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細(xì)胞的基本功能,.,第一節(jié) 細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和,物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,.,一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成,.,.,液 態(tài) 鑲 嵌 模 型,脂 質(zhì) 雙 層二 維 流 體 蛋 白 鑲 嵌糖 鏈 裸 露,.,（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。,.,,雙嗜性脂質(zhì)分子,.,脂質(zhì)雙分子層特點：,① 液態(tài):熔點低 （同層橫向移動的流動性）,② 穩(wěn)定性：雙嗜性分子 能承受較大的張力,.,脂質(zhì)雙分子層功能,① 屏障作用,② 傳遞信息,.,（二）蛋白質(zhì),結(jié)構(gòu)：α螺旋 或球形表面蛋白 結(jié)合蛋白,.,蛋白質(zhì)功能,① 轉(zhuǎn)運物質(zhì)：離子通道,② 傳遞信息：受體分子,③ 免疫標(biāo)志：糖蛋白,④ 能量轉(zhuǎn)化：ATP酶,.,（三） 糖類 形式：糖蛋白或糖脂表示免疫信息。,.,二、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,（一）被動轉(zhuǎn)運(passive transport) 概念：物質(zhì)順電化學(xué)梯度不消耗能量所進行的跨膜轉(zhuǎn)運。,特點：順差不耗能,.,擴散率受濃度或電位差、膜通透性和溫度影響,分類：1.單純（溶解）擴散2.易化擴散,.,1、單純擴散,概念：水溶性和脂溶性物質(zhì)順濃度差通過細(xì)胞膜的過程是不需要消耗能量的。,轉(zhuǎn)運物質(zhì)：O2、CO2、氨、脂肪酸、類固醇、乙醇、尿素等。,.,,.,影響單純擴散的因素,① 膜兩側(cè) 分子的濃度差 ② 膜對物質(zhì)的通透性,.,2、易化擴散,分類：1）載體介導(dǎo)的易化擴散2）通道介導(dǎo)的易化擴散,概念：不溶于或難溶于脂質(zhì)的物質(zhì)在 膜蛋白幫助下順濃度差通過細(xì)胞膜的 過程。,.,1）載體介導(dǎo)的易化擴散（載 體運輸）,概念：物質(zhì)借助于細(xì)胞膜上的蛋白 質(zhì)載體所進行的被動跨膜轉(zhuǎn)運。,.,,.,載體運輸?shù)奶攸c,① 較高的結(jié)構(gòu)特異性 ② 飽和現(xiàn)象 ③ 競爭性抑制,.,,,.,2）通道介導(dǎo)的易化擴散（通道 運輸）,概念：帶電離子借助于細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)通道，所進行的被動跨膜轉(zhuǎn)運。,.,通道運輸?shù)奶攸c,① 通道開閉取決于膜電位（電壓 門控通道）、化學(xué)信號（化學(xué)門控 通道）、機械門控通道,② 結(jié)構(gòu)特異性,.,,.,易化擴散的影響因素,①膜兩側(cè)物質(zhì)濃度差和電位差。,②膜上載體的數(shù)量或通道開放的 數(shù)量。,.,（二）主動轉(zhuǎn)運,概念：物質(zhì)分子或離子在泵作用下耗能而逆電化學(xué)差通過細(xì)胞膜的過程。,.,特點：逆差耗能需要泵,分類：1）原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 2）繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運,.,1）原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（離子泵）概念：離子的主動轉(zhuǎn)運是通過膜上一種能提供能量的“泵”蛋白質(zhì)活動而實現(xiàn)的。,鈉-鉀泵簡稱鈉泵：鈉-鉀依賴式ATP酶或生電性泵,.,,,通道轉(zhuǎn)運與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運模式圖,.,鈉泵轉(zhuǎn)運量：,3鈉出 2鉀入,,ATP,鈉泵作用,泵入鉀泵出鈉，形成并保持膜內(nèi)高鉀膜外高鈉的分布。,.,鈉泵的意義,②造成膜內(nèi)外電荷分布的不均勻，內(nèi)（-）外（+）。,①造成膜內(nèi)外Na+ ，K+等離子濃度分布 的不均勻，膜內(nèi)高K+、膜外高Na+。,.,2）繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（協(xié)同轉(zhuǎn)運）P15 分類：①同向轉(zhuǎn)運 ②逆向轉(zhuǎn)運,.,主動轉(zhuǎn)運與被動轉(zhuǎn)運的區(qū)別,主動轉(zhuǎn)運,被動轉(zhuǎn)運,需由細(xì)胞提供能量,不需外部能量,逆電-化學(xué)勢差,,順電-化學(xué)勢差,使膜兩側(cè)濃度差更大,使膜兩側(cè)濃度差更小,,,,.,（三）胞納（入胞）和胞吐（出胞）,概念：大分子物質(zhì)或物質(zhì)團塊進出 細(xì)胞的過程。,特點：通過膜結(jié)構(gòu)與功能變化，如：變形和破裂等；需要消耗能量。,.,入胞作用,.,,出胞作用,.,出胞作用,.,第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜信號 轉(zhuǎn)導(dǎo)功能,,.,多細(xì)胞生物體必須具備完善的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)以協(xié)調(diào)其正常的生理功能。細(xì)胞間傳遞信息的物質(zhì)多達(dá)幾百種：如遞質(zhì)、激素、細(xì)胞因子、氣體分子等。,,.,概念：,配體：由特定的細(xì)胞合成釋放的細(xì)胞外信號物質(zhì)，能與靶細(xì)胞受體相結(jié) 合，引起相應(yīng)的效應(yīng)。受體：存在于細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)的特殊蛋白質(zhì)，即細(xì)胞接受信息的裝 置，能特異性識別配體（生物活性物質(zhì)）并與之結(jié)合，進而誘發(fā)生 物效應(yīng)跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)：細(xì)胞外信息以信號形式傳遞到膜內(nèi)，引發(fā)靶細(xì)胞相應(yīng)功能效應(yīng)的 過程。（傳遞信號，放大信號）,.,跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)主要涉及到三個環(huán)節(jié)：胞外信號的識別與結(jié)合信號轉(zhuǎn)導(dǎo)胞內(nèi)效應(yīng),.,跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式大體有三類：,①離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) ②G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) ③酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),.,一、離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 離子通道大體有：化學(xué)、電壓、機械性門控通道,.,神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞,傳遞過程：,.,化學(xué)性胞外信號(Ach),Ach + 受體=復(fù)合體,終板膜變構(gòu)=離子通道開放,Na+內(nèi)流,終板膜電位,骨骼肌收縮,,,,,,.,二、G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),（一）主要信號分子： 1、G蛋白耦聯(lián)受體：7次跨膜受體（例：β腎上腺素能受體） 2、G蛋白：α、β、γ亞單位的三聚體， α亞單位：鳥苷酸結(jié)合位點 +GTP酶活性,.,（一）主要信號分子：,3、G蛋白效應(yīng)器： 離子通道和酶（AC,PLC,磷脂酶A2）, 產(chǎn)生第二信使。 4、第二信使： 細(xì)胞外信號分子作用于細(xì)胞膜后產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號分子（ cAMP,IP3,DG,cGMP,C2+），調(diào)節(jié)蛋白激酶和離子通道。 5、蛋白激酶： 磷酸化的底物不同可分為：絲/蘇氨酸蛋白激酶，絡(luò)氨酸蛋白激酶 激活第二信使不同可分為：PKA（依賴cAMP的蛋白激酶）,PKC等。,.,（二）幾種主要的G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),1、cAMP信號通路 2、三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油 (DG) 信號通路 3、G蛋白-離子通道途徑,.,,膜外N端：識別、結(jié)合第一信使,膜內(nèi)C端：激活G蛋白,1、cAMP信號通路,神經(jīng)遞質(zhì)、激素等（第一信使）,結(jié)合細(xì)胞膜內(nèi)G-蛋白效應(yīng)器,激活腺苷酸環(huán)化酶(AC),ATP,cAMP（第二信使）,細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng),,,,,,,激活cAMP依賴的蛋白激酶A（PKA）,,結(jié)合細(xì)胞膜上相應(yīng) 受體,,激活G蛋白(α與β、γ亞單位分離),.,,,膜外N端：識別、結(jié)合第一信使,膜內(nèi)C端：激活G蛋白,2、三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油 (DG) 信號通路,激素（第一信使）,結(jié)合效應(yīng)器蛋白,激活磷脂酶C(PLC),PIP2,IP3和 DG(第二信使）,,,,,,,激 活 蛋白激酶C,,,內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 釋放Ca2+,,激活G蛋白(α與β、γ亞單位分離),細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng),結(jié)合細(xì)胞膜上相應(yīng)受體,.,三、酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),受體本身具有酶的活性 分為兩類：受體酪氨酸激酶 受體鳥苷酸環(huán)化酶,.,1、受體酪氨酸激酶介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo),,最終影響細(xì)胞的生長增殖，因此這一信號通路稱為絲裂原激活的蛋白激酶途徑（MAPK）.,.,,2、受體鳥苷酸環(huán)化酶介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),,,,,,L(ANP),,GC,GTP cGMP+PKG(cGMP依賴式的蛋白激酶K),底物磷酸化,,,,.,第三節(jié) 細(xì)胞的興奮性 和生物電現(xiàn)象,.,一、概念,1、刺激：使機體或者細(xì)胞生理功能發(fā)生變化的內(nèi)外環(huán)境的變化。,2、反應(yīng)：在刺激因素作用下，生理活動的變化稱為反應(yīng)。分為：興奮抑制,刺激是引起興奮的必要條件 刺激未必能引起細(xì)胞的興奮 只有有效刺激才能引起細(xì)胞的興奮,.,,3、興奮性：活組織或細(xì)胞對刺激發(fā)生反應(yīng)的能力；或活組織或細(xì)胞對刺激產(chǎn)生AP的能力。,（1）興奮性的三大要點：一切活的組織都具有興奮性不同組織的興奮性不同同一組織不同單位細(xì)胞的興奮性也不同,.,（2）刺激引起興奮的條件,①刺激強度閾值：引起細(xì)胞興奮的最小刺激強度。閾刺激、閾上刺激、閾下刺激閾值的大小反映組織興奮性的高低,與其成反比.,②有效作用時間,③強度-時間的變化率,.,二、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制,生物電現(xiàn)象：活的組織細(xì)胞無論安靜還是活動的時候都具有電變化。 海洋電鰩、植物電流 和醫(yī)學(xué)相關(guān)的生物電的應(yīng)用：ECG,腦電圖，肌電圖嗎，胃腸電圖,,.,生物電現(xiàn)象的觀察和記錄方法,電位計 陰極射線示波器 微電極 電壓鉗技術(shù)：提出生物電產(chǎn)生的離子假說 膜片鉗技術(shù),.,,.,膜電位：,存在于細(xì)胞膜兩側(cè)的電位差稱為跨膜電位，簡稱膜電位。膜電位分為靜息電位、動作電位,.,1、靜息電位(resting potential RP),RP：細(xì)胞處于相對安靜狀態(tài)時，細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在的電位差。極化：靜息電位存在時膜兩側(cè)保持的內(nèi)負(fù)外正的狀態(tài)。（規(guī)定膜外為0）,RP通常用負(fù)值來表示 例：骨胳?。?70-90mv心肌 ：-90mv紅細(xì)胞：-10mv,.,RP的產(chǎn)生條件,①靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)、外離子分布不勻 [Na+]i﹤ [Na+]o≈1∶12 [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-]i ﹤[Cl-]o≈1∶14 [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1,②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+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-,.,（3）RP產(chǎn)生機制,①細(xì)胞內(nèi)鉀濃度高于細(xì)胞外，安靜時膜對鉀的通透性較大，故鉀外流聚于膜外，帶負(fù)電的蛋白不能外流而滯于內(nèi)，使膜外帶正電，膜內(nèi)帶負(fù)電。,.,②當(dāng)促使鉀外流的鉀濃度勢能差同阻礙鉀外流的電勢能差（鉀外流導(dǎo)致的外正內(nèi)負(fù)）相等時，鉀跨膜凈移動量為零，故RP相當(dāng)于Ek。結(jié)論:Rp的產(chǎn)生主要是K＋向膜外擴散的結(jié)果。,.,（1）概念：細(xì)胞受刺激時，細(xì)胞膜在靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的一次迅速而短暫的可擴布性電位。,2、動作電位(action potential AP),.,（2）AP實驗現(xiàn)象：,.,,（3）AP的波形,.,（4）AP的相關(guān)概念,,去極化：靜息電位負(fù)值減小甚至消失 的過程。,反極化：膜兩側(cè)保持的內(nèi)正外負(fù)的狀態(tài)。,.,超射：膜內(nèi)電位由零到反極化頂點的數(shù)值。,復(fù)極化：去極化、反極化后恢復(fù)到極 化的過程。,超極化：靜息電位負(fù)值增大的過程。,.,.,當(dāng)細(xì)胞受到刺激,細(xì)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(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時→Na＋通道大量開放,Na+順電化學(xué)差和膜內(nèi)負(fù)電位的吸引→再生式內(nèi)流,∵ [Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵,（5）AP的產(chǎn)生機制:,,,,,,,,,,,膜內(nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支）,Na+通道關(guān)→Na+內(nèi)流停+同時K+通道激活而開放,K＋順濃度差和膜內(nèi)正電位的排斥→K＋迅速外流,膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到RP水平（AP下降支）,Na+泵出、K+泵回，∴離子恢復(fù)到興奮前水平→后電位,.,結(jié)論：,①AP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Na＋－K＋泵活動引起的。 ②AP的產(chǎn)生是不消耗能量的，AP的恢復(fù)是消耗能量的（Na＋－K＋泵的活動）。 ③AP=Na＋的平衡電位。,.,（6）AP的特點① “全或無”現(xiàn)象:閾下刺激不能直接引起AP,而閾刺激或閾上刺激則引起波幅、大小相同的AP，AP的幅度不因閾上刺激的加強而增大。,.,②可擴布性傳導(dǎo),（6）AP的本質(zhì)：可興奮性細(xì)胞興奮的 標(biāo)志。,③不衰減性傳導(dǎo)：AP一旦在細(xì)胞上某 點產(chǎn)生，立即傳播，其幅度不因傳播 的距離而改變。,（7）閾電位：引起細(xì)胞產(chǎn)生動作電位 的臨界膜電位。,.,局部興奮：細(xì)胞受閾下刺激時膜電位的局部去極化。 特性： 1、不具有“全或無”式現(xiàn)象（等級性） 2、可衰減性傳導(dǎo) 3、總和現(xiàn)象（時間性、空間性）,（三）局部反應(yīng)及其特性,.,,,,局部反應(yīng) 閾下刺激引起 鈉通道少量開放 反應(yīng)等級性 有總和效應(yīng) 衰減性傳播,動作電位 閾(閾上)刺激引起 鈉通道大量開放 “全或無” 無 非衰減性傳播,局部反應(yīng)與AP的區(qū)別,.,（四）刺激與興奮的關(guān)系,閾下刺激 ﹤ 閾值 ≤ 閾/閾上刺激↓ 并非無效(局部興奮） ↓ ↓↓↓（總和） 有效刺激 強度≥閾值↓ ↓打開Na+通道 打開Na+通道↓ ↓Na+內(nèi)流 Na+內(nèi)流↓ ↓除極→AP →興奮 ← AP ←除極,.,傳導(dǎo)：興奮在同一細(xì)胞上傳播的過程。 神經(jīng)沖動：沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的動作電位稱神經(jīng)沖動。,（五）興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)機制,.,+,-,-,+,,,+,+,-,-,-,-,+,+,,,局部電流：已興奮處和未興奮處因電位差而引起的電荷移動。 無髓鞘N纖維的興奮傳導(dǎo)為局部電流。,傳導(dǎo)機制——局部電流,.,,有髓神經(jīng)纖維傳導(dǎo)興奮的方式是跳躍式傳導(dǎo),.,.,（六）興奮在同一細(xì)胞上的傳導(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、不衰減性傳導(dǎo),.,,,,分 期 興奮性 反 應(yīng) 絕對不應(yīng)期 零 對任何刺激不起反應(yīng) 相對不應(yīng)期 低于正常 對閾上刺激起反應(yīng) 超 常 期 稍高于正常 對閾下刺激可起反應(yīng) 低 常 期 稍低于正常 對閾上刺激起反應(yīng),（七）組織興奮及其恢復(fù)過程中興奮性的變化Na+通道和膜電位,.,謝 謝！,.,,,,,,,絕對不應(yīng)期,相對不應(yīng)期,,超常期,,,,低常期,閾電位,,,,,,100%,,0,.,肌細(xì)胞的收縮功能,.,神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞,傳遞過程：,.,AP傳到軸突末梢，鈣通道開放，鈣內(nèi)流， ACh釋放(量子釋放)、擴散；ACh與終板膜化學(xué)門控通道結(jié)合，后者開放，鈉內(nèi)流為主/鉀外流，引起終板電位，后者擴布使鄰近肌膜去極化達(dá)閾電位，引發(fā)AP。,.,（八）興奮-收縮耦聯(lián),概念：以AP為標(biāo)志的興奮過程與以肌肉收縮蛋白的生化反應(yīng)為基礎(chǔ)的收縮過程之間，需要Ca2+作為中間媒介才能完成，該作用稱為Ca2+的興奮-收縮耦聯(lián)。興奮 ——Ca2+—— 收縮,.,,.,,骨骼肌的微細(xì)結(jié)構(gòu),.,（一）肌管系統(tǒng),縱管及橫管三聯(lián)管,.,,L,T,縱管 橫管,.,肌管的作用橫 管：傳AP至肌細(xì)胞深部縱 管：貯存、釋放、聚積鈣三聯(lián)管：興奮- 收縮耦聯(lián)部位,.,,,,,,（二）肌原纖維肌小節(jié)：1/2明帶暗帶1/2明帶,.,肌絲的分子組成,.,粗肌絲：由肌凝蛋白組成,.,細(xì)肌絲： 由肌纖蛋白(Actin)、原肌凝蛋白(Tropmyosin) 和肌鈣蛋白(Troponin)組成(7:1:1),.,橫橋特性： 與肌纖蛋白結(jié)合，扭動、解離、復(fù)位、再結(jié)合…. 2 有ATP酶活性,.,滑行過程：,.,肌膜AP經(jīng)橫管傳至三聯(lián)管，終池釋放鈣 致肌漿鈣增多，肌鈣蛋白與鈣結(jié)合而變 構(gòu)，原肌凝蛋白變構(gòu)、解抑，橫橋與肌 纖蛋白結(jié)合并分解ATP，橫橋內(nèi)扭、解 離、復(fù)位、再結(jié)合而不斷循環(huán)將細(xì)肌絲 拖向M線，肌小節(jié)縮短（收縮）； 鈣泵將鈣泵入終池，肌漿鈣減少，肌鈣 蛋白脫下鈣而變構(gòu)，原肌凝蛋白變構(gòu)并 重建阻抑，細(xì)肌絲滑回原位（舒張）。,.,骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián),,概念：將電興奮和肌絲滑行聯(lián)系起來的過程。過程: 1 電興奮通過橫管傳到肌纖維深部 三聯(lián)管傳遞信息 肌漿網(wǎng)對鈣的釋放和再聚積,.,骨骼肌收縮的外部表現(xiàn)和力學(xué)分析,.,,肌肉舒張,,（一）前負(fù)荷對肌肉收縮的影響,前負(fù)荷：肌肉收縮前遇到的負(fù)荷。,.,前負(fù)荷,.,前負(fù)荷對肌肉收縮的影響,1、在一定范圍內(nèi)，前負(fù)荷愈大，初長度愈長，收縮力愈大； 2、最適初長度時，肌肉收縮能使肌肉產(chǎn)生最大張力； 3、前負(fù)荷過大，初長度過長，收縮力降低。,.,后負(fù)荷對肌肉收縮的影響,后負(fù)荷：肌肉收縮時才遇到的負(fù)荷。,.,.,后負(fù)荷影響,1 先產(chǎn)生張力，后出現(xiàn)縮短，縮短發(fā)生后張力不再增加。 2 后負(fù)荷愈大，張力愈大，縮短出現(xiàn)愈遲，縮短的初速度和總長度愈小,.,肌肉收縮能力對肌肉收縮的影響,概念：能影響肌肉收縮效果的肌肉內(nèi)部功能狀態(tài)。,.,單收縮和強直收縮,單收縮：肌肉受低頻刺激而出現(xiàn)的獨立收縮。,.,1）當(dāng)頻率較低時，每一個新刺激落在前一個收縮過程結(jié)束之后,則只引起一連串各自分開的單收縮。 2）若頻率增加，每一個新刺激落在前一個收縮過程中的舒張期,形成不完全強直收縮。,.,3) 若刺激頻率再增加，每一個新刺激落在前一個收縮過程中的收縮期，于是各次收縮的張力變化和長度縮短完全融合或疊加起來，就形成完全強直收縮。不完全強直收縮與完全強直收縮均為強直收縮。,.,完全強直收縮,.,