动物生理学 第二章细胞的基本功能

脂质双分子层功能： 脂质双分子层功能：
① 屏障作用; 屏障作用; ② 传递信息 结构： 螺旋或球形 蛋白质 结构： α螺旋或球形 蛋白质特点： 蛋白质特点： 流动性（横向移动） 流动性（横向移动） 蛋白质功能： 蛋白质功能： 转运物质; ① 转运物质 传递信息; ② 传递信息 ③ 免疫标志 .
二、细胞膜的跨膜物转运功能
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蛋白和膜的效应器酶组成 （二）由膜受体、G蛋白和膜的效应器酶组成 由膜受体、 蛋白和膜的效应器酶 的跨膜信息传递系统
1. 由膜受体、G蛋白和腺苷酸环化酶组成的跨膜信 由膜受体、 蛋白和腺苷酸环化酶组成的跨膜信 蛋白和腺苷酸环化酶 息传递系统。 息传递系统。 2. 由膜受体、G蛋白和磷脂酶 组成的跨膜信息传 由膜受体、 蛋白和磷脂酶C组成的跨膜信息传 蛋白和磷脂酶 递系统。 递系统。
（二）易化扩散（facilitated diffusion） diffusion） 易化扩散（
易化扩散：指非脂溶性或脂溶性甚小的物质（ 易化扩散：指非脂溶性或脂溶性甚小的物质（如葡萄 氨基酸， 等无机离子） 糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等无机离子）在细胞膜 一些特殊蛋白质的“帮助” 由膜的高浓度（ 一些特殊蛋白质的“帮助”下，由膜的高浓度（高电 一侧向低浓度（低电位） 位）一侧向低浓度（低电位）一侧扩散或转运的过 易化扩散至少可区分为两种类型： 程。易化扩散至少可区分为两种类型：一种是以蛋白 质载体为中介（ 质载体为中介（Carrier medialed）的易化扩散（图）； ） 另一种是以离子通道（ 另一种是以离子通道（ion channel）为中介的易化扩 ） 散（图）
第二章 细胞的基本功能
目的要求：
了解细胞膜的基本结构和物质转运功能。 了解细胞膜的基本结构和物质转运功能。 掌握生物电产生和兴奋传导的基本原理。 掌握生物电产生和兴奋传导的基本原理。
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第一节 细胞膜的基本结构和 跨膜物质转运功能
一、细胞膜的基本结构（复习组织学有关内容） 细胞膜的基本结构（复习组织学有关内容）
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第三节 细胞的兴奋性和生物电现象
一、细胞的兴奋性 （一）兴奋性和兴奋的含义
兴奋性（ ）：细胞受到刺激后具有产生动 兴奋性（excitability）：细胞受到刺激后具有产生动 ）： 作电位的能力或特性，称为兴奋性。 作电位的能力或特性，称为兴奋性。 兴奋（ ）：细胞受刺激后产生了动作电 兴奋（excitation）：细胞受刺激后产生了动作电 ）： 位，称为兴奋。
脂质双分子层（图） 细胞膜蛋白质（图） 细胞膜糖类（图）
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脂质双分子层特点 脂质双分子层特点： 特点：
① 同层横向移动的流动性: 同层横向移动的流动性 的流动性: 细胞膜既不是固态，亦不是液态， 细胞膜既不是固态，亦不是液态，而是介于 固态之间的液晶态。 液、固态之间的液晶态。 ② 稳定性 ： 意义： 意义：细胞可以承受相当大的张力和外形改变 而不破裂； 而不破裂；而且即使膜结构有时发生一些较 小的断裂，也可以自动融合而修复， 小的断裂，也可以自动融合而修复，仍保持膜 的完整性。 的完整性。
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第二节 细胞的跨膜信息传递功能
一、跨膜信息传递的概念
跨膜信息传递（transmembrane 跨膜信息传递（transmembrane signaling transmission） transmission）
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二、跨膜信息传递的主要方式
（一）通过膜受体-通道蛋白质完成的跨膜信 息传递
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（三）主动转运
1. 初级主动转运（Na+、K+的主动转 初级主动转运（ 运）（图）
2. 继发性主动转运（葡萄糖的主动转 继发性主动转运（ 运）（图）
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来自百度文库
（四）出胞（exocytosis） 出胞（exocytosis） 和入胞（endocytosis） 和入胞（endocytosis）
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由膜受体、 蛋白和腺苷酸环化酶组成的跨膜信息传递系统 由膜受体、G蛋白和腺苷酸环化酶组成的跨膜信息传递系统
由膜受体、 蛋白和磷脂酶C组成的跨膜信息传递系统 蛋白和磷脂酶 由膜受体、G蛋白和磷脂酶 组成的跨膜信息传递系统
（三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信息传递
如胰岛素和细胞生长因子等的跨膜信息传递过程，其特点： 胰岛素和细胞生长因子等的跨膜信息传递过程，其特点： 等的跨膜信息传递过程 1. 无G蛋白参与 蛋白参与 2. 无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活 3. 该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化的位点是 该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性， 底物蛋白中的酪氨酸残基， 底物蛋白中的酪氨酸残基，并由此实现细胞外信息对细胞 功能的调节。 功能的调节。
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（二）由膜受体、G蛋白和膜的效应器酶组 由膜受体、 蛋白和膜的效应器酶组 成的跨膜信息传递系统 G蛋白：鸟苷酸结合蛋白的简称，有10多种亚型， 蛋白：鸟苷酸结合蛋白的简称， 多种亚型， 多种亚型
但其结构和功能极为相似。G蛋白通常由 、β和 但其结构和功能极为相似。 蛋白通常由α、 和 蛋白通常由 γ3个亚单位组成，其中 亚单位起催化作用。无活 个亚单位组成， 亚单位起催化作用。 个亚单位组成 其中α亚单位起催化作用 性的G蛋白 抑制性G蛋白 蛋白（ 蛋白） 1分子 分子GDP结合 结合； 性的G蛋白（抑制性G蛋白）与1分子GDP结合；已 激活的G蛋白 兴奋性G蛋白 蛋白（ 蛋白） 亚单位与GDP和 激活的 蛋白（兴奋性 蛋白）其α亚单位与 亚单位与 和 其它2个亚单位分离 而与1分子 个亚单位分离， 分子GTP结合，并对膜 结合， 其它 个亚单位分离，而与 分子 结合 的效应器酶起催化作用， 的效应器酶起催化作用，后者的激活可引起胞浆中 第二信使生成增加或减少（图）。
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（二）由膜受体、G蛋白和膜的效应器酶组 由膜受体、 蛋白和膜的效应器酶组 成的跨膜信息传递系统
第二信使： 第二信使：
在细胞内继续传递激素所携带的调节信息的特 殊化学物质，称为第二信使。 殊化学物质，称为第二信使。含氮类激素的第 二信使为cAMP，甾体类激素的第二信使为细 二信使为 ， 胞内的激素-受体复合物 此外， 受体复合物。 胞内的激素 受体复合物。此外，Ca2+ 、 cGMP、 、 前列腺素、三磷酸肌醇（ 前列腺素、三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油 。（图 （DG）也可作为第二信使。（图） ）也可作为第二信使。（
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（一）静息电位（图） 静息电位（
1. 静息电位的概念
静息电位（ ）：细胞未受刺激时 静息电位（resting potential）：细胞未受刺激时，存在于 ）：细胞未受刺激时， 膜内外两侧的电位差。 膜内外两侧的电位差。 K+的平衡电位（equilibrium potential）：当膜内外 +浓度 的平衡电位（ ）：当膜内外 ）：当膜内外K 差所形成的向外扩散力量和阻止K 差所形成的向外扩散力量和阻止 +继续外流的电场力达到 动态平衡时， 的净通量为零， 动态平衡时，K+的净通量为零，此时所形成的电位差稳定 于某一数值而不再增加，此电位差称为K 的平衡电位。 于某一数值而不再增加，此电位差称为 +的平衡电位。 [K+]0 RT Nernst 公式： Ek= ln [K+]i ZF
入胞： 入胞：指细胞外某些大分子物质 或团块（ 或团块（例如侵入动物体内的细 菌、病毒或大分子蛋白质等）被 病毒或大分子蛋白质等） 整批转入细胞的过程。 整批转入细胞的过程。如进入的 物质是固体物质， 物质是固体物质，便 称为吞噬 （phagocytosis）； ）； 如进入的是液体物质， 如进入的是液体物质，则称为 吞饮（ 吞饮（pinocytosis）。 ）。
受体（ ）：指细胞中 受体（receptor）：指细胞中（包括细胞膜和细 ）：指细胞中（ 胞内）某些能与激素、 胞内）某些能与激素、递质和其它生物活性物质结 并能引起特定生物学效应的特殊结构。 合，并能引起特定生物学效应的特殊结构。通常是存 在于细胞膜或细胞内的特殊蛋白质， 在于细胞膜或细胞内的特殊蛋白质，主要是球状蛋 也有的是糖蛋白或脂蛋白。通道（ 白，也有的是糖蛋白或脂蛋白。通道（ion channel） ） 可分为化学门控通道（ 可分为化学门控通道（chemically-gated channel）和 ） 电压门控通道（ 电压门控通道（voltage-gated channel）(图) 。 ）图
（一）单纯扩散（simple diffusion） diffusion） 单纯扩散（ 单纯扩散：某些脂溶性物质， 单纯扩散：某些脂溶性物质，如O2、CO2等 气体分子， 气体分子，通过细胞膜由高浓度一侧向低浓 度一侧作跨膜运动或转运的过程。 度一侧作跨膜运动或转运的过程。体内一些 类固醇激素虽系脂溶性物质， 类固醇激素虽系脂溶性物质，理论上也能够 靠单纯扩散由细胞外液进入胞浆内，但同时 靠单纯扩散由细胞外液进入胞浆内， 它们也可以在某些膜蛋白质的“帮助” 它们也可以在某些膜蛋白质的“帮助”下较快 地 上一页 下一页 结束放映 进入细胞。 进入细胞。
3. 强度 时间变化率 强度-时间变化率
强度—时间变化曲线 强度 时间变化曲线（图）
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（三）组织兴奋性的变化(图) 组织兴奋性的变化 图
绝对不应期（ 绝对不应期（absolute refractory period） ） 相对不应期（ 相对不应期（relative refractory period） ） 超常期（ 超常期（supranormal period） ） 低常期（ 低常期（subnormal period） ）
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（三）主动转运（active transport） 主动转运（ ）
主动转运： 主动转运：指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物 质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的 过程。 过程。在细胞膜的主动转运中研究得最充分的是对 Na+和K+的主动转运过程。 的主动转运过程。 钾泵（ ）：是镶嵌在膜的 钠-钾泵（sodium-potassium pump）：是镶嵌在膜的 钾泵 ）： 脂质双分子层中的、具有ATP酶活性的特殊蛋白质。 酶活性的特殊蛋白质。 脂质双分子层中的、具有 酶活性的特殊蛋白质 它可被Na 、 等离子所激活， 它可被 +、K+和Mg2+等离子所激活，通过分解 ATP为物质主动转运提供能量（图）。 为物质主动转运提供能量
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（二）刺激引起兴奋的条件
1. 刺激的强度
）：引起组织细胞产生兴奋的最 阈强度（ 阈强度（threshold intensity）：引起组织细胞产生兴奋的最 ）： 小刺激强度。 阈上刺激(图 。 小刺激强度。阈刺激 阈下刺激 阈上刺激 图)。
2. 刺激的持续时间
时间阈值：引起组织产生兴奋的最短刺激作用时间。 时间阈值：引起组织产生兴奋的最短刺激作用时间。
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二、细胞的生物电现象
生物电现象： 生物电现象：细胞在静息或活动状态下所伴随的各种 电现象（离子电流、溶液导电、静息电位、 电现象（离子电流、溶液导电、静息电位、动作电位 总称为生物电现象。 等）总称为生物电现象。 极化（ ）：静息状态下 极化（polarization）：静息状态下，细胞膜外为正 ）：静息状态下， 电位，膜内为负电位的状态，称为极化。 电位，膜内为负电位的状态，称为极化。 去极化（ ）：生物膜受到刺激或损伤 去极化（depolarization）：生物膜受到刺激或损伤 ）： 膜内外的电位差逐渐减小，极化状态逐步消除， 后，膜内外的电位差逐渐减小，极化状态逐步消除， 此种过程称为去极化。 此种过程称为去极化。 超极化（ ）：原有极化程度增强 超极化（hyperpolarization）：原有极化程度增强， ）：原有极化程度增强， 静息电位的绝对值增大，兴奋性降低的状态。 静息电位的绝对值增大，兴奋性降低的状态。 复极化（ ）：由去极化状态恢复到静息 复极化（repolarization）：由去极化状态恢复到静息 ）： 时膜外为正、膜内为负的极化状态的过程， 时膜外为正、膜内为负的极化状态的过程，称为复极 化。
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（四）出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis） 出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis）
出胞： 出胞：指某些大分子物 质或团块由细胞排出的 过程。例如， 过程。例如，腺细胞分 泌某些酶和粘液， 泌某些酶和粘液，内分 泌腺分泌激素以及神经 末稍释放递质等都属于 出胞作用。 出胞作用。