第一章細(xì)胞的基本功能

第一章細(xì)胞的基本功能

（Cellbasicfunction）一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能二、細(xì)胞間的信息傳遞細(xì)胞生理第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能一、化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)1.化學(xué)組成細(xì)胞生理脂質(zhì)：磷脂、膽固醇蛋白質(zhì)：鑲嵌于脂質(zhì)雙層（介導(dǎo)細(xì)胞功能的實(shí)現(xiàn)）糖類：糖脂、糖蛋白（起細(xì)胞標(biāo)識(shí)的作用）（構(gòu)成膜的基架）細(xì)胞生理2.分子結(jié)構(gòu)19世紀(jì)中葉，K.W.mageli發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞表面有阻礙染料進(jìn)入的現(xiàn)象，以此提示膜結(jié)構(gòu)的存在；1899年，E.Oveition發(fā)現(xiàn)脂溶性大的物質(zhì)易入胞，推測應(yīng)為脂類屏障；1925年，兩名荷蘭人用丙酮抽提紅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，計(jì)算出細(xì)胞膜平鋪面積約為其表面積的兩倍，據(jù)此提出脂質(zhì)雙分子層模型。細(xì)胞生理“液態(tài)鑲嵌模型”（Fluidmosaicmodel）膜以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為支架，其中鑲嵌不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)（Singer&Nicolson1972）細(xì)胞生理二、膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能（一）物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的選擇性1.與物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)外的濃度有關(guān)；2.與物質(zhì)本身的特性有關(guān)；3.與分子的大小有關(guān)（細(xì)胞膜上有3-4埃的孔）；4.與物質(zhì)是否為電解質(zhì)有關(guān)。（二）膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能1.被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)⑴單純擴(kuò)散⑵易化擴(kuò)散細(xì)胞生理單純擴(kuò)散（Simplediffusion）：

靠這種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)較少，例如：二氧化碳、氧氣條件

（1）細(xì)胞膜兩側(cè)存在物質(zhì)的濃度差或電位差；指一些小的脂溶性物質(zhì)依靠分子運(yùn)動(dòng)從濃度高的一側(cè)通過細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散的方式。（2）細(xì)胞膜對(duì)該物質(zhì)有通透性。

細(xì)胞生理易化擴(kuò)散（Facilitateddiffusion）：

某些物質(zhì)能夠依靠細(xì)胞膜上的特殊蛋白的幫助，順電-化學(xué)梯度通過細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)方式。分類：（1）以載體為中介的易化擴(kuò)散(carriermediateddiffusion)（2）離子通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散(channelmediateddiffusion)※特點(diǎn)：1.特異性

2.飽和現(xiàn)象3.競爭抑制細(xì)胞生理細(xì)胞生理特點(diǎn)：2.主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（Activetransport）：

在細(xì)胞膜上載體的幫助下，通過消耗ATP，將某種物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。（1）逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)；（2）耗能（ATP）

鈉-鉀泵（四聚體脂蛋白質(zhì)）鈉-鉀泵存在的生理意義：1.高鉀環(huán)境是細(xì)胞內(nèi)多數(shù)生理活動(dòng)發(fā)生的必要條件；2.防止鈉離子過多進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)大量吸水膨脹;3.勢能貯備用于細(xì)胞的其他耗能過程。小結(jié)細(xì)胞生理指某些物質(zhì)與細(xì)胞膜接觸，導(dǎo)致接觸部位的質(zhì)膜內(nèi)陷,以包被該物質(zhì)，然后出現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)融合和斷裂，使該物質(zhì)連同包被它的質(zhì)膜一起進(jìn)入胞漿的過程，含吞飲和吞噬。4.出胞作用（Exocytosis）：出胞與入胞相反，指某些大分子物質(zhì)或顆粒從細(xì)胞排出的過程，主要見于細(xì)胞的分泌活動(dòng)等。3.入胞作用（Endocytosis）：細(xì)胞生理三、細(xì)胞膜受體細(xì)胞膜受體大多數(shù)是嵌入脂質(zhì)雙層中的固有蛋白。受體蛋白一般都由結(jié)合部位和催化部位兩部分組成。受體的特異性主要是由結(jié)合部位決定的。當(dāng)受體的結(jié)合部位與相應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)特異性地結(jié)合時(shí)，首先引起結(jié)合部位本身的分子構(gòu)型發(fā)生變化，接著又連鎖地引起催化部位的分子構(gòu)型發(fā)生改變，使原來沒有活性的酶轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿?，從而引起一系列連鎖的生化反應(yīng)，最后導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部功能活動(dòng)的改變。受體是指細(xì)胞擁有的能夠識(shí)別和選擇性結(jié)合某種配體的蛋白質(zhì)大分子。細(xì)胞生理（一）受體的種類1.催化部位是無活性的腺苷酸環(huán)化酶（腎上腺素受體）活化后催化ATP轉(zhuǎn)變?yōu)镃AMP（環(huán)一磷酸腺苷）2.催化部位是無活性的鳥甘酸環(huán)化酶（胰島素受體）活化后催化GTP轉(zhuǎn)變?yōu)镃GMP（環(huán)一磷酸鳥苷)

細(xì)胞生理一般，CAMP或CGMP的濃度變化常常使細(xì)胞的某些功能活動(dòng)發(fā)生正好相反的改變，如在肝細(xì)胞中，CAMP濃度升高時(shí)糖原分解為葡萄糖，CGMP升高時(shí)，葡萄糖合成糖原；在平滑肌細(xì)胞中，CAMP濃度升高時(shí)，細(xì)胞舒張，CGMP濃度升高時(shí)，細(xì)胞收縮。細(xì)胞生理（二）信使1.信使信息的載體或攜帶者。2.第一信使（激素和神經(jīng)遞質(zhì)）3.第二信使（CAMP和CGMP)

細(xì)胞生理第二節(jié)細(xì)胞的生長、增殖、凋亡與保護(hù)

一、細(xì)胞的生長與增殖

1.細(xì)胞的生長

具體表現(xiàn)為細(xì)胞體積的增加，細(xì)胞干重、蛋白質(zhì)及核酸含量的增加均可作為其指標(biāo)。2.細(xì)胞的增殖

即繁殖，指細(xì)胞數(shù)量增加是通過細(xì)胞分裂來實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下次分裂完成所經(jīng)歷的整個(gè)過程稱為細(xì)胞周期。細(xì)胞周期細(xì)胞生理二、細(xì)胞凋亡

（一）細(xì)胞凋亡的概念及其生物學(xué)意義

1.細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動(dòng)的由基因決定的自動(dòng)結(jié)束生命的過程。也常常被稱為細(xì)胞編程性死亡（PCD）2.生物學(xué)意義⑴清除不再需要的細(xì)胞⑵不引起炎癥反應(yīng)（二）細(xì)胞凋亡的特征1.壞死是細(xì)胞受到強(qiáng)烈理化或生物因素作用引起細(xì)胞無序變化的死亡過程

2.凋亡是細(xì)胞對(duì)環(huán)境的生理性病理性刺激信號(hào)，環(huán)境條件的變化或緩和性損傷產(chǎn)生的應(yīng)答有序變化的死亡過程。

三、細(xì)胞保護(hù)

（一）細(xì)胞保護(hù)因子

凡具有防止或明顯減輕有害物質(zhì)對(duì)機(jī)體細(xì)胞的損傷或致死作用的物質(zhì)均稱為細(xì)胞保護(hù)因子。（二）細(xì)胞保護(hù)細(xì)胞對(duì)于各種有害因素的適應(yīng)能力，稱為細(xì)胞保護(hù)。1.直接細(xì)胞保護(hù)指某些細(xì)胞合成物或藥物對(duì)細(xì)胞的直接保護(hù)作用.2.適應(yīng)性保護(hù)指細(xì)胞在事先受到某種刺激后，當(dāng)再次受到這種相同的更強(qiáng)的刺激時(shí)，細(xì)胞對(duì)這種刺激的適應(yīng)性和耐受性增強(qiáng)，從而防止刺激的攻擊。

第三節(jié)細(xì)胞的興奮性與生物電現(xiàn)象

動(dòng)物體各種器官之間的功能協(xié)調(diào)以及整體統(tǒng)一性的維持主要依靠組織與組織之間、細(xì)胞與細(xì)胞之間的信息傳遞來完成的。興奮的引起興奮的傳導(dǎo)一切活組織在受到刺激時(shí)，都能夠應(yīng)答性地出現(xiàn)一些特殊的反應(yīng)和暫時(shí)性的機(jī)能改變?？膳d奮組織（Exitabletissue）—受到刺激時(shí)，能夠產(chǎn)生動(dòng)作電位的組織?！d奮性的變化興奮（Exitation）—細(xì)胞受到刺激后產(chǎn)生動(dòng)作電位的過程?！d奮性（Exitability）—細(xì)胞受到刺激后具有產(chǎn)生動(dòng)作電位的能力?！?、興奮的引起與傳導(dǎo)興奮的引起興奮的傳導(dǎo)刺激：引起組織產(chǎn)生反應(yīng)的各種內(nèi)外環(huán)境的變化。刺激引起興奮的條件：※

刺激性質(zhì)

刺激強(qiáng)度

刺激時(shí)間興奮性的變化上述三種條件均達(dá)到閾值才能引起興奮。1.興奮的引起刺激性質(zhì)：分為適宜刺激和不適宜刺激。不同細(xì)胞有不同的適宜刺激，同一種細(xì)胞不一定只有一種適宜刺激。刺激強(qiáng)度：適宜刺激引起細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，必須有一定的強(qiáng)度。閾刺激：產(chǎn)生動(dòng)作電位所需的最小刺激強(qiáng)度?！撋洗碳ぃ捍笥陂摯碳さ拇碳?qiáng)度。閾下刺激：小于閾刺激的刺激強(qiáng)度。閾下刺激不能引起動(dòng)作電位或組織、細(xì)胞的興奮，但并非對(duì)組織細(xì)胞不產(chǎn)生任何影響?！?/p>

閾刺激、閾上刺激與最大刺激刺激時(shí)間強(qiáng)度-時(shí)間曲線大量實(shí)驗(yàn)證明，刺激強(qiáng)度和時(shí)間兩個(gè)因素之間存在著密切的關(guān)系，刺激強(qiáng)度越大引起細(xì)胞反應(yīng)所需的作用時(shí)間就越短，刺激強(qiáng)度和刺激作用時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。興奮的引起興奮的傳導(dǎo)“局部電流學(xué)說”——

細(xì)胞膜上任何一個(gè)部位受刺激后所產(chǎn)生的動(dòng)作電位，都可以沿著細(xì)胞膜向周圍擴(kuò)布，使興奮部位與未興奮部位之間形成局部電流，導(dǎo)致整個(gè)細(xì)胞膜都經(jīng)歷一次跨膜離子移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作電位在膜上的傳導(dǎo)。興奮性的變化2.興奮的傳導(dǎo)1、絕對(duì)不應(yīng)期：

鋒電位上升支與下降支初期

特點(diǎn)：對(duì)任何刺激均不產(chǎn)生反應(yīng)。2、相對(duì)不應(yīng)期：

鋒電位下降支的后期

特點(diǎn)：對(duì)閾上刺激反應(yīng)。3、超常期：負(fù)后電位

特點(diǎn)：對(duì)閾下刺激產(chǎn)生反應(yīng)。4、低常期：正后電位

特點(diǎn)：對(duì)閾上刺激產(chǎn)生反應(yīng)。興奮的引起興奮的傳導(dǎo)興奮性的變化3.興奮性的變化※-55

一個(gè)活的細(xì)胞無論是它處于安靜狀態(tài)還是活動(dòng)狀態(tài)都是存在電活動(dòng)，這種電活動(dòng)稱為生物電現(xiàn)象。其中包括靜息電位和動(dòng)作電位。二、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)制：霍奇金學(xué)派的離子學(xué)說：生物電的產(chǎn)生依賴于細(xì)胞膜對(duì)化學(xué)離子的嚴(yán)格選擇性的通透性及其在不同條件下的變化。靜息電位

細(xì)胞在靜息狀態(tài)下存在于細(xì)胞膜兩側(cè)的電位差，稱為靜息電位，也稱跨膜靜息電位。靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制1.靜息電位※靜息電位靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制K+Na+Cl-Na+Cl-K+膜內(nèi)膜外281111330離子濃度差=電位差

在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜內(nèi)K+的高濃度和安靜時(shí)膜主要對(duì)K+的通透性，是大多數(shù)細(xì)胞產(chǎn)生和維持靜息電位的主要原因。（或:RP是K+的平衡電位，靜息電位主要是K+外流所致）※動(dòng)作電位動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語

指可興奮細(xì)胞受到刺激而興奮時(shí)，在靜息電位的基礎(chǔ)上膜兩側(cè)的電位發(fā)生快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原的過程。2.動(dòng)作電位※動(dòng)作電位動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制極化（polarization）—膜兩側(cè)存在的內(nèi)負(fù)外正的電位狀態(tài)。去極化（Depolarization）—膜電位絕對(duì)值逐漸減小的過程。復(fù)極化（Repolarization）—膜電位去極化后逐步恢復(fù)極化狀態(tài)的過程。超極化（Over-polarization）—膜電位絕對(duì)值高于靜息電位的狀態(tài)。超射(overshoot)：膜由原來的-70mv去極化到0mv，進(jìn)而變化到20～40mv，去極化超過0電位的部分稱為超射。術(shù)語動(dòng)作電位動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語第一階段：動(dòng)作電位上升支的形成由于刺激引起膜對(duì)Na+的通透性瞬間增大（Na+通道被激活，對(duì)K+通透性減小），膜外的Na+內(nèi)流，使膜電位由-70mV增加至0mV，進(jìn)而上升為+35mV，Na+通道隨之失活。此時(shí)的電位是Na+的平衡電位。動(dòng)作電位動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制術(shù)語第二階段：動(dòng)作電位下降支形成：

Na+通道失活后，膜恢復(fù)了對(duì)K+的通透性，大量的K+外流。使膜電位由正值向負(fù)值轉(zhuǎn)變，形成了動(dòng)作電位的下降支。在體外描記的動(dòng)作電位圖形為一個(gè)短促而尖銳的脈沖圖形，似山峰般，稱為峰電位（Spikepotential）。第三階段：后電位的形成：

當(dāng)膜電位接近靜息電位時(shí)，K+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)停止。隨后，膜上的Na+-K+泵被激活，將膜內(nèi)的Na+離子向膜外轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)，將膜外的K+向膜內(nèi)運(yùn)輸，形成了負(fù)后電位和正后電位。鋒電位的上升相與下降相的絕大部分為絕對(duì)不應(yīng)期，下降相的最后階段與相對(duì)不應(yīng)期相當(dāng)。后電位：在完全恢復(fù)到靜息水平以前，膜兩側(cè)的電位差還要經(jīng)歷一些微小而緩慢的波動(dòng)，這些波動(dòng)就是后電位。負(fù)后電位：直接恢復(fù)到靜息電位，相當(dāng)于超常期。（骨骼肌纖維的后電位）正后電位：經(jīng)過一段超極化后才恢復(fù)到靜息電位，這段超級(jí)化部分稱為正后電位，相當(dāng)于低常期。（神經(jīng)細(xì)胞的后電位）后電位的產(chǎn)生機(jī)制:※

負(fù)后電位：細(xì)胞外K離子瞬間蓄積

正后電位：Na泵活動(dòng)增強(qiáng)動(dòng)作電位特點(diǎn)：①動(dòng)作電位一經(jīng)引起，其波形與幅度基本相同，而與原刺激強(qiáng)度無關(guān)，這一特性稱為動(dòng)作電位的“全或無”現(xiàn)象。②動(dòng)作電位傳導(dǎo)幅度不會(huì)因傳導(dǎo)距離增大而減小。③動(dòng)作電位一經(jīng)產(chǎn)生將傳遍整個(gè)細(xì)胞。④生理上一般用傳播著的動(dòng)作電位代表神經(jīng)沖動(dòng)，并把它作為神經(jīng)纖維傳導(dǎo)興奮的標(biāo)志。第四節(jié)興奮在神經(jīng)-肌肉之間的傳遞神經(jīng)的興奮可以傳遞到肌肉，使之興奮產(chǎn)生收縮。信息從前一個(gè)細(xì)胞傳遞給后一個(gè)細(xì)胞，完全是借助于兩個(gè)細(xì)胞之間的機(jī)能聯(lián)系部位而得以實(shí)現(xiàn)的，這一機(jī)能聯(lián)系部位就稱為突觸。神經(jīng)-肌肉突觸是突觸的一種形式，又稱為神經(jīng)-肌肉接點(diǎn)。神經(jīng)-肌肉接頭裝置神經(jīng)纖維的結(jié)構(gòu)神經(jīng)纖維又稱軸突，軸突是神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）的胞體發(fā)出的很長的突起。神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單位，也是機(jī)能單位，神經(jīng)元由胞體和突起構(gòu)成。一、神經(jīng)-肌肉接點(diǎn)的特征1.突觸前膜2.突觸間隙3.終板4.突觸后膜二、神經(jīng)-肌肉之間興奮傳遞的特征1.單向傳遞2.突觸延擱3.高敏感性三、神經(jīng)-肌肉興奮傳遞的過程（一）Ach作為神經(jīng)-肌肉傳遞的遞質(zhì)（傳遞興奮的化學(xué)物質(zhì)）早在十九世紀(jì)中葉，就發(fā)現(xiàn)南美洲的一種植物制劑箭毒（指從產(chǎn)于南美的葛藤科植物浸出液制造出來的、為當(dāng)?shù)厥咳耸褂玫囊环N箭毒，有效成分是被稱為d-管箭毒堿的一種氨堿物質(zhì)。它具有阻斷脊椎動(dòng)物的神經(jīng)肌肉的接點(diǎn)作用而使骨骼肌松弛，但此時(shí)肌肉本身并不受影響)?？梢宰钄嘁虼碳に鸬募∪馐湛s，當(dāng)箭毒單獨(dú)涂布于神經(jīng)纖維時(shí)無此效應(yīng)；上世紀(jì)初又發(fā)現(xiàn)尼古丁作用于終板局部可引起肌肉抽搐，而單獨(dú)作用于遠(yuǎn)離終板區(qū)的肌肉或神經(jīng)則無此效應(yīng)。以上說明，無論是箭毒的阻斷作用或尼古丁的興奮作用既不發(fā)生在神經(jīng)纖維上也不發(fā)生在肌肉本身，同時(shí)也提示，興奮的傳遞可能與突觸部位的某種化學(xué)物質(zhì)有關(guān)。其后許多方面的研究證實(shí)，當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳遞到突觸前終末時(shí)，引起突觸囊泡釋放某種化學(xué)物質(zhì)，后者通過突觸間隙作用與突觸后膜，引起后膜去極化，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)作電位的產(chǎn)生。這種化學(xué)物質(zhì)是Ach。（二）微終板電位和量子釋放微終板電位將微電機(jī)插入肌纖維能測得約-90mv的靜息電位。但在高倍放大條件下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)終板區(qū)和肌纖維的其他部位不同。在肌纖維完全處于靜息狀態(tài)時(shí)，也會(huì)有一系列微小的間隙放電自發(fā)地出現(xiàn)在靜息電位的基線上，這種電位叫微終板電位。(由一個(gè)Ach量子引起的終板膜電位變化稱為微終板電位）量子釋放Ach是以囊泡的方式釋放出來，一次釋放至少包含一個(gè)囊泡的含量，10（3）-10（4）個(gè)Ach分子差不多同時(shí)到達(dá)終膜，這是突