医学基础知识生理学第二章细胞的基本功能

第二章细胞的基本功能

第一节细胞膜的基本结构和跨膜物质的转运功能

细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成。

细胞膜分子的排列结构：“液态镶嵌模型”细胞膜是以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质。

第二节细胞膜的跨膜物质转运

扩散：溶液中的所有物质粒子都处于不断的热运动中，将两种不同浓度含有同种物质的溶液放在一起，溶液中的粒子有高浓度向低浓度的方向转移，这种现象称为扩散。被动转运：顺浓度差扩散、不需要消耗能量的转运方式称为被动转运。分为单纯扩散和易化扩散两种。

单纯扩散：在生物体中，细胞外液和细胞内液中的脂溶性分子顺浓度差跨膜转运的方式。如O2、CO2和类固醇等物质就是通过这种方式转运。

易化扩散：体内有些物质虽不溶于脂质或在脂质中的溶解度很下，不能直接跨膜转运，但它们在细胞膜结构中的特殊蛋白质协助下，也能从膜的高浓度一侧向低浓度一侧移

动扩散，这种转运方式称为易化扩散。如细胞外液中葡萄糖进入胞内，Na+、K+、

Ca2+等的转运。又分为通道介导的易化扩散和载体介导的易化扩散。

易化扩散与主动转运的不同之点是它只能顺浓度差扩散。载体介导的易化扩散的特点：1）结构特异性高；2）饱和现象；3）竞争性抑制。

门控通道：通道的开放（激活）或关闭（失活）是通过“闸门”来调控的，故通道又称门控通道。

分类：

1化学门控通道：由化学物质引起闸门开关。

2电压门控通道：由膜两侧电位差变化引起闸门开关。

3机械门控通道：由机械刺激引起闸门开关。

主动转运：细胞膜通过本身的某种耗能过程将某些物质分子或离子浓度差或逆电位差进行的转运过程，称为主动转运。主动转运消耗的能量几乎都是由ATP水解提供。

生物泵：实际是细胞膜上的一种具有酶活性的特殊蛋白，它能分解ATP使之释放能量，把物质从低浓度一侧“泵”到高浓度一侧。例如钠—钾泵和钙泵。

钠—钾泵（简称钠泵）生理意义：○1造成细胞内高K+ ○2将Na+逐之细胞外，调节细胞内外水电解质平衡以保持细胞正常体积○3逆浓度差和电位差进行转运，建立一种势

能贮备。

继发主动转运：在主动转运中，由于钠泵的作用形成的势能贮备也为某些非离子物质进行跨膜转运提供了能量，因而这种类型的转运称为继发性主动转运或协同转运。

分类：1）正向协同转运（或同向转运）和负向转运（逆向转运）；2）同向转运：被转运的物质分子与Na+转移方向相同；3）逆向转运：被转运的物质分子与Na+转移方

向相反。

胞纳：细胞外的大分子物质或某些物质团块（如细菌、病毒、异物等）进入细胞的过程。分为：1）吞噬：进入的物质是固体；2）胞饮：进入的物质是液体。

胞吐：是指物质由细胞排出的过程。主要见细胞的分泌活动，如神经末梢释放递质，内分泌腺分泌激素等，外分泌腺分泌酶原颗粒和粘液也属于胞吐。

第二节细胞跨膜信号传导功能

细胞跨膜传导是指细胞外因子通过与相应的特异性受体（膜受体或核受体）结合，引发膜、胞浆、核的一些列变化，从而改变细胞功能的过程。

跨膜信号传递方式：1）G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。

第三节细胞的兴奋性与生物电现象

反应：当环境发生变化时，生物体内部的代谢及外部活动将发生相应的改变，这种改变称之为反应。

刺激：把能引起生物体产生反应的环境变化成为刺激。生物体对因刺激引起的反应分为兴奋和抑制。

兴奋：由相对静止转为活动，或有弱的活动转为强的活动。

抑制：由活动状态转变为相对静止，或由强的活动装变为弱的活动。

兴奋性：早期生理学上将一切活的细胞、组织或有机体对刺激产生反应的能力，被认为是各种活的生物体所具有的共同特性。

生物电现象：活的细胞或组织不论在安静还是活动时，都具有电的变化，称之为生物电现象。分类：1）静息电位：细胞安静时，存在于细胞内外两侧的电位差。体内所有细胞静息电位都表现为细胞膜内负外正；2）动作电位：细胞膜在原有静息电位的基础上发生

一次迅速而短暂的电位波动，细胞兴奋时发生的这种短暂的电位波动，称为动作

电位。

静息电位和动作电位产生原理的比较：

项目静息电位动作电位

动力膜内外K+的浓度差膜内外Na+的浓度差和静息状态下内负外正的电位差

条件膜对K+的通透性刺激达阈值，膜对Na+的通透性

数值接近于K+的平衡电位超射值，接近于Na+的平衡电位

膜电位：生物细胞以膜为界，膜内外的电位差称为跨膜电位，简称膜电位。

极化：膜内负电位、膜外正电位的状态称为极化。

去极化：在动作电位发生和发展过程中，膜内、外电位差从静息值逐步减小乃至消失的过程称为去极化。

反极化：在去极化的基础上，进而膜两侧电位倒转，成为膜外负电位、膜内正电位，称为反极化或超射。

复极化：在反极化后，膜电位恢复到膜外正电位、膜内负电位的静息状态，称为复极化

单一神经细胞或肌肉细胞动作电位的特点：○1“全或无定律”，○2可扩播性，○3不衰减传导“全或无”现象：在同一细胞上动作电位大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象。

生物电产生的机制：1）生物膜内外离子分布及膜对离子的通透性；2)静电位与K+平衡电位，正常时膜内K+浓度高于膜外，NA+浓度高于膜内；3）动作电位与NA+平衡电位，主要过程为：1）去极相（即上升支），主要是由于细胞外NA+快速外流而产生；2）负极相（即下降支），主要是细胞内K+外流产生；3）复极化，膜电位恢复到静息电位

水平。

刺激引起兴奋的条件：1）一定的强度，2）一定的持续时间；3）一定的时间—强度变化率

阈下刺激：强度小于阈值的刺激称为阈下刺激，它不能引起组织细胞兴奋。

阈电位：当膜电位去极化到某一临界值，就出现膜上的Na+通道大量的开放，Na+大量内流而产生动作电位，膜电位的这个临界值称为阈电位。

阈刺激和阈电位概念的比较：阈刺激是外部加给细胞的刺激强度；阈电位是从细胞膜本身膜电位的数值来考虑的。

局部反应：电位变化较小，只限于受刺激局部的细胞膜而不能向远方传播，故称为局部反应。

特点为：1）局部反应不是全或无的，在阈下刺激的范围内，它可随刺激的强度

而增大；2）不能在膜上做远距离传播；3）反应可以相互叠加，局部反应没有不

反应期。

兴奋在同一细胞的传导：有髓鞘神经纤维的兴奋传导要比武髓鞘的神经纤维快，有髓鞘是跳跃式传导，无髓鞘是局部传导。

第四节：肌肉的收缩功能

肌原纤维：分为明代和暗带。暗带是比较稳定的，在暗带中央有一段透明的区域成为H带，在H带中央，又有一条横向的暗线成为M线。而明带的长度可变的，它的中央

也有条横向的暗线，成为Z线。肌原纤维上相邻的两条Z线之间的区域，是肌

肉收缩和舒张的基本单位，成为肌小节。

肌丝：暗带里有粗肌丝、明带里有细肌丝。

兴奋收缩耦联：当细胞发生兴奋时，首先在肌膜上出现动作电位，然后发生肌丝滑行、肌小节收缩、肌细胞的收缩反应，这种以莫变化为特征的兴奋和以肌纤维为基础的收

缩联系起来的中介过程称为兴奋收缩耦联。

兴奋收缩耦联的三个主要步骤：1）电兴奋通过横管系统向肌细胞的深处传导；2）三联体结构处的信息传递；3）即质网中的Ca2+释放以及Ca2+由胞浆向肌质网的再聚积。Ca2+常被认为是兴奋收缩耦联的因子，三联体是兴奋收缩的结构基础。

肌肉收缩的外部表现：1）等张收缩和等长收缩；2）单收缩和强直收缩。

前负荷：是在肌肉收缩之前就加在肌肉上的负荷。

后负荷：是当肌肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力称为后负荷。

肌肉的初长：肌肉在收缩前就处于某种被拉长的状态。

肌丝滑行学说：骨骼肌细胞的收缩机制现在公认的是肌丝滑行学说，它的要点是，肌细胞收缩时的肌原纤维缩短，并不是由于肌丝本身的缩短或卷曲，而是细肌丝向粗肌丝

中间滑行的结果。

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