2细胞生理
生理学-细胞2
医教园
-+ -+ -+ -+
第三节 细胞的电活动
When the recording electrode enters the axon, a negative potential difference is seen.
Inside axon +- -+ +- +- 0
-30 mV -60
-90
Amplifier
X用哇巴因抑制钠泵活动后，细胞功能发生的变化有：A B D
A、静息电位绝对值减小
B、动作电位幅度降低
C、Na+-Ca2+ 交换增加
D、胞质渗透压升高
能以不衰减的形式沿可兴奋细胞膜传导的电活动是：B
A、静受器电位
E、突触后电位
医教园
第三节 细胞的电活动
下列关于动作电位的描述，正确的是: D A、刺激强度小于阈值时，出现低幅度动作电位 B、刺激强度达到阈值后，再增加刺激强度能使动作电位幅度
第二章 细胞的基本功能
第三节 细胞的电活动
第三节 细胞的电活动
细胞的生物电现象 一切活细胞无论处于静息或活动状态都存在着电活动，这种电 活动称为生物电。 细胞膜内外在静息状态下存在着电位差（静息电位） 在一定的刺激下，膜内外的电位差会发生变化，产生动作电位。 记录方法：
细胞外记录法 细胞内微电极记录法
医教园
第三节 细胞的电活动
局部电位与动作电位的区别
局部电位
动作电位
阈下刺激引起 阈（上）刺激引起
钠通道少量开放 钠通道大量开放
反应等级性
“全或无”
有总和效应
无
衰减性传播
非衰减性传播
中国医科大学生理(细胞) (2)
5.AP的特点： ①“全或无” all or none：阈下刺 激时不能引起，阈(上)刺激时幅度不 随刺激强度增加而增大 ②不减衰传导 ③锋电位之间不发生融合或叠加，因 为有绝对不应期。
四、Ap 的引起及其在同一细胞上的传导 (一) 阈电位和锋电位的引起
1.阈电位 threshold potential ： 是诱发产生Ap，使Na+通道大量开放 时的临界膜电位。需要用阈刺激。
改变；
③采用Na+ 通道的特异性阻断剂河豚毒
(tetrodotoxibn, TTX) 后Ap不再产生；
④膜片钳可观察到Ap与Na+ 通道开放的
高度相关。
Action Potential：
Na+通道
去极化 ↓ 激活 ↓ 失活 ↓ 恢复 ↓ 再激活
Na+通道激活开放,Na+内流形成AP上升支
Na+通道阻断剂：河豚毒（TTX）
阈刺激：达到阈强度的有效刺激
阈上刺激、阈下刺激
可兴奋细胞:神经细胞、肌细胞、腺细胞
兴奋(excitation):可兴奋细胞或组织在阈刺 激作用下产生Ap的过程。 兴奋性(excitability):可兴奋细胞受到阈刺激 或阈上刺激后产生Ap的能力。
生物电:一切活组织的细胞，不论处于安静 还是活动状态均表现有电的变化，是伴随 细胞生命活动出现的现象。
①升支： －90 mV到+30 mV， Na+内流 去极化depolarization －90 mV到0 mV 反极化reversepolarization: 0 mV到+30 mV ②降支： +30 mV到Rp水平， K＋外流 复极化 repolarization：去极后向RP恢复 超射值overshoot：AP在零以上的电位值 ③锋电位 spike potential ④后电位 负后电位 negative after-potential 正后电位 positive after-potential
生理学 第2章细胞
传播，但随着传播距离的增加，其电位变化幅度减
小最后消失故不能在膜上作远距离的传播； （3）可以总和 ①空间性总和 ②时间性总和
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小结：局部反应与动作电位之比较
项 目 局 部 反 阈下刺激 较少 小（在阈电位以下波动） 有（时间或空间总和） 无 呈电紧张性扩布，随时间 和距离的延长迅速衰减， 不能连续向远处传播 应 动 作 电 多 大（达阈电位以上） 无 有 能以局部电流的形式 连续而不衰减地向远 处传播 位
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（三）产生机制
产生条件主要有两个： • ①细胞内外各种离子的浓度分布不均（外Na+内K+状态）， 即存在浓度差； • ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。 安静状态时，细胞膜主要对K+通透，K+顺浓度差外流， 随着K+外流，膜内外K+浓度差（化学驱动力）↓ ， K+外 流引起的由细胞外向细胞内的电场力（阻力）↑，当动 力和阻力相等时，K+净移动为0，此时膜两侧的电位差 也稳定于某一数值，称为K+平衡电位。
01:04
受体是指细胞膜或细胞内一些能与某些化学物质特异 性结合并产生特定生理效应的蛋白质。可分为膜受体和胞 内受体，通常指膜受体。 受体基本功能： 1.能识别和结合体液中的特殊物质，具有高度特异性，
保证信息传递准确、可靠。
2.能转导各种化学信号，激发细胞内产生相应的生理 效应。
01:04
第三节 细胞的生物电现象
门控离子通道分为三类： 1) 电压门控通道：在膜去极化到一定电位时开放，如神经 元上的Na+ 通道；K+ 通道等。
生理学第二章细胞
微电极（单一神经纤维）
电压钳技术（细胞膜上的离子通道）
膜片钳技术（单一离子通道）
膜片钳技术：可记录细胞膜结构中单一离子通道的电流 和电导。生物电现象的观察分析进入分子水平的新阶段。
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静息电位(resting potential)及其产生原理
（一）静息电位(resting potential RP) 细胞安静状态时，存在于细胞膜内外两侧的电位差。
2.RP实验现象：
40
41
证明RP的实验：
（甲）当A、B电极都位
性质：
于细胞膜外，无电位改变，内负外正（极化）
证明膜外无电位差。
（乙）当A电极位于细胞 膜外， B电极插入膜内时， 有电位改变，证明膜内、 外间有电位差。
（丙）当A、B电极都位
于细胞膜内，无电位改变，
证明膜内无电位差。
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➢ 膜电位变化中的几种状态
a⑧f①t正eR⑥r后e-Ksp电+to从it位ne细gn（pt胞oiptao内elsn)i转ttii移avle到细胞 a化ft③e外r膜-液p去o使t极e细n化t胞i达a复l阈)极:电超化位级水平，
电⑤④压N去门a②+极通控阈化道N刺a：关+激通N闭a道+，迅开K速放+通进。道入 Na开细+进放胞入细胞。
复极化(repolarization) : depolarization→ polarization
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（二）静息电位(RP)的产生机制
1. 细胞膜内外离子分布及膜对离子的通透性
(1) 细胞膜内、外离子分布不匀 [Na+] o ＞[Na+] i ≈ 10∶1, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-] o ＞[Cl-] i ≈ 14∶1, [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1
生理学 第二章 细胞的基本功能PPT课件
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以载体为中介的易化扩散
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
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(3)特点:
①顺浓度差 ②不消耗能量
③需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
④特异性或选择性（∵特殊膜蛋白质本身有结构特异性） ⑤饱和性（∵结合位点是有限的） ⑥竞争性抑制（∵经同一特殊膜蛋白质转运） ⑦
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二、易化扩散(facilitated diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,由
膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。
(2)分类:
①以通道为中介的易化扩散
②一载体为中介的易化扩散
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以通道为中介的易化扩散
[Na+]o ＞ [Na+]i
[K+]i ＞[K+]o
融合处出现裂口
分泌物一次性排出
囊泡的膜成为细胞膜的组成部分
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入胞:
细胞膜上的受体对物质的“辨认” 发生特异性结合形成复合物 结合处C膜凹陷 凹陷膜与细胞膜断离 整个进入细胞质内
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作业：
1、比较单纯扩散和异化扩散的异同。 2、比较被动转运与主动转运的异同。
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第二节 细胞膜的受体功能
受体：是指镶嵌在C膜脂质双分子层中的各种 特异性蛋白质分子，它能选择性地和C膜外 的活性物质结合，实现跨膜信号传递或跨 膜信号转换，引起C膜的电位变化或C内生 理效应的变化。如C膜上的糖蛋白、脂蛋白、 糖脂蛋白等。
配体：凡能与受体特异性结合并产生效应的 物质，统称为配体或化学信号。如激素、 神经递质、抗原、药物等。
细胞生理学的研究内容
细胞生理学的研究内容细胞生理学是研究细胞的结构、功能和生理过程的学科领域。
它通过对细胞内和细胞间的各种生物分子和信号传递的研究，揭示了生命活动中细胞级别的各种机制。
细胞生理学的研究内容十分广泛，包括细胞膜的结构和功能、细胞器和细胞质的组织与功能、细胞内物质的运输和代谢、细胞信号转导和调控等方面。
一、细胞膜的结构与功能细胞膜是细胞的外界保护屏障，同时也是细胞内外物质交换的关键通道。
细胞膜的主要成分是脂质双层，同时还包括各种蛋白质和糖类。
细胞膜的结构与功能研究主要包括脂质双层的特性、脂质组成的变化对细胞功能的影响、细胞膜上的蛋白质与物质的相互作用等方面。
二、细胞器和细胞质的组织与功能细胞器是细胞内部的各种功能区域，具有特定的形态和特异的功能。
常见的细胞器包括内质网、高尔基体、线粒体、溶酶体等。
细胞器的组织与功能研究主要涉及各个细胞器的结构与功能关系、各种细胞器之间的相互作用以及细胞器的运输和分布等方面。
三、细胞内物质的运输和代谢细胞内物质的运输和代谢是细胞生理学的重要研究内容之一。
细胞内各种物质的运输途径包括扩散、主动转运和胞吞作用等。
同时，细胞内物质的代谢是细胞生命活动的基础，涉及物质的合成、降解、转化等过程，需要依靠多种酶的参与。
四、细胞信号转导和调控细胞信号转导是细胞内外信息的传递过程，通过一系列的信号分子与细胞膜上的受体相互作用，最终调节细胞内的生理过程和基因表达。
细胞信号转导和调控的研究内容包括各类信号分子的产生、传递和接受机制、细胞信号通路的调控以及与细胞增殖、分化、凋亡等生理过程的关系。
研究细胞生理学的意义在于揭示生命活动的基本机制，深入了解疾病的发生和发展过程，并为疾病的诊断和治疗提供理论依据。
随着先进的研究技术的不断发展，细胞生理学的研究内容也在不断扩展和深入，为我们认识生命奥秘提供了更多的线索。
细胞生理学作为生命科学领域的重要学科，将继续为人类带来更多的发现和进步。
生理学复习题——2细胞
第二章细胞的基本功能一、单项选择题1．物质以扩散形式通过细胞膜不需消耗能量的转运过程，称为( )A．被动转运B．主动转运C．易化扩散D．单纯扩散E．胞吐与胞纳2．非脂溶性物质顺浓度差转运依靠( )A．单纯扩散B．易化扩散C．主动转运D．入胞作用E．出胞作用3．主动转运与被动转运的根本区别是( )A．顺浓度梯度转运B．需借助“载体”或“通道”C．需消耗能量D．转运小分子物质E．转运离子4．有关Na+-K+泵的叙述，正确的是( )A．膜内侧K+、外侧Na+升高时被激活B．顺浓度梯度转运C．不需消耗能量D．将K+转出细胞，将Na+转入细胞E. 维持细胞膜两侧Na+、K+的不均匀分布5．神经末梢释放递质、胃腺主细胞分泌胃蛋白酶原的过程是( )A．单纯扩散B．易化扩散C．主动转运D．入胞作用E．出胞作用6．使膜的Na+通道激活开放，Na+通透性突然增大时的临界膜电位称( ) A．静息电位B．阈电位C．局部电位D．锋电位E．动作电位7．可兴奋细胞兴奋的标志是产生( )A．腺体分泌B．动作电位C．肌肉收缩D．局部电位E．以上均不是8．细胞膜安静时，膜内浓度高于膜外，膜对其有较大通透性的离子是( ) A．Na+B．K+C．Ca2+D．Cl—E．有机负离子9．静息电位接近于( )A．钠平衡电位B．钾平衡电位C．钠平衡电位与钾平衡电位之和D．钠平衡电位与钾平衡电位之差E．锋电位与超射值之差10．形成动作电位上升相(去极化)的是( )A．K+外流B．K+内流C．Na+外流D．Na+内流E．Cl—内流11．膜内电位向负值增大的方向变化过程称( )A．去极化B．复极化C．超极化D．反极化E．超射12．细胞膜超极化时，表现为( )A．阈电位B．阈强度C．兴奋D．兴奋性E．抑制13．爆发动作电位的直接原因是( )A．阈上刺激B．激活钠泵C．激活钠通道D．膜电位达到阈电位E．从K+平衡电位转为Na+平衡电位14．动作电位复极化的过程是由于( )A．K+外流B．K+内流C．Na+内流D．Na+外流E．Na+外流、K+内流15．细胞膜由K+的平衡电位转变为Na+的平衡电位的过程形成( )A．静息电位B．局部电位C．动作电位上升相D．动作电位下降相E．后电位16．需要细胞本身耗能的生理过程是( )A．静息状态时膜内K+外流B．动作电位上升相时Na+内流C．动作电位下降相时K+外流D．复极后Na+、K+离子的转运E．O2、CO2进出细胞17．下列各项中符合动作电位传导特点的是( )A．呈单向传导B．呈双向传导C．呈衰减性传导D．电位幅度越大，传导越远E．刺激强度越强，传导越远18．在激素向靶细胞的信息传递过程中，起第二信使作用的是( )A．激素B．ATP C．cAMP D．Mg2+E．5-AMP19．引起骨骼肌强直收缩的原因是( )A．刺激强度增大B．刺激作用时间延长C．刺激频率增加D．后继刺激落在肌肉收缩期内E．肌膜动作电位的融合20．肌肉兴奋—收缩耦联的结构基础是( )A．肌节B．终池C．横管D．肌丝E．三联体二、多项选择题1．细胞膜转运O2和CO2的方式是( )A．主动转运B．易化扩散C．顺浓度梯度D．细胞不耗能E．单纯扩散2．属于出胞作用的是( )A．内分泌细胞分泌激素B．细胞内CO2排出C．胃腺分泌胃蛋白酶原D．肾小管分泌H+、K+、NH3E．神经末稍释放递质3．动作电位上升相时Na+转运属于( )A．被动转运B．单纯扩散C．易化扩散D．主动转运E．入胞与出胞4．下列生理现象，细胞需要耗能的是( )A．动作电位去极化过程B．维持静息电位C．动作电位复极化过程D．骨骼肌舒张过程中Ca2+转运E．动作电位复极化后Na+和K+分布复原5．神经-肌接头的兴奋传递过程是( )A．神经冲动使接头前膜去极化B．Ca2+内流引起接头小泡释放乙酰胆碱C．乙酰胆碱与接头后膜受体结合产生终板电位D．肌细胞膜产生动作电位E．属于化学传递6．激素与细胞膜受体结合引起( )A．腺苷酸环化酶激活B．A TP转变为cAMP C．蛋白激酶激活D．DNA复制E．mRNA转录三、问答题1．何谓易化扩散?可分哪几种?试举例说明。
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）。
2 细胞周期及其调控
●遍在蛋白缀合酶(ubiquitin-conjugating enzyme, E2)
●遍在蛋白连接酶(ubiquitin ligase, E3) ◆蛋白酶体的降解作用
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Polyubiquitination
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遍在蛋白连接酶
Skp1-cullin-f-box protein, SCF anaphase-promoting complex, APC, 后期促进复合物
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某些CDK与周期蛋白的配对关系及执行功能的时期
模型 S. pombe S. cerevisiae CDK种类 CDC2 CDC28 可能结合的周期蛋白 CDC13 CLN1，CLN2， CLN3 执行功能的可能时期 G2/M G1/S
哺乳动物
CDK1
CDK2 CDK3
A，B1，B2，B3
A，D1，D2，D3，E
2）p15 p15位于9号染色体紧邻p16的区域，它与p16一样 属抑癌基因。 p15蛋白与p16有90%同源性。p15 含137个氨基酸，能与CDK4结合，抑制其与相应 的cyclin结合。
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3）P27
： p27抑制G1/S-CDK、S-CDK。
正常情况下P27在G0／G1时表达增高，进入S期后表达下降。其基因定位于染 色体12p13.1及12p13.2处,人的p27cDNA全长594bp，编码198个氨基酸，是高度 保守的蛋白分子，在人、鼠、貂中p27的氨基酸主序列有90%同源性，其C末 端均含有一个双枝核定位信号。其N末端介导抑制CDK，约12-87氨基酸主序 列与p21同源。P27与p21在N端序列上有42％相同，但是P27介导抑制CDK的 区域与p21不尽相同。 p27表达水平受多种因素调控，如有丝分裂原、抗增殖信号因子、细胞因子、 癌基因及接触抑制等。 TGF-β和接触抑制能共同调控转录 p27和p15，其负调节信息的共同通路是抑 制CDK和G1-cyclin功能，发挥CKI抑制作用。 TGF-β对p27表达的影响是双相的，在大多数细胞中，TGF-β可诱导p27的表 达，但是在正常垂体前部和垂体瘤细胞中，TGF-β可下调p27mRNA及蛋白的 表达。 PDGF、EGF等也可下调p27的表达。
生理学第七版校对版-细胞2
第三节细胞的电活动神经、肌肉等组织在进化过程中获得了高度精确和快速产生与传播一种特殊信号的能力，在这些组织中，它们可以非常快的速度在同一细胞膜表面和细胞之间传播；前文述及的化学信号经血流运行或分子扩散传播的速度，以及信号跨膜和在细胞内转导的速度都无法与之相比。
这种快速传播的信号就是电信号，它与神经、肌肉等组织的功能活动紧密相关。
临床上，用放置于体表一定部位的电极把这种电信号引导并记录下来，就成为心电图、脑电图、肌电图等临床诊断用的体表电图。
但是，电信号的产生和传播都是在质膜两侧进行的，所以要了解细胞电活动的机制和各种体表电图的产生原理，需首先了解跨膜电位的特性及其产生机制。
细胞的跨膜电位大体上有两种表现形式，即安静状态下相对平稳的静息电位和受刺激时发生的可传播的、迅速波动的动作电位。
一、膜的被动电学特性和电紧张电位细胞膜作为一个静态的电学元件时所表现的电学特性，称为膜的被动电学特性．它包括静息状态下的膜电容、膜电阻和轴向电阻等。
(一)膜电容和膜电阻细胞膜脂质双层构成的绝缘层把含有电解质的细胞内液和细胞外液分隔开，其形式类似于一个平行板电容器，因此细胞膜具有电容的特性。
以脂质双层为基质的细胞膜具有较高的介电常数，为3~5，膜的厚度仅6nm，故膜电容(membrane capacitance，Cm)较大，约1μF/cm2。
当膜上的离子通道开放而引起带电离子跨膜流动时，就相当于在电容器上充电或放电，从而在膜两侧产生电位差，即跨膜电位(transmembrane potential)，简称膜电位(membrane potential)。
按膜电容1μF/cm2。
推算，使1μm2的细胞膜膜电位改变10mV，需要660个单价离子的跨膜流动。
单纯的脂质双层几乎是绝缘的，在1cm2的面积上，其电阻高达106~109Ω；但生物膜的电阻要小得多，只有103Ω左右。
这主要是由于生物膜的脂质双层中嵌入了许多离子通道和转运体，犹如嵌入了许多小的导体，离子通道和转运体的数量越多，膜电阻就越小。
二、植物细胞生理
(11) 圆球体
圆球体(spherosome)是直径约0.4～3μm的球形细胞器， 标准的圆球体含有40%以上脂类，故也称为油体(oil body)。 圆球体膜只有单位膜厚度的一半，是由一层磷脂和蛋白 质镶嵌而成的半单位膜所组成。
圆球体的功能
积累脂肪，也具有溶酶体的某些性质，也含有多种水解酶
3、细胞骨架(微梁系统)
胞间连丝的超微结构 A.两个相邻细胞的胞壁电子显微图，显示胞间连丝 B.具有两种不同形状胞间连丝 的细胞壁示意图
2.共质体：由胞间连丝 把原生质体连成一体的 体系；
阻力大，速度慢；
3.质外体：细胞壁、质
膜与细胞壁间隙及细胞
间隙等空间； 阻力小，速度快。
（三）植物细胞信号转导
1.细胞信号转导概述
溶酶体的功能 (1)消化作用 分解蛋白质、核酸、多糖、脂
类以及有机磷酸化合物等。 种子糊粉层原生质体的显微镜照片 荧光染色后可以看到两种类型的液 泡；较大的是蛋白质体，较小的是 溶酶体。
(2)吞噬作用 溶酶体通过吞噬等方式消化、
溶解细胞器和其它细胞质颗粒或侵入其体内的细 菌、病毒等，所得产物可被再利用。
(1)物质加工 参与多糖、糖蛋白以及细胞壁组成成分的合成与加工 (2)物质集运 (3)分泌物质
图1-14
高尔基体超微结构和 立体模型 A.高尔基体透射电镜照片 B.高尔基体立体结构模型
(8)溶酶体
溶酶体是单层膜围绕，内含多种酸性 水解酶类的囊泡状细胞器。 溶酶体内含有酸性磷酸酶、核糖核酸 酶、糖苷酶、蛋白酶和酯酶等几十种酶。
糖：5%
膜蛋白含量越高,膜的功能越复杂。
2009年考研题: 植物细胞质膜中,含量最高的脂类物质是: A 硫脂; B 糖脂; C 磷脂; D 胆固醇
生理学第二章 细胞
Carriers
Specific
Competive inhibition
Saturable
3. Active transport
Patch clamp recording
Suction
Glass microelectrode
1 µm
"Giga-seal"
P
Threshold stimulus
P0 T0 Intensity-duration curve T
2.Measurement of cell bioelectricity:
Extracellular record; Microelectrode and Intracellular record;
Part 2. Trans-membrane signal transduction
Part 3. Cellular bioelectricity
Part 4. Contraction of muscle cell
Part Ⅰ: Transport across cell membrane
Essential role of cell membrane:
Secondary active transport
co-transport (symport) counter-transport (antiport) out Na+ in
out
Na+
in
glucose
生理学2 细胞的基本功能22.2 细胞的生物电现象
Na+ Cl 13 -30
膜外
离子浓度差=电位差
在静息状态下，细 胞膜内K+的高浓度和安静 时膜主要对K+的通透性， 是大多数细胞产生和维持 静息电位的主要原因。
※ 静息电位和K+平衡电位
（1）静息状态下细胞膜对K+有通透性 （2） K+经细胞膜易化扩散（外流） （3）扩散到膜外的K+形成阻碍K+继续扩散的正电场力 （4）达到K+的电-化学平衡电位 （5）改变细胞外K+浓度将影响RP值
扩步的电位变化。
峰电位 +35
膜 电
0
位
超射
阈电位 -55
静息电位 -70
负后电位 正后电位
(mv)
时间 (ms)
第一阶段：动作电位上升支的形成
由于刺激引起膜对Na+的通透性 瞬间增大（Na+通道被激活，对K+通 透性减小），膜外的Na+内流，使膜 电位由-70mV增加至0mV，进而上升 为+30mV，Na+通道随之失活。此时 的电位即为动作电位，亦是Na+的平 衡电位。
课后作业
一、名词解释 静息电位 动作电位
二、问答题 1、简述动作电位传导的特点 2、单号：静息电位产生机制 双号：动作电位产生机制
Thank you!
Na+
Na+
Cl-
Na+ Na+
Na+NaC+ Nl-a+
Cl-
Na+ ClNa+
Na+ Na+ Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
生理学课后练习题二细胞的基本功能
生理学课后练习题二：细胞的基本功能A型题1．下列关于电压门控Na+通道与K+通道共同点的叙述，错误的是A．都有开放状态B．都有关闭状态C．都有激活状态D．都有失活状态答案：D解析：Na+通道至少有静息（关闭）、激活（开放）和失活（关闭）三种状态，而K+通道只有静息和激活两种状态，没有失活状态。
2．在细胞膜的物质转运中，Na+跨膜转运的方式是A．单纯扩散和易化扩散B．单纯扩散和主动转运C．易化扩散和主动转运D．易化扩散和出胞或入胞E．单纯扩散、易化扩散和主动转运答案：C解析：①离子很难以单纯扩散的方式通过细胞膜，需要膜蛋白的介导来完成跨膜转运。
②钠离子跨膜转运方式有两种：顺浓度-电位梯度的通道介导的易化扩散方式和逆浓度梯度的原发性主动转运方式。
③出胞和入胞是大分子物质或物质团块的跨膜转运方式。
3．Na+和K+浓度差的形成和维持是由于A．膜安静时K+通透性大B．膜兴奋时Na+通透性增加C．Na+易化扩散的结果D．膜上Na+泵的作用E．膜上Ca2+泵的作用答案：D解析：①选项A：膜安静时K+通透性大，是静息电位的形成机制。
②选项B：膜兴奋时Na+通透性增加，是动作电位上升支的形成机制。
③选项C：在动作电位的上升支，钠通道大量开放，钠离子顺浓度-电位梯度进行通道介导的易化扩散。
④选项D：膜上Na+泵的作用，逆浓度梯度转运Na+和K+，从而维持胞外高钠、胞内高钾的状态。
⑤选项E：膜上Ca2+泵的作用，在于逆浓度梯度转运Ca2+。
4．下列跨膜转运的方式中，不出现饱和现象的是A．与Na+偶联的继发性主动转运B．原发性主动转运C．易化扩散D．单纯扩散E．Na+-Ca2+交换答案：D解析：选项A、B、C、E实现物质转运的前提条件是需要膜蛋白（载体、离子通道、离子泵、转运体等）的参与，而这些膜蛋白的数量是有限的，当其100%发挥就可能发生饱和。
而单纯扩散是一种简单的物理扩散，扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性，没有生物学的转运机制参与，所以无饱和现象。
2细胞培养及建立泡沫细胞模型
2)实验手段(1)细胞培养及建立泡沫细胞模型将THP-1细胞置于含10%胎牛血清的RPMI1640培养基中，于370C, 5} CO:培养箱静置培养。
该细胞株属人类单核细胞系，在培养液中呈簇集状悬浮生长，倍增时间大约在26 h后。
细胞浓度控制在106/mL，每两天换液一次，每四天传代一次。
细胞复苏后，传至3 }= 5代后方可用于建模。
(2)建立巨噬细胞模型取对数生长期的细胞，分为正常组和模型组，调整细胞浓度为106/mL，接种于6孔培养板，每孔2 mL。
正常组在含10%胎牛血清的RPMI 1640完全培养液中培养。
模型组先置于含160 nmol/L PMA的RPMI 1640基础培养液中培养72 h，贴壁后轻轻吸去上清液，PBS洗3遍，更换10%胎牛血清的RPMI 1640完全培养液，即得巨噬细胞。
巨噬细胞的鉴定己在发表文献中完成。
(3)建立巨噬源性泡沫细胞模型将获得的巨噬细胞更换含3%胎牛血清的RPMI 1640培养液，并加入终浓度为80 mg/L的Ox-LDL，共同孵育48 h，油红。
染色后，镜下观察细胞内充满橘红色脂滴，即得泡沫细胞模型，此过程即为泡沫化。
(4)针对CaSR的si RNA的构建及转染根据公认的si RNA设计原则(Nat Biotech 2004; 22: 326-330)设计针对CaSR的3 条siRNA，选用验证后效果最好的一条。
同时合成阳性对照和阴性对照。
转染试剂选用Invitrogen公司生产的LipofectamineTM RNAiMAX Transfection ReagentosiRNA目标序列的选取原则:工从转录本(mRNA)的AUG起始密码开始，寻找‘`AA'’二连序列，并记下其3’端的19个碱基序列，作为潜在的siRNA靶位点。
注意:GC含量在4_5 070-_5 _5%左右的siRNA 要比那些GC含量偏高的更为有效;在设计siRNA时不要针对_5’和3’端的非编码区Cuntranslated regions UTRs)，原因是这些地方有丰富的调控蛋白结合区域，而这些UTR 结合蛋白或者翻译起始复合物可能会影响siRNP核酸内切酶复合物结合mRNA从而影响siRNA的效果。
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（一）、被动转运
钠泵活动具有重要的生理意义
首先细胞内高K+ 水平是许多代谢反应的必备条件；其
次维持细胞内外离子不均匀分布，建立起一种势能贮备可以 完成许多生理功能。
如这种势能贮备维持了细胞膜的静息电位，使其成为可 兴奋细胞；又如Na+ 有从胞外进入细胞的倾向，为小肠上皮 细胞逆浓度梯度吸收葡萄糖和氨基酸等提供了动力。它可以 同方向进行（如Na+ 和葡萄糖从肠腔被吸收），也可以反向 进行（如肾小管内H+-Na+交换等），分别叫做同向协同转运 和反向协同转运。
递。目前已经证明一些氨基酸类神经递质，包括谷氨酸、门
冬氨酸、γ -氨基丁酸和甘氨酸等，主要通过类似机制影响 其靶细胞。
2、电压门控通道
在动物界，除了一些特殊的鱼类，一般不存 在专门感受外界电刺激或电场改变的器官或感受 细胞，但在体内有很多细胞，如神经细胞和各种 肌细胞，在它们的细胞膜中却具有多种电压门控 通道蛋白质。它们可由于同一细胞相邻的膜两侧 出现的电位改变而出现通道的开放，并由于随之 出现的跨膜离子流，而出现这些通道所在膜的特 有的跨膜电位改变或细胞内功能变化。如Na+、K+ 和Ca2+通道即属此类。
（一）、脂质双分子层
脂质中以磷脂类为主，约占脂质总量的70％以上；其次是 脂质的熔点较低，脂质分子在一般体温条件下 胆固醇（低于30％）；还有少量属鞘脂类的脂质。 是呈液态，即膜具有某种程度的流动性。膜的流动 磷脂的基本结构是：一分子甘油的两个羟基同两分子脂肪 性只允许脂质分子在同一分子层内作横向运动。物 酸结合，另一个羟基与一分子磷酸结合，后者再同一个碱 质转运、能量转换、细胞识别、免疫和药物作用均 基结合。根据碱基的不同，动物细胞膜中的磷脂主要有四 与膜的流动性密切相关。 种：磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE） 、磷脂酰 脂质双分子层在热力学上的稳定性和它的流动 丝氨酸（PS）和磷脂酰肌醇（PI） 。所有的膜脂质都是 性，能够说明何以细胞可以承受相当大的张力和外 一些双嗜性分子，磷脂的一端的磷酸和碱基是亲水性极性 基团，另一端的长烃链则属疏水性非极性基团。每个磷脂 形改变而不致破裂，而且即使膜结构有时发生一些 分子中的极性基团都朝向膜的外表面或内表面，而非极性 较小的断裂，也可以自动融合而修复，仍保持连续 基团则在膜的内部两两相对。 的双分子层的形式。
（一）、被动转运
被动转运是指物质顺电势梯度或浓度梯度（即电 -化学梯度）进行跨膜转运的过程。该过程消耗
了电-化学势能，不需要细胞额外提供能量。
被动转运的主要特点是：物质的转运速率既依赖
于膜两侧被转运物的浓度差，又与被转运物质的
分子大小、电荷和在脂质层中的溶解性有关。 包括单纯扩散和易化扩散。
（一）、被动转运
1、化学门控通道
3、机械门控通道
体内存在不少能感受机械性刺激并引起自身功 能改变的细胞。如内耳毛细胞顶部的听毛在受到切 向力的作用产生弯曲时，毛细胞会出现短暂的感受 器电位。这也是一种跨膜信号转换，即外来机械性 信号通过某种膜结构内的过程，引起细胞的跨膜电 位变化。据精细观察，从听毛受力而致听毛根部所 在膜的变形到该处膜出现跨膜离子移动之间只有极 短的潜伏期，因而推测可能是膜的局部变形或牵引， 直接激活了附近膜中的机械门控通道。
（二）、膜蛋白质
膜蛋白质有以下特点：⑴大小不同，⑵形态不一，⑶镶 嵌膜的深浅不同，⑷功能不同。 膜蛋白质主要以两种形式同膜脂质相结合：有些蛋白质 以其肽链中带电的氨基酸或基团，与膜两侧的脂质极性基团 相互吸引，使蛋白质分子像是附着在膜的表面，这称为表面 蛋白质。有些蛋白质分子的肽链则可以一次或反复多次贯穿 整个脂质双分子层，疏水的α -螺旋正好与膜内疏水性烃基 相吸引，肽链两端露出在膜的两侧，这称为结合蛋白质。
受体介导式入胞
小 结
通过对细胞跨膜物质转运过程的学习，有助于掌 握生物电现象、细胞间信息传递等生理机制，有 助于理解诸如神经递质释放、细胞分泌、小肠吸 收、肾小管重吸收等生理功能，为学习后续章节 做好必要准备。
第二节、细胞的跨膜信号转导
不同形式的外界信号作用于细胞膜表面，通过引
起膜结构中一种或多种蛋白质结构的变构作用，将外
化学门控通道、电压门控通道和机械门控通
道可使不同细胞对外界相应刺激起反应，完成跨
膜信号转导，且具有不需要产生其他的细胞内信
使分子、信号转导速度快、对外界作用出现反应
的位点较局限等特点。
1、化学门控通道
离子通道受体蛋白同时具有受体和离子通道的功能。 在神经-肌肉接头处，当神经末梢有冲动到达时可释放神经 递质—乙酰胆碱（ACh），ACh扩散过间隙到运动终板膜，与 终板膜上N-ACh化学门控通道的α -亚单位结合，打开通道 使Na+ 和K+ 跨膜易化扩散，产生终板电位而完成跨膜信号传
2、易化扩散 非脂溶性物质或脂溶性小的物质，在特殊膜
蛋白质的帮助下，由膜的高浓度侧向低浓度侧扩
散的现象，称为易化扩散。 易化扩散的特点：⑴物质转运的动力来自电-化学 的势能，细胞不直接耗能；⑵顺浓度差或浓度梯 度转运；⑶膜蛋白的参与。 易化扩散可分为以载体和通道为介导的易化扩散。
2、易化扩散
1、以载体为介导的易化扩散 “载体”是指细胞膜上一类特殊蛋白质，它能在物质 高浓度一侧与其发生特异性结合，诱发具体过程尚不完 全清楚的构象变化，把物质转运到低浓度一侧并解离。 同向转运体与逆向转运体 由载体介导的易化扩散有以下共同特征： ①顺浓度梯度转运。 ②高度的结构特异性：如对相同 浓度的右旋葡萄糖转运速度明显快于左旋葡萄糖，对木 糖则不转运。 ③饱和现象：当被转运物质浓度增大到一 定值后并不能再加快转运速度，原因在于所有载体及其 结合位点都已进入活动状态。 ④竞争性抑制：由于同样 具有被转运能力的不同物质竞争结合位点所致。
（二）、主动转运
主动转运是指细胞通过本身的某种耗能过程，将某些物 质分子或离子逆着电化学梯度进行转运。所需能量由细胞膜 或其所属细胞自身提供。依据物质转运过程中是直接还是间 接消耗ATP，将主动转运分为原发性和继发性主动转运。 1、原发性主动转运：由贯穿在脂质双分子层当中的离子泵 蛋白介导、由ATP直接供能的逆电化学梯度进行的跨膜转运 方式。主要是钠泵、钙泵，还有质子泵、氯离子泵和碘泵等 蛋白，以直接分解ATP为能量来源，将相应离子逆浓度梯度 进行主动转运。 2、继发性主动转运：物质逆电化学梯度进行跨膜转运，但 所消化的能量不直接来源于ATP分解，而是由原发性主动转 运建立的膜电化学势能提供，这种转运方式称之为联合转运。 Na+-葡萄糖、 Na+-Ca2+、 Na+-H+交换体。
根据膜蛋白的功能不同可分为：⑴与物质转运有关的蛋 白质，如载体蛋白、通道蛋白和离子泵。⑵受体蛋白，可接 受和识别信息。⑶抗原蛋白，对细胞起标志的作用。
（三）、细胞膜糖类
细胞膜所含糖类主要是一些寡糖和多糖链，它们都以共价 键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂和糖蛋白； 糖链的意义：以其单糖排列顺序上的特异性，作为它们所 在细胞或它们所结合的蛋白质的特异性“标志”。 有些糖链可以作为抗原决定簇，表示某种免疫信息；有些 是作为膜受体的“可识别”部分，能特异地与某种递质、 激素或其他化学信号分子相结合。如人的红细胞ABO血型 系统中，红细胞的不同抗原特性就是由结合在膜脂质的鞘 氨醇分子上的寡糖链所决定的，A型抗原和B型抗原的差别 仅在于此糖链中一个糖基的不同。
（三）、出胞与入胞
以上所述的是小分子或离子的跨膜转运方式，对 于生物大分子和固态或液态的物质团块来说，则
是通过更加复杂的结构和功能的改变实现的。
1、出胞：细胞内物质先被囊泡裹入形成分泌泡，
然后与细胞膜接触、融合并向外释放被裹入的物
质，这个过程称为出胞、胞吐或外排作用。在分
泌泡与质膜融合这一关键步骤中，由胞外进来的
第二章、细胞生理
一、细胞膜的结构特征和物质转运功能
二、细胞的跨膜信号传导 三、细胞的生物电现象
四、肌细胞的收缩
第一节、细胞膜的结构特征和物质转运功能
细胞膜不仅是一道屏障，防止细胞内容物的流
失；而且是细胞进行新陈代谢所必需的跨膜物质转
运的媒介；还具有跨膜信息传递和能量转换等功能。
一、细胞膜的结构特征 二、细胞膜的物质转运功能
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
细胞膜作为屏障有效地分隔着细胞内外成不同的 状态，同时细胞的新陈代谢等活动又需要多种物
质能够进出细胞。细胞膜具有选择通透性，即不
同物质通过细胞膜的难易程度有很大区别。因此 又把生物膜叫半透膜。 根据跨膜物质转运过程中物质运动的方向和是否 需供给能量，基本上可分为被动转运和主动转运 两大类。
界环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内，再引 发作用细胞即靶细胞相应功能的改变，包括细胞出现
电反应或其他功能的改变，这一系列过程称为细胞的
跨膜信号转导或传递。 1、离子通道受体介导的跨膜信号转导 2、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导 3、酶偶联受体介导的跨膜信号转导
一、离子通道受体介导的跨膜信号转导
Na+和K+的转运
Na+ 被运到膜外、K+ 被运进细胞就是由一种被称为钠钾
泵（又简称钠泵）的膜蛋白完成的主动转运。
钠泵由催化亚单位和一个糖蛋白以四聚体形式存在于膜 上。钠泵的活动需要Na+和K+的特定分布（Na+在膜内、K+位 于膜外）时才能分解胞内的ATP提供能量而进行，因此又被 称为Na+-K+依赖式ATP酶。 钠泵的作用机理：①钠泵与膜内Na+结合，②酶被激活并 在细胞质侧水解ATP，泵本身被磷酸化，③其诱导的构象变 化运送Na+通过膜并在外侧释放，④此时的泵与膜外K+结合， ⑤泵去磷酸化，⑥钠泵回到原来的构象，并运送K+通过膜释 放到胞内。