细胞的基本功能

一、静息电位(resting potential RP)
1.概 念 ：细胞在安静时存在于细胞膜内外的电位
差。是一切生物电的基础。
示波器
因膜内电位低于膜外，所以静息电位为负 电位。即膜内带负电荷，膜外带有正电荷。大 多数细胞的静息电位为-10～-100mV。
安静时细胞膜两侧处于内负外正的稳定状 态，称为极化。
细胞的基本功能
第一节 细胞膜的物质转运功能 第二节 细胞的受体功能 第三节 细胞的生物电现象 第四节 肌细胞的收缩功能
什么是细胞？(视频)
细胞是构成机体基 本的结构和功能单 位，机体内的各种 生命活动都是在细 胞的基础上进行的。
细胞水平
亚细胞水平和分子水平Biblioteka 核原 核细胞的大小
针头上的细菌
细菌的形态
2、细胞膜的脂质双分子层是( A) A.细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.离子进出细胞的通道 D.受体的主要成分 E.抗原物质
3、葡萄糖进入红细胞膜是属于( C) A.单纯扩散 B.主动转运 C.易化扩散 D.入胞作用 E.吞饮
第四节 肌细胞的收缩功能
心肌
平滑肌
胞内排出胞外的过程。 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。
分 为：吞噬：固体物质入胞过程（巨噬细胞）; 吞饮：液体物质入胞过程（小肠上皮细胞）。
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
①膜内外存在[Na+]差:[Na+]i＞[Na+]O ≈ 1∶10； ②膜在受到阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加：
即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。
产生的机制:
当细胞受到刺激
细胞膜上少量Na+通道激活而开放
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上升支）
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下降支）
∵ [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
通道转运与钠-钾泵转运模式图
钠-钾泵的生理意义:
1.维持[Na+]o高、[K+]i高的不均匀分布状态。 2.形成势能储备，为其它物质逆浓度差转运的 提供了动力（如葡萄糖、氨基酸的继发性主动运
输）。
3.细胞内高K+是细胞代谢的必要条件；细胞 外高Na+维持细胞渗透压平衡。
继发性主动转运
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。
②三联管处的信息传递：（尚不很清楚） ③肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放:指终池 膜上的钙通道开放，终池内的Ca2+ 顺浓度梯 度进入肌浆，触发肌丝滑行，肌细胞收缩。 ④终池对钙的回收： Ca2+泵激活
主要离子分布： 膜内：
膜外：
静息状态下，细胞膜对离子通透性不同
主要 离子
Na+ K+ ClA-
离子浓度
（ mmol/L）
膜内 膜外
14 142
155 5
8
110
60 15
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
1:10 通透性很小
31:1 1:14 4:1
通透性大 通透性次之
无通透性
静息电位主要是由于K+外流产生的 电-化学平衡电位。
局部电位特点： ①不具有“全或
无”现象。其幅值 可随刺激强度的增 加而增大。
②衰减性传导。 其幅值随着传播距 离的增加而减小。
③总和效应。时 间性和空间性总 和。。
时间性总和 空间性总和
3.动作电位的特征：
（1）“全或无”现象 （2）不衰减性传导 （3）脉冲式发放
4.动作电位的产生机制
基本条件:
一侧转运到高浓度一侧的过程。
特点：
①需要消耗能量,能量由分解ATP来提供；
②依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”；
③是逆电-化学梯度进行的。
Na+-K+泵
Na+-K+泵又称Na+-K+依赖式ATP酶，简称钠泵。
当 [Na+]i↑ [K+ ]o↑ 时 ， 都可被激活， ATP 分 解 产 生能量，将 胞内的3个 Na+ 移 至 胞 外和将胞外 的 2 个 K+ 移 入胞内。
（2）通道转运
[Na+]o ＞ [Na+]i
[K+]i ＞[K+]o 转运的物质:各种带电离子
物质借助膜中通道蛋白的帮助，由高浓度向低 浓度转运的过程，叫通道转运。
根据通道开关条件不同分为： 化学门控通道
电压门控通道
机械门控通道
(二)主动转运(active transport)
概念：细胞膜通过本身的耗能过程，将物质由低浓度
通道转运与钠-钾泵转运模式图
5.动作电位的传导：
动作电位在同一细胞上的传播叫传导。 在神经纤维上传导的动作电位称为神经冲动。
视频
复习思考题
1. 在一般生理情况下,每分解一分子ATP,钠泵运转可使 ( D) A.2个钠离子移出膜外 B.2个钾离子移入膜内 C.2个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 D.3个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 E.2个钠离子移出膜外,同时有3个钾离子移入膜内B
(二)细胞膜蛋白质
镶嵌或贯穿于 脂质双分子层中， 生物膜具有的各种 功能大多与其有关。
(三)细胞膜糖类
多为短糖链， 以共价键的形式与 膜脂质或蛋白质结 合，形成糖脂或糖 蛋白。
有些作为抗原 决定族=免疫信息 (血型)；
有些作为膜受体的“可识别”部分，能特异地与 递质等结合。
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
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。
（三）入胞和出胞式转运
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, 属于主动转运过程。
出胞:指细胞把大分子或团块类物质由细
配体是指能与受体发生特异性结合的活性物质， 如神经递质、激素、细胞因子等。
受体与配体：
B-淋巴细胞
第三节 细胞的生物电现象
恩格斯在100 多年前就指出：“地球上 几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的 变化”。
人体及生物体活细胞在安静和活动时都 存在电活动，这种电现象称为生物电。
临床上广泛应用的心电图、脑电图、肌 电图等就是将这些不同器官和组织活动时生 物电变化的表现。
细胞的发现
列文虎克，荷兰显微镜学家、微生物学 出生在荷兰代尔夫特市的一个酿
的开拓者。由于勤奋及本人特有的天赋， 酒工人家庭。他父亲去世很早，
他磨制的透镜远远超过同时代人。其一 在母亲的抚养下，读了几年书。
生磨制了400多个透镜，有一架简单的 16岁即外出谋生，过着飘泊苦难
透镜，其放大率竟达270倍。
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
通过膜中蛋白构型变化，将物质由高浓度一侧 转运到低浓度一侧的过程，叫载体转运。 特点:
①需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
②不需另外消耗能量 ③特异性（特殊膜蛋白质本身有结构特异性） ④饱和性（结合位点是有限的） ⑤竞争性抑制（经同一特殊膜蛋白质转运）
峰电位：动作电位的上升支和下降支共同
形成的尖峰状电位变化。
后电位：膜电位在下降支恢复到静息电位
之前，需要经历一段微小而缓慢的电位变化。
动作电位的产生是细胞兴奋的标志。
阈电位：能引起细
胞膜Na+通道突然大 量开放，造成大量 Na+内流病并暴发动 作电位的临界膜电 位。
局部电位：在膜的
局部产生的小于阈 电位的轻度去极化， 也叫局部兴奋。
一个横管与两侧的终池一起合称三联管结构。其作用 是把从横管传来的电信息（动作电位）和终池Ca2+的 释放联系起来，完成横管向纵管的信息传递。终管释 放的Ca2+是引起肌细胞收缩的直接动因。
二、骨骼肌收缩机制——肌丝滑行理论 1.兴奋-收缩耦联 2.肌丝滑行
1.兴奋-收缩耦联—— 四个主要步骤：
①肌膜电兴奋的传导:指肌膜产生AP后,AP由 横管系统迅速传向肌细胞深处，到达三联管和 肌节附近。
视频
（二）动作电位(action potential AP)
1.概 念：细胞受到有效刺激，在静息电位基础上
发生的一次迅速的、可向远处传播的电位变化。
2.动作电位的图形
刺激
局部电位
上
阈电位
去
升
去极化
极
支
零电位
化
反极化（超射）
下
复极化
降
支 （负、正）后电位
超射：膜电位由极化状态变为反极化状态
的现象。即膜电位由0变为正值的过程。
的生活。后来返回家乡，才在代
尔夫特市政厅当了一位看门人。
他的显微镜制法由于保密，有些 至今还是未解之谜。他制造的透 镜小者只有针头那样大。
1680年被选为英国皇家学会的会员。
有位记者来采访列文虎克，向 他问道:"列文虎克先生，你的 成功'秘诀'是什么?"列文虎克 想了片刻，他一句话不说，却 伸出了因长期磨制透镜而成为 满是老茧和裂纹的双手。