02第二章细胞的基本功能
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。
02生理学-细胞
跳跃式传导
局部电流发生在相邻的郎飞氏结之间 传导速度快
第三节 肌细胞的收缩功能
一、神经—肌接头处的兴奋传递
（一）神经—肌接头处的结构
囊泡内含乙酰胆碱（ACh） 电压依从式钙通道 2、接头间隙： 细胞外液，50-60nm 3、接头后膜（终板膜）：
1、接头前膜（轴突末梢膜）：
皱褶
N2型ACh受体阳离子通道 胆碱酯酶
（三）动作电位的特征
1.“全或无”现象（all or none） 2.不衰减性传导 3.脉冲式
（四）动作电位的传导
在一般可兴奋细胞和无髓神经纤维：
—
局部电流
在有髓神经纤维：
—
跳跃式传导
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 未兴奋区之间 存在电位差， 形成局部电流， 使邻近未兴奋 膜去极化达阈 电位而产生动 作电位。
概念 : 水溶性或脂溶性很小的小分子物质或离子，借助细胞 膜上特殊蛋白质的帮助，从细胞膜的高浓度一侧向低 浓度一侧转运的过程。
特点 : ⑴ 转运非脂溶性或脂溶性很小的物质 ⑵ 不耗能，顺浓度差转运，属被动转运 ⑶ 需要膜蛋白的帮助 分类 : ⑴ 载体转运 转运对象：葡萄糖（Glu） 氨基酸（AA） 特点：特异性 饱和性现象 竞争性抑制
eg.氧气（O2）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）等 脂溶性小分子 水、乙醇、尿素、甘油等分子量小的极性分子
影响因素：⑴ 细胞膜两侧浓度差（正比） ⑵ 细胞膜对该物质的通透性（正比）
一、细胞膜的物质转运功能
常见的物质跨膜物质转运形式：
单纯扩散 易化扩散
主动转运
入胞和出胞
（二）易化扩散
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
01:04
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
01:04
（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。
专升本生理学第2章细胞的基本功能
第二章细胞的基本功能一、名词解释1.单纯扩散2.易化扩散3.经载体的易化扩散4.经通道的易化扩散5.被动转运6.主动转运7.受体8.静息电位9.极化10.去极化11.超级化12.复极化13.动作电位14.阈电位15.局部兴奋16.绝对不应期17.终板电位18.兴奋--收缩耦联19.前负荷20.后负荷21.等长收缩22.等张收缩23.单收缩24.强直收缩答案： 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跨细胞膜转运的过程。
2.易化扩散是指某些非脂溶性或脂溶性很小的物质，在膜蛋白的帮助下顺浓度差的跨膜转运。
3.经载体的易化扩散是指一些亲水性小分子物质经载体蛋白的介导，顺浓度梯度的跨膜转运。
4.经通道的易化扩散是指各种带电离子经通道蛋白的介导，顺浓度梯度或电位梯度的跨膜转运。
5.被动转运是指物质顺浓度梯度和(或)电位梯度进行的跨膜转运，不需消耗能量。
包括单纯扩散和易化扩散。
6.主动转运是指某些物质在膜蛋白的帮助下由细胞代谢提供能量而实现的逆电-化学梯度的跨膜转运。
7.受体是指存在于细胞膜上或细胞内，能识别并结合特异性化学信息，进而引起细胞产生特定生物学效应的特殊蛋白质。
8.静息电位是指静息时细胞膜两侧存在的电位差。
9.极化是指静息电位存在时细胞膜所处的“外正内负”的稳定状态。
10.去极化是指静息电位的减小即细胞内负值的减小。
11.超极化是指静息电位的增大即细胞内负值的增大。
12.复极化是指细胞膜去极化后再向静息电位方向的恢复。
13.动作电位是指在静息电位基础上，给细胞一个有效的刺激，可触发其产生可传播的膜电位波动。
它是细胞产生兴奋的标志。
14.阈电位是指能触发动作电位的膜电位临界值。
15.局部兴奋是指细胞受到阈下刺激时产生的较小的、只限于膜局部的去极化。
16.绝对不应期是指组织细胞在兴奋后最初的一段时间，无论给予多大的刺激也不能使它再次兴奋。
17.终板电位是指神经-骨骼肌接头处的终板膜产生的去极化电位。
《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
45
.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
32
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～。
58
（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。
59
局部反应的特点：
19
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
20
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。
中职护理专业第二章细胞的基本功能
线粒体在能量代谢中作用
能量供应
线粒体是细胞内的“动 力工厂”，通过氧化磷 酸化过程为细胞提供所 需的ATP能量。
热量产生
在线粒体内进行的氧化 磷酸化过程中，部分能 量以热能形式释放，维 持体温和提供细胞代谢 所需的热量。
调控细胞代谢
线粒体通过调节 ATP/ADP比值和细胞内 氧化还原状态，参与细 胞代谢的调控过程。
溶酶体功能
溶酶体主要参与细胞内的消化过程， 能分解衰老、损伤的细胞器以及吞噬 并杀死侵入细胞的病毒或病菌。
自噬作用机制和生理意义
自噬作用定义与分类
自噬作用是细胞通过形成双层膜结构的自噬小体，包裹部分细胞质和细胞内需 降解的细胞器，然后与溶酶体融合并降解其所包裹的内容物，以实现细胞本身 的代谢需要和某些细胞器的更新。
神经退行性疾病
神经元细胞增殖异常或凋亡增加导致的疾病，如 帕金森病、阿尔茨海默病等。
抗肿瘤药物对增殖调控影响
化疗药物
通过干扰DNA合成、破坏细胞周期调控等机制抑制肿瘤细胞增殖，如烷化剂、抗代谢药物等。
靶向治疗药物
针对特定分子靶点设计的药物，如针对EGFR、HER2等受体的单克隆抗体或小分子抑制剂。
线粒体相关疾病及药物治疗
01
线粒体疾病分类
线粒体疾病可分为遗传性和获得性两大类，其中遗传性线粒体疾病主要
是由于线粒体DNA或核DNA突变所致。
02
线粒体疾病症状
线粒体疾病临床表现多样，可累及多个器官系统，如神经系统、肌肉系
统、心血管系统等，严重时可导致死亡。
03
药物治疗
针对线粒体疾病的治疗药物主要包括抗氧化剂、辅酶Q10、维生素C等，
包括正反馈和负反馈调节，以及信号 转导途径的交叉对话和整合。
第二章细胞的基本功能-医学课件
[O2]o ＞[O2]i [CO2]i ＞ [CO2]o
易化扩散
➢ 定义 水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。
➢ 分类 经通道的易化扩散 经载体的易化扩散
经通道的易化扩散
① 转运对象：带电离子（Na+、K + 、Ca2+等） ② 扩散动力：浓度差的化学位能和电位差的电场位
能的合力，简称电-化学梯度 ③ 扩散方向：顺电-化学梯度 ④ 扩散速率：与电-化学梯度成正变，
膜通道的功能状态 ⑤ 结果：电-化学梯度为零，这种状态称为电-化学
平衡。
[Na+]o ＞[Na+]i
[K+]i ＞[K+]o
特性:
1.转运速率高：每秒106～108个离子 2.离子选择性：即每种通道都对一种或几种离子 有较高的选择性，其他离子则不易或不能通过。 如：钾通道对K+、Na+的通透性之比约为100：1
人体内原发性主动转运的方式主要有钠-钾泵、钙泵、质子泵等
其中研究最透彻，耗能最多的是钠-钾泵。
钠-钾泵（简称钠泵）
① 结构：一种膜蛋白质，由α和β两种亚单位构成，具 有ATP酶的活性，又叫钠-钾依赖式ATP酶。
② 激活条件：细胞内Na+浓度升高或细胞外K+浓度升 高时
③ 功能：每分解1分子ATP可将3个Na+从胞内泵出胞外， 同时将2个K+从胞外泵入胞内
分类
同向转运：葡萄糖、氨基酸在小肠上皮 细胞的吸收和在肾小管上皮细胞的重吸收
逆向转运： Na+-Ca2+交换、 Na+-H+交换
✓ 出胞和入胞 ➢ 入胞：细胞外大分子或团块状物质进入细胞的过程。
第二章 细胞的基本功能
第二章细胞的基本功能1.兴奋性（excitability）：指机体的组织或细胞接受刺激后发生反应的能力或特性，它是生命活动的基本特征之一。
（当机体、器官、组织或细胞受刺激时，功能活动由弱变强或由相对静止转变为比较活跃的反应过程或反应形式，称为兴奋。
）神经细胞、肌细胞和部分腺细胞受到适宜刺激后可产生动作电位称为可兴奋细胞（excitable cell）,对它们而言，兴奋性又可定义为细胞接受刺激后产生动作电位的能力，而动作电位的产生过程或动作电位本身又可称为兴奋。
细胞兴奋性高低可以用刺激的阈值大小来衡量。
阈值越小，兴奋性就越高；阈值越大，兴奋性则愈低。
2.静息电位（resting potential,RP）:细胞处于安静状态时，细胞膜内外存在的外正内负电位差。
差值越大，则静息电位越大。
3.动作电位（action potential,AP）:在静息电位的基础上,给细胞一个适当的刺激，可触发其产生可传播的膜电位波动。
AP的产生是细胞兴奋的标志。
峰电位（spike potential）是AP的标志。
特点：“全或无”现象；不衰减传播；脉冲式发放4.电紧张电位（electrotonic potential）：由膜的被动电学特性（膜电容、膜电阻、轴向电阻）决定其空间分布和时间变化的膜电位。
特征：等级性电位；衰减性传导；电位可融合。
电紧张电位没有不应期，反应可以总和5.局部电位：由少量离子通道开放形成的细胞膜去极化或超极化反应。
特征：等级性电位（幅度与刺激强度相关，不具有“全或无”特点）；衰减性传导（电位幅度随传播距离增加）；没有不应期（反应可以叠加总和，时间和空间）。
发生在可兴奋细胞，也可见于其他不能产生动作电位的细胞，如感受器细胞。
6.阈电位（threshold potential,TP）：当膜电位去极化到某一临界值，就出现膜上的钠通道大量开放，Na+大量内流而产生动作电位的这个临界膜电位值称为阈电位7.跨细胞膜的物质转运：1)单纯扩散（simple diffusion）：脂溶性的小分子物质和少数分子很小的水溶性物质由高浓度侧通过细胞膜向低浓度侧移动的过程。
生理学第二章
特点 ： ①扩散速率高，无饱和性； ②不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”，不需另外消 耗能量； ③扩散量与物质浓度梯度和膜通透性呈正相关.
转运的物质： 有O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、
类固醇类激素等少数几种物质。 注：膜对H2O具高度通透性，H2O除单纯扩散
外，还可通过水通道跨膜转运。
组织兴奋后兴奋性变化的对应关系
分 期 绝对不应期 相对不应期 超常期 低常期
兴奋性 与AP对应关系 机 制
降至零 锋电位
钠通道失活
渐恢复 负后电位前期 钠通道部分恢复
＞正常 负后电位后期 钠通道大部恢复
＜正常 正后电位 膜内电位呈超极化
第四节 肌细胞的收缩功能
本节主要以骨骼肌为例讨论以下内容： ① 运动神经的兴奋如何传递给骨骼肌细胞而使它
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
细胞内生物效应
特点：①信号转导与G蛋白 无关；②无第二信使的产 生；③无细胞质中蛋白激 酶的激活。
受体酪氨酸激酶介导的信号转导图示
第三节 细胞的生物电现象
生物电（bioc-lectricity） ：是指一切活细 胞无论处于静息状态还是活动状态都存在 的电现象。
两种表现形式：安静时具有的静息电位和 受刺激时产生的动作电位。
（一）静 息 电 位
静息电位（resting potential，RP）是指 细胞处于静息状态时，细胞膜两侧存 在的电位差。
意义：是动作电位产生的基础。
静
息
电
位
测
定
B：电极A置于
示
细胞外，电 极B插入细
意
胞内，记录
图
到细胞
示
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。
生理学第二章细胞的基本功能
引言概述：细胞是生物体的基本结构单位，是生命活动的基本单元。
细胞的基本功能决定了生物体的生理特性和生命活动的进行。
在生理学第二章中，我们将重点讨论细胞的基本功能，以帮助我们深入了解生物体的生理过程。
本文将介绍细胞的五个主要功能，包括细胞的兴奋传导、物质运输、合成代谢、能量转化和自我修复等方面，以全面揭示细胞的工作机制和重要性。
正文内容：一、细胞的兴奋传导1. 神经细胞中的兴奋传导机制a. 动作电位的产生和传导b. 突触传递的过程与原理c. 兴奋传导在神经系统中的作用和意义2. 心肌细胞中的兴奋传导机制a. 心肌细胞的起搏和传导系统b. 心肌的收缩和松弛过程c. 兴奋传导与心脏功能的关系3. 肌肉细胞中的兴奋传导机制a. 肌肉收缩的兴奋-收缩耦联机制b. 肌肉纤维与运动控制的联系c. 兴奋传导与肌肉功能的关联二、细胞的物质运输1. 细胞膜的结构与功能a. 脂质双层构成的细胞膜b. 细胞膜的通透性和选择性c. 细胞膜对物质运输的调节作用2. 细胞内物质的运输机制a. 主动转运和被动转运的区别b. 胞吞和胞吐的过程与机制c. 运输蛋白的作用和调控3. 分子在细胞内的定位和分布a. 信号序列的识别和目标分选b. 转运蛋白和细胞器的结合和转运c. 物质分布对细胞功能的影响三、细胞的合成代谢1. 蛋白质合成的过程与机制a. DNA转录为mRNA的过程b. tRNA与mRNA的配对和翻译c. 蛋白质合成的调控和后续修饰2. 糖代谢的途径与调控a. 糖异生与糖原代谢的关系b. 糖酵解与细胞能量的产生c. 糖代谢与代谢疾病的关联3. 脂质代谢的调节和过程a. 脂质降解和合成的平衡b. 脂质代谢与激素的调控c. 脂质运输与细胞膜组成的调节四、细胞的能量转化1. 细胞能量的产生与储存a. 有氧呼吸和无氧呼吸的途径b. ATP的合成与储存c. ATP在细胞能量转化中的作用2. 能量代谢的调节与平衡a. 能量代谢与酶的调节b. 细胞的能量平衡和稳态维持c. 细胞能量转化与整体生理调节3. 细胞能量的分配和利用a. 细胞内能量分配的优先级b. 细胞能量与生物体生理活动的关系c. 能量转化与疾病发生的关联五、细胞的自我修复1. 细胞自我修复的概念和机制a. 细胞损伤的修复过程b. DNA修复和蛋白质合成的关系c. 细胞自我修复与细胞寿命的关联2. 细胞自我修复与疾病治疗a. 干细胞的应用和发展前景b. 细胞疗法在疾病治疗中的应用c. 细胞自我修复与疾病康复的关系总结：细胞的基本功能是维持生物体的正常生理活动和适应外部环境的重要保证。
(2)细胞的基本功能
三. 骨骼肌收缩的分子机制（滑行学说 ）
（一） 骨骼肌肌丝的分子结构
1．粗肌丝：由肌球蛋白组成杆+头（横桥） 与细肌丝可逆结合，拖动细肌丝向M线滑行
具ATP酶活性，分解ATP供能 2．细肌丝：由三种蛋白组成 1）肌动蛋白：可与横桥可逆结合，被拖动滑行 2）原肌球蛋白：隔离横桥与肌动蛋白
3）肌钙蛋白：与Ca2+结合，改变构象
（二）骨骼肌细胞在光镜下结构
1．肌原纤维 暗带（粗肌丝）：中间较明的为H区 明带（细肌丝）：Z线连接
肌小节：暗带+ 2个1/2的明带
2．肌管系统
横管：肌膜延续，内为细胞外液传递电信号 纵管（肌质网）：末端称终池（钙池） 贮存、释放Ca
三联体：横管+两侧2个终池，兴奋-收缩耦连的关键部位 3．兴奋-收缩耦连过程 肌膜Ap 至横管膜三联体（关键部位）终池 Ca通道开放Ca内流 肌浆中Ca（关键耦连物） 肌丝滑行收缩
3．产生机制
1）去极化：细胞受刺激时 Na通道开放，Na快速内流
膜内外Na浓度比约110 (动力) Na内流 受刺激时Na通道开放 ( 通透性)
浓度差（动力） Na 平衡电位
电位差（阻力）
即ap去极化至+30mv时
=
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
前提
本质表现
外在表现
2 刺激
1）刺激三要素：刺激强度、时间、强度-时间变化率
刺 激 信 号 波 形
2）分类 按性质分：机械性、化学性、生物性、精神性等
按强度分：阈刺激、阈下刺激、阈上刺激
刚能引起组织产生反应的最小刺激，此时刺激强度即阈强度（阈值）
第二章__细胞的基本功能-精品文档
（二）易化扩散（facilitated diffusion）
概念：不溶于或难溶于脂质的物质在细 胞膜结构中的特殊蛋白帮助下顺浓度差 通过细胞膜的过程。
分类：1.载体介导的易化扩散 2.通道介导的易化扩散
1.经载体介导的易化扩散
特征 : （1）转运方向顺浓度梯度 （2）饱和现象（膜上的载体和载体的结
1．静息电位 2．动作电位
1、静息电位（Resting Potential）
（一）概念 ：一切细胞，或兴奋细胞处于静息状态时
的跨膜电位，称为静息电位。
（二）产生机制
细跑膜是一种具有选择性通透的半透 膜，在膜内外离子分布不均一性的基 础上，细胞膜对某种离子的通透性(即 离子电导)发生改变将导致细胞膜两侧 发生电位变化。
合位点是有限的） （3）载体与溶质的结合具有化学结构特
异性 （4）化学结构相似的溶质经同一载体转
运时会出现竞争性抑制
2.经通道易化扩散
特征：离子选择性和门控特性
1. 离子选择性:每种通道只对一种或几种离子有较高的 通透特性，而对其它离子则不易或不能通过。 2.门控特性:通道对离子的导通,表现为开放和关闭两种 状态.处于激活状态的通道是开放的,处于失活状态的通 道是关闭的.可分为:电压门控通道、化学门控通道和机 械门控通道。
⑴化学本质和功能特点 ①Na+泵是Na+/K+依赖式ATP酶，当细胞膜 内Na+和膜外K+浓度升高时泵激活。 ②逆电-化学梯度转运，消耗能量 ③耦联转运Na+和K+ ④每分解1分子ATP，移出3个Na+至细胞 外，2个K+移入细胞内。 ⑤哇巴因抑制其作用
Na-K-ATP酶（Na－K泵）
02第二章细胞的基本功能
备用 -通道关闭
激活 -通道开放 失活 -通道关闭
钠通道门控状况
（三）主动转运 1.定义：跨膜，逆浓度差和（或）逆电位差扩散，消 耗能量 2.原发性主动转运 直接利用分解ATP释放的能量 离子泵介导：钠-钾泵、钙泵 、质子泵 3.继发性主动转运 间接利用分解ATP释放的能量
钠-钾泵（简称钠泵） 1.化学本质：Na+-K+-ATP酶 2.作用：分解ATP释放能量，泵出3个Na+，泵入2个K+ 3.意义：细胞内外离子分布的不均衡具有重要意义 建立势能储备 细胞代谢活动的必须条件 维持细胞一定的形态和功能
动作电位变化曲线
兴奋性变化曲线
动作电位与兴奋性变化关系
时间（ms）
（三）阈电位与再生性循环 1.局部反应：阈下刺激引起，超极化和去极化 2.阈电位：膜去极化达到可引发动作电位的膜电位临界值 3.再生性循环：正反馈过程 去极化→钠通道开放→Na+内流→进一步去极化 4.阈电位与阈强度的区别
（四）局部兴奋及其总和 1.局部兴奋：阈下刺激引起，局部细胞膜微小去极化 2.特点 等级性电位 衰减性传导（电紧张传播） 总和效应 （时间总和、空间总和）
钠 泵 主 动 转 运
（四）入胞与出胞 1.入胞：大分子溶质或团块物质进入细胞 吞噬：固态物质，如细菌、组织碎片等 吞饮：液态物质 2.出胞：大分子物质以分泌囊泡形式排出细胞 举例：分泌激素、酶原，神经递质释放
入胞
吞噬
吞饮
出胞
二、跨膜信号转导
1.跨膜信号转导定义 体内化学信号（神经递质、激素和细胞因子等）、电 信号和机械刺激信号等，通过细胞膜的信号转导对细 胞的增殖、分化和代谢等进行调节
（二）静息电位产生机制 1.膜离子流学说 细胞膜内外离子呈不均衡分布（见教材表2-1） 不同状态下细胞膜对各种离子通透性不同 2.基本原因：K+外流→K+平衡电位 3.静息电位实测值略小于K+平衡电位 4.静息电位受膜内外K+浓度的影响
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（2）易化扩散(facilitated diffusion)
概念: 一些非脂溶性的物质, 由膜的高浓度一侧
向低浓度一侧的跨膜转运的过程。
特点 (1) 顺电化学梯度，不耗能 (2) 膜蛋白对转运的物质具有选择性（膜 蛋 白分子本身有结构特异性） (3) 膜通透性可变
类型
(1)以载体为中介的易化扩散
细胞内外物质、能量、信息交换。
❖细胞膜糖类：糖蛋白，糖脂
作为膜蛋白受体识别部分 参与免疫反应
二、细胞膜的物质转运功能
(一) 单纯扩散
概念：是一种简单的物理扩散，没有生物 学的转运机制参与。
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。
影响扩散量的因素：①浓度差：是物质扩 散的动力；②通透性：通透性愈大，扩 散量也愈大。
一类与离子易化扩散有关 的膜蛋白质分子
经通道的易化扩散
转运的物质:各种带电离子
离子通道的特性
(1) 离子的选择性：即每种通道只允许一种或几种离子通过，而其他离 子则不易通过或完全不能通过 Na+通道，K+通道，Cl-通道, Ca2+通道
(2)离子转运速度快 108-109/S (3) 门控性：即通道的开放或关闭由通道结构中的一个或两个闸门控
制，由闸门控制通道开或关的过程称过门控 化学门控：膜外侧化学信号控制 电压门控：膜两侧电位差控制 机械门控：机械变化控制
A . 化学门控通道 B . 电压门控通 C . 机械门控通道
（三）主动转运
概念：细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质 的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧 的过程。
分类：原发性主动转运、继发性主动转运 二者区别：
低浓度一侧转运的过程，是物质完全以物理扩散 的方式所作的跨膜运动，是物质分子随机热运动 的结果。
单纯扩散(simple diffusion)
2. 单纯扩散的条件
(1) 浓度梯度 （电-化学梯度） (2) 膜通透性 (3)脂溶性物质 O2 CO2 N2 NH3 乙醇 尿素
单纯扩散的特点
(1)不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” (2)顺浓度梯度 （电-化学梯度） (3)物质转运方向是由高到低 (4) 结果是物质在膜两侧浓度平衡
原发性主动转运：直接利用ATP能量 继发性主动转运：间接利用ATP能量
钠-钾泵（sodium-potassium pump）
简称钠泵，也称Na+-K+依赖式ATP。 作用：在消耗代谢能的情况下逆浓浓度差将细胞内的3个 Na+移出膜外，同时把细胞外的2个K+移入膜内，因而保 持了膜内高K+和膜外高Na+的不均衡离子分布 。 意义：①钠泵活动造成的细胞内高K+是许多代谢过程的必 需条件；②钠泵将Na+排出细胞将减少水分子进人细胞内， 对维持细胞的正常体积有一定意义；③钠泵活动最重要的 在于它能逆浓度差和电位差进行转运，因而建立起一种势 能贮备。这种势能是细胞内外Na+和K+等顺着浓度差和电 位差移动的能量来源。
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
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有极少量的糖 类物质。
液态镶嵌模型学说：细胞膜是以液态脂质双分 子层为基架，其中镶嵌不同生理功能的蛋白质
细胞膜化学组成及意义
❖脂质双分子层：屏障作用
保持细胞内容物的相对稳定
❖细胞膜蛋白质：膜通道蛋白，载体蛋白，酶
第三节 细胞的生物电现象
生物电（bioelectricity） ：是指一切活 细胞无论处于静息状态还是活动状态都 存在的电现象。
两种表现形式：安静时具有的静息电位 和受刺激时产生的动作电位。
（一）静 息 电 位
静息电位（resting potential，RP）是 指细胞处于静息状态时，细胞膜两 侧存在的电位差。 意义：是动作电位产生的基础。
吞食泡与胞内体的膜性结构相融合
入胞:
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
跨膜信号转导方式分为三类： ①G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； ③离子通道介导的信号转导。
每类都通过各自不同的细胞信号分子完 成信号转导。
由膜受体-G-蛋白-膜效应器酶组成的 跨膜信号传递系统和第二信使类物质的生成
卫生部“十二五”规划教材《生理学》
第二章 细胞的基本功能
制作：邢德刚
理论知识 课后自测 知识拓展
本章要求
掌 握： 1.单纯扩散、易化扩散的概念、形式和特点； 2.原发性主动转运的概念和转运机制； 3.静息电位、动作电位的概念及产生机制； 4.动作电位、局部反应的特点； 5.兴奋在同一细胞上传导的形式及特点； 6.兴奋-收缩耦联的概念及其耦联物质。
(2)以通道为中介的易化扩散
经载体介导的易化扩散
载体 （carrier) ——
与葡萄糖和某些氨基酸等物质易 化扩散有关的膜蛋白质，不具有离 子通道那样的结构。
经载体的易化扩散
转运的物性 ②饱和现象 ③竞争性抑制
2.经通道的易化扩散
离子通道 (ion channel) ——
二、细胞膜的物质转运功能
细胞膜的跨膜物质转运功能
除了极少数脂溶性物质能够直接通 过脂质层迸出细胞外,大多数物质 （从离子和小分子物质到蛋白质等 大分子,以及团块性固形物或液滴） 都与镶嵌在膜上的某些特殊的蛋白 质分子有关。
1.单纯扩散(simple diffusion)
概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向
出胞： 粗面内质网合成蛋白性分泌物
高尔基复合体 膜性结构包被=分泌囊泡
囊泡向质膜内侧移动 囊泡膜与质膜的某点接触并融合
融合处出现裂口 分泌物排出
囊泡的膜成为细胞膜的组成部分
出胞：
入胞:
细胞膜上的受体对物质的“辨认” 发生特异性结合=复合物
复合物向膜表面的“有被小窝”移动
“有被小窝”处的膜凹陷
凹陷膜与细胞膜断离=吞食泡
钠-钾泵:
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 原先的不均匀分布状态
通道转运与钠-钾泵转运模式图
继 发 性 主 动 转 运
（4）入胞和出胞
出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内
排出的过程。
入胞:指细胞外的大分子物质或团块进 入细胞的过程，包括吞噬和吞饮。