細(xì)胞的基本功能課件

第二章

細(xì)胞的基本功能第二章細(xì)胞的基本功能第一節(jié)

細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能第一節(jié)細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)二、跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)第二章細(xì)胞的基本功能課件（一）單純擴(kuò)散

（simplediffusion）概念：脂溶性物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)

跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)影響因素：*動(dòng)力：濃度差*阻力：通透性（

permeability）

通透性

：物質(zhì)通過膜的難易程度

（一）單純擴(kuò)散（simplediffusion）（二）易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）（1）

概念：在膜蛋白的幫助下物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)

特點(diǎn)：從高濃度到低濃度

特異性

受調(diào)節(jié)

（二）易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion（二）易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）（2）

分類：*載體（

carrier）

：

結(jié)構(gòu)特異性高

有飽和現(xiàn)象

有競爭性抑制現(xiàn)象

（二）易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion第二章細(xì)胞的基本功能課件*通道（

channel）：

特點(diǎn)：有一定特異性，但沒有載體嚴(yán)格;可以處

于開放或關(guān)閉的不同功能狀態(tài)，其通透

性變化快

化學(xué)門控通道（chemically-gatedchannel）

電壓門控通道（voltage-gatedchannel）

化學(xué)門控通道（mechanically-gatedchannel）*通道（channel）：（二）易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）（3）

離子的易化擴(kuò)散

濃度差

電位差

通透性電化學(xué)梯度（二）易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）（三）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

（

activetransport）1.概念：通過細(xì)胞本身的耗能將物質(zhì)從低濃度側(cè)向高濃度側(cè)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)

被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

（

passivetransport）單純擴(kuò)散、易化擴(kuò)散（三）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（activetransport）2.分類：*原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

（primaryactivetransport）

鈉-鉀泵（sodium-potassiumpump，鈉泵）*繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

（secondaryactivetransport）2.分類：

第二章細(xì)胞的基本功能課件鈉-鉀泵活動(dòng)生理意義*胞內(nèi)低Na，維持細(xì)胞體積*胞內(nèi)高K，酶活性----新陳代謝正常進(jìn)行*勢能儲備

鈉、鉀的易化擴(kuò)散

繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)

（cotransport）

鈉-鉀泵活動(dòng)生理意義細(xì)胞外

高鈉，低糖細(xì)胞內(nèi)

低鈉，高糖細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)第二章細(xì)胞的基本功能課件Na+Ca2+AntiportNa+Ca2+Antiport鈉-鉀泵活動(dòng)生理意義*胞內(nèi)低Na，維持細(xì)胞體積*胞內(nèi)高K，酶活性----新陳代謝正常進(jìn)行*勢能儲備

鈉、鉀的易化擴(kuò)散

繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)

同向轉(zhuǎn)運(yùn)（symport）

逆向轉(zhuǎn)運(yùn)（antiport）鈉-鉀泵活動(dòng)生理意義第二章細(xì)胞的基本功能課件（四）入胞（endocytosis）和

出胞（exocytosis）入胞和出胞：大分子、團(tuán)塊

膜的運(yùn)動(dòng)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：小分子（四）入胞（endocytosis）和出胞（exocyto入胞（

endocytosis）

胞飲

胞吞入胞（endocytosis）（四）入胞和

出胞入胞（

endocytosis）

胞飲

胞吞出胞（exocytosis）（四）入胞和出胞入胞（endocytosis）出胞（exocytosis）出胞（exocytosis）

細(xì)胞生理學(xué)(TheCellularBasisofMedicalPhysiology)

細(xì)胞生理學(xué)(TheCellularBasisof第二章細(xì)胞的基本功能課件細(xì)胞的生物電一、靜息電位（RestingPotential,RP)

安靜狀態(tài)下細(xì)胞膜兩側(cè)的電位差

極化

(polarization):

去極化（depolarization)超極化(hyperpolarization)復(fù)極（repolarization)細(xì)胞的生物電復(fù)極（repolarization)RP的形成機(jī)理：［K+]i>[K+]oPK+

高K+外流促進(jìn)K+外流的濃度勢能阻礙K+外流的電場力＝K+的凈外流為零RP的形成機(jī)理：PK+高證明：1、Nernst公式

Ek=59.5Log[K+]o/[K+]i(mV)

理論值

–87mV，實(shí)際值

–77mV2、改變細(xì)胞外液中的K+濃度3、通道阻斷劑四乙銨(TEA)證明：Ek=59.5Log[K+]o/[K

二、動(dòng)作電位

(ActionPotential,AP)1.概念二、動(dòng)作電位1.概念第二章細(xì)胞的基本功能課件

二、動(dòng)作電位

(ActionPotential,AP)AP：細(xì)胞受刺激后在RP基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位快速倒轉(zhuǎn)和復(fù)原興奮（excitation）：產(chǎn)生AP興奮性（excitability）：接受刺激產(chǎn)生AP的能力二、動(dòng)作電位AP：細(xì)胞受刺激后在上升支去極化（-700 mV）超射（0+30mV）下降支復(fù)極化（+30mV-70mV）去極化后電位（負(fù)后電位）超極化后電位（正后電位）

峰電位后電位AP上升支去極化（-700 mV）峰電位后電2.AP產(chǎn)生機(jī)制膜內(nèi)外Na+不均勻分布（外高內(nèi)低）膜突然對Na+通透增大（Na+通道開放）Na+內(nèi)流達(dá)Na+平衡電位去極化復(fù)極化：Na+通道關(guān)閉，K+通道開放，K+外流2.AP產(chǎn)生機(jī)制膜內(nèi)外Na+不均勻分布（外高內(nèi)低）去極化1、Nernst公式ENa=59.5Log[Na+]o/[Na+]i(mV)

超射值=ENa2、改變細(xì)胞外液的Na＋濃度3、河豚毒(tetrodotoxin,TTX）4、電壓鉗或膜片鉗證據(jù)1、Nernst公式ENa=59.5Log[Na+]第二章細(xì)胞的基本功能課件3.鈉通透性變化的本質(zhì)和細(xì)胞興奮性周期性變化3.鈉通透性變化的本質(zhì)和細(xì)胞興奮性周期性變化

圖2-14膜片鉗實(shí)驗(yàn)布置示意圖A：圖中Ip為記錄到的單通道電流，VCMD決定設(shè)定的膜電位數(shù)值B：在大鼠胚胎骨骼肌細(xì)胞膜片上記錄到的由ACH激活的單通道離子電流，強(qiáng)度為pA（皮安）級圖

圖2-15電壓門控Na+通道的膜片鉗記錄A：隨著靜息電位（Em）由－110mV突然固定到－50mV，在3次膜片鉗實(shí)驗(yàn)記錄到的離子電流

B：將144次膜片鉗記錄到的離子電流曲線進(jìn)行平均疊加，得到一條類似圖2-13中曲線C的Na+電流曲線，說明后者是多數(shù)Na+通道激活的結(jié)果

圖2-15電壓門控Na+通道的膜片鉗記m

m

m

h

m

m

m

h

m

m

m

h

失活激活<1ms復(fù)活復(fù)極到RP去極自動(dòng)備用狀態(tài)失活狀態(tài)激活狀態(tài)mmmhmmmhmmmh失活激活<1興奮性的周期性變化：

絕對不應(yīng)期(absoluterefractoryperiod)

相對不應(yīng)期(relativerefractoryperiod)低常期(subnormalperiod)

超常期(supranormalperiod)興奮性的周期性變化：后電位的產(chǎn)生機(jī)制去極化后電位（負(fù)后電位）：細(xì)胞外一過性K蓄積超極化后電位（正后電位）：Na泵活動(dòng)增強(qiáng)后電位的產(chǎn)生機(jī)制去極化后電位（負(fù)后電位）：細(xì)胞外一過性K蓄積4.動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)4.動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)4.動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)閾電位（thresholdmembranepotential）

能引起Na通道大量開放而爆發(fā)AP的臨界膜電位水平4.動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)閾電位（thresholdmemb刺激Na通道開Na內(nèi)流去極化AP升支K通道開AP降支K外流再生性循環(huán)刺激Na通道開Na內(nèi)流去極化5.動(dòng)作電位的傳導(dǎo)局部電流（localcurrent）跳躍傳導(dǎo)（saltatoryconduction）速度快節(jié)能5.動(dòng)作電位的傳導(dǎo)局部電流（localcurrent）第二章細(xì)胞的基本功能課件第二章細(xì)胞的基本功能課件第二章細(xì)胞的基本功能課件第二章細(xì)胞的基本功能課件6.動(dòng)作電位的特點(diǎn)：*大小與刺激強(qiáng)度無關(guān)*不衰減傳導(dǎo)*不能融合全或無

(allornone)6.動(dòng)作電位的特點(diǎn)：全或無(allornone)8.局部電位（localpotential)由閾下刺激引起的小的電位變化*大小與刺激強(qiáng)度有關(guān)*衰減傳播----電緊張性擴(kuò)布

（electrotonicpropagation）*可能總和時(shí)間性總和（temporalsummation）空間性總和（spatialsummation）8.局部電位（localpotential)由閾下刺激引第二章細(xì)胞的基本功能課件

肌細(xì)胞的收縮功能

肌細(xì)胞的收縮功能1.神經(jīng)-肌接頭興奮的傳遞1.神經(jīng)-肌接頭興奮的傳遞第二章細(xì)胞的基本功能課件第二章細(xì)胞的基本功能課件終板電位（endplatepotential）*大小與Ach釋放量有關(guān)*電緊張性擴(kuò)布

*可能總和微終板電位（miniatureendplatepotential）

0.4mV終板電位（endplatepotential）神經(jīng)－肌接頭化學(xué)傳遞的特征：*１：１傳遞

足量釋放，及時(shí)清除（膽堿脂酶）*單向性傳遞*時(shí)間延擱*易受藥物和其他環(huán)境因素的影響神經(jīng)－肌接頭化學(xué)傳遞的特征：足量釋放，及時(shí)清除（膽堿脂影響神經(jīng)－肌接頭化學(xué)傳遞的因素①肉毒桿菌毒素，可抑制Ach的釋放。②有機(jī)磷農(nóng)藥可抑制膽堿酯酶，ACh積聚,出現(xiàn)肌細(xì)胞攣縮等中毒癥狀。③美洲箭毒可以同ACh競爭結(jié)合位點(diǎn),肌松劑。④接頭后膜上ACh受體功能異常,重癥肌肉無力。影響神經(jīng)－肌接頭化學(xué)傳遞的因素①肉毒桿菌毒素，可抑制Ach的二、骨骼肌收縮的分子機(jī)制

滑行理論（slidingtheory）（一）肌絲的分子結(jié)構(gòu)

（二）收縮過程二、骨骼肌收縮的分子機(jī)制第二章細(xì)胞的基本功能課件第二章細(xì)胞的基本功能課件粗肌絲-----肌凝蛋白（肌球蛋白）*頭部：橫橋（cross-bridge）

與肌動(dòng)蛋白結(jié)合

ATP酶活性（需與肌動(dòng)蛋白結(jié)合

）*桿部

：

粗肌絲主桿粗肌絲-----肌凝蛋白（肌球蛋白）細(xì)肌絲

*肌動(dòng)蛋白（actin）

組成細(xì)肌絲主桿

與橫撟結(jié)合，激活其ATP酶*原肌球蛋白（tropomysin）

阻止肌動(dòng)蛋白與橫撟結(jié)合*肌鈣蛋白（tropoin）

TnT：與原肌球蛋白結(jié)合

TnI：

肌動(dòng)蛋白結(jié)合

TnC：與Ca2+結(jié)合細(xì)肌絲MSATTMTICMSATTMTICCa2+Ca2+安靜狀態(tài)胞漿[Ca2+]MSATTMTICMSATTMTICCa2+Ca2+安靜狀態(tài)第二章細(xì)胞的基本功能課件（三）興奮收縮耦聯(lián)（Excitation-contractioncoupling）概念：動(dòng)作電位為特征的興奮與以肌絲滑行為特征的收縮聯(lián)系起來的中介過程

1.肌管系統(tǒng)

T管

L管

終池

三聯(lián)管結(jié)構(gòu)（三）興奮收縮耦聯(lián)第二章細(xì)胞的基本功能課件2.興奮收縮耦聯(lián)過程

電興奮通過T管傳入細(xì)胞內(nèi)

三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞

L管釋放Ca2+和再攝取Ca2+

2.興奮收縮耦聯(lián)過程三、骨骼肌收縮的力學(xué)分析（1）（一）骨骼肌收縮的外部表現(xiàn)

長度縮短

或/和

張力增高

等張收縮（isotoniccontraction）

等長收縮

（isometriccontraction）

單收縮（singletwich）

強(qiáng)直收縮（tetanus）

三、骨骼肌收縮的力學(xué)分析（1）第二章細(xì)胞的基本功能課件三、骨骼肌收縮的力學(xué)分析（2）（二）前負(fù)荷對收縮的影響*前負(fù)荷（preload）肌肉收縮之前所遇到的負(fù)荷，決定初長度*初長度（initiallength）肌肉收縮之