lián)2.肌絲滑行,（三）骨骼肌收縮機制,.,1.興奮-收縮耦聯(lián)三個主要步驟：肌膜電興奮的傳導:指肌膜產(chǎn)生AP后,AP由橫管系統(tǒng)迅速傳向肌細胞深處，到達三聯(lián)管和肌節(jié)附近。三聯(lián)管處的信息傳遞：肌漿網(wǎng)（縱管系統(tǒng)）中Ca2+的釋放:指終池膜上的鈣通道開放，終池內(nèi)的Ca2+順濃度梯度進入肌漿，觸發(fā)肌絲滑行，肌細胞收縮。Ca2+是興奮-收縮耦聯(lián)的耦聯(lián)物,.,肌節(jié)縮短=肌細胞收縮,牽拉細肌絲朝肌節(jié)中央滑行,橫橋擺動,橫橋與結(jié)合位點結(jié)合，分解ATP釋放能量,原肌球蛋白位移，暴露細肌絲上的結(jié)合位點,Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合肌鈣蛋白的構(gòu)象改變,終池膜上的鈣通道開放終池內(nèi)的Ca2+進入肌漿,2.肌絲滑行,.,.,運動神經(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