生理學第二章課件

第二章細胞的基本功能第一節(jié)細胞膜物質(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)肌細胞的收縮功能第二章細胞的基本功能第一節(jié)細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能1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)。本章要求

掌握2第一節(jié)細胞膜的結構和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能一、細胞膜的結構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)。

1液態(tài)鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）的基本內(nèi)容是：膜以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同分子結構和生理功能的蛋白質(zhì)。第一節(jié)細胞膜的結構和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能一、細胞膜的結構概述3細胞膜的液態(tài)鑲嵌模型以磷脂為主（>70%），其次是膽固醇（<30%），還有少量的鞘脂。細胞膜的液態(tài)鑲嵌模型以磷脂為主（>70%），其次是膽固醇（<42決定轉(zhuǎn)運的因素①分子量的大?、谖镔|(zhì)在細胞膜內(nèi)外的濃度差和電位差③物質(zhì)的溶解性

2決定轉(zhuǎn)運的因素①分子量的大小5二、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：①濃度差：是物質(zhì)擴散的動力；②通透性：通透性愈大，擴散量也愈大。二、細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能(一)單純擴散6生理學第二章課件7

特點：

①擴散速率高，無飽和性；

②不依靠特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”，不需另外消耗能量；

③擴散量與物質(zhì)濃度梯度和膜通透性呈正相關.轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：

有O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、類固醇類激素等少數(shù)幾種物質(zhì)。注：膜對H2O具高度通透性，H2O除單純擴散外，還可通過水通道跨膜轉(zhuǎn)運。特點：

①擴散速率高，無飽和性；

②8(二)易化擴散1.載體介導的易化擴散特點

①載體蛋白質(zhì)有較高的結構特異性。②飽和現(xiàn)象。③競爭性抑制。載體轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：葡萄糖(G)、氨基酸(AA)等小分子親水物質(zhì)。(二)易化擴散1.載體介導的易化擴散特點載體轉(zhuǎn)運9載體介導的易化擴散載體介導的易化擴散10

通道介導的易化擴散示意圖通道介導的易化擴散示意圖11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：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。通道介導的易化擴散門控離子通道分為三類：12（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（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13鈉－鉀泵（sodium-potassiumpump）

在細胞膜上主動轉(zhuǎn)運功能完成是靠一種特殊的鑲嵌全層的蛋白質(zhì)實現(xiàn)的，這種蛋白質(zhì)我們形象的稱為泵。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：①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；②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；③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。鈉－鉀泵（sodium-potassiumpump）14原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運示意圖

直接利用ATP能量原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運示意圖

直接利用ATP能量15繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運間接利用ATP能量繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運間接利用ATP能量16四入胞和出胞

一些大分子物質(zhì)或團塊進出細胞,是通過細胞本身的吞吐活動進行的,亦可屬于主動轉(zhuǎn)運過程。

1、出胞:指細胞把大塊的內(nèi)容物由細胞內(nèi)排出的過程。

主要見于細胞的分泌過程：如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、消化液的分泌。

2、入胞:指細胞外的大分子物質(zhì)或團塊進入細胞的過程。分為：吞噬=轉(zhuǎn)運物質(zhì)為固體;吞飲=轉(zhuǎn)運物質(zhì)為液體。吞飲又可分為液相入胞和受體介導式入胞。四入胞和出胞

一些大分子物質(zhì)或團塊進出17出胞分泌物排出融合處出現(xiàn)裂口囊泡向質(zhì)膜內(nèi)側(cè)移動膜性結構包被=分泌囊泡高爾基復合體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成蛋白性分泌物囊泡膜與質(zhì)膜的某點接觸并融合囊泡的膜成為細胞膜的組成部分出胞分泌物排出融合處出現(xiàn)裂口囊泡向質(zhì)膜內(nèi)側(cè)移動膜性結構包被=18細胞膜上的受體對物質(zhì)的“辨認”復合物向膜表面的“有被小窩”移動凹陷膜與細胞膜斷離=吞食泡吞食泡與胞內(nèi)體的膜性結構相融合發(fā)生特異性結合=復合物“有被小窩”處的膜凹陷入胞:細胞膜上的受體對物質(zhì)的“辨認”復合物向膜表面的“有被小窩”移19第二節(jié)細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導功能一受體的概念及特征受體：凡是能與信號分子特異性結合，并引發(fā)細胞發(fā)生特定生理效應的特殊蛋白質(zhì)。存在細胞膜，細胞質(zhì)，細胞核內(nèi)。特征：①特異性②飽和性③可逆性第二節(jié)細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導功能一受體的概念及特征20跨膜信號轉(zhuǎn)導方式分為三類：

①離子通道藕聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導；（化學，電壓，機械門控性通道）②G蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導；③酶耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導。

每類都通過各自不同的細胞信號分子完成信號轉(zhuǎn)導跨膜信號轉(zhuǎn)導方式分為三類：

①離子通道藕聯(lián)受體介導的跨膜信號21一、離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導離子通道大體有：化學、電壓、機械性門控通道化學性胞外信號(ACh)ACh+受體=復合體Na+內(nèi)流終板膜電位骨骼肌收縮終板膜變構=離子通道開放一、離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導化學性胞外信號(ACh)ACh+22二、G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號1cAMP信號通路

神經(jīng)遞質(zhì)、激素等（第一信使）興奮性G蛋白(GS)激活腺苷酸環(huán)化酶(AC)ATPcAMP（第二信使）細胞內(nèi)生物效應激活cAMP依賴的蛋白激酶A結合G蛋白偶聯(lián)受體激活G蛋白(與β、γ亞單位分離)膜外N端：識別、結合第一信使膜內(nèi)C端：激活G蛋白二、G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號1cAMP信號通路

神經(jīng)遞232磷脂酰肌醇信號通路激素（第一信使）興奮性G蛋白(GS)激活磷脂酶C(PLC)PIP2(第二信使）IP3和DG內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+細胞內(nèi)生物效應結合G蛋白偶聯(lián)受體激活G蛋白(與β、γ亞單位分離)膜外N端：識別、結合第一信使膜內(nèi)C端：激活G蛋白2磷脂酰肌醇信號通路激素（第一信使）興奮性G蛋白(GS)24三、酶偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導

受體本身具有酶的活性，又稱受體酪氨酸激酶。生長因子細胞內(nèi)生物效應與受體酪氨酸激酶結合膜外N端：識別、結合第一信使膜內(nèi)C端：具有酪氨酸激酶活性特點：①信號轉(zhuǎn)導與G蛋白無關；②無第二信使的產(chǎn)生；③無細胞質(zhì)中蛋白激酶的激活。受體酪氨酸激酶介導的信號轉(zhuǎn)導圖示三、酶偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導生長因子細胞內(nèi)生物效應與受體25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。第三節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象生物電（bioc-lectrici26（一）靜息電位靜息電位（restingpotential，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。（一）靜息電位靜息電位（restingpote27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測定示意圖

A:電極A與B均置B：電極A置28

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（細胞抑制）。去極化：膜內(nèi)負電位減?。毎d奮）。復極化：細胞發(fā)生去極化后，膜電位有恢復到極化狀態(tài)。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29靜息電位產(chǎn)生的機制產(chǎn)生條件主要有兩個：①濃度差；

②通透性不同。靜息電位主要是K+外流達到平衡時的電位，所以又稱K+平衡電位靜息電位大小由K+濃度差決定：細胞外K+濃度大，濃度差減小，外流動力減小，鉀離子外流減少，靜息電位就減小。靜息電位產(chǎn)生的機制產(chǎn)生條件主要有兩個：30（二）動作電位概念：動作電位(actionpotential,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。

（二）動作電位概念：動作電位(actionpo31單一神經(jīng)纖維的動作電位示意圖單一神經(jīng)纖維的動作電位示意圖32

動作電位的產(chǎn)生機制

33動作電位的產(chǎn)生機制：靜息電位去極化達到閾電位水平。去極化過程：Na+大量快速內(nèi)流形成復極化過程：K+快速外流形成后電位過程：Na+-K+泵活動的結果

動作電位的產(chǎn)生機制：靜息電位去極化達到閾電位水平。34動作電位的

特點

⑴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；⑵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；⑶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。動作電位的特點⑴動作電位呈“全或無”現(xiàn)象：動作35

局部興奮

36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①空間性總和②時間性總和局部興奮的基本特性（1）不是“全或無”的，而是隨著閾下37四、細胞興奮后興奮性的周期性變化絕對不應期：無論多強的刺激也不能再次興奮的期間。相對不應期：大于原先的刺激強度才能再次興奮間。超常期：小于原先的刺激強度便能再次興奮的期間。低常期：大于原先的刺激強度才能再次興奮的期間。四、細胞興奮后興奮性的周期性變化絕對不應期：無論多強的刺激38組織興奮后興奮性變化的對應關系

分期興奮性與AP對應關系機制絕對不應期降至零鋒電位鈉通道失活相對不應期漸恢復負后電位前期鈉通道部分恢復超常期＞正常負后電位后期鈉通道大部恢復低常期＜正常正后電位膜內(nèi)電位呈超極化

組織興奮后興奮性變化的對應關系

分期39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：①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；②骨骼肌細胞的興奮如何引發(fā)它收縮；③肌細胞的收縮機制；④骨骼肌的收縮形式；⑤影響骨骼肌收縮的因素。

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：40（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：運動神經(jīng)末梢和骨骼肌細胞相互接觸的部位接頭前膜：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。（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：運41

神經(jīng)-肌接頭處的超微結構示意圖

神經(jīng)-肌接頭處的超微結構示意圖42

（二）神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞過程（二）神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞過程43神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮傳遞的特點1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；2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0.5～1.0ms；3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。4化學性傳遞主要依賴軸突末梢的乙酰膽堿傳遞信息

神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮傳遞的特點1單向性傳遞:即興奮只能44肌原纖維和肌小節(jié):

肌小節(jié)是肌細胞收縮的基本結構和功能單位=1/2明帶＋暗帶＋1/2明帶=2條Z線間的區(qū)域肌原纖維和肌小節(jié):肌小節(jié)是肌細胞收縮的基本結構和功能單位45骨骼肌細胞的細微結構骨骼肌細胞的細微結構46（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)。關鍵作用的藕聯(lián)物：Ga2+(興奮收縮)結構基礎是：三聯(lián)管結構三個步驟：①電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞的深處；②三聯(lián)管結構處的信息傳遞；③肌漿網(wǎng)（即縱管系統(tǒng)）對Ca2+釋放和再聚積。

（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47（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；（維持人體姿勢）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。（四）骨骼肌的收縮形式1.等長收縮和等張收縮48

注：等長收縮和等張收縮與肌肉收縮時所遇到的負荷大小有關

①當負荷小于肌張力時,出現(xiàn)等張收縮；

②當負荷等于或大于肌張力時,出現(xiàn)等長收縮；

③正常人體骨骼肌的收縮大多是混合式的,而且總是等長收縮在前,當肌張力增加到超過后負荷時,才出現(xiàn)等張收縮。

注：等長收縮和等張收縮與肌肉收縮時所遇到的負荷大小49單收縮和強直收縮單收縮和強直收縮50（五）影響骨骼肌收縮的主