第二章++细胞的基本功能.pptx

细胞生理第一节第一节 细胞膜的结构特点和物质转运功能细胞膜的结构特点和物质转运功能1、膜的化学组成和分子结构膜的化学组成和分子结构2、膜物质转运功能、膜物质转运功能半透膜半透膜单纯扩散（单纯扩散（Simple diffusion）易化扩散（易化扩散（Faciliated diffusion）主动转运（主动转运（Active transport）入胞和出胞作用（入胞和出胞作用（Endocytosis and Exocytosis）细胞生理“液态镶嵌模型液态镶嵌模型”（Fluid mosaic model）膜以液态的脂质双分子层为支架，其中镶嵌不同膜以液态的脂质双分子层为支架，其中镶嵌不同结构和功能的蛋白质（结构和功能的蛋白质（Singer&Nicolson 1972）1、膜的化学组成和分子结构、膜的化学组成和分子结构细胞生理脂脂 质：质：磷脂、胆固醇磷脂、胆固醇蛋白质：蛋白质：镶嵌于脂质双层镶嵌于脂质双层（介导细胞功能的实现）（介导细胞功能的实现）糖糖 类：类：糖脂、糖蛋白糖脂、糖蛋白（起细胞标识的作用）（起细胞标识的作用）（构成膜的基架）（构成膜的基架）1、脂质双分子层主要起屏障作用，是细胞的基架；脂质双分子层主要起屏障作用，是细胞的基架；2、镶嵌在脂质层中的蛋白质可以在膜脂分子间横向漂镶嵌在脂质层中的蛋白质可以在膜脂分子间横向漂浮移位；浮移位；3、膜中的特殊蛋白质负责物质、能量和信息的跨膜膜中的特殊蛋白质负责物质、能量和信息的跨膜转运和转换；转运和转换；4、糖链是蛋白质和细胞的特异性的糖链是蛋白质和细胞的特异性的“标志标志”，能特异，能特异地与某种递质、激素或其他化学信号分子结合。地与某种递质、激素或其他化学信号分子结合。小小 结结细胞生理2、膜物质转运功能、膜物质转运功能半透膜半透膜细胞生理单纯扩散（单纯扩散（Simple diffusion）：靠这种方式进行转运的物质较少，例如：二氧化碳、氧气靠这种方式进行转运的物质较少，例如：二氧化碳、氧气条条 件件（1）细胞膜两侧存在物质）细胞膜两侧存在物质的的浓度差或电位差浓度差或电位差；指一些小的脂溶性物质依靠分指一些小的脂溶性物质依靠分子运动从浓度高的一侧通过细胞膜子运动从浓度高的一侧通过细胞膜的脂质双分子层向浓度低的一侧扩的脂质双分子层向浓度低的一侧扩散的方式。散的方式。（2）细胞膜对该物质有）细胞膜对该物质有通透性通透性。细胞生理易化扩散（易化扩散（Facilitated diffusion）：某些物质能够依靠细胞膜上的特殊蛋白的帮助，顺电某些物质能够依靠细胞膜上的特殊蛋白的帮助，顺电-化学梯度通过细胞膜的转运方式。化学梯度通过细胞膜的转运方式。分分 类类：（1）以以载体为中介的易化扩散载体为中介的易化扩散(carrier mediated diffusion)特特 点点：（1）顺电）顺电-化学梯度进行转运，转运过程化学梯度进行转运，转运过程不消耗不消耗ATP；（2）转运过程中必须有）转运过程中必须有膜蛋白膜蛋白的帮助（介导）。的帮助（介导）。（2）离子通道介导的易化扩散离子通道介导的易化扩散(channel mediated diffusion)细胞生理细胞生理特特 点点：主动转运（主动转运（Active transport）：在细胞膜上载体的帮助在细胞膜上载体的帮助下，通过消耗下，通过消耗ATP，将某种，将某种物质逆浓度梯度进行转运的物质逆浓度梯度进行转运的过程。过程。（1）逆浓度梯度逆浓度梯度转运；转运；（2）耗能耗能（ATP）小小 结结细胞生理 指某些物质与细胞膜接触，导指某些物质与细胞膜接触，导致接触部位的质膜内陷致接触部位的质膜内陷,以包被该物以包被该物质，然后出现膜结构融合和断裂，质，然后出现膜结构融合和断裂，使该物质连同包被它的质膜一起进使该物质连同包被它的质膜一起进入胞浆的过程，含吞饮和吞噬。入胞浆的过程，含吞饮和吞噬。出胞作用（出胞作用（Exocytosis）：出胞与入胞相反，指某些大分子出胞与入胞相反，指某些大分子物质或颗粒从细胞排出的过程，主要物质或颗粒从细胞排出的过程，主要见于细胞的分泌活动等。见于细胞的分泌活动等。入胞作用入胞作用（Endocytosis）：细胞生理入胞入胞过程：过程：过程：过程：配体被受体识别配体被受体识别配体配体-受体复合物向有被小窝受体复合物向有被小窝集中集中吞食泡形成吞食泡形成吞食泡与初级溶酶体融合形吞食泡与初级溶酶体融合形成次级溶酶体成次级溶酶体配体与受体分离配体与受体分离配体转运到其它细胞器中配体转运到其它细胞器中循环小泡形成，膜再利用。循环小泡形成，膜再利用。分泌物由粗面内质网合成。分泌物由粗面内质网合成。在向高尔基体转移过程中形成囊泡，并贮存在胞浆中。在向高尔基体转移过程中形成囊泡，并贮存在胞浆中。当细胞分泌时，引起局部膜中的当细胞分泌时，引起局部膜中的Ca2+Ca2+通道开放，通道开放，Ca2+Ca2+内流。内流。诱发小泡被运送到细胞膜的内侧面，与细胞膜融合后胞裂外诱发小泡被运送到细胞膜的内侧面，与细胞膜融合后胞裂外 排将内容物一次性排出。排将内容物一次性排出。囊泡膜变成细胞膜的一部分。囊泡膜变成细胞膜的一部分。出出 胞胞细胞生理1 1、细胞的生物电现象及其产生机制细胞的生物电现象及其产生机制2 2、细胞膜的信号转导系统细胞膜的信号转导系统第四节第四节 细胞的兴奋性与生物电现象细胞的兴奋性与生物电现象 动物体各种器官之间的功能协调以及整体动物体各种器官之间的功能协调以及整体统一性的维持主要依靠组织与组织之间、细胞统一性的维持主要依靠组织与组织之间、细胞与细胞之间的信息传递来完成的。与细胞之间的信息传递来完成的。细胞生理（1）静息电位（静息电位（Resting potential;RP）（2）动作电位（动作电位（Action potential;AP）（3）兴奋的引起与传导兴奋的引起与传导 一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都是存在电活动，这种电活动称为态都是存在电活动，这种电活动称为生物电现象生物电现象。其。其中包括静息电位和动作电位。中包括静息电位和动作电位。1 1、细胞的生物电现象及其产生机制：、细胞的生物电现象及其产生机制：细胞生理静息电位静息电位 细胞在静息状态下存在细胞在静息状态下存在于细胞膜两侧的电位差，称于细胞膜两侧的电位差，称为为静息电位，静息电位，也称也称跨膜静息跨膜静息电位电位。静息电位产生的机制静息电位产生的机制静息电位静息电位细胞生理静息电位静息电位静息电位产生的机制静息电位产生的机制K+Na+Cl-Na+Cl-K+膜内膜内膜外膜外281111330离子浓度差离子浓度差=电位差电位差 在静息状态下，在静息状态下，细胞细胞膜内膜内K K+的高浓度的高浓度和和安静时安静时膜主要对膜主要对K K+的通透性的通透性，是，是大多数细胞产生和维持静大多数细胞产生和维持静息电位的主要原因。（或息电位的主要原因。（或:RPRP是是K+K+的平衡电位，静的平衡电位，静息电位主要是息电位主要是K+K+外流所致）外流所致）细胞生理动作电位动作电位动作电位产生的机制动作电位产生的机制术语术语 指可兴奋细胞受到刺指可兴奋细胞受到刺激而兴奋时，在静息电位激而兴奋时，在静息电位的基础上膜两侧的电位发的基础上膜两侧的电位发生快速而可逆的倒转和复生快速而可逆的倒转和复原的过程。原的过程。动作电位动作电位细胞生理动作电位动作电位动作电位产生的机制动作电位产生的机制极化极化（polarization）膜两侧存在的内膜两侧存在的内负外正的电位状态。负外正的电位状态。去极化（去极化（Depolarization）膜电位绝对膜电位绝对值逐渐减小的过程。值逐渐减小的过程。复极化（复极化（Repolarization）膜电位去极膜电位去极化后逐步恢复极化状态的过程。化后逐步恢复极化状态的过程。超极化（超极化（Over-polarization）膜电位膜电位绝对值高于静息电位的状态。绝对值高于静息电位的状态。超射超射(overshoot)：膜由原来的膜由原来的-70mv去去极化到极化到0 mv，进而变化到，进而变化到2040mv，去极化超过，去极化超过0电位的部分称为超射。电位的部分称为超射。术语术语细胞生理动作电位动作电位动作电位产生的机制动作电位产生的机制术语术语第一阶段：动作电位上升支的形成第一阶段：动作电位上升支的形成 由于刺激引起膜对由于刺激引起膜对Na+的通透性的通透性瞬间增大（瞬间增大（Na+通道被激活，对通道被激活，对K+通透性减小），膜外的通透性减小），膜外的Na+内流，使内流，使膜电位由膜电位由-70mV增加至增加至0mV，进而，进而上升为上升为+30mV，Na+通道随之失活。通道随之失活。此时的电位即为动作电位，亦是此时的电位即为动作电位，亦是Na+的平衡电位。的平衡电位。细胞生理动作电位动作电位动作电位产生的机制动作电位产生的机制术语术语第二阶段：动作电位下降支形成：第二阶段：动作电位下降支形成：NaNa+通道失活后，膜恢复了对通道失活后，膜恢复了对K K+的的通透性，大量的通透性，大量的K K+外流。使膜电位由外流。使膜电位由正值向负值转变，形成了动作电位的正值向负值转变，形成了动作电位的下降支。下降支。在体外描记的动作电位图形为一个在体外描记的动作电位图形为一个短促而尖锐的脉冲图形，似山峰般，短促而尖锐的脉冲图形，似山峰般，称为称为峰电位（峰电位（Spike potentialSpike potential）。第三阶段：后电位的形成：第三阶段：后电位的形成：动作电位动作电位动作电位产生的机制动作电位产生的机制术语术语 当膜电位接近静息电位时，当膜电位接近静息电位时，K K+跨膜转运停止。随后，膜上跨膜转运停止。随后，膜上的的NaNa+-K-K+泵泵被激活，将膜内的被激活，将膜内的NaNa+离子向膜外转运，同时，将离子向膜外转运，同时，将膜外的膜外的K K+向膜内运输，形成了向膜内运输，形成了负后电位和正后电位。负后电位和正后电位。后电位的产生机制后电位的产生机制后电位的产生机制后电位的产生机制:负后电位：细胞外负后电位：细胞外K K瞬间蓄积瞬间蓄积正后电位：正后电位：NaNa泵活动增强泵活动增强动作电位特点动作电位特点：动作电位一经引起，其波形与幅度基本相同，而动作电位一经引起，其波形与幅度基本相同，而与原刺激强度无关，这一特性称为动作电位的与原刺激强度无关，这一特性称为动作电位的“全全或无或无”现象。现象。动作电位传导幅度不会因传导距离增大而减小。动作电位传导幅度不会因传导距离增大而减小。动作电位一经产生将传遍整个细胞。动作电位一经产生将传遍整个细胞。细胞生理兴奋的引起兴奋的引起兴奋的传导兴奋的传导一切活组织在受到刺激时，都能够应答性地出现一一切活组织在受到刺激时，都能够应答性地出现一些特殊的反应和暂时性的机能改变。些特殊的反应和暂时性的机能改变。可兴奋组织（可兴奋组织（Exitable tissue）受到刺激时，受到刺激时，能够产生动作电位的组织。能够产生动作电位的组织。兴奋性的变化兴奋性的变化兴兴 奋（奋（Exitation）细细 胞受到刺激后产生动胞受到刺激后产生动作电位的过程。作电位的过程。兴奋性（兴奋性（Exitability）细胞受到刺激后具有细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力。产生动作电位的能力。（3）兴奋的引起与传导兴奋的引起与传导细胞生理兴奋的引起兴奋的引起兴奋的传导兴奋的传导刺刺 激激：引起组织产生引起组织产生反应的各种内外反应的各种内外环境的变化。环境的变化。刺激引起兴奋的刺激引起兴奋的条件条件：刺激强度刺激强度 刺激时间刺激时间 刺激强度对于时间的变化率刺激强度对于时间的变化率兴奋性的变化兴奋性的变化上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋。上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋。兴奋的引起兴奋的引起细胞生理兴奋的引起兴奋的引起兴奋的传导兴奋的传导 在比较不同组织的兴奋性时，采用强度在比较不同组织的兴奋性时，采用强度-时间曲线较困难，时间曲线较困难，因此，一般固定刺激时间，仅采用刺激强度大小来判断。因此，一般固定刺激时间，仅采用刺激强度大小来判断。阈刺激阈刺激：产生动作电位所需的最小刺激强度。产生动作电位所需的最小刺激强度。阈上刺激阈上刺激：大于阈刺激的刺激强度。大于阈刺激的刺激强度。阈下刺激阈下刺激：小于阈刺激的刺激强度。小于阈刺激的刺激强度。阈下刺激不能引起动作电位或组织、细胞的兴奋，但并非阈下刺激不能引起动作电位或组织、细胞的兴奋，但并非对组织细胞不产生任何影响。对组织细胞不产生任何影响。兴奋性的变化兴奋性的变化 阈刺激阈刺激、阈上刺激与最大刺激阈上刺激与最大刺激细胞生理兴奋的引起兴奋的引起兴奋的传导兴奋的传导“局部电流学说局部电流学说”细胞膜上任何一个部位受细胞膜上任何一个部位受刺激后所产生的动作电位，都刺激后所产生的动作电位，都可以沿着细胞膜向周围扩布，可以沿着细胞膜向周围扩布，使兴奋部位与未兴奋部位之间使兴奋部位与未兴奋部位之间形成局部电流，导致整个细胞形成局部电流，导致整个细胞膜都经历一次跨膜离子移动，膜都经历一次跨膜离子移动，实现动作电位在膜上的传导。实现动作电位在膜上的传导。兴奋性的变化兴奋性的变化兴奋的传导兴奋的传导1、绝对不应期绝对不应期：锋电位上升支与下降支初期锋电位上升支与下降支初期 特点特点：对任何刺激均不产生反应。：对任何刺激均不产生反应。2、相对不应期相对不应期：锋电位下降支的后期锋电位下降支的后期 特点特点：对阈上刺激反应。：对阈上刺激反应。3、超常期超常期：负后电位：负后电位 特点特点：对阈下刺激产生反应。：对阈下刺激产生反应。4、低常期低常期：正后电位：正后电位 特点特点：对阈上刺激产生反应。：对阈上刺激产生反应。细胞生理兴奋的引起兴奋的引起兴奋的传导兴奋的传导兴奋性的变化兴奋性的变化兴奋性的变化兴奋性的变化-55细胞生理细胞生理各种化学物质以及非化学性的外界刺激信号，各种化学物质以及非化学性的外界刺激信号，大多数作用到细胞膜上，通过大多数作用到细胞膜上，通过跨膜信号传递跨膜信号传递（transmembrane signaling），引起细胞功能活，引起细胞功能活动的改变。动的改变。第一信使第一信使：激素、神经递质和细胞因子激素、神经递质和细胞因子第二节第二节 细胞的跨膜信息转导功能细胞的跨膜信息转导功能：细胞生理 根据参与信号转导蛋白质种类的不同可将根据参与信号转导蛋白质种类的不同可将信号转导系统分为以下三大类：信号转导系统分为以下三大类：1、G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导2、酶耦联受体介导的信号转导、酶耦联受体介导的信号转导3、离子通道介导的信号转导、离子通道介导的信号转导细胞生理G蛋白耦联受体介导信号转导的主要步骤蛋白耦联受体介导信号转导的主要步骤配体配体+受体受体G蛋白蛋白G蛋白效应器蛋白效应器第二信使第二信使第二信使效应器第二信使效应器腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶依赖于依赖于cGMP的磷酸二酯酶的磷酸二酯酶磷酯酶磷酯酶CCa2+或或K+通道通道蛋白激酶蛋白激酶A（PKA）蛋白激酶蛋白激酶C（PKC）Na+、K+和和Ca2+通道蛋白通道蛋白环磷酸腺苷（环磷酸腺苷（cAMP）环磷酸鸟苷（环磷酸鸟苷（cGMP）三磷酸酰肌醇（三磷酸酰肌醇（IP3）二酰甘油（二酰甘油（DG）钙离子和钙离子和NO等等(二二)酶耦联受体介导的跨膜信号转导酶耦联受体介导的跨膜信号转导1）具有酪氨酸激酶的受体）具有酪氨酸激酶的受体有两种类型有两种类型:（1）受体具有酪氨酸激酶的结构域）受体具有酪氨酸激酶的结构域,即受体与酪氨酸激酶是同即受体与酪氨酸激酶是同一个蛋白质分子。一个蛋白质分子。当其与相应的化学信号结合时当其与相应的化学信号结合时,直接激活自身的酪氨酸激酶结直接激活自身的酪氨酸激酶结构域构域,导致受体自身或细胞内靶蛋白的磷酸化。导致受体自身或细胞内靶蛋白的磷酸化。（2）受体本身没有酶的活性，但其被配体结合时使酪氨酸激）受体本身没有酶的活性，但其被配体结合时使酪氨酸激酶激活，通过对自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信号传入细酶激活，通过对自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信号传入细胞内。胞内。酶耦联受体介导的跨膜信号转导酶耦联受体介导的跨膜信号转导第三节 细胞的生长、增殖与保护掌握:凋亡的概念其他:自学一一.选择题选择题1.可兴奋细胞兴奋时，其共有的特征是产生可兴奋细胞兴奋时，其共有的特征是产生 收缩反应；收缩反应；分泌；分泌；神经冲动；神经冲动；反射活动；反射活动；电位变化电位变化2.静息电位的形成主要是由于静息电位的形成主要是由于 K+内流；内流；Cl-内流；内流；K+外流；外流；Na+内流；内流；Ca+内内流流3.各种可兴奋组织产生兴奋的共同标志是各种可兴奋组织产生兴奋的共同标志是 1）肌肉收缩）肌肉收缩;2）腺体分泌；）腺体分泌；3）产生神经冲动；）产生神经冲动；4）产生动作）产生动作电位电位 4.细胞受到刺激而兴奋时，膜内电位负值绝对值减小称作细胞受到刺激而兴奋时，膜内电位负值绝对值减小称作 1）极化；）极化；2）去极化；）去极化；3）复极化；）复极化；4）超极化；）超极化；5）反极化）反极化5.动作电位产生过程中，膜内电位由负变正称为动作电位产生过程中，膜内电位由负变正称为 1)极化；极化；2）去极化；）去极化；3）复极化；）复极化；4）超级化）超级化;5）反极化）反极化6.内环境是指：内环境是指：细胞外液；细胞外液；2）细胞内液；）细胞内液；3）细胞外液和组织内液；）细胞外液和组织内液；4）组织液；）组织液；5）血浆）血浆7.组织兴奋后处于绝对不应期，其兴奋性为组织兴奋后处于绝对不应期，其兴奋性为 零；零；无限大；无限大；大于正常；大于正常；小于正常小于正常;等于正常等于正常8.神经细胞动作电位上升相是由于神经细胞动作电位上升相是由于K+内流；内流；Cl-内流；内流；Na+内流；内流；K+外流；外流；Ca+内流内流9.细胞膜在静息情况下，对下列哪种离子通透性最大？细胞膜在静息情况下，对下列哪种离子通透性最大？K+；Na+；Cl-；Ca+；Mg+10.安静时细胞膜两侧存在着正常数值的电位差称为安静时细胞膜两侧存在着正常数值的电位差称为 极化；极化；去极化；去极化；复极化；复极化；超极化；超极化；反极化反极化11.在神经细胞动作电位的去极化期，通透性最大的离子：在神经细胞动作电位的去极化期，通透性最大的离子：K+；Na+；Cl-；Ca+；Mg+二二.填空题填空题1.动作电位的形成包括动作电位的形成包括去极化去极化，反极化反极化，复极化复极化及及离子主动性转运离子主动性转运个过程。个过程。2.细胞兴奋后，兴奋性要经历细胞兴奋后，兴奋性要经历 四个时期四个时期,才恢复正常。才恢复正常。3.心肌细胞兴奋后其心肌细胞兴奋后其 期比其它任何电兴奋细胞都长得多，这是因期比其它任何电兴奋细胞都长得多，这是因为心肌细胞的为心肌细胞的 过程特别缓慢之故。过程特别缓慢之故。三三.判断题判断题1.细胞的跨膜（静息）电位一般表现为膜内为正，膜外为负细胞的跨膜（静息）电位一般表现为膜内为正，膜外为负.（）（）2.心肌细胞动作电位平台期是由于心肌细胞动作电位平台期是由于Na+内流，内流，Cl-外流外流.（）（）3.神经细胞接受一次阈上刺激后，其兴奋性的周期变化是绝对不应神经细胞接受一次阈上刺激后，其兴奋性的周期变化是绝对不应期期相对不应期相对不应期低常期低常期超常期。超常期。（）（）4.静息电位是静息电位是K+的平衡电位，静息电位主要是的平衡电位，静息电位主要是K+外流所致外流所致.（）（）5.动作电位的去极化过程相当于动作电位的去极化过程相当于Na+内流所形成的电内流所形成的电-化学平衡电位。化学平衡电位。（）（）研究生入学试题 1 1、激素与受体结合的部分在细胞膜的外表面，、激素与受体结合的部分在细胞膜的外表面，而腺苷酸环化酶在膜的内表面，那么，信息是怎而腺苷酸环化酶在膜的内表面，那么，信息是怎样由受体传到腺苷酸环化酶系统的样由受体传到腺苷酸环化酶系统的?？2、当兴奋在球形细胞上传导时，为什么不会沿、当兴奋在球形细胞上传导时，为什么不会沿细胞膜反复在细胞上循环不停？细胞膜反复在细胞上循环不停？3、为什么动作电位的大小不因传导的距离增大、为什么动作电位的大小不因传导的距离增大而降低？而降低？