第二章 细胞的基本功能

第二章 细胞的基本功能
二、细胞的生物电现象及其产生机制
第二章 细胞的基本功能
1.静息电位（resting potential, R.P.） 静息电位（ ） 静息电位 ①概念：细胞在未受刺激处于静息状态时， 概念：细胞在未受刺激处于静息状态时， 膜内外两侧的电位差（呈膜外为正、 膜内外两侧的电位差（呈膜外为正、膜内 为负的极化状态）称～或膜电位。 或膜电位。 R.P.为内负外正，如规定膜外为0，则 为内负外正，如规定膜外为 ， 为内负外正 膜内就是负值。神经细胞和肌细胞的R.P. 膜内就是负值。神经细胞和肌细胞的 约为-70mV至-90mV之间。 之间。 约为 至 之间
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三．细胞保护（cytoprotection） 细胞保护（cytoprotection） ——1975年提出 年提出 细胞对于各种有害因素的适应能力或抵御能 称为细胞保护。 力，称为细胞保护。 1．直接细胞保护：某些细胞合成物或药物对细 ．直接细胞保护： 胞的直接保护作用。 胞的直接保护作用。 2．适应性细胞保护：各种弱刺激不断作用后， ．适应性细胞保护：各种弱刺激不断作用后， 可增强抵抗力，从而防止强刺激的攻击。 可增强抵抗力，从而防止强刺激的攻击。
第四节
细胞的兴奋性和生物电现象
一、细胞的生物电与细胞的兴奋 （一）相关概念 兴奋：由相对静止状态变为显著活动状态或由活动弱 ①兴奋 由相对静止状态变为显著活动状态或由活动弱 变为活动强的过程。 变为活动强的过程。 抑制： ②抑制：由显著活动状态变为相对静止状态或由活动强 变为活动弱的过程。 变为活动弱的过程。 刺激： ③刺激：能被生物体感受并引起生物体发生反应的环境 变化。 变化。 兴奋性：活组织或细胞对刺激发生反应的能力。 ④兴奋性：活组织或细胞对刺激发生反应的能力。 可兴奋组织（或细胞） 神经细胞、 ⑤可兴奋组织（或细胞）——神经细胞、肌细胞和某些 神经细胞 腺细胞
第二章
学习要求： 学习要求：
细胞的基本功能
1.掌握细胞膜的物质转运方式； 1.掌握细胞膜的物质转运方式； 掌握细胞膜的物质转运方式 2.掌握细胞凋亡的概念； 2.掌握细胞凋亡的概念； 掌握细胞凋亡的概念 3.掌握细胞的兴奋性变化； .掌握细胞的兴奋性变化； 细胞的兴奋性变化 4.掌握细胞的生物电现象及其产生机理。 .掌握细胞的生物电现象及其产生机理。 生物电现象及其产生机理
细胞膜结构
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二、细胞膜的物质转运功能
（一）简单扩散（simple diffusion） 简单扩散（ ） 一些脂溶性物质能够依靠分子运动从高浓度 浓度侧扩散的现象，也称单纯扩散， 侧向低浓度侧扩散的现象，也称单纯扩散，如： 二氧化碳。 氧，二氧化碳。 特点： 特点：1. 依靠单纯扩散的物质少 2. 无饱和现象
由载体中介的易化扩散
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2.由通道中介的易化扩散： 由通道中介的易化扩散： 由通道中介的易化扩散 如Na+，K+，Ca2+
特点：（1）速度快 特点： ） （2）具有选择性 ）
由通道中介的易化扩散
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（三）主动转运（active transport） 主动转运（ ）
细胞通过本身的耗能过程， 细胞通过本身的耗能过程，将某些物质的 分子或离子逆着电化学梯度由膜的低浓度侧 浓度侧转运的过程。 向高浓度侧转运的过程。 特点： 特点：a. 需载体 b. 需能量 c . 逆浓度差
钾的主动转运（ 钾泵 钾泵， 例：钠-钾的主动转运（钠-钾泵，Na+ 泵）： 钾的主动转运 每水解一分子ATP，便有 个Na+流出和 ，便有3个 流出和2 每水解一分子 进入细胞。 个K+进入细胞。 Na+的泵出伴随着泵的磷酸化，K+泵 的泵出伴随着泵的磷酸化， 入是继酶脱磷酸反应之后的一个反应过 程。 ——构象改变，亲合力改变。 构象改变，亲合力改变。 构象改变
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（二）神经肌肉标本 1．刺激神经引起组织兴奋 ． 2. 兴奋沿神经干传导 3．兴奋从神经到肌肉 ． 4. 肌肉收缩
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（三）刺激引起兴奋的条件
1.强度 强度 阈强度：在一定的时间内， 阈强度 在一定的时间内，引起组织兴奋 在一定的时间内 的最低刺激强度，也叫阈值，阈刺激。 的最低刺激强度，也叫阈值，阈刺激。 有阈上刺激和阈下刺激。 有阈上刺激和阈下刺激。 2. 时间
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（二）易化扩散（facilitated diffusion） 易化扩散（ ）
非脂溶性或脂溶性小的物质， 非脂溶性或脂溶性小的物质，在特殊膜蛋白质 载体）的帮助下， （载体）的帮助下，从膜的高浓度侧扩散到低浓度 侧的现象，称易化扩散。 侧的现象，称易化扩散。 1.由载体中介的易化扩散：如葡萄糖 由载体中介的易化扩散： 由载体中介的易化扩散 特点： 特点：（1）高度的结构特异性 ） （2）饱和现象 ） （3）竞争性抑制 ）
第二章 细胞的基wk.baidu.com功能
（二）特征
1. 特异性 与特定物质结合，产生特定效应 特异性: 与特定物质结合， 2. 饱和性 受体数量有限 饱和性: 3. 可逆性 非共价键结合 可逆性:
（三）激动剂和阻断剂
1.激动剂：与受体结合后可引起特定生物学效 激动剂： 激动剂 应的物质。 应的物质。 2.阻断剂：可与受体结合，但不引起特定的生 阻断剂： 阻断剂 可与受体结合， 物学效应。 物学效应。
奋，然后间隔不同的时间再给第二个电刺激（检 然后间隔不同的时间再给第二个电刺激（ 验电刺激），用来检验神经兴奋性的变化， ），用来检验神经兴奋性的变化 验电刺激），用来检验神经兴奋性的变化，即求 出第二个刺激的阈强度， 出第二个刺激的阈强度，发现神经受刺激后兴奋 性的变化分为四个时期。 性的变化分为四个时期。 1．绝对不应期：兴奋性 = 0 ．绝对不应期： 2．相对不应期：兴奋性 < 正常 ．相对不应期： 3．超常期：兴奋性 > 正常 ．超常期： 4．低常期：兴奋性 < 正常 ．低常期：
第三节 细胞的生长、增殖、凋亡与保护
一．细胞的生长与增殖 1.细胞生长 细胞生长——细胞体积的增加 细胞生长 细胞体积的增加 2 .细胞增殖 细胞增殖——细胞数量的增加 细胞增殖 细胞数量的增加 二．细胞凋亡（apoptosis）——1972年提出 细胞凋亡（ ） 年提出 1.概念：一个主动的由基因决定的自动结束生 概念： 概念 命的过程，也叫细胞编程性死亡（ 命的过程，也叫细胞编程性死亡（PCD）。 ）。 2.特征 特征——自然死亡 特征 自然死亡 遗传控制的衰老死亡或生理调节性死亡。 遗传控制的衰老死亡或生理调节性死亡。
第二节
细胞的跨膜信号转导功能
各种形式的外界信号作用于细胞时， 各种形式的外界信号作用于细胞时，通常并不需要 进入细胞内直接影响细胞内过程，只需作用于细胞膜， 进入细胞内直接影响细胞内过程，只需作用于细胞膜， 通过引起细胞膜上一种或数种特异蛋白质分子的变构作 用，将外界环境变化的信息以一种新的信号形式传递到 膜内，再引起被作用细胞（靶细胞）相应功能的改变， 膜内，再引起被作用细胞（靶细胞）相应功能的改变， 包括细胞出现的电反应或其它功能改变， 包括细胞出现的电反应或其它功能改变，这一过程称细 胞的跨膜信号转导。 胞的跨膜信号转导。 1. 环腺苷酸信号转导系统 2. 肌醇信号转导系统 3. 与酪氨酸激酶直接相连的信号转导系统
刺激强度与肌肉收缩强度的关系◆
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强度-时间曲线 强度 时间曲线： 时间曲线 把能够引起 兴奋的不同刺 激强度和它们 相对应的作用 时间描绘在坐 标纸上得到的 一 条 曲 线 ， 称～。
(四)
兴奋性的变化
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例：首先给神经一个阈上刺激以引起神经的兴 首先给神经一个阈上刺激以引起神经的兴
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膜内外离子分布的不同状况， ②产生机制——膜内外离子分布的不同状况，是膜电位 膜内外离子分布的不同状况 产生的决定因素。 产生的决定因素。 a：膜内外离子分布不同：[K+]内> [K+]外=20-40倍，[A-]内 ：膜内外离子分布不同： 倍 >[A-]外=10倍， 倍 [Na+]外>[Na+]内=20倍，[Cl-]外>[Cl-]内=10-20倍 倍 倍 b：膜上有微孔，不同离子通透性不同：膜上有直径约为 ：膜上有微孔，不同离子通透性不同： 3-4埃的含水微孔，含水 +直径 埃的含水微孔， 埃的含水微孔 含水K 直径=3.96埃，含水 +直径 埃 含水Na =5.12埃 埃 c：膜内外 +浓度差（K+外流动力）与电位差（K+外流 ：膜内外K 浓度差（ 外流动力）与电位差（ 阻力）达平衡时， 跨膜净转运等于0， 阻力）达平衡时，K+跨膜净转运等于 ，膜内外电位动 态稳定于一定水平，即形成R.P.。 态稳定于一定水平，即形成 。 —R.P.实质上是 +外流的跨膜电位（or称K+的平衡电位） 实质上是K 实质上是 外流的跨膜电位（ 称 的平衡电位）
动作电位的形成及其记录方法
3．阈电位与峰电位
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（1）阈电位：外加刺激能使细胞膜上 +通透性突然 ）阈电位：外加刺激能使细胞膜上Na 增大并引发动作电位的临界膜电位。 增大并引发动作电位的临界膜电位。阈电位是可兴 奋细胞的一项重要功能指标， 奋细胞的一项重要功能指标，一般比正常静息电位 低10-15mv。 。 （2）峰电位：快速去极化和快速复极化形成的一个短 ）峰电位： 促尖锐的脉冲样变化。 促尖锐的脉冲样变化。 （3）“全或无”现象：阈下刺激不能引起动作电位， ） 全或无”现象：阈下刺激不能引起动作电位， 但刺激达到阈强度时，可产生动作电位， 但刺激达到阈强度时，可产生动作电位，其幅度与 刺激强度无关。 刺激强度无关。★ （4）局部兴奋：细胞受到阈下刺激时产生微弱反应但 ）局部兴奋： 局限于局部，不能传向远处。 局限于局部，不能传向远处。
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运功能 液态镶嵌模型： 一、细胞膜的结构——液态镶嵌模型：以液 细胞膜的结构 液态镶嵌模型 态的脂质双分子层为基架， 态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具 有不同分子结构和生理功能的蛋白质分子。 有不同分子结构和生理功能的蛋白质分子。 1.脂质双分子层 脂质双分子层 疏水端——二条非极性的脂肪酸链 疏水端 二条非极性的脂肪酸链 亲水端——磷酸和碱基 亲水端 磷酸和碱基 2.蛋白质 蛋白质 与膜的物质转运有关（载体蛋白， ①与膜的物质转运有关（载体蛋白，通道 蛋白） 蛋白） ②受体蛋白 ③识别蛋白 ④酶
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枪乌贼巨大轴突及脊椎动物神经元的 跨膜浓度及平衡电位
2.动作电位（ 2.动作电位（action potential, A.P.) 动作电位 ——是细胞兴奋的标志 ——是细胞兴奋的标志。 是细胞兴奋的标志。
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①概念：细胞受到刺激时膜电位的变化过程， 概念：细胞受到刺激时膜电位的变化过程， 包括三个基本过程： 包括三个基本过程： a.去极化 去极化 b.反极化 反极化 c.复极化 复极化 产生机制——实质上是 +的跨膜电位。 实质上是Na 的跨膜电位。 ②产生机制 实质上是 a.当细胞受刺激而兴奋时 膜对 +的通透性突 当细胞受刺激而兴奋时→膜对 当细胞受刺激而兴奋时 膜对Na 然增大→ 迅速内流→去极化和反极化 去极化和反极化。 然增大 Na+迅速内流 去极化和反极化。 b.膜对 K+通透性增大 K+外流 复极化。 复极化。 膜对 通透性增大→ 外流→复极化
钠钾泵
第二章 细胞的基本功能
钠-钾-ATP依赖式酶
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（四）出胞与入胞
大分子物质或团块物质 固态或液态） （固态或液态）能通过更 复杂的结构和功能变化通 过细胞膜，包括： 过细胞膜，包括： 1.入胞 入胞 固体——吞噬 吞噬 固体 液体——吞饮 液体 吞饮 2.出胞：如内分泌腺分泌H。 出胞：如内分泌腺分泌 。 出胞
分泌物的出胞过程
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三、细胞膜的受体功能
（一）分子结构 膜受体（ 膜受体（receptor）是镶嵌在细胞膜上能够识别和选 ） 择性结合某种配体（化学物质）的蛋白质大分子。 择性结合某种配体（化学物质）的蛋白质大分子。 包括： 包括： （1）分辨部或识别器 ） （2）效应部或效应器 ） （3）转换部或传导物 ）