第二章 细胞的基本功能

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特性： a、等级性：其去极化幅度大小与阈下刺激 大小呈正比——非“全或无”现象。 b、衰减性：其去极化幅度（局部电位）随 传布距离增加而减小，最后消失，因此 不能在膜上作远距离传导叫电紧张性扩 布。
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c、总和效应； ⑴ 空间：在同一细胞的不同部位阈 下刺激引起的局部电位可叠加在一起。 （2）时间：在同一C上先后的刺激引 起的局部电位也可叠加在一起。 d、无不应期 总和或叠加后的局部电位若≥阈电 位，则产生AP。
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去极化：RP的数值向膜内负值减小的方向
变化的过程。
复极化：细胞去极化后，又向原初的极化 状态恢复的过程。
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RP的产生需满足三个条件：
① 安静时C内外各种离子的浓度分布不均（C内K+、P-多， C外Na+、Ca++、Cl-），即存在浓度差。
②
③
在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。
某些脂溶性信号分子，可穿过细胞膜进入细胞 内，与胞质受体结合，再穿过细胞核的核膜进入细胞核 内，与核受体结合，通过调节基因的表达而完成信号转
导。如类固醇激素和甲状腺激素。
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第三节 细胞生物电
第三节
细胞的生物电现象
一、静息电位及其产生机制
二、动作电位及其产生机制
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扩散速率大，无饱和性。
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顺浓度差的转运
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扩散通量（简称通量）：
是指物质每秒通过每平方厘米假想平面的 摩尔或毫摩尔数。mol/s.cm2或mmol/s.cm2。 影响通量的主要因素有；浓度差（是物质 扩散的动力）和通透性（是指物质通过细胞膜 的难易程度）。
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锋电位
去极化（-90 — 0— +30）
复极化（+30 — 0 — -90）
后电位： 锋电位后一种时间较长，波 动较
小 的电位变化
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1）去极相：膜受刺激后原来的膜内负值消失变
为正值（反极化），构成AP的上升支。
膜电位由0 ~ +35mv称超射值。
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2）复极相：去极相的膜电位倒转短暂，很快出 现RP的恢复，构成AP的下降支。 其持续时间较长，有电位的波动称后电位： 正后电位（超极化后电位）
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（2）易化扩散：
有些非脂溶性或脂溶性很小的物质，在膜 蛋白帮助下，顺浓度差的跨膜转运。分为通道 转运和载体转运。
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A、经通道转运的易化扩散
通道转运是在镶嵌于膜上的通道蛋白的帮助下完成的。通道
蛋白像贯通细胞膜并带有闸门装置的管道。开放时，物质顺浓度
差或电位差经过通道转运；关闭时，即使细胞膜两侧存在浓度差
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载体转运的特点：
a、结构特异性； b、饱和现象； c、竞争性抑制；
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（3）主动转运：物质逆浓度差或逆电位差，在生物
泵的帮助下需要细胞代谢供能的转运方式。
A、原发性主动转运； 是指细胞直接利用代谢产
生的能量将物质逆浓度差或逆电位差转运的过程如：
钠钾泵。
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两个α亚单位是同2个Ach结合的部位。故
在这里起受体作用的只是通道蛋白质分子结构 的一部分而不是一个独立的蛋白质分子。
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Α 亚 单 位
Ach
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三、酶耦联受体介导的信号转导
（一 ）酪氨酸激酶受体：
３、识别：膜外侧的糖链。
４、信息传递： 受体—— 化学信息。
通道—— 生物电信息。
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二. 物质的跨膜转运
（1）单纯扩散：是指脂溶性小分子物质从高浓度
一侧向低浓度一侧（顺浓度差）跨细胞膜转运的过
程。（如：O2，CO2等气体分子）。 特点 ：物质顺浓度差转运，不需要细胞代谢
提供能量，没有膜蛋白的参与。单纯的物理过程，
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2、有髓NF的AP传播 —— 跳跃式传导： 传导时，出现动作电位的郎飞结与 它相邻的郎飞结之间产生局部电流，使 相邻的郎飞结产生动作电位，这样动作 电位就从一个郎飞结传给相邻的郎飞结。 有髓NF传导速度>>无髓NF。
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一.细胞膜的结构概述：
组成：由脂质、蛋白质、少量糖组成。
结构：“液态镶嵌模型”-流体镶嵌模型学说
即：C膜以液态的脂质双分子层为基架，其中及其 表面镶嵌着不同结构和功能的蛋白质（膜蛋白），有 些脂质分子和膜蛋白上结合着具有不同功能的糖链。
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细胞膜的功能：
１、保护：屏障作用。 ２、物质转运：载体、通道、离子泵。
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3、动作电位的产生机制
1)、（去极化）：细胞受刺激时 Na+通道开放，Na+快 速内流（内正外负）。 • 膜内外Na+浓度比 约 112( 动力 ) • 受刺激时Na+通道 浓度差（动力）
Na+内流
电位差（阻力）
=
开放 ( 通透性 )
Na +平衡电位
动作电位
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2）复极化：细胞去极化至一定程度 Na+通道 关闭，K+通道开放，在细胞内外△【K+】 的 作用下K+外流，形成复极化。 3）后电位：钠泵 排钠摄钾 形成微小的电
位波动 。
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NF受刺激→膜去极化→部分电压门控Na+通道开 放（激活）→Na+顺电－化学梯度入C→膜进一步去 极化（阈电位）→大量Na+通道开放→形成AP上升 支（去极相）→达到Na+平衡电位，膜电位内正外 负（动力：电位差，浓度差；阻力：电位差） →Na+通道失活→膜对K+通道开放→膜内K+顺电－ 化学梯度向外扩散→膜内电位变负→AP下降支（复 极期）→K+平衡电位→Na+通道恢复（复活）。
第二章
细胞的基本功能
泸州市人民医院
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急诊科
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细胞功能
赖月平
细胞膜结构及物质转运功能 细胞的信号转导功能 细胞的生物电现象
肌细胞的收缩功能
节目录
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第一节 细胞的物质 转运功能-1
第一节
细胞膜的结构
及物质转运功能
一. 细胞膜的结构概述 二. 物质的跨膜转运
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静息电位
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Rp的特点：安静时，细胞膜上K+通道开放，K+
外流，形成内负外正相对恒定的直流电。
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二、动作电位及其产生机制
1．动作电位：（AP）
是指细胞受刺激时在静息电位
基础上产生的可传布的电位变 化。
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2．Ap分期（以神经细胞为例）（F）
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钠泵活动重要的生理意义：
a、造成的细胞内高钾环境是细胞代谢必须的。 b 、维持细胞内外Na+ 、K+的浓度差。
c、形成细胞外高Na+、细胞内高K+的不均衡分布是细胞生
物电产生的前提。
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d、维持细胞内PH稳定。 Na+ —H +交换。
e 、维持细胞内Ca 2+稳定。 Ca 2+ —H +交换。
H-R Gs ⊕ PLC（磷脂酶C ） 生成IP3、
DG 胞浆Ca++ ↑
Ca-钙调蛋白激酶。
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二、离子通道受体介导的信号转导
如运动终板处的“N-型ACh受体”
其由4种不同的亚单位组成的5聚体（2α、β 、γ 、δ）蛋白质，5个亚单位又各以其第2个疏 水性跨膜α-螺旋构成水相孔道的“内壁”，
f 、维持细胞内电位的负值。生电性钠泵。 g 、 是继发性转运的动力。
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B、继发性主动转运:是间接利用ATP能量的主动转
运过程。分为同向转运（与Na+转运的方向相同）
和逆向转运（与Na+转运的方向相反）。
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同向转运
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（4）出胞和入胞
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位的必要条件。
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5、局部电位及其特性
阈下刺激虽不能引起AP，但它也会引起少 量的Na+ 内流，从而产生较小的去极化，只不 过这种去极化的幅度不足以使膜电位达到阈电 位水平，而且只局限于受刺激的部位。这种产 生于膜的局部、较小的去极化反应称为局部反 应。产生的电位称为局部电位。 阈下刺激少量Na+内流产生低于阈电 位的去极化局部反应.
膜内带负电的蛋白质有随K+外流的倾向，但 不能出膜，形成与K+隔膜相吸的极化状态。
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2、静息电位产生机制：
• 膜内外K浓度比约 301 (动力) • 安静时K通道开放 ( 通透性) 浓度差（动力）
K+ 外流
→
电位差（阻力） K+ 平衡电位
=
• 膜内带负电的蛋白
质有随K+外流的倾向，但不 能出膜，形成与K+隔膜相吸 的极化状态。
一、 静息电位及其产生机制
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1、细胞的静息电位： 静息电位；是指细胞处于静息状态时，细胞膜 两侧存在的电位差。
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描述膜两侧电荷分布状态的术语： 极化：细胞在安静状态下所保持的膜外带正电、 膜内带负电的状态。 超极化：RP的数值向膜内负值加大的方向变化
的过程。
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动作电位各期膜电导的变化
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4、Ap的产生条件和阈电位
不需任何刺激
可兴奋组织（Rp） ——— 阈电位———— Ap
阈刺激、阈上刺激
阈强度：就是作用于细胞能使膜的静息电位去 极化达到阈电位的刺激强度。 阈电位：能触发动作电位的膜电位临界值。静 息电位去极化达到阈电位是产生动作电
第二节
细胞的信号转导功能
1、G蛋白耦联受体介导的信号转导 2、离子通道受体介导的信号转导 3、酶耦联受体介导的信号转导 4、细胞内受体介导的信号转导
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一、G蛋白耦联受体介导的信号转导
（一）参与G蛋白耦联受体跨膜信号转导的信号分子 1、 G蛋白耦联受体： 2、G-蛋白（鸟苷酸结合蛋白）：
1、入胞：指细胞外大分子或团状物质进入细胞的过程。 吞噬：固体物。单核、巨噬、中性粒C. 吞饮：液体。液相和受体介导入胞。
2、出胞：指大分子物质被排出细胞的过程。如：消化腺细
胞分泌消化酶、内分泌细胞分泌激素、神经末梢释放递质等
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第二节 跨 膜信号
或电位差，物质也不能通过。（如钠通道、钾通道、钙通道等， 可分别让Na+、K+、Ca2+等离子通过。
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根据通道“闸门”打开的因素不同，分为： Ⅰ、电压门控通道；
该类通道的 开放取决于膜两侧的电位差。
Ⅱ、化学门控通道；
该类通道的开放取决于某种化学物质是否作用于膜受体。
Ⅲ、机械门控通道；
该类通道的开放由机械刺激引起。
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B、经载体转运的易化扩散
细胞膜的载体蛋白在高浓度一侧与被转运 物质结合，这一结合引起载体蛋白的构象发生 变化，把物质转运到低浓度的另一侧，然后与 物质分离。
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3、G-蛋白效应器：
4、第二信使：cAMP 、IP3、DG、cGMP、Ca2+等。
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(二) G蛋白耦联受体转导的主要途经 1. 受体－ G蛋白－AC途经
H-R Gs ⊕AC（腺苷酸环化酶） cAMP
PKA（蛋白激酶A）或离子通道。
2.
受体－ G蛋白－PLC途经
负后电位（去极化后电位）
（图）
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负后电位
正后电位
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AP的特点：
① 只要刺激达到阈值即可产生AP，即使再增加 刺激强度，AP的幅度不再增加。即“全或无” 现象； ② 不衰减性传导；AP一旦在细胞膜的某一部位 产生，它就会立即向整个C膜传播，而且它的 幅度不会因为传播距离的增加而减小； ③ 脉冲式；由于绝对不应期的存在，动作电位 不能重合在一起，动作电位之间总有一定间隔 而形成脉冲样图形。
体内大部分生长因子和一些肽类激素（胰岛素、NGF 等）通过细胞膜中的酪氨酸激酶受体完成跨膜信号转导。 化学信号→膜外段（受体）→跨膜段→⊕膜内段的 蛋白激酶→自身及其他蛋白质内酪氨酸残基磷酸化→细 胞功能改变。（此途径无G蛋白和第二信使的参与）
（二）鸟苷酸环化酶受体(略)：
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四、细胞内受体介导的信号转导
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6、动作电位的传导和局部电流 动作电位在同一细胞上的传播称为 传导。在神经纤维上传导的动作电位称 为神经冲动。 1、无髓NF的AP传播—局部电流学说
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无髓NF某处产生AP时，该处膜电位倒 转，与邻近未兴奋段之间存在一电位差 →电荷移动→局部电流→刺激邻近静息 膜去极化到阈电位→Na+大量内流→该处 产生AP。这一过程连续下去。