細(xì)胞膜的基本功能（生理學(xué)課件）

第一節(jié)細(xì)胞膜的基本功能“液態(tài)鑲嵌模型”

其基本內(nèi)容為：細(xì)胞膜是以液態(tài)脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著不同生理功能的蛋白質(zhì)。

一、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能小分子物質(zhì)或離子的跨膜運轉(zhuǎn)根據(jù)其是順濃度差還是逆濃度差，或消耗能量與否，分為被動轉(zhuǎn)運和主動轉(zhuǎn)運兩大類：被動轉(zhuǎn)運是指小分子物質(zhì)順電位差或化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運過程。

特點：①不直接消耗能量；②順電-化學(xué)梯度進(jìn)行

分類：①單純擴散；②易化擴散

（一）單純擴散細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液中的一些脂溶性物質(zhì)由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。如人體內(nèi)O2、CO2、NO、脂肪酸和類固醇等的跨膜擴散。

（二）易化擴散

一些非脂溶性或脂溶性很小的物質(zhì),在特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”下,由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。易化擴散有兩種形式：

①通道介導(dǎo)的易化擴散

離子通道：（水相孔道）

Na+、K+、Ca2+、Cl-等離子的通道有幾十種。

②載體介導(dǎo)的易化擴散

載體蛋白：（結(jié)合位點）葡萄糖、氨基酸

依靠通道的易化擴散轉(zhuǎn)運的物質(zhì):各種帶電離子

離子通道的特性與分類①具有相對特異性②離子跨膜擴散的動力

膜兩側(cè)離子濃度差和電位差（亦稱電化學(xué)梯度）所形成的擴散勢能。③離子跨膜擴散的條件

離子通道必須是開放的。門控過程:

離子通道在未激活時是關(guān)閉的，在一定條件下“閘門”被打開，才允許離子通過，這一過程稱為門控過程，時間一般都很短，為數(shù)個或數(shù)十個ms。

門控離子通道的分類

1.電壓門控通道

2.化學(xué)門控通道

3.機械門控通道

依靠載體的易化擴散轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸等小分子親水物質(zhì)依靠載體易化擴散的特點:

①特異性

②飽和現(xiàn)象

③競爭性抑制§滲透擴散：

滲透壓低滲透壓高水的跨膜轉(zhuǎn)運是由滲透壓差所驅(qū)動。（三）主動轉(zhuǎn)運細(xì)胞膜通過離子泵將一些離子逆濃度差或

逆電位差進(jìn)行的轉(zhuǎn)運過程，稱為離子的主動轉(zhuǎn)運。主動轉(zhuǎn)運消耗的能量幾乎都是由ATP分解提供的。

主動轉(zhuǎn)運特點：

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)（離子泵）的“幫助”；③是逆電-化學(xué)梯度進(jìn)行的。

原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運：

鈉-鉀泵鈉-鉀泵是鑲嵌在細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層中的一種特殊蛋白質(zhì)，它本身具有ATP酶的活性，可以分解ATP獲得能量，進(jìn)行Na+和Ｋ+的主動轉(zhuǎn)運，因此又稱為Na+—K+依賴式ATP酶。

鈉泵活動時，它泵出Na+和泵入Ｋ+這兩個過程是同時進(jìn)行、耦聯(lián)在一起的，稱排鈉攝鉀。離子通道轉(zhuǎn)運與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運模式圖（四）入胞和出胞

細(xì)胞通過膜的變形和破裂，使某些大分子物質(zhì)或團(tuán)塊進(jìn)出細(xì)胞的過程，分別稱為出胞和入胞。出胞和入胞均需消耗能量，故也屬于主動轉(zhuǎn)運。

胞吐:是指細(xì)胞內(nèi)某些大分子物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊排出細(xì)胞的過程，又稱出胞。如：分泌

胞納:指細(xì)胞外的大分子物質(zhì)或團(tuán)塊進(jìn)入細(xì)胞的過程，又稱胞納入胞。

如：吞噬；吞飲。

胞吐示意圖人體及其他生物體的可興奮細(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。如：心電圖、腦電圖、肌電圖等

第二節(jié)細(xì)胞的生物電活動

細(xì)胞的跨膜靜息電位和動作電位膜電位:生物細(xì)胞以膜為界，膜內(nèi)外的電位差簡稱跨膜電位。

生物電現(xiàn)象的兩種表現(xiàn)：安靜狀態(tài)

——

靜息電位(RP)

興奮狀態(tài)

——動作電位(AP)一、靜息電位：(RP)(一)靜息電位概念靜息電位：

在安靜狀態(tài)下存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。靜息電位:細(xì)胞處于安靜狀態(tài)時，膜內(nèi)外存在的電位差。靜息電位的范圍：-10～-100mV之間

極化:以膜為界，外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)。（二）生物電現(xiàn)象產(chǎn)生的機制細(xì)胞膜對各種離子的通透性不同：安靜時：K+

＞Cl-＞Na+＞A-興奮時：膜對Na+的通透性突然增大1.細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的離子分布

①靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)、外離子分布不均：

細(xì)胞膜外的主要是Na+、Cl-

細(xì)胞膜內(nèi)的主要是K+、A-

②靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對各種離子的通透性不同：

通透性：K+＞Cl-＞Na+＞A-靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜主要對K+有通透性。§靜息電位的產(chǎn)生條件膜內(nèi)：膜外：靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜主要對K+有通透性：促使K+外流的動力：膜兩側(cè)[K+]的濃度差，阻止K+外流的阻力：膜兩側(cè)的電位差

當(dāng)動力（濃度差）＝阻力（電位差）

K+的跨膜凈通量＝零，此時的電位差值稱為K+的平衡電位。∴靜息電位（RP）=K+的平衡電位二、動作電位(AP)

（一）動作電位概念：

是指細(xì)胞在接受有效刺激后，在靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的快速、可向遠(yuǎn)處傳播的膜電位變化。是可興奮細(xì)胞興奮的標(biāo)志。

去極化上升支反極化或超射鋒電位下降支—復(fù)極化動作電位后電位負(fù)后電位正后電位

單一神經(jīng)或肌細(xì)胞動作電位的特性：1.“全或無”定律

2.可擴播性

3.不衰減傳導(dǎo)

去極相上升支下降支刺激局部電位閾電位去極化零電位反極化（超射）復(fù)極化后電位（負(fù)、正）復(fù)極相動作電位的圖形去極化（除極）：

膜內(nèi)、外電位差向小于RP值的方向變化的過程。(例如由-70→-50mV)反極化（超射）:

細(xì)胞膜由外正內(nèi)負(fù)的極化狀態(tài)變?yōu)閮?nèi)正外負(fù)的極性反轉(zhuǎn)過程。復(fù)極化:去極化后再向極化狀態(tài)恢復(fù)的過程。超極化:RP的絕對值增大(例如由-70→-90mV)（1）動作電位產(chǎn)生的條件

①膜內(nèi)外存在[Na+]的濃度差:[Na+]i＜[Na+]O≈1∶10；即細(xì)胞膜外Na+濃度比細(xì)胞膜內(nèi)高10倍左右。

②膜受到刺激時，對Na+的通透性突然增加：

即細(xì)胞膜上的電壓門控性Na+通道激活開放。

（二）動作電位的產(chǎn)生機制細(xì)胞膜電壓門控性Na+通道激活開放，Na+內(nèi)流促使Na+內(nèi)流的動力：Na+濃度差、電場引力阻止Na+內(nèi)流的阻力：電位差

當(dāng)動力和阻力達(dá)到動態(tài)平衡時，Na+的凈擴散通量為零，此時的電位差值稱為Na+的平衡電位。Na+通道失活，K+繼續(xù)外流，使膜電位恢復(fù)到RP水平。[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵(三)動作電位的觸發(fā)

1.閾電位

（1)概念：使膜產(chǎn)生動作電位的臨界膜電位值稱為閾電位。

（2)產(chǎn)生動作電位的必要條件：靜息電位去極化達(dá)到閾電位。

（3)靜息電位和閾電位的差值可影響細(xì)胞興奮性的高低。2.局部電位

（1)概念：由少量Na+通道開放引起的去極膜電位波動。

（2)產(chǎn)生條件：閾下刺激引起。

（3)特點：沒有“全或無”的現(xiàn)象、衰減性傳導(dǎo)、可以總和。一、神經(jīng)-肌肉接頭處興奮的傳遞

(一)神經(jīng)-肌接頭處的結(jié)構(gòu)

由神經(jīng)末梢和相接觸的骨骼肌細(xì)胞膜組成，是神經(jīng)沖動由神胞傳遞至骨骼肌的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，由接頭前膜、接頭間隙和接頭后膜構(gòu)成。(二)神經(jīng)-肌接頭處興奮傳遞過程電----化學(xué)----電圖示神經(jīng)-肌接頭超微示意圖第三節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能二、骨骼肌的收縮原理㈠骨骼肌的微細(xì)結(jié)構(gòu)1.肌原纖維和肌節(jié)肌節(jié)是肌肉收縮和舒張的最基本單位。圖示肌節(jié)示意圖肌小節(jié)是肌細(xì)胞收縮的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。2.肌絲分子組成(1)粗肌絲—由肌凝蛋白組成桿部—粗肌絲的主干頭部—橫橋:1)是具有ATP酶的活性；2)橫橋與細(xì)肌絲相應(yīng)的位點進(jìn)行可逆性結(jié)合，發(fā)生周期性擺動，

牽引細(xì)肌絲向暗帶的M線方向滑行。圖示粗肌絲超微結(jié)構(gòu)示意圖

(2)細(xì)肌絲肌纖蛋白--細(xì)肌絲的主干,具有橫橋結(jié)合的位點原肌球蛋白--靜息時掩蓋橫橋結(jié)合位點肌鈣蛋白--Ca2+的受體;圖示細(xì)肌絲超微結(jié)構(gòu)示意圖3.肌管系統(tǒng)橫管系統(tǒng)：T管將肌細(xì)胞膜上電的變化沿橫管傳入細(xì)胞內(nèi)。縱管系統(tǒng)：L管通過對鈣的儲備、釋放和再積聚，觸發(fā)和終止肌小節(jié)的收縮。三聯(lián)管把肌細(xì)胞膜上電的變化和細(xì)胞內(nèi)的收縮過程銜接或耦聯(lián)起來的關(guān)鍵部位。（二）骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)三個主要步驟：

①電興奮通過橫管傳至三聯(lián)管②三聯(lián)管處的信息傳遞③肌漿網(wǎng)（縱管系統(tǒng)）中Ca2+的釋放、再聚積興奮-收縮耦聯(lián)：

肌細(xì)胞的興奮

肌細(xì)胞的收縮Ca2+Ca2+是興奮-收縮耦聯(lián)的耦聯(lián)物（電變化）（機械變化）骨骼肌舒張:

1.等張收縮與等長收縮等張收縮:肌肉承受負(fù)荷＜肌肉本身收縮力時，

只有長度縮短而張力不變的收縮,稱為等張收縮。等長收縮:肌肉承受負(fù)荷≥肌肉本身收縮力時，

只有張力增加而長度不變的收縮,稱為等長收縮。四、骨骼肌收縮收縮形式及影響因素

肌肉收縮收縮形式

根據(jù)肌肉的張力與長度的改變，肌肉收縮時可分為等張收縮和等長收縮兩種形式：2.單收縮與強直收縮

根據(jù)所給肌肉的刺激頻率不同，肌肉興奮收縮時可呈單收縮和強直收縮兩種形式：

單收縮：肌肉受一次刺激引發(fā)一次動作電位