第二章細(xì)胞的基本功能生理學(xué)

第二章細(xì)胞的基本功能生理學(xué)第一頁，共一百頁，2022年，8月28日細(xì)胞生理是器官、系統(tǒng)生理學(xué)的基礎(chǔ)細(xì)胞的基本功能——跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞生物電現(xiàn)象肌細(xì)胞的收縮活動(dòng)第二頁，共一百頁，2022年，8月28日第一節(jié)細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)

和跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

第三頁，共一百頁，2022年，8月28日一、細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)第四頁，共一百頁，2022年，8月28日二、細(xì)胞膜化學(xué)組成及意義脂質(zhì)雙分子層：屏障作用保持細(xì)胞內(nèi)容物的相對(duì)穩(wěn)定細(xì)胞膜蛋白質(zhì)：膜通道蛋白，載體蛋白，酶細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)、能量、信息交換。細(xì)胞膜糖類：糖蛋白，糖脂作為膜蛋白受體識(shí)別部分

參與免疫反應(yīng)第五頁，共一百頁，2022年，8月28日三、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

單純擴(kuò)散易化擴(kuò)散主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)第六頁，共一百頁，2022年，8月28日Na+Cl-H2OH2OABNa+Cl-第七頁，共一百頁，2022年，8月28日（一）單純擴(kuò)散(simplediffusion)

擴(kuò)散：溶質(zhì)分子從高濃度向低濃度的凈移動(dòng)（順化學(xué)梯度）單純擴(kuò)散：脂溶性物質(zhì)從膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。第八頁，共一百頁，2022年，8月28日1.單純擴(kuò)散的特點(diǎn)順化學(xué)梯度不耗能（分子熱運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散）第九頁，共一百頁，2022年，8月28日2.單純擴(kuò)散的條件

(1)濃度梯度（電-化學(xué)梯度）(2)膜通透性(3)脂溶性物質(zhì)O2CO2N2(4)

酒精第十頁，共一百頁，2022年，8月28日（二）易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion)1.

定義：體內(nèi)不溶或難溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，在細(xì)胞膜上某些特殊蛋白質(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。第十一頁，共一百頁，2022年，8月28日2.特點(diǎn)(1)順電化學(xué)梯度，不耗能(2)膜蛋白對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)具有選擇性（膜蛋白分子本身有結(jié)構(gòu)特異性）(3)膜通透性可變第十二頁，共一百頁，2022年，8月28日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)散第十三頁，共一百頁，2022年，8月28日通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散

離子通道(ionchannel)——一類與離子易化擴(kuò)散有關(guān)的膜蛋白質(zhì)分子第十四頁，共一百頁，2022年，8月28日離子通道的特性

(1)選擇性

Na+通道，K+通道，Cl-通道,Ca+2通道(2)門控性化學(xué)門控：膜外側(cè)化學(xué)信號(hào)控制電壓門控：膜兩側(cè)電位差控制(3)開放和關(guān)閉的快速性(4)離子流的快速性第十五頁，共一百頁，2022年，8月28日第十六頁，共一百頁，2022年，8月28日第十七頁，共一百頁，2022年，8月28日載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散載體（carrier)——

與葡萄糖和某些氨基酸等物質(zhì)易化擴(kuò)散有關(guān)的膜蛋白質(zhì)，不具有離子通道那樣的結(jié)構(gòu)。第十八頁，共一百頁，2022年，8月28日葡萄糖的易化擴(kuò)散第十九頁，共一百頁，2022年，8月28日(三)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport)

1.定義：細(xì)胞通過本身的某種耗能過程，將物質(zhì)的分子或離子從膜的低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)移動(dòng)的過程2.特征

逆電化學(xué)梯度耗能第二十頁，共一百頁，2022年，8月28日3.主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的區(qū)別

轉(zhuǎn)運(yùn)的方向轉(zhuǎn)運(yùn)的能量轉(zhuǎn)運(yùn)的后果第二十一頁，共一百頁，2022年，8月28日4.Na+-K+泵第二十二頁，共一百頁，2022年，8月28日4.Na+-K+泵

(1)結(jié)構(gòu)：膜蛋白質(zhì)，具有ATP酶活性(2)功能：分解ATP，釋放出能量，利用這一能量，不斷地將Na+從胞內(nèi)泵出胞外，將K+從胞外泵入胞內(nèi)(3)特性：

3個(gè)Na+移出膜外2個(gè)K+移入膜內(nèi)第二十三頁，共一百頁，2022年，8月28日(5)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)形式第二十四頁，共一百頁，2022年，8月28日（四）繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

（secondaryactivetransport)第二十五頁，共一百頁，2022年，8月28日（四）繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

（secondaryactivetransport)1.定義：是指某些物質(zhì)逆濃度梯度的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程，所需能量間接來自ATP的分解，也稱聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)。第二十六頁，共一百頁，2022年，8月28日2.特點(diǎn)：

Na+從胞外被動(dòng)擴(kuò)散至胞內(nèi)釋放的能量用于另一種物質(zhì)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)3.條件：

胞膜上存在轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白第二十七頁，共一百頁，2022年，8月28日（五）出胞與入胞1.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2.出胞：大分子物質(zhì)或固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)排出的過程第二十八頁，共一百頁，2022年，8月28日

小結(jié)第二十九頁，共一百頁，2022年，8月28日第二節(jié)

細(xì)胞膜的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

第三十頁，共一百頁，2022年，8月28日一、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念1.信號(hào):含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺激2.人體內(nèi)的信號(hào):存在于細(xì)胞外液中含有信息內(nèi)容的化學(xué)物質(zhì),或機(jī)械的、電的、電磁波等刺激第三十一頁，共一百頁，2022年，8月28日3.信號(hào)的類型

化學(xué)信號(hào)激素,遞質(zhì),細(xì)胞因子機(jī)械信號(hào)聲音電磁信號(hào)光電信號(hào)電流第三十二頁，共一百頁，2022年，8月28日4.跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

(transmembranetranduction)外界信號(hào)細(xì)胞膜表面一種或幾種膜蛋白分子構(gòu)象改變新的信號(hào)進(jìn)入胞內(nèi)膜電位或其他功能變化

第三十三頁，共一百頁，2022年，8月28日二、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式膜通道蛋白完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體—G蛋白—第二信使跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)酪氨酸激酶受體完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

第三十四頁，共一百頁，2022年，8月28日（一）膜通道蛋白完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)胞膜上的通道蛋白離子通道打開或關(guān)閉離子跨膜流動(dòng)膜電位變化（去極化、超極化）新的信號(hào)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)

第三十五頁，共一百頁，2022年，8月28日1.化學(xué)信號(hào)—化學(xué)門控離子通道

神經(jīng)突觸谷氨酸，門冬氨酸，甘氨酸神經(jīng)肌肉接頭乙酰膽鹼第三十六頁，共一百頁，2022年，8月28日運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢AchAch門控通道蛋白（a亞單位）通道開放大量Na+流入胞內(nèi)胞膜去極化產(chǎn)生終板電位完成化學(xué)信號(hào)向生物電信號(hào)的轉(zhuǎn)換

第三十七頁，共一百頁，2022年，8月28日(1)特點(diǎn)：

化學(xué)門控通道具有受體功能，可稱為通道型受體，它們被激活時(shí)能引起跨膜離子流動(dòng)，也稱為促離子型受體(2)分布：神經(jīng)肌接頭信息傳遞神經(jīng)細(xì)胞之間的突觸傳遞第三十八頁，共一百頁，2022年，8月28日2.電信號(hào)—電壓門控離子通道

刺激細(xì)胞膜電位的變化電壓門控離子通道開放或關(guān)閉離子內(nèi)流或外流新信號(hào)形成

第三十九頁，共一百頁，2022年，8月28日第四十頁，共一百頁，2022年，8月28日(1)Na+通道電信號(hào)膜內(nèi)負(fù)電荷消失Na+通道突然開放胞外Na+涌入胞內(nèi)膜電位變化第四十一頁，共一百頁，2022年，8月28日(2)K+通道膜內(nèi)形成正電荷

K+通道開放胞內(nèi)K+流出胞外

膜電位變化第四十二頁，共一百頁，2022年，8月28日3.機(jī)械信號(hào)-機(jī)械門控離子通道前庭和耳蝸的毛細(xì)胞的靜纖毛上機(jī)械信號(hào)（聲）靜纖毛偏曲機(jī)械門控離子通道開放離子內(nèi)流膜電位變化第四十三頁，共一百頁，2022年，8月28日（二）作用于膜受體蛋白、G蛋白和效應(yīng)器酶系統(tǒng)

光刺激（視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞）多數(shù)的肽類激素多數(shù)的神經(jīng)遞質(zhì)（神經(jīng)突觸后膜）第四十四頁，共一百頁，2022年，8月28日受體—G蛋白—第二信使跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第四十五頁，共一百頁，2022年，8月28日1.G蛋白耦聯(lián)受體（促代謝型受體）第四十六頁，共一百頁，2022年，8月28日2.膜內(nèi)側(cè)G-蛋白被激活第四十七頁，共一百頁，2022年，8月28日3.膜內(nèi)側(cè)的腺苷酸環(huán)化酶被激活胞漿中第二信使增多第四十八頁，共一百頁，2022年，8月28日第二信使定義

外來刺激通過膜受體蛋白、G蛋白和效應(yīng)器酶系統(tǒng)使胞漿內(nèi)一種含有第一信使信息內(nèi)容的一種化學(xué)物質(zhì)增多或減少種類

環(huán)磷酸腺苷(cAMP)、環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油(DG)第四十九頁，共一百頁，2022年，8月28日（三）酪氨酸激酶受體完成的

跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)生長因子，胰島素為信號(hào)第五十頁，共一百頁，2022年，8月28日信號(hào)

接合膜酪氨酸激酶外側(cè)端

激活內(nèi)側(cè)酪氨酸蛋白激酶活性

受體本身酪氨酸殘基磷酸化和胞內(nèi)其它蛋白殘基磷酸化

細(xì)胞功能的變化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程第五十一頁，共一百頁，2022年，8月28日第三節(jié)細(xì)胞的跨膜電變化第五十二頁，共一百頁，2022年，8月28日1.興奮性(Excitability)—

活組織或細(xì)胞對(duì)外界刺激發(fā)生反應(yīng)的能力2.興奮(Excitation)—

組織或細(xì)胞對(duì)外界刺激發(fā)生反應(yīng)3.可興奮細(xì)胞—

神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞、腺細(xì)胞第五十三頁，共一百頁，2022年，8月28日第五十四頁，共一百頁，2022年，8月28日一、單一細(xì)胞的跨膜靜息電位（一）靜息電位(restingpotential)—在靜息狀態(tài)下，存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差（膜內(nèi)為負(fù)，膜外為正）。

第五十五頁，共一百頁，2022年，8月28日1.

神經(jīng)纖維細(xì)胞-70mV2.肌細(xì)胞-70mV~-90mV3.紅細(xì)胞-20mV第五十六頁，共一百頁，2022年，8月28日（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)Na+142mEq/l14mEq/l10:1K+4mEq/l140mEq/l1:35Na+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)散的趨勢第五十七頁，共一百頁，2022年，8月28日2、靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對(duì)K+的選擇性通透

K

+的通透性大

Na+的通透性極小

第五十八頁，共一百頁，2022年，8月28日K+++--第五十九頁，共一百頁，2022年，8月28日3.達(dá)到K+

的平衡電位

（Nernst公式）Ek=RT/ZF

ln[K+]o/[K+]i

第六十頁，共一百頁，2022年，8月28日(三)靜息電位的變化極化安靜時(shí),膜兩側(cè)電位外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)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)電位向逐漸變大，恢復(fù)到靜息電位狀態(tài)反極化膜兩側(cè)電位發(fā)生倒轉(zhuǎn),膜外為負(fù),膜內(nèi)為正第六十一頁，共一百頁，2022年，8月28日二、單一細(xì)胞的動(dòng)作電位（一）動(dòng)作電位（activepotential)

膜受一定強(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。第六十二頁，共一百頁，2022年，8月28日第六十三頁，共一百頁，2022年，8月28日（二）動(dòng)作電位組成

上升支下降支去極化后電位(負(fù)后電位)超極化后電位(正后電位)鋒電位后電位第六十四頁，共一百頁，2022年，8月28日第六十五頁，共一百頁，2022年，8月28日（三）動(dòng)作電位形成機(jī)制

1.鋒電位和Na+平衡電位膜去極化達(dá)到一定數(shù)值膜對(duì)Na+通透性突然增大Na+內(nèi)流至平衡為止鋒電位=Na+平衡電位第六十六頁，共一百頁，2022年，8月28日2.Na+通道的失活和膜電位的復(fù)極(1)

Na+通道失活:在去極化開始后的幾個(gè)毫秒內(nèi)開放（激活）,隨后就失活。(2)

K+通道的開放:膜去極化時(shí)被激活,在Na+通道失活時(shí)開放，K+外流，膜電位復(fù)極(3)

Na+通道的失活和膜電位的復(fù)極構(gòu)成鋒電位的下降支第六十七頁，共一百頁，2022年，8月28日3.Na+通道特性(1)Na+通道的開放是電壓門控性的靜息電位關(guān)閉膜超極化關(guān)閉膜去極化開放(膜去極化達(dá)閾電位大量開放)(2)Na+通道的開放(激活)與關(guān)閉(失活)快速性(3)Na+通道的三種狀態(tài)：備用、激活、失活第六十八頁，共一百頁，2022年，8月28日動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制上升支：Na+內(nèi)流（Na+的平衡電位）下降支：K+外流負(fù)后電位:K+外流暫時(shí)性減弱正后電位：Na+-K+泵的活動(dòng)第六十九頁，共一百頁，2022年，8月28日（四）動(dòng)作電位的特點(diǎn)

1、不衰減性傳導(dǎo)2、“全或無”現(xiàn)象3、存在不應(yīng)期（絕對(duì)不應(yīng)期和相對(duì)不應(yīng)期）第七十頁，共一百頁，2022年，8月28日二、動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)（一）閾電位和鋒電位的引起閾電位（thresholdmembranepotential)

膜去極化到達(dá)爆發(fā)動(dòng)作電位的臨界膜電位。閾電位的特性：引起膜上電壓門控性Na+通道大量開放。引起鋒電位的條件：膜去極化達(dá)到閾電位。第七十一頁，共一百頁，2022年，8月28日膜上電壓門控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）+第七十二頁，共一百頁，2022年，8月28日閾強(qiáng)度（thresholdintensity)—

能使膜去極化達(dá)到閾電位的外加刺激的強(qiáng)度閾刺激：具有閾強(qiáng)度的刺激閾下刺激：比閾強(qiáng)度弱的刺激第七十三頁，共一百頁，2022年，8月28日（二）局部興奮及其特性

1.局部興奮（局部反應(yīng)）：

閾下刺激引起膜上Na+通道少量開放，在受刺激膜的局部出現(xiàn)較小的去極化。第七十四頁，共一百頁，2022年，8月28日第七十五頁，共一百頁，2022年，8月28日2.局部興奮的特性

(1)電緊張性擴(kuò)布(2)無“全或無”現(xiàn)象(3)

可疊加第七十六頁，共一百頁，2022年，8月28日3.動(dòng)作電位在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)

無髓神經(jīng)有髓神經(jīng)第七十七頁，共一百頁，2022年，8月28日第七十八頁，共一百頁，2022年，8月28日第七十九頁，共一百頁，2022年，8月28日第四節(jié)

肌細(xì)胞的收縮功能第八十頁，共一百頁，2022年，8月28日

1.神經(jīng)沖動(dòng)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？第八十一頁，共一百頁，2022年，8月28日一、神經(jīng)-肌肉接頭處的興奮傳遞

（一）神經(jīng)-肌肉接頭的基本結(jié)構(gòu)

神經(jīng)未梢囊泡接頭間隙細(xì)胞外液終板N-型Ach受體(Ach門控性通道)第八十二頁，共一百頁，2022年，8月28日第八十三頁，共一百頁，2022年，8月28日(二）神經(jīng)未梢乙酰膽堿的釋放

動(dòng)作電位

神經(jīng)未梢質(zhì)膜去極化電壓門控Ca2+通道開放Ca2+內(nèi)流

囊泡遷移囊泡膜與軸突膜融合囊泡破裂Ach傾囊釋放(量子式釋放)

Ach進(jìn)入接頭間隙第八十四頁，共一百頁，2022年，8月28日(三)終板電位和動(dòng)作電位的形成

Ach分子與終板膜Ach門控性通道結(jié)合終板膜離子通道開放Na+內(nèi)流為主，少量K+外流第八十五頁，共一百頁，2022年，8月28日終板膜去極化，產(chǎn)生終板電位終板電位以電緊張性擴(kuò)布肌細(xì)胞膜去極化達(dá)到閾電位肌細(xì)胞膜產(chǎn)生動(dòng)作電位第八十六頁，共一百頁，2022年，8月28日(四）乙酰膽堿的滅活

膽堿酯酶(五)神經(jīng)肌接頭處興奮傳遞的特點(diǎn)

化學(xué)傳遞保持1對(duì)1的關(guān)系易受藥物影響

第八十七頁，共一百頁，2022年，8月28日二、骨胳肌的收縮機(jī)制

（一）骨骼肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)

1、肌原纖維和肌小節(jié)

2、肌管系統(tǒng)

橫管系統(tǒng)（T管）

縱管系統(tǒng)（L管）終末池

三聯(lián)管結(jié)構(gòu)：橫管+兩側(cè)終末池

第八十八頁，共一百頁，2022年，8月28日第八十九頁，共一百頁，2022年，8月28日（二）骨骼肌細(xì)胞的興奮-收縮耦聯(lián)興奮-收縮耦聯(lián)（excitation-contractioncoupling)）——1.定義

以膜電變化為特征的興奮過程和以肌肉收縮過程通過某種中介性過程把兩者聯(lián)系起來，這一過程稱為興奮-收縮耦聯(lián)第九十頁，共一百頁，2022年，8月28