細胞基本功能專題知識講座

第一節(jié)細胞膜的基本結構和物質轉運功能Cellmembranestructureandsubstancetransport返回首頁細胞基本功能專題知識講座第1頁脂質雙分子層球形蛋白質纖維狀蛋白質親水性基團疏水性基團一、細胞膜結構與成份返回首頁細胞基本功能專題知識講座第2頁組成：由雙嗜性脂質分子兩兩相對排列成雙分子層（一）脂質雙分子層細胞基本骨架返回首頁細胞基本功能專題知識講座第3頁（二）細胞膜上蛋白質:表面蛋白、整合蛋白①轉運物質②傳遞信息③酶功效④免疫標志

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第4頁（三）糖類：

①免疫標志②傳遞信息返回首頁細胞基本功能專題知識講座第5頁二、細胞膜跨膜物質轉運功效

Whatmoleculescrossthecellmembrane?Howdothesemoleculescrossthecellmembrane?細胞O2，能源物質氨基酸，脂類各種離子等CO2代謝產(chǎn)物返回首頁細胞基本功能專題知識講座第6頁

(一)單純擴散影響原因：濃度差滲透性返回首頁細胞基本功能專題知識講座第7頁[定義]

在生物體系中，小分子物質或離子由膜高濃度區(qū)一側向膜低濃度區(qū)一側順濃度差跨細胞膜轉運稱為單純擴散(simplediffusion)。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第8頁[特點]

順濃度差

不需要膜蛋白幫助

不消耗能量轉運脂溶性物質返回首頁細胞基本功能專題知識講座第9頁

通透性指物質經(jīng)過膜難易程度。擴散通量(diffusiveflux)：

表示單位時間內經(jīng)過單位面積膜分子數(shù)量。取決于濃度差、擴散面積、溫度、脂溶性和電場力（離子）等。mol/(cm2.s)通透性(permeability)返回首頁細胞基本功能專題知識講座第10頁[類型]

載體介導易化擴散（葡萄糖、氨基酸）通道介導易化擴散（K＋、Na＋、Ca2+、Cl-）(二)易化擴散

[定義］物質在特殊蛋白“幫助”下，順電－化學梯度跨膜轉運過程，稱為易化擴散(facilitateddiffusion)。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第11頁[特點]順濃度差或電位差膜蛋白幫助不消耗能量轉運水溶性物質返回首頁細胞基本功能專題知識講座第12頁載體介導易化擴散返回首頁細胞基本功能專題知識講座第13頁

X物質擴散通量膜兩側X物質濃度差[特點]結構特異性飽和現(xiàn)象競爭性抑制載體介導易化擴散返回首頁細胞基本功能專題知識講座第14頁通道介導易化擴散返回首頁細胞基本功能專題知識講座第15頁[特點]

結構相對特異性

“閘門”調控電壓門控通道化學門控通道機械門控通道返回首頁細胞基本功能專題知識講座第16頁轉運物質：Na+,K+,Cl－,Ca2+等直徑較小離子。

依據(jù)其結構特異性和轉運離子特異性命名：Na+通道、K+通道、Cl－通道、Ca2+通道等。通道兩種狀態(tài)：開放、關閉返回首頁細胞基本功能專題知識講座第17頁Na+通道功效狀態(tài)：備用：關閉，受適當刺激可被激活和重新開放激活：開放失活：關閉，受適當刺激也不能被激活或重新開放細胞基本功能專題知識講座第18頁ChannelblockerNa+通道阻斷劑：河豚毒

(tetrodotoxin,TTX)

利多卡因（lidocaine)K+通道阻斷劑：

四乙胺

(tetraethylammonium)Ca2+通道阻斷劑：維拉帕米返回首頁細胞基本功能專題知識講座第19頁

細胞經(jīng)過本身耗能過程，在細胞膜上特殊蛋白質（泵）幫助下，將一些物質分子或離子經(jīng)細胞膜逆濃度梯度或電位梯度轉運過程，稱為主動轉運（activetransport）。(三)主動轉運

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第20頁[特點]:膜蛋白（泵）幫助逆濃度差或電位差耗能[分類］原發(fā)性主動轉運

primary(direct)activetransport繼發(fā)性主動轉運

secondary(indirect)activetransport返回首頁細胞基本功能專題知識講座第21頁原發(fā)性主動轉運(primaryactivetransport)

是指直接利用ATP能量逆濃度差和電位差對離子進行主動轉運過程。

原發(fā)性主動轉運是人體最主要物質轉運形式，除鈉泵外，還有Ca2+

泵（或稱Ca2+-Mg2+依賴式ATP酶）、H+泵（質子泵）和碘泵等。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第22頁Na+泵主動轉運膜內膜外K+↑Na+↑返回首頁細胞基本功能專題知識講座第23頁［鈉泵特點］胞內［Na+］↑或胞外［K+］↑可觸發(fā)鈉泵活動。Na+泵出和K+泵入耦聯(lián)。生電性泵。鈉泵(Na+-K+-ATP酶)23細胞基本功能專題知識講座第24頁鈉泵活動生理意義：①由鈉泵形成細胞內高K+，是許多代謝反應進行必需條件。②維持細胞正常滲透壓與形態(tài)。③它能夠建立起一個勢能貯備,是一些營養(yǎng)物質（如葡萄糖、氨基酸）繼發(fā)性主動轉運能量起源。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第25頁

繼發(fā)性主動轉運(secondaryactivetransport)

物質逆濃度梯度轉運所需能量不是直接來自ATP或其它供能物質分解，而是來自膜外Na+高勢能.

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第26頁葡萄糖繼發(fā)性主動轉運

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第27頁

(四)出胞和入胞

1．出胞（exocytosis，又稱為胞吐）主要見于細胞分泌活動、神經(jīng)末梢遞質釋放等。

2．入胞（endocytosis，又稱為吞噬或吞飲）是指細胞外一些物質團塊或液體進入細胞過程。

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第28頁胞吐：運動神經(jīng)末稍釋放乙酰膽堿細胞基本功能專題知識講座第29頁胞吞作用返回首頁細胞基本功能專題知識講座第30頁E小分子物質主動轉運[低][高]被動轉運[高][低]繼發(fā)性：間接利用ATP，由鈉泵形成膜外高勢能。原發(fā)性：直接消耗ATP.如:鈉泵，質子泵，鈣泵單純擴散：脂溶性小分子物質。如O2,CO2,N2.易化擴散：非脂溶性,特殊蛋白幫助大分子物質入胞出胞：細胞分泌活動吞噬吞飲通道介導載體介導電壓門控通道化學門控通道機械門控通道返回首頁細胞基本功能專題知識講座第31頁第二節(jié)細胞生物電現(xiàn)象

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第32頁一、靜息電位restingpotential(RP)細胞處于靜息狀態(tài)時，細胞膜兩側電位差。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第33頁靜息電位形成機制［條件］①細胞內外K＋不均衡分布②平靜狀態(tài)下細胞膜主要對K＋有通透性動力(濃度差)阻力(電位差)InsidecellOutsidecell返回首頁細胞基本功能專題知識講座第34頁靜息電位產(chǎn)生機制：靜息時K+外流

K+平衡電位：.[K+]oRT=EkZFln[K+]i返回首頁細胞基本功能專題知識講座第35頁

[小結］

靜息電位主要是K＋平衡電位，其大小取決于膜兩側原來存在K＋濃度差大小.

細胞內外K＋不均衡分布和平靜時膜對K＋含有通透性，是大多數(shù)細胞產(chǎn)生和維持靜息電位主要原因。

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第36頁［證據(jù)］

膜外K＋濃度↑→RP↓；反之，RP↑胞內用NaCl代替KCl，則RP幾乎為0，換回KCl→RP恢復;膜內外Na、K交換→膜內外極性倒轉;用K2SO4代替KCl→RP無改變。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第37頁是膜受到有效刺激后，在RP基礎上發(fā)生一次膜電位快速而短暫可擴布電位改變。

二、動作電位(actionpotential，AP)返回首頁細胞基本功能專題知識講座第38頁-700-55極化polarization去極化depolarization反極化reversepolarization超射overshoot復極化repolarization超極化hyperdepolarization

[幾個相關概念]返回首頁細胞基本功能專題知識講座第39頁(一）動作電位發(fā)生過程“去極化-反極化-復極化”

反極化超射神經(jīng)纖維動作電位模式圖ab:動作電位上升支；bc:動作電位下降支；abc:鋒電位；cd:去極化后電位；de:超極化后電位細胞基本功能專題知識講座第40頁一旦暴發(fā)，其電位就會發(fā)生快速而連續(xù)改變穩(wěn)定電位差一旦產(chǎn)生，快速向外擴布不能擴布標志著細胞興奮細胞處于靜處狀態(tài)

動作電位靜息電位動作電位和靜息電位不一樣表現(xiàn)返回首頁細胞基本功能專題知識講座第41頁（二）動作電位波形波形：鋒電位和后電位

峰電位0mV-70+30

鋒電位含有動作電位主要特征是動作電位標志

①AP上升支(去極相)

②AP下降支(復極相)

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第42頁（三）AP特征

AP或spikepotential產(chǎn)生是細胞興奮標志。

全或無現(xiàn)象刺激強度一旦到達或超出閾值，即可暴發(fā)AP，且其幅度不因刺激強度增加而改變

不衰減擴布

AP不因傳導距離延長而衰減。

脈沖式發(fā)放因AP存在不應期，故AP不會融合。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第43頁細胞基本功能專題知識講座第44頁（四）動作電位產(chǎn)生機制：１．動作電位上升支：Na+通道通透性再生性循環(huán)過程PNa+增加Na+內流增加去極化刺激返回首頁細胞基本功能專題知識講座第45頁有效刺激鈉通道開放Na+內流靜息電位減小細胞膜去極化Na+快速內流,達Na+平衡電位膜去極化臨界值Na+內流形成動作電位上升支返回首頁細胞基本功能專題知識講座第46頁2.動作電位下降支達Na+平衡電位通道失活關閉Na+內流停頓K+通道激活開放K+快速外流膜內電位下降細胞膜復極化下降支返回首頁細胞基本功能專題知識講座第47頁

［總結］（1）膜對Na+通透性突然增大，Na+快速、大量內流，形成了AP上升支?！颪a+內流再生性循環(huán)★Na+平衡電位（2）膜對K+通透性增大，造成K+外流，形成了AP下降支。（3）復極后，Na+泵活動是維持膜內外Na+、K+正常分布關鍵。

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第48頁Na+通透性K+通透性動作電位返回首頁（五）AP過程中膜電導改變和離子通道開放與關閉

1.AP過程中膜電導改變細胞基本功能專題知識講座第49頁

返回首頁2.離子通道功效狀態(tài)細胞基本功能專題知識講座第50頁

Na+通道兩種閘門及三種狀態(tài):

m閘門(激活門)關閉和h閘門(失活門)

開放為備用狀態(tài);m和h閘門均開放為激活狀態(tài);h閘門關閉為失活狀態(tài)。

K+通道是由n閘門控制。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第51頁細胞基本功能專題知識講座第52頁（六）動作電位產(chǎn)生條件1.刺激：細胞所處環(huán)境原因改變刺激種類：化學、機械、溫度、光、聲和電等（1）刺激強度閾值(threshold)（2）刺激作用時間（3）刺激強度對時間改變率返回首頁細胞基本功能專題知識講座第53頁可興奮組織強度-時間曲線

刺激參數(shù)與組織興奮關系:返回首頁細胞基本功能專題知識講座第54頁2.閾電位(thresholdpotential)

在有效刺激下，使膜去極化到達某一臨界值時，暴發(fā)一次動作電位，這個臨界膜電位數(shù)值即閾電位引發(fā)細胞興奮關鍵：

閾電位水平

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第55頁（七）神經(jīng)纖維AP細胞外統(tǒng)計方法細胞基本功能專題知識講座第56頁三、局部電位（一）概念細胞膜輕度去極化,如：終板電位（二）實質

Na+通道少許被激活（三）特點

1.等級性反應

2.電擔心擴步

3.無不應期

4.時間性總和與空間性總和

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第57頁返回首頁細胞基本功能專題知識講座第58頁(一)組織興奮和可興奮細胞1.定義興奮：細胞受刺激產(chǎn)生動作電位過程興奮性：細胞受刺激后產(chǎn)生動作電位能力2.可興奮細胞

凡在受刺激后能產(chǎn)生動作電位細胞。包含：神經(jīng)細胞、肌細胞、腺細胞。四、組織興奮和興奮性

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第59頁1.影響組織興奮性原因（1）靜息電位水平（2）閾電位水平（3）離子通道狀態(tài)2.閾刺激大小與興奮性關系閾刺激：相當于閾強度刺激稱為閾刺激。組織閾刺激和興奮性成反變關系（二）影響組織興奮性原因和閾刺激返回首頁細胞基本功能專題知識講座第60頁（三）細胞興奮后興奮性階段性改變

1.絕對不應期

2.相對不應期

3.超常期

4.低常期返回首頁細胞基本功能專題知識講座第61頁局部電流五、興奮在同一細胞上傳導

（一）無髓神經(jīng)纖維上興奮傳導機制細胞基本功能專題知識講座第62頁細胞基本功能專題知識講座第63頁（二）有髓神經(jīng)纖維上興奮傳導機制：特點：①傳導速度快②節(jié)能

跳躍式傳導返回首頁細胞基本功能專題知識講座第64頁動作電位在有髓及無髓神經(jīng)纖維上傳導：返回首頁細胞基本功能專題知識講座第65頁

化學信息物質（如激素、遞質、細胞因子等）通常不需要直接進入靶細胞發(fā)揮作用，而是選擇性地同靶細胞膜上特異性受體相結合，再經(jīng)過跨膜信號傳遞或跨膜信號轉導（signaltransduction）過程，最終才間接地引發(fā)靶細胞產(chǎn)生各種生物學效應。第三節(jié)細胞跨膜信號傳遞功效返回首頁細胞基本功能專題知識講座第66頁細胞內主要跨膜信號轉導路徑：

●

G-蛋白偶聯(lián)受體介導跨膜信號傳遞路徑●離子通道受體介導跨膜信號傳遞路徑

●酶偶聯(lián)受體介導跨膜信號傳遞路徑返回首頁細胞基本功能專題知識講座第67頁（一）參加G-蛋白偶聯(lián)受體跨膜信號轉導信號分子

G-蛋白偶聯(lián)受體（Gproteinlinkedreceptor）

G-蛋白（Gprotein）G-蛋白效應器:AC、PLC、PLA2、GC、PDG

生成或分解第二信使.第二信使:cAMP、IP3、DC、cGMP、Ca2+返回首頁細胞基本功能專題知識講座第68頁

（二）G-蛋白偶聯(lián)受體信號轉導主要路徑返回首頁細胞基本功能專題知識講座第69頁第二信使學說配體+受體G蛋白-GDPG蛋白-GTP效應器酶第二信使第二信使前體蛋白激酶及其它細胞功效改變返回首頁細胞基本功能專題知識講座第70頁

1.受體-G-蛋白-AC路徑

①興奮性信息物質（配體）+受體→配體-受體復合物→受體活化→配體-受體-Gs-蛋白復合物→激活AC→催化胞內ATP→生成cAMP→激活PKA（在不一樣細胞中，PKA磷酸化底物蛋白不一樣，因而其功效也不一樣）。

②抑制興奮性信息物質（配體）+受體→活化受體則激活Gi→抑制AC活性→胞內cAMP降低。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第71頁細胞基本功能專題知識講座第72頁2.受體-G-蛋白-PLC路徑配體+受體激活Gi激活磷脂酶C（PLC）DGIP3內質網(wǎng)釋放Ca2+↑

［Ca2+］↑蛋白激酶C（PKC）+Ca2+信號轉導

PIP2

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第73頁細胞基本功能專題知識講座第74頁二、離子通道受體介導信號轉導

化學門控通道（chemically-gatedionchannel）

N2受體、GABAA受體、甘氨酸受體、谷氨酸受體和5-HT受體．

電壓門控通道（voltage-gatedionchannel)

如Na+通道、K+通道、Ca2+通道等。

機械門控通道(mechanically-gatedionchannel)如內耳耳蝸毛細胞．返回首頁細胞基本功能專題知識講座第75頁化學門控通道化學物質控制：

(遞質、激素等)例：終板膜化學門控通道細胞基本功能專題知識講座第76頁電壓門控通道跨膜電位控制刺激信號→膜電位改變

→電壓門控通道開放

→離子跨膜移動

→完成信號傳遞。例：鈉通道、鈣通道等。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第77頁三、酶偶聯(lián)受體介導信號轉導酪氨酸激酶受體（tyrosinekinasereceptor,TKR）

細胞基本功能專題知識講座第78頁鳥苷酸環(huán)化酶受體（guanylylcyclasereceptor）

受體分子只有一個跨膜α螺旋，膜外N端有配體結合位點，膜內C端有鳥苷酸環(huán)化酶（GC）結構域.

配體與受體結合→激活GC（勿需G-蛋白參加）→胞質內GTP生成cGMP→激活PKG→磷酸化底物蛋白，完成信號轉導心房鈉尿肽（atrialnatriureticpeptide，ANP）就是鳥苷酸環(huán)化酶受體配體。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第79頁第四節(jié)骨骼肌興奮和收縮

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第80頁（一）神經(jīng)-肌接頭結構

1.接頭前膜2.接頭間隙3.接頭后膜(終板膜)一骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮傳遞返回首頁細胞基本功能專題知識講座第81頁［終板膜特征］：比普通肌膜要厚，形成許多小凹陷皺壁。終板膜上存在大量N-受體，能與Ach特異性結合。終板膜表面存在大量AchE，及時分解Ach。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第82頁（二）神經(jīng)-肌接頭處興奮傳遞過程

AP抵達運動神經(jīng)末梢

電壓門控Ca2+通道打開，Ca2+內流

神經(jīng)末梢釋放大量ACh

經(jīng)接頭間隙彌散

ACh與終板膜上N-ACh-R結合離子通道打開

Na+內流（和K+外流）

終板膜產(chǎn)生終板電位(EPP)（局部去極化電位，約60mV）

肌細胞膜去極化達閾電位，電壓門控通道打開，產(chǎn)生AP1.乙酰膽堿釋放2.終板電位形成3.乙酰膽堿降解返回首頁細胞基本功能專題知識講座第83頁神經(jīng)肌接頭興奮傳遞過程返回首頁細胞基本功能專題知識講座第84頁

［小結］

受體本身也是通道，允許Na+，K+同時經(jīng)過。終板電位:局部電位興奮傳遞:1對1量子式釋放返回首頁細胞基本功能專題知識講座第85頁

EPP系一個局部電位（local

potential）。

其特點是：含有等級性反應，電位幅度與ACh釋放量成正比；不含有“全或無”現(xiàn)象；能以電擔心性擴布；無不應期；含有總和現(xiàn)象。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第86頁

4.神經(jīng)-肌接頭傳遞特征：

（1）單向傳遞；（2）時間延擱；（3）易受環(huán)境改變和藥品影響。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第87頁

影響神經(jīng)-肌接頭興奮傳遞原因

1.影響乙酰膽堿釋放原因動作電位；細胞外液中Ca２＋、Mg２＋濃度。

2.影響乙酰膽堿與受體結合原因筒箭毒、三碘季銨酚

3.影響膽堿酯酶活性原因有機磷農藥返回首頁細胞基本功能專題知識講座第88頁二、骨骼肌細胞結構特點（一）肌小節(jié)

1.肌原纖維結構特點：返回首頁細胞基本功能專題知識講座第89頁

相鄰兩Z線之間區(qū)域2.肌小節(jié)組成收縮和舒張基本單位中間暗帶和兩側各1／2明帶細胞基本功能專題知識講座第90頁

(二)肌管系統(tǒng)

1.橫管系統(tǒng)

2.縱管系統(tǒng)3.三聯(lián)體

橫管終末池

縱管返回首頁細胞基本功能專題知識講座第91頁三、骨骼肌細胞興奮-收縮耦聯(lián)興奮-收縮耦聯(lián)(excitation-contractioncoupling)

以肌膜電改變?yōu)樘卣髋d奮過程和以肌絲滑行為基礎收縮過程之間中介過程。

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第92頁[步驟]

（一）興奮經(jīng)過橫管傳向肌細胞深部；（二）Ca２＋釋放；動作電位傳至終末池→Ca２＋通道開放→Ca２＋擴散到肌質中→觸發(fā)肌絲滑行（三）肌質網(wǎng)鈣泵對Ca２＋回攝.返回首頁細胞基本功能專題知識講座第93頁骨骼肌興奮-收縮耦聯(lián)返回首頁細胞基本功能專題知識講座第94頁四、骨骼肌收縮機制肌絲滑行學說返回首頁細胞基本功能專題知識講座第95頁細胞基本功能專題知識講座第96頁(一)肌絲分子組成１粗肌絲主要由肌凝蛋白（亦稱肌球蛋白)組成。桿部向M線聚合成束；頭部裸露在表面,形成橫橋。

返回首頁細胞基本功能專題知識講座第97頁橫橋功效：①與細肌絲上位點可逆性結合，拉動細肌絲向M線方向滑行。②含有ATP酶作用。返回首頁細胞基本功能專題知識講座第98頁

2.細肌絲肌鈣蛋白肌動蛋白原肌凝蛋白收縮蛋白：肌動蛋白、肌凝蛋白調整蛋白：原肌凝蛋白、肌鈣蛋白返回首頁細胞基本功能專題知識講座第99頁(二)肌肉收縮基本過程返回首頁細胞基本功能專題知識講座第100頁細胞基本功能專題知識講座第101頁Ca2+和肌鈣蛋白結合，誘發(fā)橫橋和肌纖蛋白相互作用細胞基本功能專題知識講座第102頁五、肌肉收縮形式及其影響原因

骨骼肌收縮可表現(xiàn)為肌肉長度或張力機械改變，其收縮形式取決于：

外加刺激條件收縮時所遇