第二章 细胞的基本功能

化状态的过程。
（四）静息电位产生机制的机制:
静息状态下，细胞膜内外离子分布不均；且细 胞膜对离子的通透具有选择性:K+＞Cl-＞Na+＞A-
[K＋]i顺浓度差向膜外扩散 [A-]i不能向膜外扩散 [K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓ [K+]o↑→膜内电位↑
膜外为正、膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时，产生静息电位 综上所述，静息电位的产生主要是K＋向膜外 扩散的结果。所以，静息电位也称为K＋平衡电位。
钠泵主动转运示意图
钠-钾泵:
又称钠-钾泵，是Na+-K+依赖式ATP酶。 可逆浓度差转运Na+和K+。 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活 分解ATP产生能量
2K+泵至细胞内；3Na+泵至细胞外
维持[Na+]o高、[K+]i高 的状态
钠-钾泵活动生理意义： 1.保持K+、Na+在细胞内外的浓度差，使酶 活性正常、保证新陈代谢正常进行。 2.势能储备。 3.细胞生物电活动的前提。 4.生电效应。 5.继发性主动转运的动力。
神经-肌接头处的兴奋传递过程
细胞膜上的Ca2＋通道开放 膜外的Ca2＋向膜内流动
接头前膜内的囊泡移动、融合、破裂，
囊泡中的ACh释放(量子式释放)
ACh与接头后膜上的AChR结合， 受体蛋白分子的构象发生改变
接头后膜对Na＋、K＋ ，尤其是对Na＋的通透性↑
神经-肌接头处兴奋传递的过程
（四）神经-肌接头处兴奋传递的特点: 1、传递过程为电-化学-电过程： 神经元轴突末梢动作电位→ACh＋受体 →EPP→肌膜上的动作电位。 2、单向传递： 兴奋只能由接头前膜传到接头后膜。 3、时间延搁： 过程复杂：电-化学-电。
（二）神经-肌接头的微细结构•
接头前膜 ：囊泡内
含 ACh, 并 以 囊 泡 为 单位释放 ACh （称量 子释放）。 接头后膜 ：又称终 板膜。存在 ACh 受体 （ NAchR ） ， 能 与 ACh 发生特异性结合。 接头间隙 ：接头前 膜与接头后膜之间 的腔隙。
接头间隙
（三）神经-肌接头处兴奋传递的过程
终板膜电位 骨骼肌收缩
三、酶偶联受体介导 的信号转导 受体本身具有酶 的活性，又称受体酪 氨酸激酶。
生长因子
与受体酪氨酸激酶结合
细胞内生物效应
受体酪氨酸激酶介导的信号转导示意图
第三节 细胞的生物电现象
概 述
一切生物体的活细胞在安静和活动时 都存在电活动，这种电活动称为生物电现 “ 象。细胞的生物电现象是普遍存在的，临 床上广泛应用的心电图、脑电图、肌电图 等就是这些不同器官和组织在活动时产生 的生物电变化的表现。
Na+ Glu Na+
膜外
Ca2+
膜内
（三）出胞和入胞 • 一些大分子物质或团块进出细胞 ,是通 过细胞本身的吞吐活动进行的。 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。可分为： 吞噬：转运的物质为固体。 吞饮：转运的物质为液体。
Na+顺浓度差少量内流→膜内外电位差↓→局部电位
当膜内电位变化到阈电位时→Na＋通道大量开放
Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引→再生式内流
膜内负电位减小到零并变为正电位（AP升支）
Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K＋顺浓度差和膜内正电位的吸引→K＋迅速外流 膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP降支） [Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵 Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平→后电位
局 部 电 流 学 说
静息部位膜内为负电，膜外为正电 兴奋部位膜内为正电，膜外为负电 在兴奋部位和静息部位之间存在电位差 膜外的正电荷由静息部位向兴奋部位移动 膜内的负电荷由兴奋部位向静息部位移动 局部电流形成
膜内：兴奋部位相邻的静息部位的电位上升 膜外：兴奋部位相邻的静息部位的电位下降 除极达到阈电位，触发邻近静息部位膜爆发新的动作电位
局部反应：
定义：
又称为局部兴奋或局部电位，指细 胞受到一次阈下刺激时，细胞膜上受刺 激的局部发生少量的 Na+ 内流，从而产生 较小的去极。但局部反应不能引起动作 电位的产生。（见下图）
局部兴奋
局部反应的特点： ①幅度大小呈“等级”性： 不呈“全或无”的特点。
②传导呈衰减式：
电位幅度小，并随传播距离的增Байду номын сангаас而
以cAMP信号通路为例说明： 神经递质、激素等 结合G蛋白偶联受体 激活G蛋白 兴奋性G蛋白(GS) 激活腺苷酸环化酶(AC) ATP cAMP（第二信使） 激活cAMP依赖的蛋白激酶A 细胞内生物效应
二、离子通道介导的信号转导
化学性胞外信号(如ACh) ACh + 受体=复合物
终板膜构象改变
离子通道开放 Na+内流
（二）继发性主动转运
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。 即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量 非直接来自 ATP 的分解，是来自膜两侧 [Na+] 差，而 [Na+]差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。
分类：
①同向转运
②逆向转运
（二）继发性主动转运：
又称为联合转运，可分为： 同向转运： 逆向转运：也称为交换。
（一）经通道的易化扩散：
[Na+]o ＞[Na+]i
[K+]i ＞[K+]o
转运的物质:各种带电离子
（二）经载体的易化扩散：
转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质。
特点: 需依靠膜蛋白的参与； 不需另外消耗能量； 选择性； 饱和性； 竟争性； 浓度和电压依从性。
迅速减小，最后消失。
③局部反应可以总和： 时间总和： 空间总和：
细胞兴奋后兴奋性的周期性变化
绝对不应期： 无论多强的刺激也不能再次兴奋的期间。 相对不应期： 大于原先的刺激强度才能再次兴奋期间。 超常期： 小于原先的刺激强度便能再次兴奋的期 间。 低常期： 大于原先的刺激强度才能再次兴奋的期 间。
4、神经末梢的一次动作电位只能引起一次 肌细胞兴奋和收缩。 5、易受内环境变化的影响。
细胞外液中的离子成分、 pH 、药物等
容易影响神经 -肌接头处兴奋的传递。例如：
抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药。
阻断ACh受体：（筒）箭毒和α银环蛇毒
可用作肌松剂。
二、骨骼肌的兴奋-收缩耦联 骨骼肌的兴奋不能直接引起骨骼肌的 收缩。 将骨骼肌的电兴奋和机械收缩联系起 来的中介过程称为兴奋-收缩耦联。 实现兴奋-收缩耦联的组织结构：肌 管系统。 在兴奋-收缩耦联中起关键作用的物 质：Ca2+ 。
1、兴奋传递： 指动作电位从一个细胞传给另一个细
胞的过程。
2、神经-肌接头处兴奋传递的实质：
化学门控性通道介导的信号转导。
3、兴奋传递的基本过程：
见下图。
神经冲动传到轴突末梢
膜Ca2＋通道开放，膜外Ca2＋向膜内流动
接头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的ACh释放(量子性释放)
ACh与接头后膜上的乙酰胆碱受体结合， 受体结构改变，离子通道开放 接头后膜对Na＋、K＋ (尤其是Na＋)通透性↑ 接头后膜除极→接头后膜电位（EPP） EPP扩布至邻近肌膜 除极达到阈电位 爆发肌细胞膜动作电位
锋电位是 动作电位产生 的标志。
位 -55
(mV)-70
（四）动作电位的特征： 1、传导不衰减。 2、产生是“全或无”式 的 ：即同一细 胞上的动作电位大小不随刺激强度和传导距 离而改变的现象。 3、连续刺激不融合。 （五）动作电位的意义： 动作电位的产生是细胞兴奋的标志。
细胞受到刺激 （六）动作电位产生 的机制: 细胞膜上少量Na+通道激活而开放
细胞的生物电现象： ●静息电位：细胞处于相对安静状态时，细胞膜两侧存在的
内负外正的电位差。
●动作电位：细胞受到一个有效刺激时，膜电位在静 息电位的基础上产生的迅速、可逆、可向远处传播的 点位波动。 • 静息电位实验现象：
一、静息电位 （一）定义：细胞处于相对安静状态时，细胞 膜两侧存在的内负外正的电位差。 •
（七）动作电位产生的条件
刺激引起组织发生反应的三个条件：
足够的刺激强度； 足够的作用时间；
时间-强度变化率。
动作电位产生的前提：
组织细胞具有正常的兴奋性。
动作电位产生的必要条件：
静息电位去极化达到阈电位水平。
阈电位： 使细胞膜对 Na+ 的通透性突然增大的 临界膜电位值。 细胞兴奋性的高低与细胞的静息电位 与阈电位之间的距离呈反变关系。
（二）实验现象：
（三）与静息电位相关的概念：
极化：是指安静时，细胞膜两侧电位保持着内负 外正的电荷分布状态。
去极：细胞接受刺激后，在静息电位的基础上
膜内电位向负值减小的方向变化。细胞去极时表现 为兴奋。 超极：是指膜内电位向负值增大的方向变化。 细胞超极时表现为抑制。
复极：细胞膜发生去极后，电位又恢复到极
第二节
细胞的跨膜信号转导功能
多细胞生物必须具备完善的信号转导系统 以协调其正常的生理功能。细胞间的信息传 递物质达几百种，如神经递质、激素、细胞 因子等。 跨膜信号转导主要涉及到胞外信号的识 别与结合、跨膜信号转导、胞内效应的产生 等三个环节。
跨膜信号转导的方式分为三类：
一、G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导：