《細胞基本功能》PPT課件.ppt

1、第二章 細胞的基本功能,第一節(jié) 細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 第二節(jié) 細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導功能 第三節(jié) 細胞的生物電現(xiàn)象 第四節(jié) 肌細胞的收縮功能,本章要求,掌 握 1.單純擴散、易化擴散的概念、形式和特點； 2.原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的概念和轉(zhuǎn)運機制； 3.靜息電位、動作電位的概念及產(chǎn)生機制； 4.動作電位、局部反應的特點； 5.興奮在同一細胞上傳導的形式及特點； 6.興奮-收縮耦聯(lián)的概念及其耦聯(lián)物質(zhì),第一節(jié) 細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,一、細胞膜的結(jié)構(gòu)概述 細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有極少量的糖類物質(zhì),液態(tài)鑲嵌模型（fluid mosaic model）的基本內(nèi)容是：膜以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為

2、基架，其中鑲嵌著具有不同分子結(jié)構(gòu)和生理功能的蛋白質(zhì),細胞膜的液態(tài)鑲嵌模型,二、細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,一) 單純擴散 概念：是一種簡單的物理擴散，沒有生物學的轉(zhuǎn)運機制參與。 擴散的方向和速度：取決于物質(zhì)在膜兩側(cè)的濃度差和膜對該物質(zhì)的通透性。 影響擴散量的因素：濃度差：是物質(zhì)擴散的動力；通透性：通透性愈大，擴散量也愈大,二) 易化擴散,1.載體介導的易化擴散 載體蛋白質(zhì)有較高的結(jié)構(gòu)特異性。 飽和現(xiàn)象。 競爭性抑制,載體介導的易化擴散,通道介導的易化擴散示意圖,通道介導的易化擴散,門控離子通道分為三類： 1. 電壓門控通道：在膜去極化到一定電位時開放，如神經(jīng)元上的Na+ 通道； 2. 化學門控通道：

3、受膜環(huán)境中某些化學物質(zhì)的影響而開放,這類化學物質(zhì)（配基）主要來自細胞外液，如激素、遞質(zhì)等； 3. 機械門控通道：當膜的局部受牽拉變形時被激活，如觸覺的神經(jīng)末梢、聽覺的毛細胞等都存在這類通道,三）主動轉(zhuǎn)動,概念：細胞通過本身的某種耗能過程，將某種物質(zhì)的分子或離子由膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一側(cè)的過程。 分類：原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運、繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 二者區(qū)別： 原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運：直接利用ATP能量 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運：間接利用ATP能量,鈉鉀泵（sodium-potassium pump,簡稱鈉泵，也稱Na+-K+依賴式。 作用：在消耗代謝能的情況下逆濃濃度差將細胞內(nèi)的3個Na+移出膜外，同時把細胞外的2個K+移

4、入膜內(nèi)，因而保持了膜內(nèi)高K+和膜外高Na+的不均衡離子分布 。 意義：鈉泵活動造成的細胞內(nèi)高K+是許多代謝過程的必需條件；鈉泵將Na+排出細胞將減少水分子進人細胞內(nèi)，對維持細胞的正常體積有一定意義；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。這種勢能是細胞內(nèi)外Na+和K+等順著濃度差和電位差移動的能量來源,原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運示意圖,繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運,四）入 胞 和 出 胞,第二節(jié)細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導功能,跨膜信號轉(zhuǎn)導方式分為三類： G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導； 酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導； 離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導。 每類都通過各自不同的細胞信號分子完成信號轉(zhuǎn)導,由膜受體-

5、G-蛋白-膜效應器酶組成的跨膜信號傳遞系統(tǒng)和第二信使類物質(zhì)的生成,第三節(jié) 細胞的生物電現(xiàn)象,生物電（bioc-lectricity） ：是指一切活細胞無論處于靜息狀態(tài)還是活動狀態(tài)都存在的電現(xiàn)象。 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,一）靜 息 電 位,靜息電位（resting potential，RP）是指細胞處于靜息狀態(tài)時，細胞膜兩側(cè)存在的電位差。 意義：是動作電位產(chǎn)生的基礎,靜息電位測定示意圖,A: 電極A與B均置 于細胞外表面,B：電極A置于 細胞外，電 極B插入細 胞內(nèi)，記錄 到細胞內(nèi)外 的電位差,靜息電位產(chǎn)生的機制,產(chǎn)生條件主要有兩個： 細胞內(nèi)外各種離子的濃度

6、分布不均，即存在濃度差； 在不同狀態(tài)下，細胞膜對各種離子的通透性不同,膜電位幾種狀態(tài),極 化：安靜時存在于膜兩側(cè)的穩(wěn)定的內(nèi)負 外正的狀態(tài)。 超極化：膜內(nèi)負電位增大。 去極化：膜內(nèi)負電位減小。 復極化：細胞發(fā)生去極化后，膜電位有恢 復到極化狀態(tài),二）動 作 電 位,概念：動作電位(action potential,AP)是指細胞受刺激時在靜息電位基礎上產(chǎn)生的可擴布的電位變化。 意義：是細胞處于興奮狀態(tài)的標志,單一神經(jīng)纖維的動作電位示意圖,動 作 電 位 的 產(chǎn) 生機制,動作電位的產(chǎn)生條件與閾電位,閾電位：能觸發(fā)動作電位的膜電位臨界值 。閾電位大約比正常靜息電位的絕對值小1020mV 。 動作電位

7、的產(chǎn)生條件：靜息電位去極化達到閾電位水平,動 作 電 位 的 特 點,動作電位呈“全或無”現(xiàn)象：動作電位一旦產(chǎn)生就達到它的最大值，其變化幅度不會因刺激的加強而增大； 不衰減性傳導：動作電位一旦在細胞膜的某一部位產(chǎn)生，就會立即向整個細胞膜傳布，而它的幅度不會因為傳布距離的增加而減小，可迅速擴布到整個細胞膜； 脈沖式：由于絕對不應期的存在，動作電位不能重合在一起，動作電位之間總有一定的間隔而形成脈沖式圖形,局 部 興 奮,局部興奮的基本特性,1）不是“全或無”的，而是隨著閾下 刺激的增大而增大； （2）不能在膜上作遠距離的傳播； （3）局部興奮是可以互相疊加的， 包括 空間性總和 時間性總和,興奮

8、在同一細胞上的傳導,A靜息時,B 發(fā) 生 興 奮 后,C 傳 導 過 程 中,第四節(jié) 肌細胞的收縮功能,本節(jié)主要以骨骼肌為例討論以下內(nèi)容： 運動神經(jīng)的興奮如何傳遞給骨骼肌細胞而使它產(chǎn)生興奮； 骨骼肌細胞的興奮如何引發(fā)它收縮； 肌細胞的收縮機制； 骨骼肌的收縮形式； 影響骨骼肌收縮的因素,一）骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞,骨骼肌的神經(jīng)-肌接頭處的結(jié)構(gòu) ： 接頭前膜：是運動神經(jīng)末稍嵌入肌細胞膜的部位 ； 接頭后膜（運動終板或終板模）：是與頭前膜相 對應的肌細胞膜； 接頭間隙 ：間隔約50nm ，充滿了細胞外液,神經(jīng)-肌接頭處的超微結(jié)構(gòu)示意圖,二）神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞過程,神經(jīng)-骨骼肌接頭

9、處興奮傳遞的特點,單向性傳遞: 即興奮只能從接頭前膜傳向接頭后膜，而不能反傳； 時間延擱: 神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞過程須經(jīng)過許多步驟、耗時較長，一次興奮傳遞約需0.51.0ms； 易受環(huán)境變化的影響: 因接頭間隙充滿了細胞外液，而細胞外液的成分易受內(nèi)外環(huán)境變化的影響，如Ca+、H+ 等濃度及滲透壓改變、膽堿酯酶活性、某些藥物等，都可影響興奮傳遞過程,三）骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián),概念：骨骼肌細胞興奮時肌膜產(chǎn)生的電變化導致肌肉收縮的機械變化的過程被稱為興奮-收縮耦聯(lián)（excitation-contraction coupling）。 三個步驟： 電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞的深處； 三聯(lián)管結(jié)

10、構(gòu)處的信息傳遞； 肌漿網(wǎng)（即縱管系統(tǒng)）對 Ca2+釋放和再聚積,骨骼肌細胞的肌原纖維和肌管系統(tǒng),骨骼肌的收縮機制,四）骨骼肌的收縮形式,1.等長收縮和等張收縮 等長收縮：肌肉收縮時不產(chǎn)生長度的變化而僅產(chǎn)生肌張力的增加，這種形式的肌肉收縮稱為等長收縮； 等張收縮：在一定的張力基礎上產(chǎn)生肌肉的收縮時，肌肉的張力不變而產(chǎn)生肌肉的縮短，這種形式的收縮稱為等張收縮。 2.單收縮和強直收縮 單收縮：骨骼肌受到一次有效刺激，引起肌肉一次迅速的收縮，稱為單收縮。 強直收縮：肌肉受到連續(xù)的有效刺激時，當刺激頻率達到一定程度時，引起肌肉收縮的融合而出現(xiàn)強而持續(xù)的收縮，稱為強直收縮,單 收 縮 和 強 直 收 縮,

11、五）影響骨骼肌收縮的主要因素,1.前負荷：當肌肉前負荷逐漸增大時，它每次收縮所產(chǎn)生的主動張力也相應地增大；當前負荷超過最適初長度后，再增加前負荷反而會使主動張力越來越小，以致最后下降到零。 2.后負荷 ： 后負荷增加，收縮張力增加而收縮速度減小，當后負荷增大到一定程度時肌肉產(chǎn)生最大的張力，而縮短速度為零。 3.肌肉收縮能力：肌肉收縮能力增強，使肌肉收縮的張力增加、收縮速度加快，使它的作功效率增加,肌肉初長度對肌肉收縮的影響,不同初長度時粗、細肌絲重合程度和產(chǎn)生張力的關(guān)系示意圖,二、 心 肌,心肌收縮具有以下特點： 1. “全或無”式收縮 2. 對細胞外液Ca2+的依賴性 3. 心肌細胞能抵抗過度延伸的特性,復習題,1.細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運方式有哪些？簡述鈉-鉀泵的作用及意義。 2.簡述靜息電位的產(chǎn)生機制及影響靜息電位大小的因素。 3.何謂動作電位？簡述動作電位的產(chǎn)生原理及特點。 4.神經(jīng)纖維動作電位的傳導形式有哪些？其傳導的特征是什