生理学课件细胞的基本功能临床医学本科人卫六第八版2016

第一节 细胞膜的物质转 运功能
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病例——遗传性球形红细胞增多症
• 患者女性，22岁。临床表现为贫血、黄疸，有十多年的 贫血病史。该患者有明显的脾大。实验室检查表明该患 者的红细胞大部分是小的球形红细胞，而且这种红细胞 的渗透脆性较高。将患者的红细胞体外孵育时， 溶血较 正常人严重。 如果加入糖和ATP可明显抑制溶血的发生。 查该患者红细胞内钠和钾浓度正常， 但细胞膜对钠和钾 的通透性是正常的3倍，并且细胞膜上的钠-钾泵水平也
= 60
log—[[XX—]]oi
（mV）
– EK = -102 mV
– ENa = +56 mV
– ECl = -76 mV
– Eca = +123 mV
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静息电位的产生机制
• K+平衡电位 – 细胞内外K+浓度差 – K+外流
• 细胞膜对Na+的通透性 – Na+内流 – 去极化
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动作电位
• 动作电位的特点 – “全或无”现象 – 不衰减传播 – 脉冲式发放
逆浓度梯度和（或）电位梯度跨膜转运
– 膜蛋白：载体（ATP酶，泵）
– 动力：化学能（ATP）
• 直接利用（原发性主动转运）
• 间接利用（继发性主动转运）
– 化学能（泵）→ 势能（同向/反向转运体）
– 葡萄糖在小肠的吸收和肾小管的重吸收
– 甲状腺聚碘
– 心肌细胞Na+-Ca2+交换
– 肾小管分泌H+
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案例问题
• 红细胞为什么会破裂（溶血）？ • 水是如何通过细胞膜的？ • 钠和钾是如何通过细胞膜的？ • 什么是钠-钾泵，其生理作用是什么？ • 为什么加入糖和ATP能够抑制溶血？
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一、细胞膜的分子结构
• 化学组成：脂质；蛋白质；糖 • 液态镶嵌模型
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二 跨细胞膜的物质转运
• 跨膜物质转运的动力（决定转运方向） – 势能（电-化学驱动力）：浓度势能；电荷势能 – 化学能：ATP
• 钠泵活动水平 – 超极化
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二、动作电位
• 动作电位（action potential）的概念 – 细胞在静息电位基础上接受有效刺激后产生的一个迅 速的可向远处传播的膜电位波动 – 峰电位（spike potential） • 去极相 • 复极相 – 后电位（after-potential） • 后去极化电位 • 后超极化电位
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经通道易化扩散
• 转运物质: 各种带电离子 • 基本特征
– 离子选择性 – 门控特性
• 电压门控通道 • 化学门控通道 • 机械门控通道
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经载体易化扩散
• 转运物质：水溶性小分子物质；离子 • 特点
– 结构特异性 – 饱和现象 – 竞争性抑制
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主动转运
• 某些物质在膜蛋白的帮助下，由细胞代谢供能而进行的
• 大分子和颗粒物质 – 膜泡运输：出胞/入胞（吞噬；吞饮）
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易化扩散（facilitated diffussion）
• 在膜蛋白的帮助（或介导）下，非脂溶性的小分子物质或带 电离子顺浓度梯度和（或）电位梯度进行的跨膜转运 – 动力：势能 – 膜蛋白 • 通道：经通道（channel）易化扩散 • 载体：经载体（carrier）易化扩散
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案例问题
• 患者为什么会瘫痪？ • 细胞内外钾离子浓度异常与瘫痪有什么关系？ • 什么是静息电位？与钾离子浓度有什么关系？ • 静息电位降低与瘫痪有什么关系？ • 为什么肌肉先出现挛缩再出现瘫痪？
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细胞电活动的记录方法
• 细胞外记录 –细胞外两点之间电位差 –心电图 –脑电图 –肌电图
• 细胞内记录 –细胞膜两侧电位差 –枪乌贼神经 –玻璃微电极
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静息电位的产生机制
• 离子的跨膜转运/流动 – 电-化学驱动力（electrochemical driving force） • 浓度差←钠泵 – 细胞膜的选择通透性 • 离子通道
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平衡电位
• 驱动力：浓度差；电荷差
• 平衡电位：电驱动力 = -化学驱动力
• Nernst公式
–
Ex
= —R—T ZF
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案例问题
• 红细胞为什么会破裂（溶血）？ • 水是如何通过细胞膜的？ • 钠和钾是如何通过细胞膜的？ • 什么是钠-钾泵，其生理作用是什么？ • 为什么加入糖和ATP能够抑制溶血？
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小结
知识点1：物质的跨膜转运
记忆：易化扩散、主动转运的概念；通道、载体的特点 理解：物质跨膜转运的影响因素（动力、通透性） 应用：各转运方式转运的物质
• 跨膜物质转运的方式 – 细胞膜的通透性 – 决定物质通过细胞膜的难易程度
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二 跨细胞膜的物质转运
• 脂溶性物质；少数不带电荷的极性小分子（气体、水） – 单纯扩散（simple diffusion） – 动力：势能
• 非脂溶性的小分子物质或带电离子 – 细胞膜蛋白质辅助 – 易化扩散（facilitated diffusion） – 主动转运（active transport）
继发性主动转运举例
• 同向转运体
• 反向转运体
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钠-钾泵（钠-钾依赖式ATP酶）
• 每分解一分子ATP，将3个Na+移出胞外，将2个K+移入胞内 • 维持钠和钾的跨膜梯度
– 细胞内高钾维持代谢反应 – 维持细胞内渗透压和细胞容积 – 细胞发生电活动的基础 – 生电效应 – 细胞外高钠提供势能储备 • 抑制剂: 哇巴因
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一、静息电位（resting potential）
• 安静情况下细胞膜两侧存在的外正内负且相对平稳的电位 差
• 以神经细胞为例：-70 mV
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静息电位
• 极化（polarization） • 超极化（hyperpolarization） • 去极化（depolarization） • 超射（overshoot） • 复极化（repolarization）
知识点2：钠-钾泵
记忆：钠钾泵的生理作用 理解：钠钾泵的生理意义 应用：钠钾泵异常对机体的影响
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第三节 细胞的电活动
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病例——原发性高血钾周期性麻痹
• 患者男性，10岁。患有肌肉麻痹症，肌肉周期性挛缩并伴 有疼痛，随后反应迟缓，肌肉发生瘫痪。体格检查：血钾 6.8 mmol/L（正常4.5 mmol/L），细胞内钾离子明显降低， 症状发生时，骨骼肌细胞膜静息电位幅度降低。同时使用 胰岛素和沙丁胺醇（β2受体激动剂），症状得到明显缓解。