《生理學第二章細胞的基本功能ppt課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《生理學第二章細胞的基本功能ppt課件（74頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第二章細胞的基本功能 生理學基礎 1 章目錄 細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 細胞的生物電現(xiàn)象 肌細胞的收縮功能 2 重點與難點 細胞膜轉(zhuǎn)運物質(zhì)的主要方式及特點 靜息電位和動作電位的概念和產(chǎn)生的離子基礎 細胞生物電產(chǎn)生原理 骨骼肌收縮機制 3 概述 一 細胞 構成人體的基本結構和功能單位 人體的各種生理活動都是在細胞功能活動的基礎上進行的 4 一 膜的化學組成 脂質(zhì) 62 主要由磷脂 70 和膽固醇 25 還有少量的鞘脂 5 磷脂中最多的是磷脂酰膽堿 最少的是磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇 蛋白質(zhì) 35 從分子數(shù)看 脂 蛋100倍 從重量看 蛋 脂1 4倍 糖類 3 二 膜的化學組成 分子結構和基本特性 5 1 脂質(zhì)雙層 頭端親水 磷酸和堿基是極性基團 尾端疏水 長烴鏈是非極性基團 這種排列具有穩(wěn)定性和流動性 二 膜的分子結構液態(tài)鑲嵌模型 以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架 其中鑲嵌著具有不同生理功能的蛋白質(zhì) 2 膜蛋白質(zhì) 整合蛋白 貫穿全層或鑲嵌其中 作為離子通道 載體和離子泵 表面蛋白 附著于膜的外或內(nèi)表面 3 糖鏈外露 作為細胞的標志 如ABO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)等結合 6 細胞膜 是包被在細胞表面的薄膜 是具有特殊結構和功能的半透膜 將細胞內(nèi)容物與細胞外液隔開 使細胞獨立地存在 直接與內(nèi)環(huán)境接觸 是物質(zhì)進出細胞及信息傳遞的必經(jīng)之路 7 第一節(jié)細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 一 小分子物質(zhì)和離子的跨膜轉(zhuǎn)運 二 大分子物質(zhì)和顆粒物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運 8 一 小分子物質(zhì)和離子的跨膜轉(zhuǎn)運 一 被動轉(zhuǎn)運 二 主動轉(zhuǎn)運 9 一 被動轉(zhuǎn)運 概念 是指物質(zhì)從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè) 順濃度差 的跨膜轉(zhuǎn)運形式 轉(zhuǎn)運過程不需要細胞代謝提供能量 其動力為細胞膜兩側(cè)存在的濃度差 或電位差 分類 1 單純擴散 不需膜蛋白輔助 2 易化擴散 需膜蛋白輔助 10 1 單純擴散 概念 是指脂溶性小分子物質(zhì)從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程 是一種簡單的物理擴散 方向 動力 轉(zhuǎn)運的物質(zhì) O2 CO2 N2及甘油等脂溶性物質(zhì) 高濃度 低濃度 濃度差通透性 不耗能 11 2 易化擴散 概念 是指非脂溶性小分子物質(zhì)或離子 在細胞膜中一些特殊蛋白質(zhì)的協(xié)助下 由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程 方向 動力 4 據(jù)膜蛋白質(zhì)的功能不同 可分為 1 以載體為中介的易化擴散2 以通道為中介的易化擴散 高濃度 低濃度 濃度差 不耗能 12 1 以載體為中介的易化擴散 蛋白質(zhì)類型 載體 與被轉(zhuǎn)運物質(zhì)結合 發(fā)生構象改變轉(zhuǎn)運物質(zhì)舉例 葡萄糖 紅細胞 氨基酸和中間代謝產(chǎn)物的進出細胞特征 高度的特異性 飽和現(xiàn)象 競爭性抑制 13 2 以通道為中介的易化擴散 蛋白質(zhì)類型 通道 帶有閘門裝置的一條管道 開放時具有轉(zhuǎn)運功能 具有離子選擇性 轉(zhuǎn)運物質(zhì)舉例 帶電離子 如Na K Ca2 Cl 等 門控性 根據(jù)引起閘門開閉的原因不同 通道分成不同的類型 化學門控通道 電壓門控通道 機械門控通道 14 二 主動轉(zhuǎn)運 概念 是指細胞膜通過本身的某種耗能過程 將某種物質(zhì)的分子或離子從細胞膜的低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程 根據(jù)是否直接利用分解ATP的能量 可分為 1 原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運2 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 15 1 原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 概念 細胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)逆濃度差和 或 電位差進行跨膜轉(zhuǎn)運的過程 方向 低濃度 高濃度 介導蛋白質(zhì) 離子泵 舉例 鈉泵 質(zhì)子泵 鈣泵等 16 正常情況下 K Na 在細胞內(nèi)外的分布有很大的不同 以神經(jīng)細胞為例 K Na 細胞內(nèi) 細胞外 30倍 12倍 這種不均衡的離子分布在所有細胞膜兩側(cè)普遍存在 是通過消耗能量來形成和維持的 17 N K 依賴式 ATP酶 鈉泵 過程 當 Na i K o 被激活 ATP分解 能量 2 K i 3 Na o 維持 Na o高 K i高原先的不均勻分布狀態(tài) 18 通道轉(zhuǎn)運與鈉 鉀泵轉(zhuǎn)運模式圖 19 鈉泵生理意義 造成的細胞內(nèi)高K 是許多代謝反應如蛋白質(zhì)和糖原的合成等提供了必需條件 造成的膜內(nèi)外K Na 的濃度差 是神經(jīng) 肌肉等可興奮細胞產(chǎn)生電活動 維持細胞興奮性的基礎 形成的Na 勢能貯備 也是其它物質(zhì)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的動力 20 概念 間接利用ATP能量的主動轉(zhuǎn)運過程 即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉(zhuǎn)運時 能量非直接來自ATP的分解 是來自膜兩側(cè) Na 濃度差 而 Na 差是Na K 泵分解ATP釋放的能量建立的 2 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 Na 21 2 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 Na 22 方向 介導蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)運蛋白分類 轉(zhuǎn)運物質(zhì)舉例 小分子物質(zhì)跨膜運輸方式的比較 23 二 大分子物質(zhì)和顆粒物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運 一 入胞1 吞噬2 吞飲 二 出胞 24 一 入胞 概念 是指細胞外的大分子物質(zhì)或顆粒物質(zhì)轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)的過程 如白細胞吞噬細菌等1 吞噬2 吞飲 25 1 吞噬顆粒物質(zhì)或團塊進入細胞的過程 如單核細胞 巨噬細胞和中性粒細胞等 防御微生物的入侵 清除衰老和死亡的細胞 2 吞飲大分子液態(tài)物質(zhì)進入細胞的過程 幾乎出現(xiàn)于所有的細胞 一 入胞 26 二 出胞 大分子物質(zhì)或顆粒物質(zhì)通過細胞膜的運動從細胞內(nèi)排到細胞外的過程稱為出胞 見于激素 消化酶的分泌及神經(jīng)遞質(zhì)釋放等 27 復習 1 細胞膜的主要組成物質(zhì)包括哪些 其結構模型是什么 2 什么是被動運輸 主動運輸 3 單純擴散有何特點 4 易化擴散有何特點 5 主動運輸有何特點 6 什么是入胞 出胞 7 什么是受體 28 第二節(jié)細胞的生物電活動 一 靜息電位二 動作電位三 局部電位 29 概述 恩格斯在100多年前就指出 地球上幾乎沒有一種變化發(fā)生而不同時顯示出電的變化 生物體在安靜和活動時都存在電活動 這種電活動稱為生物電 生物電發(fā)生在細胞膜兩側(cè) 故稱為跨膜電位 簡稱膜電位 無論安靜時的靜息電位或活動時的動作電位都是跨膜電位 特點 很微弱 用mv或Wv計算 如臨床上廣泛應用的心電圖 腦電圖 肌電圖及視網(wǎng)膜電圖等就是這些不同器官和組織活動時生物電變化的表現(xiàn) 30 靜息電位 動作電位 可興奮細胞受到刺激時 在RP的基礎上產(chǎn)生的可擴布的電位變化過程 細胞處于安靜狀態(tài)時 膜內(nèi)外存在的電位差 細胞的生物電現(xiàn)象 31 一 靜息電位 RP 一 靜息電位的概念指細胞處于生理靜息狀態(tài)時存在于細胞膜兩側(cè)的電位差 靜息狀態(tài)的標志 極化 安靜狀態(tài)下膜外為正 膜內(nèi)為負的狀態(tài) 即 內(nèi)負外正 32 實驗記錄 甲 當A B電極都位于細胞膜外 無電位改變 證明膜外無電位差 乙 當A電極位于細胞膜外 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A B電極都位于細胞膜內(nèi) 無電位改變 證明膜內(nèi)無電位差 33 極化 指細胞在安靜狀態(tài)下所保持的 外正內(nèi)負 的狀態(tài)稱為極化 是細胞處于靜息狀態(tài)的標志 去極化 靜息電位減小 反極化 超射 去極化至零電位后進一步變?yōu)檎?復極化 細胞膜去極化后再向靜息電位方向恢復的過程 超極化 靜息電位增大 基本概念 34 70mV 50mV 70mV 0mV 30mV 30mV 50mV 70mV 70mV 90mV 70mV極化 去極化 復極化 超極化 反極化 超射 35 二 靜息電位的產(chǎn)生機制 1 前提條件 1 細胞內(nèi)外的離子分布不均勻 Na i Na o 1 12 K i K o 30 1 Cl i Cl o 1 14 A i A o 4 12 細胞膜在不同情況下 對不同離子的通透性不同 靜息狀態(tài)下通透性 K Cl Na A 36 只對K 有通透性對其他離子通透性極低 K 外流 K 外流的動力 膜內(nèi)的高K 勢能 K 外流的條件 安靜時膜對K 有通透性 二 靜息電位的產(chǎn)生機制 條件 安靜時膜內(nèi)高K 安靜時膜對K 的通透性高 37 2 靜息電位產(chǎn)生過程 1 K i順濃度差向膜外擴散 A i不能向膜外擴散2 膜外帶正電 膜內(nèi)帶負電3 膜外正電變?yōu)榱鲃幼枇? 當動力 濃度差 阻力 電位差 時 跨膜流動停止5 達到K 的電 化學平衡電位 即K 平衡電位 靜息狀態(tài)下細胞膜對K 的通透性最大 結論 靜息電位相當于K 平衡電位 38 3 靜息電位小結 1 K 外流是靜息電位形成的主要原因 靜息電位接近于K 的電 化學平衡電位 2 靜息狀態(tài)時細胞膜對Na 也有一定的通透性 通常靜息電位略低于K 平衡電位 3 靜息電位 極化狀態(tài) 是一個現(xiàn)象的兩種表達方式 4 靜息電位的大小主要受細胞內(nèi)外K 濃度的影響 細胞代謝障礙也可影響靜息電位 39 二 動作電位 AP 1 概念指細胞受刺激而興奮時 在靜息電位基礎上發(fā)生的迅速的可擴布性電位變化 40 去極相 上升支 下降支 2 動作電位的組成 去極過程AP上升支和復極過程AP下降支 刺激 局部電位 閾電位 去極化 零電位 反極化 超射 復極化 負 正 后電位 復極相 41 3 動作電位的產(chǎn)生機制 42 膜內(nèi) 外存在 Na 濃度差 Na i Na O 1 12 靜息時 外正內(nèi)負 以上是促使Na 內(nèi)流的兩個動力 膜受到刺激產(chǎn)生去極化 達到閾電位 Na 通道開放 Na 大量快速內(nèi)流 暴發(fā)AP的上升支 直至Na 平衡電位 Na 通道失活 1 AP上升支產(chǎn)生的機制 峰電位 膜外 膜內(nèi) 43 2 AP下降支產(chǎn)生的機制 Na 通道失活 K 通道開放 K 順濃度差及電位差大量快速外流 使細胞膜狀態(tài)又恢復到靜息狀態(tài)水平 峰電位 膜外 膜內(nèi) 44 當細胞受到刺激 細胞膜上少量Na 通道激活而開放 Na 順濃度差少量內(nèi)流 膜內(nèi)外電位差 局部電位 當膜內(nèi)電位變化到閾電位時 Na 通道大量開放 Na 順濃度差和膜內(nèi)負電位的吸引 再生式內(nèi)流 Na i K O 激活Na K 泵 AP上升支下降支產(chǎn)生機制 膜內(nèi)負電位減小到零并變?yōu)檎娢?AP上升支 Na 通道關 Na 內(nèi)流停 同時K 通道激活而開放 K 順濃度差和膜內(nèi)正電位的吸引 K 迅速外流 膜內(nèi)電位迅速下降 恢復到RP水平 AP下降支 Na 泵出 K 泵回 離子恢復到興奮前水平 后電位 45 AP的上升支 去極化 是由于Na 大量快速內(nèi)流形成的 下降支 復極化 是K 外流形成的 后電位是Na K 泵活動引起的 動作電位是Na 的電 化學平衡電位 該平衡電位接近超射值 上升支和下降支構成鋒電位 峰電位是動作電位的標志 結論 46 47 1 動作電位的引起 能使膜上Na 通道突然開放 觸發(fā)動作電位的臨界膜電位值稱為閾電位 thresholdpotential TP 能引起閾電位的刺激強度 閾刺激閾上刺激靜息電位去極化達到閾電位是產(chǎn)生動作電位的必要條件 4 動作電位的引起與傳導 48 細胞興奮性的高低與細胞的靜息電位和閾電位的差值呈反變關系 49 2 動作電位的傳導 在受刺激的局部細胞膜產(chǎn)生的動作電位 即興奮 將沿細胞膜自動向鄰近未興奮的部位傳導 動作電位傳導的機制用局部電流學說來解釋 50 傳導方式 無髓鞘N纖維的興奮傳導為逐步興奮逐步傳導 1m s 速度慢有髓鞘N纖維的興奮傳導為逐結興奮跳躍式傳導 100m s 速度快 51 5 動作電位的特征 1 具有 全或無 現(xiàn)象 即同一細胞上的AP大小不隨刺激強度和傳導距離而改變的現(xiàn)象 2 不衰減式傳導 3 脈沖式 不融合 6 動作電位的意義 AP的產(chǎn)生是細胞興奮的標志 52 三 局部電位 1 概念 細胞受到閾下刺激 細胞膜的Na 通道開放 少量Na 內(nèi)流 產(chǎn)生局部去極化 這種局部的去極化電位則稱之為局部電位 也稱局部興奮 53 2 局部電位的特點 電緊張方式擴布 電位幅度小 且呈衰減性傳導 沒有全或無的現(xiàn)象 局部電位的幅值可以隨閾下刺激的增強而增大 總和效應 時間總和與空間總和 即動作電位可以由一次閾刺激或閾上刺激引起 也可以由多個閾下刺激產(chǎn)生的局部電位的總和而引發(fā) 54 空間性總和 55 復習 1 什么是靜息電位 動作電位 局部電位 2 極化 去極化 超極化 反極化 復極化3 靜息電位產(chǎn)生的原因是什么 4 什么是峰電位 有何意義 5 動作電位上升支 下降支產(chǎn)生的原因是什么 6 什么是閾電位 有何意義 7 無髓神經(jīng)纖維及有髓神經(jīng)纖維動作電位的傳導有何特點 8 動作電位的特點 9 局部電位的特點 56 第三節(jié)肌細胞的收縮功能 肌組織的分類 形態(tài)學特點 橫紋肌 平滑肌功能特性 骨骼肌 心肌 平滑肌神經(jīng)支配 隨意肌 非隨意肌 57 骨骼肌 心肌 平滑肌 58 一 骨骼肌的收縮原理 骨骼肌的微細結構1 肌原纖維和肌節(jié) 59 肌節(jié)是肌肉收縮和舒張的最基本單位 1 2明帶 暗帶 1 2明帶 2條Z線間的區(qū)域 60 2 肌絲的分子組成 1 粗肌絲 由肌凝蛋白組成桿部 粗肌絲的主干頭部 橫橋 一是具有ATP酶的活性 二是在一定的條件下 橫橋可以和細肌絲相應的位點進行可逆性結合 并連續(xù)擺動 61 2 細肌絲肌纖蛋白 細肌絲的主干 具有橫橋結合的位點 原肌球蛋白 靜息時掩蓋橫橋結合位點 肌鈣蛋白 可與Ca2 結合而啟動收縮過程 62 63 二 骨骼肌的收縮原理 1 肌絲滑行學說 目前公認的是Huxley提出的肌絲滑行學說 肌細胞收縮時 肌原纖維的縮短并不是肌絲本身的縮短或卷曲 而是細肌絲向粗肌絲之間滑行的結果 證據(jù) 肌肉收縮時暗帶長度不變 明帶縮短 H帶變窄 暗帶中粗肌絲和細肌絲重疊部分增加 相鄰的Z線互相靠近 肌節(jié)縮短 64 2 肌肉收縮的過程 按任意鍵 飛入橫橋擺動動畫 65 66 二 骨骼肌的興奮 收縮耦聯(lián) 概念 把肌細胞膜的動作電位和肌細胞的機械收縮銜接起來的中介過程稱為興奮 收縮耦聯(lián) 先產(chǎn)生動作電位 后發(fā)生肌肉收縮 67 橫管系統(tǒng) T管肌膜凹陷處縱管系統(tǒng) L管肌質(zhì)網(wǎng)三聯(lián)管 T管 兩側(cè)終池興奮 收縮耦聯(lián)的關鍵結構 肌管系統(tǒng) 68 興奮 收縮耦聯(lián)主要步驟1 肌膜電興奮的傳導 指肌膜產(chǎn)生AP后 AP由橫管系統(tǒng)迅速傳向肌細胞深處 到達三聯(lián)管 2 激活終池膜的Ca2 通道 促使Ca2 釋放入胞質(zhì) 3 胞質(zhì)中Ca2 濃度的升高 促使肌鈣蛋白與Ca2 結合并引發(fā)肌絲滑行 引起肌肉收縮 4 激活LSR膜上的鈣泵 將Ca2 泵回終池 使胞質(zhì)中Ca2 降低 肌肉舒張 興奮 收縮耦聯(lián)的關鍵結構 如果缺少Ca2 即使肌細胞膜可以產(chǎn)生動作電位 肌細胞也不會收縮 這種現(xiàn)象為興奮 收縮脫偶聯(lián) Ca2 是興奮 收縮耦聯(lián)的關鍵物質(zhì) 耦聯(lián)物 69 四 骨骼肌舒張機制 興奮 收縮耦聯(lián)后 肌膜電位復極化 終池膜對Ca2 通透性 肌漿網(wǎng)膜Ca2 泵激活 肌漿網(wǎng) Ca2 Ca2 與肌鈣蛋白解離 原肌凝蛋白復蓋結合位點 骨骼肌舒張 70 三 骨骼肌的收縮形式 骨骼肌的收縮形式1 等長收縮和等張收縮等長收縮 只表現(xiàn)為張力增加而無長度的縮短的收縮形式 主要意義是產(chǎn)生肌張力克服后負荷 維持人體的位置和姿勢 等張收縮 肌肉收縮時只有長度的縮短而無張力的變化 如提起重物時 肌肉縮短 重物移位 71 2 單收縮與強直收縮 單收縮 肌肉受到一次刺激 引起一次收縮和舒張的過程 強直收縮 肌肉受到連續(xù)刺激 前一次收縮和舒張尚未結束 新的收縮在此基礎上出現(xiàn) 引起肌肉收縮的融合的過程 不完全強直收縮 當新刺激落在前一次收縮的舒張期 所出現(xiàn)的收縮過程 完全強直收縮 當新刺激落在前一次收縮的收縮期 所出現(xiàn)的收縮過程 機制 強直收縮是各次單收縮的機械疊加現(xiàn)象 并非動作電位的疊加 動作電位始終是分離的 所以 強直收縮的收縮幅度和收縮力比單收縮大 72 73 章小結 1 細胞膜是細胞的屏障 也是各類物質(zhì)進出細胞的場所 它以單純擴散 易化擴散 主動轉(zhuǎn)運和入胞與出胞等形式對不同的物質(zhì)進行轉(zhuǎn)運 2 細胞在安靜狀態(tài)下 膜兩側(cè)的電位為靜息電位 當受到有效刺激后轉(zhuǎn)為動作電位 動作電位是細胞興奮的標志 是人體內(nèi)信息傳遞的重要方式 3 肌肉收縮是細肌絲在粗肌絲之間滑行的結果 興奮收縮耦聯(lián)的關鍵物質(zhì)是Ca2 結構基礎是三聯(lián)管 74