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1、第一節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),第二章 細(xì)胞的基本功能,（一）脂質(zhì)雙分子層,構(gòu)成：由雙嗜性脂質(zhì)分子兩兩相對 排列成雙分子層 親水性極性基團(tuán) （磷酸和堿基）,,疏水性非極性基團(tuán) （長烴鏈）,,,（二）細(xì)胞膜蛋白質(zhì) 1）按部位： 表面膜蛋白 整合蛋白 2）按功能：,（三）細(xì)胞膜糖類 多為短糖鏈，形成糖脂或糖蛋白。有些作為抗原決定族=免疫信息（血型）；有些作為膜受體的“可識別”部分，能特異地與激素，遞質(zhì)等結(jié)合。, 轉(zhuǎn)運物質(zhì) :載體、通道、泵 傳遞信息：受體 生化反應(yīng)有關(guān)：膜內(nèi)酶 其他：免疫標(biāo)志,,二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運

2、 （一）單純擴散 （二）膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運 1、通道介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運：通道轉(zhuǎn)運 2、載體介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運：載體轉(zhuǎn)運 3、泵介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運:原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運、繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 （三）入胞和出胞,（一）.單純擴散(simple diffusion) (1)概念:脂溶性物質(zhì)和少數(shù)小分子水溶性物質(zhì)順濃度差通過細(xì)胞膜的過程。,(2)特點: A、擴散速率高 B、無飽和性 C、不依靠特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助” D、不需另外消耗能量 E、擴散量與濃度梯度和膜通透性呈正相關(guān)， 表示方法：擴散通量（mol or mmol數(shù) /s.cm2) F、轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、類固醇類激素

3、等少數(shù)幾種。,,（二）膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運 1、通道介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運（通道運輸、經(jīng)通道易化擴散） 概念:不溶于或難溶于脂質(zhì)的物質(zhì)在膜通道蛋白 幫助下順濃度差通過細(xì)胞膜的過程.,,通道運輸,轉(zhuǎn)運的物質(zhì):各種帶電離子,,通道分類： 電壓門控通道 、 化學(xué)門控通道 、 機械門控通道 （此外也有非門控通道，如鉀漏通道，縫隙連接） 通道特點：門控性；選擇性 通道狀態(tài)：靜息（備用） 、 激活 、 失活,2、載體介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(載體運輸）,轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸等小分子親水物質(zhì),載體介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運: 指某些非脂溶性或脂溶性小的物質(zhì)，需依靠膜載體蛋白質(zhì)的“幫助”，由膜的 高濃度側(cè)向低濃

4、度側(cè)擴散的過程。 特點: 特異性 、飽和性 、竟?fàn)幮?、由高濃度到低濃? ,易化擴散：指某些非脂溶性或脂溶程度較小的，在特 殊蛋白的“幫助”下，由膜的高濃度側(cè)向低濃度側(cè)擴散的過程。包括通道運輸 載體運輸易化擴散的影響因素,膜兩側(cè)物質(zhì)濃度差和電位差 膜上載體的數(shù)量或通道開放的數(shù)量, 3.泵介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運 （1）原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（直接利用細(xì)胞代謝的能量進(jìn)行逆濃度梯度或電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運過程） 特點：需要消耗能量,能量由分解ATP來提供； 依靠特殊膜蛋白質(zhì)(泵)的“幫助”； 是逆電-化學(xué)梯度進(jìn)行的。 如: Na+泵（Na+-K+泵、 Na+-K+ ATP 酶）、H+泵等,泵轉(zhuǎn)運Na+-K+泵（Na

5、+-K+-ATPase）,通道轉(zhuǎn)運與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運模式圖,,,維持Na+o高、K+i高 的不均勻分布狀態(tài),2K+泵至細(xì)胞內(nèi);3Na+泵至細(xì)胞外,分解ATP產(chǎn)生能量,當(dāng)Na+i/K+o激活,鈉-鉀泵:由、二個亞單位構(gòu)成， 亞單位由1022個氨基酸殘基構(gòu)成，10次跨膜；亞單位由302個氨基酸殘基構(gòu)成， 1次跨膜。,,,,鈉泵作用： 分解ATP;泵入鉀(2)泵出鈉(3)，形成并保持膜內(nèi)高鉀膜外高鈉的分布鈉泵的意義：,1)細(xì)胞內(nèi)高鉀是許多代謝反應(yīng)的必要條件 2)維持正常細(xì)胞體積 3)建立勢能貯備 4)生物電的基礎(chǔ) 5)影響膜電位,（2）繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 間接利用細(xì)胞代謝的能量 即逆濃度梯度或逆電位梯度

6、的轉(zhuǎn)運時，能量來自膜兩側(cè)Na+差，而Na+差是Na+-K+泵分解ATP釋放的能量建立的。,繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運,,物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運小結(jié),物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運小結(jié),,（三）入胞和出胞 出胞:指細(xì)胞把成塊的內(nèi)容物由細(xì)胞內(nèi)排出的過程。,入胞: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，包括吞噬和吞飲。,出胞：,入胞:（液相入胞；受體介導(dǎo)入胞）,第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能 跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)主要涉及到：胞外信號的識別與結(jié)合、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、胞內(nèi)效應(yīng)等三個環(huán)節(jié)。 信號物質(zhì):激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子 、 跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式大體有以下三類： 離子通道型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)

7、導(dǎo) （此外也存在：細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)）,一、G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),1 、 G蛋白耦聯(lián)受體(7次跨膜受體) 膜外側(cè)、跨膜段 (結(jié)合配體) 膜內(nèi)側(cè)(結(jié)合G蛋白),2 、 G蛋白,ATP酶,第二信使學(xué)說,G蛋白-GDP 第一信使+R G蛋白-GTP 效應(yīng)器酶 蛋白激酶 第二信使 及其他 第二信使前體 細(xì)胞功能改變,,,,,,,,1. 腎上腺素+受體 Gs蛋白 激活腺苷 酸環(huán)化酶 ATP cAMP 一些蛋白質(zhì)磷酸化

8、 PKA 2. 乙酰膽堿+受體 GQ蛋白 激活磷脂酶C 磷脂酰肌醇 三磷酸肌醇+二酰甘油 一些蛋白質(zhì)磷酸化 PKC,,,,,,,,,,,,,二、離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),化學(xué)門控通道（骨骼肌終板膜） 電壓門控通道（心肌細(xì)胞L型鈣通道） 機械門控通道（血管內(nèi)皮細(xì)胞） 三、酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),人體及生物體活細(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（bioelectricity）。,第三節(jié) 細(xì)胞的電活動,“,興奮與興奮性含義的變遷 刺激引起興奮的條件 刺激的三個參數(shù)：強度、時間、強度-時間變化率 強度-時

9、間曲線 閾刺激 閾上刺激 閾下刺激,一、靜息電位及其產(chǎn)生機制 （一）靜息電位(resting potential RP)的概念 1.概 念 ：細(xì)胞處于安靜狀態(tài)時，細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。 ,2.RP實驗現(xiàn)象：,2.證明RP的實驗：,（甲）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差。,（乙）當(dāng)A電極位于細(xì)胞膜外， B電極插入膜內(nèi)時，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。,（丙）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差。,3.與RP相關(guān)的概念： 靜息電位:細(xì)胞處于安靜狀態(tài)時，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的電位差。 極化狀態(tài)（極化）：細(xì)胞安靜狀態(tài)時，細(xì)胞膜兩側(cè)存在的正常數(shù)值

10、的外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)。 超極化 去極化 反極化 復(fù)極化 超射,,(1)靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)、外離子分布不勻 Na+i Na+o110, K+iK+o301 Cl-i Cl-o114, A-iA-o 41,（二）靜息電位產(chǎn)生的機制,1.靜息電位的產(chǎn)生條件,膜內(nèi) ：,膜 外,細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液中主要離子濃度和電位,表2-1（槍烏大神經(jīng)）,細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液中主要離子濃度和電位,表2-2（哺乳動物骨骼?。?（2）靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對離子的通透性具有選擇性 通透性：K+ 好； A- 差；,2.RP產(chǎn)生的機制:在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)高鉀細(xì)胞外高鈉；膜對鉀的通透性較大，對有機負(fù)離子小,K順濃度差向膜

11、外擴散（化學(xué)驅(qū)動力） A-不能向膜外擴散,K+i膜內(nèi)電位(負(fù)電場) K+o膜外電位(正電場，電驅(qū)動力阻止K+外流）,當(dāng)化學(xué)驅(qū)動力與電驅(qū)動力達(dá)到動態(tài)平衡時，鉀跨膜凈移動量為零形成Ek（K+平衡電位）；,總之RP的產(chǎn)生主要是K向膜外擴散的結(jié)果。 RP略小于K+的平衡電位,,,靜息電位數(shù)值的獲得：,（1）通過實驗測得 （2）通過Nernst計算 Ex= 60Lg X+ o/X+ i (mV) Ex:某離子X+ 的平衡電位 X+ o：膜外側(cè)離子濃度 X+ i：膜內(nèi)側(cè)離子濃度 實際測定值與理論計算值差別的原因。,二、動作電位(action potential AP)及其產(chǎn)生機制 AP實驗現(xiàn)象

12、：,動作電位：細(xì)胞受刺激興奮時，在靜息電位的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可傳播的電位波動。 分去極相（上升支）、復(fù)極相（下降支）、 后電位,,去 極 化,,上 升 支,,下降支,（一）細(xì)胞的動作電位,刺激,局部電位,閾電位,去極化,零電位,反極化（超射）,復(fù)極化,（負(fù)、正）后電位,,,,,,,,電化學(xué)驅(qū)動力：決定離子跨膜流動的方向和速度，某離子電化學(xué)驅(qū)動力應(yīng)等于膜電位與該離子平衡電位之差。 1、AP產(chǎn)生的基本條件: 膜內(nèi)外存在Na+差: Na+i Na+O 110； 膜在受到閾刺激時，對離子的通透性增加： 即電壓門控性Na+通道激活而開放。,（二）動作電位的產(chǎn)生機制,刺激,細(xì)胞膜上少量Na+通道開放,Na+少

13、量內(nèi)流,膜電位變到閾電位時Na通道大量開放,Na+大量內(nèi)流（再生式內(nèi)流）,膜電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支，去極化）,Na+通道關(guān)閉，Na+內(nèi)流停，同時K+通道的延遲開放,K迅速外流,膜內(nèi)電位恢復(fù)到RP水平（AP下降支）,同時Na+i、K+O激活Na+K+泵,Na+泵出、K+泵回，離子恢復(fù)到興奮前水平后電位,2.AP的產(chǎn)生機制:,,,,,,,,,,,結(jié)論： （1）AP的上升支由Na內(nèi)流形成，下降支是K外流形成的，后電位是NaK泵活動引起的 （2）AP的產(chǎn)生是不消耗能量的，AP的恢復(fù)是消耗能量的（NaK泵的活動）。 （3）AP接近Na的平衡電位。 （4）動作電位的特點 全或無、不衰減性傳

14、導(dǎo)、脈沖式,（三) 細(xì)胞興奮后興奮性的變化,分 期 興奮性 機 制 絕對不應(yīng)期 降至零 鈉通道失活 相對不應(yīng)期 逐漸恢復(fù) 通道部分恢復(fù) 超常期 正常 通道大部恢復(fù)；膜電位 與閾電位較近 低常期 正常 通道基本恢復(fù)；膜電位 與閾電位較遠(yuǎn),,,三、局部興奮,概念： 閾下刺激引起的低于閾電位的去極化（即局部電位），稱局部興奮。,特點： 不具有“全或無”現(xiàn)象。 電緊張方式擴布。 具有總和效應(yīng)：時間性和空間性總和。。,局部反應(yīng)與AP的區(qū)別,局部反應(yīng) 動作電位 閾下刺激引起 閾(上)刺激引起 鈉通道少量開放 鈉通道大量開放 反應(yīng)等級性 “全或無” 有總

15、和效應(yīng) 無 衰減性傳播 非衰減性傳播,,,,四、興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo) （一）傳導(dǎo)機制：局部電流,（二）傳導(dǎo)方式：,無髓鞘N纖維為近距離局部電流,,有髓鞘N纖維為遠(yuǎn)距離(跳躍式)局部電流,（三）傳導(dǎo)特點 1、生理完整性 2、雙向性 3、相對不疲勞性 4、絕緣性 5、不衰減性或“全或無”現(xiàn)象,第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮 一、橫紋肌 （一）骨骼肌神經(jīng)肌接頭處的興奮傳遞,1、N-M接頭概念 2、N-M接頭結(jié)構(gòu)： 接頭前膜、接頭間隙、接頭后膜(終板膜)、囊泡、 3、終板膜的特征： 面積大、N2型Ach受體陽離子通道、乙酰膽堿酯酶,接頭間隙,4.N-M接頭處的興奮傳遞過程,AP傳到軸

16、突末梢,前膜Ca2通道開放，Ca2內(nèi)流,接頭前膜內(nèi)囊泡釋放ACh (量子釋放),ACh與終板膜上的N2受體結(jié)合，使受體陽離子通道開放,Na內(nèi)流（主） 、K外流,終板膜去極化終板電位（EPP）,EPP電緊張性擴布使臨近肌膜去極化達(dá)到閾電位,肌細(xì)胞膜爆發(fā)動作電位,,,,,,,,Ach的釋放：量子式釋放、出胞作用（鈣離子：中和電荷、降低軸漿粘度、激活收縮蛋白） Epp:概念、特點（局部興奮、化學(xué)依從性） Ap的觸發(fā)：局部電流 Ach的分解：膽堿酯酶、興奮與收縮1對1 的關(guān)系 影響興奮傳遞的因素：低鈣高鎂、重癥肌無力、箭毒、有機磷農(nóng)藥中毒等,（二）橫紋肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu),2.肌小節(jié): 是肌細(xì)胞收縮的基本

17、結(jié)構(gòu)和功能單位。,1.肌管系統(tǒng)： 橫管系統(tǒng)：T管 縱管系統(tǒng)：L管 三聯(lián)管（T管+2終池） 二聯(lián)管（T管+1終池;心?。?3.肌原纖維： 粗肌絲(1.6um): 由肌球蛋白（肌凝蛋白）組成，其頭部有一膨大部橫橋 細(xì)肌絲(1.0um):肌動蛋白(肌纖）：表面有與橫橋結(jié)合的位點，靜息時被原肌球蛋白掩蓋；原肌球蛋白（原肌凝）：靜息時掩蓋橫橋結(jié)合位點； 肌鈣蛋白（原寧）：與Ca2+結(jié)合變構(gòu)后,使原肌球蛋白位移暴露出結(jié)合位點。 (T:結(jié)合原肌球蛋白、I:傳遞信息、C:結(jié)合鈣離子）,肌絲滑行學(xué)說、橫橋理論,（三）橫紋肌的收縮機制,按任意鍵 飛入橫橋擺動動畫,肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮,牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行,

18、橫橋擺動,同時橫橋分解ATP釋放能量使結(jié)合力增強與結(jié)合位點結(jié)合，,原肌球蛋白位移， 暴露細(xì)肌絲上的結(jié)合位點,Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合,終池膜上的鈣通道開放 終池內(nèi)的Ca2+進(jìn)入肌漿,,,,,,,（四）橫紋肌的興奮-收縮耦聯(lián) 1）肌膜電興奮的傳導(dǎo)到橫管,激活T管和肌膜上的L型鈣通道. 2）L型鈣通道變構(gòu)使終池對Ca2+通透性增加 3）肌漿中Ca2+濃度升高，結(jié)合TnC,肌絲滑行 4） 鈣泵使Ca2+回到終池，肌肉舒張.,骨骼肌舒張機制,興奮-收縮耦聯(lián)后,肌膜電位復(fù)極化,終池膜對Ca2+通透性 肌漿網(wǎng)膜Ca2+泵激活,肌漿Ca2+,Ca2+與肌鈣蛋白解離,原肌凝蛋白覆蓋的 橫橋結(jié)合位點,骨骼肌舒張,

19、,,,,,,運動神經(jīng)沖動傳至末梢 末梢Ca2+通透性增加 Ca2+內(nèi)流 接頭前膜內(nèi)囊泡 向前膜移動、融合、破裂 ACh釋放入接頭間隙 ACh與終板膜受體結(jié)合 受體構(gòu)型改變 終板膜對Na+、K+(尤其Na+)的通透性增加 產(chǎn)生終板電位(EPP) EPP引起肌膜AP, 肌膜AP沿橫管膜傳至三聯(lián)管 終池膜上的鈣通道開放 終池內(nèi)Ca2+進(jìn)入肌漿 Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合 引起肌鈣蛋白的構(gòu)型改變 原肌凝蛋白發(fā)生位移 暴露出細(xì)肌絲上與橫橋結(jié)合位點 橫橋分解ATP與結(jié)合位點結(jié)合 橫橋擺動 牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行 肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮,小結(jié)：骨骼肌收縮全過程,1.興奮傳遞 2.興奮-收縮（肌絲滑行）耦

20、聯(lián),(五)影響橫紋肌收縮效能 的因素 1.前負(fù)荷： 前負(fù)荷肌節(jié)初長度粗細(xì)肌絲的重疊程度肌張力。 肌節(jié)最適初長（2.0-2.2m）時，粗細(xì)肌絲重疊佳，肌縮速度、幅度和張力最大； 在一定范圍內(nèi)，前負(fù)荷愈大，初長度愈長，收縮力愈大； 最適初長度時，張力最大； 前負(fù)荷過大，初長度過長，收縮力迅速降低。,,前負(fù)荷：肌肉 收縮前遇到 的負(fù)荷。,肌肉舒張,,2.后負(fù)荷： 在等張收縮條件下觀察 后負(fù)荷為0肌縮速度、幅度和張力最小； 后負(fù)荷肌縮速度、幅度和張力； 后負(fù)荷肌縮速度、幅度和張力。,3.肌肉收縮能力： 肌肉收縮能力肌縮速度、幅度和張力； 肌肉收縮能力肌縮速度、幅度和張力。

21、決定肌縮效應(yīng)的內(nèi)在特性主要是： .興奮-收縮耦聯(lián)期間胞漿內(nèi)Ca2+的水平； .肌球蛋白的ATP酶活性，橫橋活化數(shù) 調(diào)節(jié)和影響肌縮效應(yīng)內(nèi)在特性的因素： 許多神經(jīng)遞質(zhì)、體液物質(zhì)、病理因素和藥物。,4、收縮的總和,骨骼肌的收縮總和受中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，決定收縮的強度： (1)、運動單位數(shù)量的總和。 運動單位：一個脊髓前角運動神經(jīng)元及其軸突分支所支配的全部肌纖維。 (2)、頻率效應(yīng)的總和。,（六）骨骼肌收縮的形式,1.單收縮與復(fù)合收縮: 單收縮：肌肉受到一次刺激，引起一次收縮和舒張的過程。 復(fù)合收縮:肌肉受到連續(xù)刺激，前一次收縮和舒張尚未結(jié)束，新的收縮在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的過程。 不完全強直收縮 完全強直收縮 機制:強直收縮是各次單收縮的機械疊加現(xiàn)象 ,2.等長收縮與等張收縮 等長收縮:肌肉收縮時,只有張力增加而長度不變的收縮,稱為等長收縮。 等張收縮:肌肉收縮時,只有長度縮短而張力不變的收縮,稱為等張收縮。 注：當(dāng)負(fù)荷小于肌張力時,出現(xiàn)等張收縮； 當(dāng)負(fù)荷等于或大于肌張力時,出現(xiàn)等長收縮； 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(dāng)肌張力增加到超過后負(fù)荷時,才出現(xiàn)等張收縮。,End.,