细胞的基本功能
生理学 第二章 细胞的基本功能
+
2. 继发性主动转运
方向： 低→高 介导蛋白质：转运蛋白 分类： 同向转运 逆向转运 转运物质举例：
Na
+
葡萄糖(小肠上皮、肾小 管上皮)、氨基酸
小分子物质跨膜运输方式的比较
单纯扩散 运输方向 载体 能量 举例 顺浓度梯度 不需要 不耗能 O2、CO2、H2O、 甘油、乙醇、苯 等 易化扩散 顺浓度梯度 需要 不耗能 葡萄糖进入红细 胞 主动转运 逆浓度梯度 需要 耗能 Na+、K+、Ca+等 离子； 小肠吸收葡萄糖、 氨基酸等
静息状态下细胞膜对K+的通透性最大
3)膜外正电变为流动阻力
4)当动力(浓度差)=阻力(电位 差)时，跨膜流动停止
5)达到 K+的电－化学平衡电位，
即 K+平衡电位。
结论：静息电位相当于K+平衡电位
3. 静息电位小结
1) K+外流是静息电位形成的主要原因，静息电位接近于K+的 电－化学平衡电位。 2) 静息状态时细胞膜对Na+也有一定的通透性，通常静息电位 略低于K+平衡电位。 3)静息电位=极化状态，是一个现象的两种表达方式。 4)静息电位的大小主要受细胞内外K+浓度的影响，细胞代谢障 碍也可影响静息电位。
一、小分子物质和离子的跨膜转运
二、大分子物质和颗粒物质的跨膜转运
一、小分子物质和离子的跨膜转运
(一)被动转运
(二)主动转运
(一)被动转运
概念： 是指物质从高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差）的跨膜 转运形式，转运过程不需要细胞代谢提供能量，其动力为细 胞膜两侧存在的浓度差(或电位差)。 分类： 1．单纯扩散（不需膜蛋白辅助） 2．易化扩散（需膜蛋白辅助）
第二章细胞的基本功能
第二章细胞的基本功能单纯扩散：脂溶性小分子物质以物理学上的扩散原理，从浓度高的一侧向浓度低的一侧做跨膜运动，不需要细胞提供能量称为单纯扩散。
易化扩散：水溶性小分子或带电离子借助载体或通道，由细胞膜高浓度向低浓度的跨膜转运过程不消耗能量。
主动转运：某些物质在膜蛋白的帮助下，由细胞代谢功能进行逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运称为主动转运。
静息电位：细胞静息状态时，细胞膜两侧存在的外正内负且相对平稳的电位差。
动作电位：细胞在进行电位基础上接受有效刺激产生的一个迅速的可向远处传播的膜电位波动。
阈刺激：当刺激持续的时间和刺激的变化率一定时，引起组织细胞兴奋所需要的最小刺激强度。
阈电位：能使细胞膜上的钠离子通道全部打开，触发动作电位的膜电位临界值。
局部电流：静息部位膜内负外正，兴奋部位膜极性反转，兴奋区与非兴奋区之间存在的电位差，形成局部电流。
兴奋：细胞接受刺激后产生动作电位的过程及其表现，动作电位是细胞兴奋的客观指标。
兴奋性：可兴奋细胞接受刺激后产生兴奋的能力或特性，阈刺激和阈程强度是衡量细胞兴奋性的指标。
极化：细胞安静状态下膜外带正电膜内带负电的状态。
去极化：静息电位减小表示膜的极化状态减弱，这种静息电位减小的过程或状态称为去极化。
绝对不应期：在兴奋发生后的最初一段时间内，无论是加多强的刺激，也不能使细胞再次兴奋，这段时间称为绝对不应期。
相对不应期：在绝对不应期后兴奋性逐渐恢复受刺激后可发生兴奋，但刺激强度必须大于原来的阈值，这段时间称为相对不应期。
肌节：相邻两条z线之间的区域（1/2I+A+1/2I）,是肌肉收缩和舒张的最基本单位。
在体骨骼肌安静时肌节长度约为2.0~2.2微米。
静息电位的形成机制：安静情况下，未受刺激的细胞膜对钾离子的通透性大，膜内K†浓度高，K†向外扩散；由于细胞内的阴离子不能通过细胞膜，因此出现“外正内负”的跨膜电位差；随着K†向外扩散的进行，这种电位差加大；而这种电位差是K†向外扩散的阻力，当这种阻力（电位差）和K†向外扩散的动力（浓度差）相等时，K†向外净扩散为0，膜电位不再发生变化而稳定于某一数值，即K†平衡电位。
生理学第二章细胞的基本功能
第二章细胞的基本功能细胞的基本功能，包括①细胞的物质跨膜转运功能②信号转导功能③生物电现象④肌细胞的收缩功能。
第一节细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构概述质膜的组成磷脂>70% 磷脂酰胆碱>磷脂酰丝氨酸>磷脂酰乙醇胺>磷脂酰肌醇脂质胆固醇<30%糖脂<10%细胞膜=质膜蛋白质：功能活跃的细胞，其膜蛋白含量较高糖类膜结构：液态镶嵌模型膜的基架是液态的脂质双分子层，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。
(一) 脂质双分子层1、磷脂、胆固醇和糖脂都是双嗜性分子。
●磷脂分子中的磷酸和碱基、胆固醇分子中的羟基以及糖脂分子中的糖链等亲水性基团分别形成各自分子中的亲水端，分子的另一端则是疏水的脂肪酸烃链。
这些分子以脂质双层的形式存在于质膜中，亲水端朝向细胞外液或胞质，疏水的脂肪酸烃链则彼此相对，形成膜内部的氨基酸的磷脂(磷脂酰丝氨酸，磷脂酰乙醇胺，磷脂酰肌醇)主要分布在膜的近胞质的内层，而磷脂酰胆碱的大部分和全部糖脂都分布在膜的外层。
2、膜脂质的熔点较低，在体温条件下呈液态，因而膜具有流动性；但脂质双层的流动性只允许脂质分子作侧向运动→使嵌入脂质双分子层中的膜蛋白也发生移动、聚集和相互作用→膜上功能蛋白的相互作用、入胞、出胞、细胞的运动、分裂、细胞间连接的形成。
●影响膜流动性的因素包括：①胆固醇的含量。
胆固醇分子中的类固醇核与膜磷脂分子的脂肪酸烃链平行排列，在膜中起“流度阻尼器”的功能，可降低膜的流动性。
②脂肪酸烃链的长度和饱和度。
如果脂肪酸烃链较短，饱和度较低，则膜的流动性较大；反之，如果烃链较长，饱和度较高，则膜的流动性就较小。
③膜蛋白的含量。
镶嵌的蛋白质越多，膜的流动性越低。
(二)性残基为主，肽键之间易形成氢键，因而以仅螺旋结构存在；暴露于膜外表面或内表面的肽段是亲水性的，形成连接这些α跨膜螺旋的细胞外环或细胞内环。
由于脂质双层中疏水区的厚度约3nm，因而穿越质膜疏水区的跨膜片段约需18～21个氨基酸残基，以形成足够跨越疏水区厚度的α螺旋。
细胞的组织结构和功能
细胞是生命的基本单位，具有多种组织结构和功能。
首先，细胞膜作为细胞的外部结构，具有保护细胞内部结构的作用，同时也控制物质的进出。
其次，细胞质是细胞内部的液体，其中包含了许多重要的细胞器，如线粒体、高尔基体、内质网、核糖体等。
这些细胞器各具有特定的功能，如线粒体负责能量的产生，高尔基体负责蛋白质的加工和分泌，内质网负责脂质和蛋白质的合成，核糖体负责蛋白质的合成。
最后，细胞核是细胞的控制中心，负责存储和传递遗传信息。
通过这些组织结构和功能，细胞能够进行各种生命活动，如能量代谢、物质合成、信息传递、生长和分裂等。
细胞的特点和功能
细胞的特点和功能细胞是生命的基本单位，所有生物体都由细胞组成。
细胞具有一些特点和功能，这些特点和功能在生物体中起着至关重要的作用。
一、细胞的特点1. 明显的边界：细胞通常由细胞膜包围，形成明显的边界。
细胞膜是由脂质双层组成的，具有选择性渗透性，可以控制物质的进出。
2. 遗传物质：细胞内存在遗传物质，包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）。
DNA携带了细胞的遗传信息，控制了细胞的生长和发育。
3. 内质网系统：细胞含有内质网系统，它是由复杂的膜结构组成的细胞器，能够合成和储存蛋白质。
内质网还与核糖体一起参与蛋白质的合成。
4. 好氧呼吸和光合作用：细胞是生物体进行能量代谢的场所。
通过好氧呼吸过程，细胞能够将有机物质转化为能量；而在光合作用中，细胞能够将光能转化为化学能。
二、细胞的功能1. 生长和分裂：细胞具有生长和分裂的能力。
细胞在不断吸收养分的同时，能够通过分裂来增加其数量。
这种能力使得生物体能够不断生长和更新。
2. 合成蛋白质：细胞中的内质网和核糖体能够合成和储存蛋白质。
蛋白质是组成生物体的重要组分，参与了多种生物化学反应和调节细胞功能的过程。
3. 储存和分解物质：细胞包含了各种各样的细胞器，如液泡和溶酶体，它们能够储存和分解物质。
细胞通过液泡储存水分、糖类等物质；而溶酶体则能够分解有毒物质和旧的细胞器。
4. 担任代谢功能：细胞是能量的产生和转化场所。
通过细胞呼吸和光合作用，细胞能够将有机物质转化为能量，为生物体提供所需的能量。
5. 感受和传导信号：细胞膜上的受体能够感受外界信号，如激素和神经传递物质。
同时，细胞内的信号传导系统使得细胞能够接收和传导信号，参与细胞间的相互作用。
细胞的特点和功能使其成为生命的基本单位，细胞通过各种不同的机制和过程，保持着生物体的正常运作。
深入了解和研究细胞的特点和功能，对于理解生命现象、疾病的发生机制以及应用于生物技术等领域具有重要意义。
《生理学基础》第二章细胞基本功能
促使外流的动力：膜两侧[]的浓度差， 阻止外流的阻力：膜两侧的电位差 当动力（浓度差）＝ 阻力（电位差） 的跨膜净通量 ＝ 零，此时的电位差 值称为的平衡电位。
∴静息电位（） 的平衡电位
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.动作电位与的平衡电位 动作电位（）是细胞受到刺激后，在静息
电位基础上发生的一次可扩布的快速而可逆的 电位变化，
条件： ①安静时膜内高 ②安静时膜对的通透性高
只对有通透性 对其他离子通透性极低
—— 外流
外流的动力：膜内的高势能 外流的条件：安静时膜对有通透性
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二、动作电位 （）
（一）动作电位的概念
v细胞受到有效刺激时，细胞膜在静息电位的基础上发生一次快速的、 可传导的电位变化，称为动作电位。是细胞兴奋的标志。
阈刺激和阈电位的概念不同，但对于导致细 胞最后产生动作电位的结果相同，故都能反映细 胞的兴奋性 。 阈电位一般比静息电位的绝对值小～， 如：神经和肌肉细胞，阈电位为～。
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（三） 阈下刺激、局部反应及其总和 概念：阈下刺激引起的低于阈电位的去极 化（即 局部电位），称局部兴奋。
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局部反应的特点：
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三、主动转运
.定义 v 膜上“泵”的作用，由低浓度一侧向高浓度一侧转运。
.特点 v逆浓度差、逆电位差（低→高） v需要泵蛋白帮助 v消耗能量
.意义 v膜内外不均衡离子分布
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v正常情况下，、在细胞内外的分布有很大 的不同，以神经细胞为例：
细胞内 倍
细胞外
倍
v这种不均衡的离子分布在所有细胞膜两侧普 v遍存在，是通过消耗能量来形成和维持的。
.物质转运功能：营养物质与代谢产物的 进入和排出都经过细胞膜转运。
.受体功能：细胞膜受体具有识别和接受 刺激信号的能力，并引起细胞内信号转 导过程。
生理学第二章细胞的基本功能
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2.肌丝滑行
终池膜上的钙通道开放 终池内的Ca2+进入肌浆
Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型改变 原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点 横桥与结合位点结合， 分解ATP释放能量
横桥摆动 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行
肌节2缩021/短4/21=肌细胞收缩
按任意键 飞入横桥摆动动画
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四、骨骼肌收缩的形式
（一）等长收缩与等张收缩 等长收缩:收缩时,只有张力增加而长度不
变的收缩,称为等长收缩。
等张收缩:收缩时,只有长度缩短而张力不
变的收缩,称为等张收缩。
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（二）单收缩与强直收缩
Na+-K+泵又称Na+-K+-ATP酶，简称钠泵。
当膜内钠离 子↑ 或膜外 钾离子↑时， 都被激活， ATP 分 解 产 生能量，将 胞 内 3 个 Na+ 移至胞外和 将胞外2个 K+ 移 入 胞 内 。
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钠泵活动的意义：
•生物电产生的基础； •是其它物质继发主动转运的动力 •细胞内高钾是胞浆内许多代谢反应所必需的 •防止细胞内水肿
转运的物质：氧气、二氧化碳、脂类等
决定扩散速度的因素：浓度差；膜的通透性
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2.易化扩散
概念：非脂溶性或脂溶性小的小分子、离子物 质在膜蛋白的帮助下，由高浓度一侧向 低浓度一侧移动通过细胞膜的方式
转运的物质：葡萄糖；氨基酸；无机盐
第二章 细胞的基本功能
一、G蛋白耦联受体介导的信号转导 （一）信号分子
1. G蛋白
2. G蛋白耦联受体
3. G蛋白效应器
4. 第二信使
5. 蛋白激酶
1. G蛋白
即鸟苷酸结合蛋白，是 耦联细胞膜受体和蛋白效 应器的膜蛋白。
结构特征： ① 由α、β和γ三个亚单位组成，α亚单位 起催化作用； ② 有鸟苷酸结合位点；与受体及效应蛋白的 作用位点； ③ 有GTP酶活性； ④ 两种存在形式：与GDP结合的非活性形 式；与 GTP结合活性形式。
2. G蛋白耦联受体
受体：细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子（配体） 并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质 。 其中一类受体需在G蛋白介导作用下才能完成其信号 转导功能，称为G蛋白耦联受体。 结构：一条多肽链，7个跨膜α-螺旋，膜外N末端，膜内C末端 作用：与配体结合后能结合并激活G蛋白
5. 蛋白激酶
能催化蛋白质磷酸化的一类酶。按作用底物分为：
①丝/苏氨酸蛋白激酶；（主要）②酪氨酸蛋白激酶。
蛋白质磷酸化的作用：
① 使酶活性改变→代谢改变； ② 通道开放→膜电位改变→兴奋性改变；
动物生理学之细胞的基本功能
活性。
➢G蛋白分为：Gs、Gi、Gq、G12四大家族
➢有两种构象：非活化型、活化型
第二章 细胞的基本功能
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第二节 细胞的跨膜信号转导功能
1994年医学和生理学诺贝尔奖获得者——
发现G蛋白及其在细胞信号转导中的作用
艾尔弗雷德.吉尔默
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第一节 细胞膜的物质转运功能
• 4、入胞和出胞——大分子物质或团块
• （1）入胞或内吞
细胞外大分子物质或团块（如细菌、病毒或大分子蛋白质等）与细胞膜
形成吞噬泡或吞饮泡被整批转入细胞的过程。
吞噬：进入的是固体物质
吞饮：进入的是液体物质
第二章 细胞的基本功能
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第一节 细胞膜的物质转运功能
①Ｇ蛋白耦联受体
又称蛇型受体，是由单一的多肽链或均一的亚基组成，其肽链可分为细胞外、
跨膜和细胞内三个功能结构域
第二章 细胞的基本功能
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第二节 细胞的跨膜信号转导功能
G蛋白耦联受体的分子结构——七次跨膜受体
第二章 细胞的基本功能
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第二节 细胞的跨膜信号转导功能
②G蛋白
➢G蛋白即鸟苷酸结合蛋白，是位于细胞膜胞液面的外周蛋白，由、和三
有少量糖脂或糖蛋白；
脂质双分子层具有稳定性和流动性，使细胞
在承受张力和外形改变时不致于破裂，容易自
动融合和修复；
膜具有选择通透，水溶性物质不能自由通透
第二章 细胞的基本功能
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第一节 细胞膜的物质转运功能
图 细胞膜分子结构
第二章 细胞的基本功能
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第一节 细胞膜的物质转运功能
细胞膜的物质转运功能
细胞的基本功能
细胞的基本功能
细胞是生命的基本单位，具有以下基本功能：
1. 新陈代谢：细胞通过代谢反应从外部环境中获取营养物质和能量，并利用这些物质和能量维持生命活动和生长。
2. 储存遗传信息：细胞内包含着遗传信息，这些信息决定了细胞的结构和功能，并且可以被遗传到下一代细胞。
3. 复制：细胞可以通过细胞分裂的过程进行复制，使得一个细胞可以变成两个完整的细胞。
4. 传递信号：细胞可以通过细胞膜和内部信号传导通路来感知和响应外部环境的变化，从而调节其内部的生命活动。
5. 调节物质的运输和交换：细胞通过细胞膜和细胞器来调节物质的运输和交换，保持细胞内部环境的稳定和适应外部环境的需要。
6. 保持形态和结构：细胞具有不同的形态和结构，可以根据不同的功能需求改变自己的形态和结构，从而适应不同的环境和任务。
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《细胞的基本功能》课件
总结词：脂质合成
详细描述：内质网还参与脂质的合成 ，如磷脂、胆固醇等。
总结词：钙离子储存与释放
详细描述：内质网具有储存和释放钙 离子的功能，参与细胞信号转导和钙 平衡调节。
高尔基体
总结词
蛋白质运输与分泌
详细描述
高尔基体参与蛋白质的运输与分泌 ，对细胞内外物质的转运起到关键 作用。
能量代谢的意义
能量代谢是细胞维持生命活动的关键，通过呼吸作用获取能量，并利用 这些能量进行各种生理活动，如肌肉收缩、神经传导等。
信息代谢
信息代谢定义
信息代谢是指细胞内信息的传递、处理和储存的过程，是细胞实现各种生理功能的基础。
信息代谢类型
包括信号转导和基因表达。信号转导是指细胞通过一系列生化反应将外界信号传递到内部并引发相应的生理反应；基 因表达则是指细胞根据需要表达或抑制某些基因，从而调控自身的生理功能。
胞吞和胞吐作用
大分子物质或颗粒可通过细胞膜的 内陷或突出形成囊泡，将物质摄入 或排出细胞，如突触小泡的胞吐作 用。
ห้องสมุดไป่ตู้
03 细胞器
CHAPTER
线粒体
在此添加您的文本17字
总结词：能量转换站
在此添加您的文本16字
详细描述：线粒体是细胞内的主要能量转换站，负责将有 机物氧化释放的化学能转化为ATP中的化学能，为细胞活 动提供动力。
《细胞的基本功能》ppt课件
• 细胞概述 • 细胞膜 • 细胞器 • 细胞核 • 细胞的代谢 • 细胞周期与分裂 • 细胞分化与癌变
目录
CONTENTS
01 细胞概述
CHAPTER
细胞定义
细胞是生物体的基本结构和功 能单位，具有自主代谢、繁殖 和遗传的能力。
生理学课件 第二章 细胞的基本功能
原发性主动转运
主动转运
继发性主动转运
扩展
扩展
四、入胞和出胞
概念：一些大分子物质或团块通过细胞膜变形活动进出细胞的过程，需细 胞消耗能量 入胞 吞噬 吞饮 出胞
二、易化扩散
概念：水溶性或脂溶性很小的物质，在特殊膜蛋白的帮助下，由高浓度一 侧通过细胞膜向低浓度一侧扩散的现象。 特点：①顺浓度差：不需细胞消耗能量 ②需要特殊膜蛋白的帮助 载体转运 分类： 通道转运
1.载体转运
物质：葡萄糖、氨基酸等
特点：① 高度的特异性：一种载体一般只能第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的物质转运功能
细胞膜的结构：脂质双分子层液态镶嵌结构
一、单纯扩散
概念：是指脂溶性的小分子物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转 运的过程。 特点：顺浓度差；不需细胞消耗能量 物质：CO2、O2、NH3、乙醇等 注：某种物质能否通过单纯扩散方式过膜，除了取决于膜两侧浓度差， 还取决于细胞膜的通透性。
③ 竞争性抑制：一种载体同时转运两种或两种以上结构相似的物质 时，一种物质的增加，将减弱对另一物质的转运。
CONTENTS
2.通道转运
物质：无机离子、水 特点：通道的开或关 受化学因素的调控——化学门控通道 受电压因素的调控——电压门控通道
三、主动转运
概念：借助细胞膜泵蛋白的作用，将物质由低浓度一侧转运到高浓度一侧
一、骨骼肌的收缩原理
滑行学说——肌肉的缩短是通过肌小节中细肌丝与粗肌丝相互滑行的结 果（其间肌丝本身的长度不变）。
动物生理学细胞的基本功能
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第一章 细胞的基本功能 上一页
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2、G蛋白耦联受体
受体蛋白质是能与化学信号分子进行特异结合 的独立的蛋白质分子，包括α和β 肾上腺素 能受体,Ach受体,多数肽类激素,5-羟色氨受体, 嗅觉受体,视紫红质受体等。
3、G-蛋白：鸟苷酸结合蛋白的简称。有兴奋型 和抑制型两种，可分别引起效应器酶的激活和 抑制而导致细胞内第二信使物质增加或减少。
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出胞: (如图：)
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第二节 细胞的跨膜信息传递功能
内环境中的各种化学因子可通过4种方式到达 靶细胞，发挥生理作用
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第一章 细胞的基本功能 上一页
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①远距离分泌：内分泌腺分泌的激素或其它体液性调
节因子经血液循环运输达到靶细胞的方式；
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第一章 细胞的基本功能
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第一章 细胞的基本功能
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4、 G蛋白效应器
1）能催化第二信使生成的酶：位于细胞膜上的 腺苷酸环化酶（AC）、磷脂酶C（PLC）；依赖 于cGMP的磷酸二酯酶(PDE)及磷脂酶A2。它们 能激活相应的腺苷酸环化酶等使胞浆中的第二 信使物质增加。
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（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导
1、受体（receptor）：指细胞中存在能专一性结合 激素、递质和其它生物活性物质，并能引起特定生物 学效应的特殊结构。 受体的结构： 受体的结合部分—决定受体的特异性 受体的催化部分—功能部分，大多是酶，被激活而引 发一系列连锁性生化反应，导致细胞功能.
第二章 细胞的基本功能
1．CAMP-PKA途径 cAMP主要通过激活蛋白激酶A(PKA)来实现信号转导功能。在不同类型的细胞中PKA的底物蛋白不同，因此cAMP在不同的靶细胞中具有不同的功能。
2．IP 3 -Ca 2+ 途径 IP 3 结合内质网或肌浆网膜上的IP 3 受体，导致其中Ca 2+ 的释放和胞浆Ca 2+ 浓度升高。Ca 2+ 作为第二信使，在信号转导中具有重要的作用。
1．G蛋白耦联受体 7次穿膜的肽链构成，也称之为7次跨膜受体。胞浆侧有结合G蛋白的部位，通过与配体结合后的构象变化来结合和激活G蛋白。
2．G蛋白 GTP结合蛋白是耦联膜受体和效应器蛋白(酶或离子通道)的膜蛋白。
3．G蛋白效应器 有两种，即催化生成第二信使的酶和离子通道。酶主要是细胞膜上的腺苷酸环化酶(AC)，磷脂酶C(PLC)，磷酸二酯酶（PDE）,以及磷脂酶A 2 。
3．DG-PKC途径 DG生成后留在膜的内表面，激活蛋白激酶PKC，从而使底物蛋白磷酸化，产生多种生物效应。
4.G蛋白-离子通道途径 少数G蛋白可以直接调节离子通道的活动。也可通过第二信使来影响离子通道活动。
二、酶耦联受体介导的信号转导
（一）具有酪氨酸激酶的受体
受体一般只有一个跨膜。当细胞外的信号分子与它的受体位点结合时，就引起胞浆侧酪氨酸激酶结构域的激活，导致受体自身及(或)细胞内靶蛋白的磷酸化。与G蛋白无关。
4.第二信使 有cAMP、三磷酸肌醇（IP3），二酰甘油（DG），环一磷酸鸟苷（cGMP）和Ca 2+ 等。第二信使是细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子，调节的靶蛋白主要是各种蛋白激酶和离子通道。
5．蛋白激酶 可分为两大类:一类是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。
第三章细胞的基本功能
梯度。 ② 与Na+顺浓度梯度的转运耦联进行。 ③ ATP间接为这些物质浓度梯度的转运供能。
三、入胞和出胞
（一）入胞
❖ 细胞外大分子或物质借助于细胞膜 所形成的囊泡进入细胞。
1. 吞噬：巨噬细胞和中性粒细胞 2. 吞饮：小肠上皮细胞和肾小管上皮
例如：乙酰胆碱受体、氨基酸受体、5-羟色胺受体等。称为配体。
2、电压门控通道
❖ 由膜电位变化的信号控制其开放或关闭的一类通道。膜电位变化作用于特 异感受结构，这些结构诱发整个通道分子构想的改变，使通道开放或关闭。 结果是产生动作电位。
例如：神经元轴突和肌细胞膜Na+、K+、Ca2+离子通道。
3、机械门控通道
❖ 神经-肌接头兴奋的传递的特征
单向传递； 时间延搁；
传递
易受环境因素和药物影响
传导
❖ 影响神经-肌接头兴奋的传递的因素
乙酰胆碱受体阻断剂：肉毒杆菌毒素——麻痹骨骼肌
筒箭毒——肌肉松弛（竞争受体）
胆碱酯酶抑制剂：有机磷农药——肌肉痉挛
乙酰胆碱受体激动剂：司可林——结合乙酰胆碱受体，阻 断兴奋传递
重症肌无力：破坏乙酰胆碱通道，无N-M传递
➢ 后电位：复极时外流的K+蓄积在膜外,阻碍了K+外流 K+电导短时间高于静息电位时的水平，此时的膜电位接近于Ek
➢ 恢复期：钠-钾泵
Na+通道的结构模式
❖动作电位的特点
1、不衰减性传导 2、“全或无”现象 3 、存在不应期
（绝对不应期和相对不应期）
4、局部反应或局部兴奋
生理学 细胞的基本功能
[Na+]o ＞ [Na+]i
[K+]i ＞[K+]o
转运的物质:各种带电离子
（2）经载体的易化扩散
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
(3)特点:
①需依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ②不需另外消耗能量 ③选择性（∵特殊膜蛋白质本身有结构特异性） ④饱和性（∵结合位点是有限的） ⑤竟争性（∵经同一特殊膜蛋白质转运） ⑥浓度和电压依从性（∵特殊膜蛋白质的变构是有条件的， 如化学门控通道、电压门控通道）
二、主动转运
概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
特点：①需要消耗能量,能量由分解ATP来提供； ②依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”； ③是逆电-化学梯度进行的。
分类:
①原发性主动转运（简称：泵转运）； 如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等
②继发性主动转运（简称：联合转运）；
一、被动转运(passive transport)
概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。 特点：
①不耗能（转运动力依赖物质的电-化学梯度所贮 存的势能）
②依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ③顺电-化学梯度进行 分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
（一）单纯扩散
(1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧 移动的过程。
活动进行的,亦可属于主动转运过程。 出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内排出的过程。 主要见于细胞的分泌过程：如激素、神经递质、消化液
的分泌。 入胞:指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程。 分 为：吞噬=转运物质为固体; 吞饮=转运物质为液体。
出胞：
粗面内质网合成蛋白性分泌物 高尔基复合体
初中一年级生物细胞的结构和功能
初中一年级生物细胞的结构和功能细胞是生物体的基本结构和功能单位，是生命的基本组成部分。
了解细胞的结构和功能对于我们理解生命的机制至关重要。
初中一年级生物的学习中，学生需要掌握细胞的结构特点和功能，并能将其应用于实际生活。
本文将详细介绍初中一年级生物细胞的结构和功能。
一、细胞的结构细胞由细胞膜、细胞质和细胞核组成。
细胞膜是细胞的外包层，负责控制物质的进出；细胞质是细胞的主要内容物，包括细胞器、细胞液和细胞骨架；细胞核是控制细胞生命活动的中心，包含着遗传物质DNA。
细胞膜是由脂质双分子层构成的，其主要功能是保护细胞内部不受外界环境的干扰，并控制物质的进出。
细胞膜上也有许多蛋白质分子，用于运输和识别物质。
细胞质则是细胞膜和细胞核之间的区域，其中含有各种细胞器。
细胞器包括内质网、高尔基体、线粒体等，它们各自有不同的功能。
细胞液是细胞膜和细胞核之间的液体，其中溶有各种无机盐和有机分子。
细胞骨架则是一种由蛋白质组成的网状结构，它保持细胞的形状和稳定性。
细胞核是细胞的控制中心，负责储存遗传信息和控制细胞的生命活动。
细胞核内含有染色体，染色体上包含了DNA。
DNA携带着细胞的遗传信息，通过基因表达来控制细胞的功能和特征。
除了染色体，细胞核内还含有核仁和核膜。
核仁是合成蛋白质的场所，核膜则是细胞核的保护层。
二、细胞的功能细胞是生命活动的基本单位，同时也拥有许多重要的功能。
以下是初中一年级生物细胞的主要功能。
1. 新陈代谢功能：细胞可以进行物质的吸收、运输、消化和排泄。
细胞膜上的蛋白质可以选择性地控制物质的进出，细胞器则可以参与物质的合成和转运，确保养分能够被细胞有效利用。
2. 生物合成功能：细胞通过内质网和高尔基体等细胞器，合成蛋白质和其他有机分子。
这些有机分子是构成细胞的重要组成部分，也参与了细胞的各种生物过程。
3. 遗传功能：细胞核内的DNA通过基因表达，控制细胞的功能和特征。
通过细胞分裂，细胞可以复制自身，传递遗传信息给下一代。
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第一节．细胞的基本功能
一．细胞膜的物质转运功能
细胞膜由脂质双分子层构成
常见跨膜转运形式有4种：单纯扩散；易化扩散；主动转运；出胞与入胞；
（一）单纯扩散（被动转运）
1．定义：脂溶性小分子物质，浓度高—→低
1．哪些物质？ O2，CO2
（二）易化扩散（被动转运）
定义：非脂溶性，特殊蛋白帮助，浓度高—→低
种类：
1．载体介导
哪些物质？葡萄糖、氨基酸
特点：高度特异性；饱和现象；竞争性抑制；
2．通道介导
哪些物质？钠离子、钾离子、钙离子、氯离子
特点：
1）有一定特异性，随蛋白质分子构型改变，处于不同的功能状态，
通道开放：离子浓度高—→低；
通道关闭：不通透；
2）分类：电压门控型通道
化学门控型通道（配体门控通道）
3）有专一的阻断剂：河豚毒---钠离子通道
四乙基铵---钾离子通道
（三）主动转运
定义：耗能，浓度低—→高
最重要的：钠离子，钾离子的主动转运
1．原发性主动转运
ATP供能，逆浓度/电位梯度，
钠-钾泵，钙泵
钠泵
定义：特殊蛋白质，具有ATP酶的活性，（可以分解ATP释放能量）进行钠离子与钾离子逆浓度差的主动转运，故又称----钠钾ATP酶的蛋白质。
如神经和肌肉细胞：
正常细胞内钾高，浓度为细胞外的30倍，
细胞外钠高，浓度为细胞内的12倍
当细胞内钠↑，钠泵激活，排出钠离子，同时移入钾离子，此两个过程耦联，ATP 酶工作，提供能量
一般生理情况下，每分解一分子ATP，移出3个钠离子，同时移入2个钾离子
●意义：
细胞内高钾环境是许多代谢反应的必需；
细胞内低钠，可防止水分大量进入，维持细胞正常体积、形态、功能；
一种势能储备；
2．继发性主动转运
动力来自原发性主动转运形成的离子浓度梯度
逆浓度/电位梯度
实质：载体易化扩散+原发性主动转运耦联
哪些物质：葡萄糖、氨基酸在小肠黏膜上皮的主动吸收（钠离子-葡萄糖同向转运体和钠泵耦联）
（四）出胞与入胞式物质转运
哪些物质？大分子或固态、液态的团块；
●细胞膜物质转运功能见教材61页
一．细胞的兴奋性和生物电现象
●刺激引起兴奋的条件
1． 3个条件（均到一定临界值）：一定的强度；一定的持续时间；一定的强度--时间变化率；
2．阈刺激，阈下刺激，阈上刺激
3．阈强度：固定持续时间与强度--时间变化率，引起兴奋的最小刺激强度
是衡量组织兴奋性高低一个指标
（一）静息电位和动作电位及其产生机制
●细胞的生物电现象
两种形式：静息电位；动作电位；
（1）静息电位
●定义：安静时，细胞膜两侧的电位差（膜内较膜外为负，-10mV～ -100mV）；
●分类：
极化：膜两侧内负外正
超极化：膜内负值增大
去极化/除极化：膜内负值减小
复极化：刺激后，先去极化，再恢复为安静时膜内负值
●产生机制
静息电位和钾离子平衡电位
正常细胞，膜内高钾，膜外高钠
安静时，细胞膜对钾有通透性，钾由高—→低，细胞内—→细胞外，
—→膜内电位为负，膜外为正—→阻止钾外流的力量（膜两侧的电位差）加大—→当浓度差（促钾外流）与电位差（阻钾外流）平衡时—→不再有钾移动—→钾离子平衡电位
钾离子平衡电位（由膜两侧原始的钾离子浓度差的大小决定）
（2）动作电位
●定义：受到刺激而兴奋时，细胞膜在静息电位基础上，一次迅速而短暂的可向周围扩布的电位波动，是细胞兴奋的标志。
（锋电位：神经纤维， 0.5～2.0ms，一次短促尖锐的脉冲样变化）
●产生过程：（神经纤维和肌细胞）
（静息电位）-70 mV～ -90 mV —→ +20mV～ +40mV—→
内负外正↑内正外负
阈刺激
膜内外电位变化幅度为90 mV～ 130 mV（上升支）
—→很快出现膜内电压的下降，正值减少—→原有的负电位（下降支）
●产生机制：
动作电位和钠离子平衡单位
静息状态，膜外钠离子浓度高于膜内；
膜内存在负电位的吸引；
但静息时钠离子通道关闭—→钠无法进入膜内
阈刺激—→钠离子通道开放（电压门控通道）—→钠大量内流—→
膜内负电荷消失；
膜外高钠的浓度势能—→使钠继续内移，出现正电位—→膜内正电位大到足以阻止钠内流—→钠的净通量为0—→形成动作电位的上升支—→钠离子平衡电位钠离子平衡电位（膜内正电位增大到足以阻止由浓度差引起的钠离子内流）
膜内电位不停留在正电位，很快出现复极相（钠通道很快失活，通透性变小，电压门控性钾离子通道开放，在浓度差和电位差推动下，钾外流，膜内电位变负，直至静息电位。
）
上升支: 细胞受刺激达到一定程度时,膜上的钠通开放, 因膜外钠浓度高于膜内且受膜内负电的吸引,故钠内流引起上升支直至内移的钠在膜内形成的正电位足以阻止钠的净移入时为止.
下降支:钠通道关闭,钾通道开放,钾外流引起.随后钠泵工作,泵出钠,泵入钾,恢复膜两侧原浓度差.
静息期:膜电位最后恢复到静息时的极化状态,由于膜内Na+增加,膜外K+增加,激活Na+ - K+泵 ,泵出三个Na+ ,泵入二个K+ .
特点：全或无（阈值—→动作电位—→大小，形状不再改变）
不应期（绝对不应期）
神经在一次兴奋的过程中，其兴奋性也发生周期性变化，依次包括了绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期4个阶段。
先给神经施加一个条件刺激引起兴奋，再在前一兴奋的不同时相给以一个测试性刺激，观察比较两个动作电位的间隔和幅值变化。
设置刺激间隔从20ms开始逐步减小，连续记录波形的变化。
（二）兴奋性与兴奋的引起
●兴奋性：组织及细胞具有对刺激产生生物电（动作电位）反应的能力。
●刺激引起兴奋的3个条件：一定的刺激强度、一定的持续时间、一定的强度-时间变化率
●阈刺激：
●阈下刺激
●局部电位（电紧张电位）的特点：等级性，向四周扩布，总和
●阈上刺激
●阈强度：是衡量组织兴奋性高低的重要指标
●阈电位和动作电位的引起
能否兴奋—→取决于能否使静息电位去极化达到某临界值—→电压门控钠离子通道激活，通透性增大，钠大量内流—→膜进一步去极化—→更多钠离子通道开放，更多钠内流
如此正反馈式相互促进（再生性循环），使膜迅速自动去极化，直至钠离子平衡电位才停止—→形成动作电位的上升支
阈电位：使细胞膜去极化产生电位的临界膜电位
（一般比静息电位负值少10 mV～ 20 mV）
阈强度：使膜静息电位降低到阈电位而爆发动作电位的最小刺激强度
阈下刺激：引起局部兴奋，无动作电位
刺激强度＞阈值，动作电位的性质不再依赖刺激大小
（三）兴奋在同一细胞上的传导的机制和特点
1．机制
可兴奋细胞特征之一：任何部位的动作电位，可沿细胞膜向周围传导；
局部电流：已兴奋神经段与未兴奋的之间由于电位差而有电荷移动；
运动方向：膜外，正电荷—→已兴奋段
膜内，正电菏—→未兴奋段未兴奋段膜去极化—→阈电位—→动作电位
原理：已兴奋的通过局部电流刺激了未兴奋的膜部分，出现动作电位，连续传导兴奋
有髓神经纤维上，髓鞘不导电，只有在郎飞结处，轴突膜与细胞外液接触，使跨膜离子移动。
故动作电位表现为兴奋跳跃式传导（比无髓纤维或一般肌细胞传导速度快，且节能）
2．传导的特点
●双向性：两侧传递
●绝缘性：各条纤维传导的冲动各不干涉
●安全性：不易出现传导阻滞
●不衰减性：动作电位的幅度和波形不改变
●相对不疲劳性
●神经结构和功能的完整性
刺激—→去极化—→阈电位—→动作电位
动作电位的幅度、波形、在膜上的传导情况，与原始刺激无关，只决定于细胞膜本身的生理特性和膜内外离子的分布情况。
二．骨骼肌的收缩功能
（一）骨骼肌神经-骨骼肌接头处的兴奋传递
1．传递过程
神经冲动（沿轴突）—→神经末梢
动作电位（去极化）—→电压门控性钙离通道开放—→钙离子入膜—→囊泡向轴突膜内侧靠近并融合—→出胞作用释放乙酰胆碱于接头间隙—→乙酰胆碱到终极膜,与特殊化学门控通道分子的2个a-亚单位结合—→蛋白质内部构象变化—→通道开放，钠内流，钾外流—→终极膜去极化（终极电位）
终极电位：电紧张形式使邻近肌细胞膜去极化达到阈电位，激活电压门控性钠离子，引发一次动作电位，完成神经纤维和肌细胞的信息传递。
正常时，神经--骨骼肌接头处的兴奋传递是1对1的
2．传递特点
●化学传递：乙酰胆碱
●单向传递：运动神经末梢—→肌肉
●时间延搁：兴奋通过接头处要0.5～ 1.0ms，比在同一细胞上时间要长，因为接头处的化学物质的释放，扩散，及蛋白结合等需时间
●易受药物或其他环境因素变化的影响：pH值，温度，药物，细菌毒素等
3．影响因素
接头处是化学传递，凡影响其合成，释放，消除等因素
如：细胞外液的钙离子浓度↓或镁离子浓度↑，可↓乙酰胆碱释放
肉毒杆菌毒素可选择性阻止释放乙酰胆碱引起接头传递阻滞
黑寡妇蜘蛛毒素促进释放乙酰胆碱引起接头传递阻滞
美洲箭毒和a-银环蛇毒与乙酰胆碱竞争结合位点接头传递受阻
有机磷农药和新斯的明使乙酰胆碱不能及时水解，大量堆积，导致肌肉颤动等
（二）骨骼肌的兴奋-收缩耦联
刺激—→可传导的动作电位—→肌细胞收缩
兴奋-收缩耦联：以膜的电变化为特征的兴奋过程
以肌纤维机械变化为基础的收缩之间，存在中介性过程3个步骤：
1．电兴奋传向肌细胞（通过横管系统）
2．三联管结构处的信息传递
3．肌质网对钙离子的释放和再聚积
结构基础：三联管
耦联因子：钙离子。