人体解剖学课程

第三节 细胞的生物电现象
细胞生物电现象的主要表现是什么？ 静息电位 ( RP：resting potential ) 动作电位（AP：action potential )
相关概念
刺激：物理、机械、电、温度、化学
反应：兴奋、抑制 兴奋性：可兴奋组织、细胞对刺激发生反应的
能力 阈强度（阈刺激；阈值）：引起组织、细胞发
生反应（引发动作电位）的最小刺激强度 阈下刺激、阈上刺激
一 细胞生物电现象及其产生机制
枪乌贼的巨大神经轴突在细胞电生理学中的贡献
静息电位记录示意图
电
极
0 mV
刺
穿
细
胞
膜
前
电
极
0 mV
刺
Baidu Nhomakorabea
穿
-90 mV
细
胞
膜
后
（一）两个重要的细胞生物电现象
1 静息电位
膜电位变化
超极化
hyperpolarization 偏离静息电位的任何负向电位
配体 ：凡能与受体特异性结合并产生效应的物质。 如激素，神经递质，药物
1. G蛋白耦联受体
由一条7次穿膜的多肽链构成，当与相应配体结合 后激活G蛋白
2. G蛋白
由αβγ三个亚单位组成，位于细胞膜的胞质面
3. G蛋白效应器分子
A. 效应器酶 B. 离子通道
G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导
神经递质、激素等配体（第一信使）
原发主动转运特点
直接利用细胞代谢产生 能量
介导转运蛋白是泵蛋白
2）继发主动转运：
伴Na+的易化扩散而进行的另一物质的主 动转运，为间接利用ATP的转运过程
继发主动转运特点
1. 以原发主动转运为基础，通过钠泵建立钠 离子浓度梯度
2. 介导转运蛋白为转运体 3. 间接利用细胞代谢产生的ATP能量
影响静息电位的因素：
① 细胞膜内、外的K+浓度 ② 细胞膜对K+通透性 ③ Na+-K+泵的活动水平
2. 动作电位（AP）的产生：Na+的内流
有效刺激后,膜对Na+通透↑ ↓
Na+顺浓度快速内流 ↓
膜内电位迅速增高 ↓
形成内正外负的电位差 ↓
促进 Na+内流化学力 = 阻止 Na+内流电驱动力
（Na+平衡电位）
主动转运
（P低P高）
原发性主动转运 : 离子泵参与 继发性主动转运 : 转运体参与
（一） 小分子物质和离子的跨膜转运
1.被动转运 1） 单纯扩散：脂溶物质顺浓度差以物理扩散的方式直
接通透细胞膜。
脂溶性物质 (O2 、CO2、乙醇、固醇类的激素等）
单纯扩散的特点
不需要膜蛋白的帮助 推动物质转运的力量是物质的浓度梯度 物质转运的方向是从高浓度向低浓度，不耗能 转运的结果是物质浓度在细胞膜的两侧达到平衡
1）原发主动转运：细胞直接利用代谢产生的能量 将物质逆浓度差或电位差进行跨膜转运的过程
钠钾泵
排3Na+,摄2K +
（Na+-K+-ATP酶） 有ATP酶活性，分解ATP供能
钠泵的生理意义
是细胞生物电产生的重要条件 钠泵活动造成的细胞内高K+，
是细胞内许多代谢反应所必需 的条件 钠泵活动所造成的膜内外Na+ 浓度势能差（势能储备）是其 他物质继发性主动转运的动力 钠泵活动能维持细胞的正常形 态和胞质渗透压的相对稳定
第三章 细胞的基本功能 谷莉
第一节 细胞膜的物质转运功能
一 物质转运的两个必备条件 1）细胞膜对物质有通透性
2）转运动力：如浓度差、电位差、渗透压差
主动转运：耗能 被动转运：不耗能
二 物质的跨膜转运形式
（一） 小分子物质和离子的跨膜转运 单纯扩散
被动转运
（P高P低）
载体介导的易化扩散 : 载体蛋白参与 通道介导的易化扩散 : 通道蛋白参与
结合G蛋白耦联受体 激活G蛋白 作用于离子通道 酶活性增强或减弱
促进或阻止 离子跨膜转运
胞浆中第二信使物质的生成增加或减少
细胞内生物效应
二 通道介导的跨膜信号转导
类型：化学门控通道、电压门控通道、机械门控通道
三 酶耦联受体介导的跨膜信号转导
a. 自身具有酶的活性
b. 自身没有酶的活性，但可与细胞内的酶结合， 并使之激活
(二) 细胞生物电的产生机制
化学驱动力：浓度梯度
电驱动力：电位差
细胞内液和细胞外液中的离子
A-； K+； Cl-；Na+
细胞内液和细胞外液中的离子
细胞外液Na+ > 细胞内液 Na+
• 静息状态下的细胞膜 对K+通透高 对Na+通透性低
• 钠钾泵的产生
1. 静息电位（RP）产生的原理
静息电位值约等于钾平衡电位的值
2）易化扩散：需膜蛋白参与的扩散
载体介导的易化扩散 ： 象船，eg：葡萄糖；氨基酸
通道介导的易化扩散 特点 ： A 饱和现象 B 立体构象特异性 C 竞争性抑制
通道介导的易化扩散
象闸门，eg：各种离子 特点 : A 离子的选择性 B 门控特性
化学门控通道 电压门控通道 机械门控通道
2. 主动转运：逆浓度，耗能
动作电位的超射值等于Na+平衡电位
AP：上升支
Na+通道
去极化 ↓ 激活 ↓ 失活 ↓ 恢复
静息电位的产生： K+的外流
Bernstein首次提出，细胞内外K+的不均匀分布和安 静时膜主要对K+有通透性是细胞静息电位产生的基础。
顺浓度梯度使细胞内 K+向细胞外扩散
内负外正电位差（ K+通透性大；A-不具通透性）
阻碍 K+ 外流的电驱动力增加
促进 K+ 外流化学力 = 阻止 K+ 外流电驱动力 （即K+平衡电位）
（二）大分子物质跨膜转运 ：（细胞膜"运动"）
1．入胞：吞噬（固体） 吞饮（液体） 受体介导入胞
2．出胞：神经末梢分泌递质，腺体分泌激素 受 体 介 导 入 胞
小结：
被动转运
第二节 细胞的跨膜信号转导
一 G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导
受体 G蛋白 G蛋白效应器分子
受体与配体
受体 ：位于细胞膜，具有特异地识别和结合外来化 学信号的功能蛋白质。
去极化
depolarization 偏离静息电位的任何正向电位
2. 动作电位
在静息电位基础上， 细胞受到一个适当刺激 (不小于阈电位)时，其 膜电位所发生的一次迅 速短暂而可逆的倒转和 复原的波动。
动作电位发生时膜电位的变化
静息电位(极化)：安静时, 膜两侧电位外正内负 去极化：膜两侧电位差减小, 膜内负值变小 复极化：去极化后，又向原来的极化状态恢复 超极化：膜两侧电位差加大,膜内负值增大 超射：去极化超过0mV的部分