第一节细胞膜的跨膜物质转运功能

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《生理学》细胞的基本功能——1细胞的跨膜运输方式

亲水性极性基团磷酸和碱基）（磷酸和碱基）
二、细胞膜的物质转运功能半透膜
哪些物质可以通过细胞膜哪些物质可以通过细胞膜? 物质可以通过细胞膜这些物质是如何通过细胞膜的? 如何通过细胞膜的这些物质是如何通过细胞膜的?
O2 ，能源物质氨基酸脂类各种离子等
细
胞
CO2 CO2 代谢尾产物
水的跨膜转运
单纯扩散——水虽是极性分子水虽是极性分子单纯扩散但分子极小，又不带电荷。但分子极小，又不带电荷。渗透 (osmosis) 溶液拖曳 (solvent drag) 易化扩散——水通道 (water channel) 易化扩散水通道水孔蛋白 (aquaporin, AQP)
Water channel
单纯扩散（（一）单纯扩散（simple diffusion)
一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。
特点：特点：
1、顺浓度差 2、不需要膜蛋白帮助 3、不消耗能量 4、转运脂溶性物质（非极性分子）如O2和CO2 转运脂溶性物质（非极性分子）
细胞膜结构液态镶嵌模型 (fluid mosaic model)
以液态的脂质双分子层为基本框架，以液态的脂质双分子层为基本框架，其中镶嵌有不同生理功能的蛋白质和少量多糖。功能的蛋白质和少量多糖。
基架：基架：液态的脂质双分子层中间：中间：镶嵌许多结构和功能不同的蛋白质
疏水性非极性基团长烃链）（长烃链）
2. 继发性主动转运
Secondary Active Transport
1）概念:利用原发性主动转运所造成的某种物质的势概念: 能贮备而对其它物质进行逆浓度差跨膜转运的过程。能贮备而对其它物质进行逆浓度差跨膜转运的过程。如肾小管和肠黏膜处的葡萄糖和氨基酸的转运。如肾小管和肠黏膜处的葡萄糖和氨基酸的转运。转运体蛋白（转运体，转运体蛋白（转运体，transporter) 2）特点间接耗能（钠泵）间接耗能（钠泵）膜转运体（特殊蛋白质）膜转运体（特殊蛋白质）

细胞膜的跨膜物质转运功能

细胞膜的跨膜物质转运功能细胞膜的跨膜物质转运是细胞内少量物质从比较高的浓度向比较低的浓度运输的过程，它的作用有助于维持细胞的正常功能和物质平衡。

细胞膜的材料运输可以通过主动和被动机制实现，而这些机制需要很多跨膜蛋白参与。

跨膜物质转运中，细胞膜蛋白被分为七种类型：转运蛋白（Transporters），受体蛋白（Receptor Proteins），膜外蛋白（Outer Membrane Proteins），膜内蛋白（Inner Membrane Proteins），电子载体蛋白（Electron Carrier Proteins），激动蛋白（Excitatory Proteins）和抑制蛋白（Inhibitory Proteins）。

转运蛋白是跨膜物质转运最典型的蛋白，它们能够从一个浓度更低的位置将物质转移到一个浓度更高的位置。

它们具有多功能的作用，可根据物质的属性而调整运输速率。

色素蛋白（Chromoproteins）和自由基转运蛋白（Free Radical Transporters）是转运蛋白的例子。

受体蛋白是另一种通过细胞膜的蛋白，它们的主要作用是增强另一个细胞内介导的运输过程。

这些受体蛋白通过特定的药物分子来识别物质，当受体蛋白与特定的药物分子结合时，激活的信号传递路径可以帮助细胞从环境中收集营养。

示范受体蛋白必须把物质从低浓度的环境运输到高浓度的环境。

膜外蛋白一般分布在细胞膜外侧，它们通过与特定的细胞淋巴系统或器官特异性分子结合来完成细胞外界环境信息的传递。

这类蛋白可增加或减少毛细血管的内分泌激素，根据能量变化的信号分布，保持细胞间的能量平衡，例如促酶电泳和粘附蛋白。

膜内蛋白一般分布在细胞膜内侧，它们是细胞隔离到细胞外界百分之百自治乐园的重要保护组织。

它们由非结构性抗体超家族和抗原降解酶超家族组成，它们可以响应细胞内可靠和有害的外界物质，抵御细菌和病毒的侵袭，参与细胞信号应答和免疫，以及对人体健康起重要作用。

02生理学-细胞

跳跃式传导
局部电流发生在相邻的郎飞氏结之间传导速度快
第三节肌细胞的收缩功能
一、神经—肌接头处的兴奋传递
（一）神经—肌接头处的结构
囊泡内含乙酰胆碱（ACh）电压依从式钙通道 2、接头间隙：细胞外液，50-60nm 3、接头后膜（终板膜）：
1、接头前膜（轴突末梢膜）：
皱褶
N2型ACh受体阳离子通道胆碱酯酶
（三）动作电位的特征

1.“全或无”现象（all or none） 2.不衰减性传导 3.脉冲式

（四）动作电位的传导
在一般可兴奋细胞和无髓神经纤维：
—
局部电流

在有髓神经纤维：
—
跳跃式传导
局部电流
静息部位膜内负外正，兴奋部位膜极性反转，兴奋区与未兴奋区之间存在电位差，形成局部电流，使邻近未兴奋膜去极化达阈电位而产生动作电位。
概念 : 水溶性或脂溶性很小的小分子物质或离子，借助细胞膜上特殊蛋白质的帮助，从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。
特点 : ⑴ 转运非脂溶性或脂溶性很小的物质 ⑵ 不耗能，顺浓度差转运，属被动转运 ⑶ 需要膜蛋白的帮助分类 : ⑴ 载体转运转运对象：葡萄糖（Glu）氨基酸（AA）特点：特异性饱和性现象竞争性抑制
eg.氧气（O2）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）等脂溶性小分子水、乙醇、尿素、甘油等分子量小的极性分子
影响因素：⑴ 细胞膜两侧浓度差（正比） ⑵ 细胞膜对该物质的通透性（正比）
一、细胞膜的物质转运功能
常见的物质跨膜物质转运形式：

单纯扩散易化扩散

主动转运
入胞和出胞
（二）易化扩散

生理课件---第一节细胞膜的基本结构和物质转运功能

（2）原发性主动转运
（3）继发性主动转运
2-8
Physiology
（二）通道介导的跨膜转运
1. 通道介导的易化扩散(facilitated diffusion via ion channel)
2-8
Physiology
1. 通道介导的易化扩散
·通道（channel ）:
·物质：Na+、K+、Ca2+、Cl-等 ·特点：（1）离子选择性(ionic selectivity)；（2）多种构型(multi-configuration): 静息、激活、失活；（3）门控机制(gating mechanism)：电压门控通道(voltage gated channel), 化学门控通道(Chemical gated channel), 机械门控通道(Mechanically gated
1）特异性(specificity)；
2）饱和性(saturation)； 3）竞争性抑制(competitive inhibition)
图2-2 经载体易化扩散 A ：经载体易化扩散模式图； B ：经载体易化扩散的饱和现象 V max ：最大扩散速度； K m ：米氏常数，即达 1/2 最大扩散速率所需的底物浓度 2-9
· 许多物质逆浓度差和电位差转运时，所需能量来自膜两侧Na+的浓度差。
· 转运体（transporter）：同时转运两
种以上物质；同向转运（Na+-葡萄糖
同向转运体）；反向转运（Na+-Ca2+
交换体，3：1）
图2-3 肠粘膜上皮细胞葡萄糖继发性主动转运模式图
2-14
Physiology
（三）出胞(exocytosis) 和入胞(endocytosis) ·endocytosis and exocytosis：细胞膜通过更为复杂的

细胞跨膜运输

衣被小泡的类型
❖ 内质网和高尔基体膜形成面（CGN）上形成的COP蛋白衣被小泡；
❖ 由质膜和高尔基体成熟面（TGN）上形成的网格蛋白衣被小泡。
❖ 低密脂蛋白（LDL）颗粒由胆固醇分子、磷脂和蛋白质组成，悬浮在血液中，当体内细胞需利用胆固醇参与细胞膜组装时，血管壁上皮细胞的质膜上的LDL 受体和LDL颗粒结合，以网格蛋白衣被小泡形式胞吞进入细胞，经脱被作用并与胞内体融合，胞内体膜上具有H＋泵，使胞内pH下降，导致受体与LDL分离，再以出芽的方式形成小泡将运载受体返回质膜去重复使用，然后该含有LDL的胞内体与溶酶体融合，LDL被水解，释放胆固醇和脂肪酸供细胞利用。
初级反应阶段次级反应阶段
●一氧化氮介导的信号通路
NO具脂溶性，可快速扩散透过细胞膜，对邻近靶细胞起作用。
通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递
细胞表面受体: 被胞外亲水性信号分子所激活。
❖ 离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递 ❖ G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递 ❖ 酶联受体
离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递
●调节型外排途径（regulated exocytosis pathway）特化的分泌细胞，储存——刺激——释放
❖ 胞吞和胞吐的过程都涉及了囊泡与靶膜的识别、以及融合，推测此过程有融合蛋白、NSF连接蛋白 SNAPs以及囊泡膜受体v-SNARE和靶膜受体t-SNARE 形成融合复合物，来催化囊泡膜与靶膜的融合。
第二节细胞通讯与信号传递
❖ 细胞通讯与细胞识别 ❖ 细胞的信号分子与受体 ❖ 通过细胞内受体介导的信号传递 ❖ 通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递 ❖ 由细胞表面整合蛋白介导的信号传递 ❖ 细胞信号传递的基本特征
一、被动运输（passive transport）

细胞生理学题库

第二章细胞生理学第一节细胞膜的物质转运功能掌握内容说出跨膜物质转运的几种主要方式。

复述单纯扩散、易化扩散、主动转运的概念。

列举单纯扩散的物质种类。

说出易化扩散的种类及其特征。

列举离子通道的控制类型。

说出钠钾泵的工作原理，列举钠钾泵的意义。

复述继发性主动转运的概念，说出继发性主动转运的原理和特点。

熟悉内容描述物质入胞和出胞转运的过程，列举入胞和出胞转运的生理现象，说出入胞作用的几种类型。

了解内容简单复习细胞膜的成分和结构（液态镶嵌模型），解释并列举细胞膜的主要生理功能。

讨论葡萄糖的跨上皮转运机制。

讨论易化扩散的生理意义。

讨论入胞和出胞转运的生理意义。

（一）名称解释液态镶嵌模型、单纯扩散、易化扩散、通道、载体、电压门控、受体门控、机械门控、饱和现象、主动转运、继发性主动转运、入胞作用、出胞作用、受体内化。

（二）思考题与讨论1.葡萄糖的跨上皮转运机制和临床应用。

2.钠钾泵的生理意义。

3.团块物质转运的意义。

（三）选择题A型题【A1型题】单项选择题，每题有A、B、C、D、E五个备选答案，请从中选出一个最佳答案。

1．下列哪种脂质成分几乎全部分布在膜的靠近胞质的内层并与第二信使DG和IP3的产生有关A．磷脂酰肌醇B．磷脂酰胆碱C．磷脂酰乙醇胺D．磷脂酰丝氨酸E．糖脂2．葡萄糖或氨基酸逆浓度梯度跨膜转运的方式属于A．单纯扩散B．经载体易化扩散C．经通道易化扩散D．原发性主动转运E．继发性主动转运3．在膜蛋白质帮助下，某些胞外的蛋白质分子选择性地进入胞内的跨膜转运方式属于A．原发性主动转运B．继发性主动转运C．经载体易化扩散D．受体介导入胞E．液相入胞4．水分子快速通过细胞膜主要是借助A．水泵B．载体蛋白C．水通道D．单纯扩散E．离子通道5．单纯扩散、易化扩散和主动转运的共同特点是A．要消耗能量B．顺浓度梯度C．需要膜蛋白帮助D．转运的物质都是小分子E．有饱和性6．下列关于Na+泵功能的叙述，哪一项是正确的A．将细胞内K+转运出去B．将细胞外Na+转运入细胞C．转运等量的Na+和K+D．维持细胞内外的Na+、K+离子浓度梯度E．活动增强导致细胞膜发生去极化反应7．内分泌细胞分泌激素到组织液的过程属于A．入胞B．易化扩散C．出胞D．主动转运E．单纯扩散8．下列哪一项属于主动转运A．安静时K+由细胞内向细胞外转运B．兴奋时Na+由细胞外进入细胞内C．葡萄糖由细胞外液进入一般细胞D．Na+由细胞内向细胞外转运E．肌质网终池内的Ca2+流入胞质【A2型题】单项选择题，每题有A、B、C、D、E五个备选答案，请从中选出一个最佳答案。

第二章细胞的基本功能(8学时)

ABCDE
第三节肌细胞的Βιβλιοθήκη 缩Sti一、神经-骨骼肌接头处兴奋的传递
神经-肌接头Neuromuscular junction
神经肌接头动画
重点内容
（一）传递过程：
当AP传到神经末梢时，接头前膜去极化→电
胆碱酯酶压门控Ca2+通道开放，Ca2+内流→囊泡向接头
前膜靠近、融合， ACh 释放到接头间隙→与
Na+
K+ ClCa2+
145
3 120 1.2
18
140 7 0.1 umol/L
+56
-102 -76 +125
1、离子在膜内外不均匀分布：
K+内>>K+外 Na+内<<Na+外
膜外膜内
2、膜对不同离子通透性不同
安静时：膜对K+通透性大
K+平衡电位（Ek）—静息电位
膜内
膜外
Nernst公式计算
第二章细胞的基本功能
The basic function of cells
目录
第一节细胞膜的物质转运功能第二节细胞的电现象第三节肌细胞的收缩
第一节细胞膜的物质转运功能
膜蛋白质的作用：
（ 1）构成膜的载体、通道或离子泵，与物质转运有关。（ 2）构成膜的受体，与激素结合后把信息传入细胞内。（3）酶：起催化作用。
基强度
图：可兴奋组织的强度-时间曲线
时间
正反馈
膜去极化 Na+内流 Na+通道开放
局部反应及其特性
（1）概念：P42 （2）特点： a. 电位随刺激强度增大而增大—非“全或无” b.呈电紧张性扩布； c.可以叠加（总和），包括空间总和与时间总和。

医学生理学期末重点笔记---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跨膜物质转运功能一、膜的化学组成和分子结构<一>磷脂的分子组成以液态的脂质双分子层为基架,具有流动性<二>细胞膜蛋白质镶嵌或贯穿于脂质双分子层分类：表面蛋白、整合蛋白<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.二、细胞膜的跨膜物质转运功能被动转运〔passive transport〕：指物质顺浓度或电位梯度的转运过程.不消耗细胞提供的能量.主动转运〔active transport〕：指物质逆浓度或电位梯度的转运过程.需消耗细胞提供的能量.1.单纯扩散simple diffusion脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程.影响因素：浓度差通透性特点:①不依靠特殊膜蛋白质的"帮助"②不需另外消耗能量、顺浓度差转运物质：O2、CO2、N2、<NH3>2CO、乙醇、类固醇类激素等少数几种.2.易化扩散facilitated diffusion〔1〕概念:一些非脂溶性或脂溶性非常小的物质,在膜蛋白质的"帮助"下,顺电化学梯度进行跨膜转运的过程分类：原发性主动转运〔简称：泵转运〕、继发性主动转运〔简称：联合转运〕〔1〕原发性主动转运primary active transport概念：指物质在细胞膜"生物泵"的帮助下逆浓度梯度或电位梯度的转运过程.Na+-K+泵又称Na+-K+-ATP酶,简称钠泵.机制：当膜内[Na+]↑/胞外[K+]↑,钠泵激活↓ATP酶〔钠泵〕ATP------------------→ADP + 能量↓2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外↓维持[Na+]膜外高、[K+]膜内高的不均匀分布状态生理意义•胞内低Na,维持细胞体积•胞内高K,酶活性----新陈代谢正常进行•势能储备钠、钾的易化扩散继发性主动转运,联合转运•生电效能〔2〕继发性主动转运secondary active transport概念：间接利用ATP能量的主动转运过程.分类：①同向转运：Na+-葡萄糖同向转运体,Na+-氨基酸同向转运体〔小肠粘膜上皮细胞,肾小管上皮细胞〕②逆向转运：钠钙交换体〔心肌细胞〕4. 入胞和胞吐①离子通道耦联受体介导的跨膜信号转导②G-蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导③酶耦联受体介导的跨膜信号转导第三节细胞的生物电现象细胞的生物电现象〔跨膜电位〕：静息电位、动作电位一、静息电位resting potential、RP1.概念：静息时,细胞膜两侧存在的稳定的、外正内负的电位差.2.与RP相关的概念：••➢极化：RP存在时,细胞膜内负外正的状态称为极化.➢去极化:膜内外电位差向小于RP值的方向变化的过程.➢超极化:膜内外电位差向大于RP值的方向变化的过程.➢复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程.➢反极化:细胞膜由内负外正的极化状态变为内正外负的极性反转过程.3.机制原理：带电离子跨膜转运条件：①静息状态下细胞膜内、外离子分布不均匀②静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性,安静时,细胞膜主要对K+通透机制：K＋顺浓度差向膜外扩散；A-不能向膜外扩散↓[K+]内↓、[A-]内↑→膜内电位↓<负电场>• [K+]外↑→膜外电位↑<正电场>↓膜外为正、膜内为负的极化状态↓当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP结论: RP是K+的平衡电位影响因素：•细胞膜两侧离子的浓度差•细胞膜对离子的通透性•钠泵的活动二、动作电位action potential、AP1.概念：细胞膜受到有效刺激时,在RP的基础上发生的一个快速的、可逆的、可远距离传播的电位变化.2.动作电位变化过程3.特征：①具有"全或无"的现象：即同一细胞上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象.②是非衰减式传导的电位.③动作电位之间不融和4.动作电位的意义：AP的产生是细胞兴奋的标志,即AP=兴奋5.与AP有关的概念➢兴奋性：活组织或细胞对刺激发生反应的能力.➢刺激：能引起细胞或组织发生反应的所有内、外环境的变化.➢反应：细胞或组织对刺激产生的应答表现.有两种形式：兴奋：组织受刺激后由静息→活动或由活动弱→强的过程.抑制：组织受刺激后由活动→静息或由活动强→弱的过程.●可兴奋组织：神经、肌肉和腺体●兴奋性的指标————阈值〔threshold>阈强度〔阈值〕：刚能引起细胞或组织产生反应的最小刺激强度.阈值与兴奋性的高低呈反变关系.●刺激强度的表示方法1、阈刺激:刚好引起组织产生反应的最小刺激.〔此刺激的强度即称为阈强度〕2、阈上刺激:3、阈下刺激:6.形成机制原理：带电离子跨膜转运条件：⑴. 细胞膜两侧离子的浓度差——电化学驱动力•等于膜电位和该离子平衡电位之差•对Na+的驱动力：E m -E Na =-70-60 = -130mv•对K+的驱动力：E m -E k = -70+90 = 20mv⑵.细胞膜通透性的变化——膜在受到阈刺激而兴奋时,对Na+的通透性增加,继而对K+通透性增加.结论：①AP的上升支由Na＋内流形成,下降支是K＋外流形成的,后电位是Na＋－K＋泵活动引起的.②AP去极相末=Na＋的平衡电位.7.相关实验和实验结论实验1：细胞膜通透性的变化——电压钳〔voltage clamp〕技术实验结论1•内向电流,形成AP上升支〔去极化〕；外向电流,形成AP下降支〔复极化〕.内向电流是Na+电流；外向电流是K+电流•时间依赖性——先产生内向电流〔Na+通透性↑〕,继而产生外向电流〔Na+通透性↓,K+通透性↑〕.实验结论2⑴细胞膜离子通透性的电压依赖性：如果刺激强度达到阈值,可使细胞膜去极化达到阈电位,则会产生膜去极化和钠电导之间存在正反馈〔图1〕,即再生性循环<regenerative cycle>,进一步去极化产生AP〔图2绿线示〕；〔如果刺激强度小于阈值,细胞膜去极化幅度低,没有达到阈电位,则不会产生这种再生性循环,无法产生AP〔图2黑和红线示〕图1 图2阈电位<threshold potential>：能触发动作电位的膜电位临界值因此动作电位的引起过程：阈刺激↓Na+内流,细胞膜去极化↓达阈电位↓Na+通道大量开放,Na+大量内流↓AP⑵.细胞膜离子通透性的时间依赖性：先Na+通透性↑,继而Na+通透性↓,K+通透性↑实验2：细胞膜通透性〔膜电导〕变化的实质——膜片钳技术<patch clamp technique>概念：指已兴奋与邻近未兴奋的心肌细胞之间形成电位差,出现电荷移动,称为局部电流电流方向：作用：使未兴奋部细胞膜去极化达到阈电位,产生AP.这样的过程在膜表面连续进行下去,就表现为兴奋在整个细胞的传导.有髓鞘N纤维AP的传导——跳跃式三、局部电位:local potential概念：阈下刺激引起的低于阈电位的去极化称局部电位.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衰减式传导；③具有总和效应：时间性和空间性总和第四节肌细胞的收缩功能<一>收缩形式1.单收缩和强直收缩<1>.单收缩：肌肉受到一次刺激,引起一次收缩和舒张的过程称为单收缩.<2>.复合收缩①不完全强直收缩:新刺激落在前一次收缩的舒张期内②完全强直收缩:新刺激落在前一次收缩的缩短期内2.等长收缩与等张收缩• 等长收缩:肌肉收缩时,只有张力增加而长度不变的收缩,称为等长收缩.当负荷等于或大于肌张力时,出现等长收缩等张收缩:肌肉收缩时,只有长度缩短而张力不变的收缩,称为等张收缩.当负荷小于肌张力时,出现等张收缩<二>影响收缩因素外在因素：前负荷和后负荷内在因素：肌肉的收缩能力1.前负荷或肌肉初长度：前负荷<preload>：肌肉在收缩之前所承载的负荷肌肉初长度<initial length>：前负荷使肌肉被拉长到某一长度可以用肌肉初长度表示前负荷的大小在一定范围内,随着前负荷↑,粗细肌丝重叠↑,肌缩速度、幅度和张力↑.反之亦然2.后负荷<after load>：肌肉收缩时遇到的负荷和阻力后负荷过大,虽肌缩张力↑,但肌缩速度、幅度↓,不利作功；后负荷过小,虽肌缩速度、幅度↑,但肌缩张力↓,也不利作功.3.肌肉收缩能力：指与负荷无关、决定肌肉收缩效应的内在特性.肌缩能力↑→肌缩速度、幅度和张力↑肌缩能力↓→肌缩速度、幅度和张力↓第二章小结练习• 1. Na+-K+-ATP酶每分解1分子A TP可将__个Na+移出胞外,同时将__个K+移入胞内.• 2. 在肌肉兴奋-收缩偶联过程中,起关键作用的物质是____.• 3. 细胞内外正常Na+、K+浓度的形成和维持是由于_______的作用• 4. 有机磷农药中毒时,可使〔〕A、乙酰胆碱释放增加B、乙酰胆碱释放减少C、胆碱酯酶活性增加D、胆碱酯酶活性降低E、骨骼肌终板处的乙酰胆碱受体功能障碍案例Case 1.A 43-year-old man presents to the physician’s clinic with plaints of epigastric pai n. After a thorough workup, the patient is diagnosed with peptic ulcer disease. He is started on a medication that inhibits the "proton pump" of the stomach.QUESTIONS：•What is the "proton pump" that is referred to above?•What type of cell membrane transport would this medication be blocking?•What are four other types of transport across a cell membrane?ANSWERS TO CASE 1: MEMBRANE PHYSIOLOGY•◆Proton pump: H+-K+-ATPase <adenosine triphosphatase> pump.•◆Type of cell membrane transport: Primary active transport.•◆Other types of transport: Simple diffusion, facilitated diffusion, secondary active transport <cotransport and countertransport [exchange]>, endocytosis and exocytosis.Case 2.某男性患者,16岁,近来运动后感到极度无力,尤其是在进食大量淀粉类食物后加重.门诊检查血清钾正常〔4.5 mmol／L〕,但运动后血清钾明显降低〔2.2 mmol／L〕,经补钾治疗后症状缓解.1.为什么低血钾会引起极度肌肉无力？2.为什么在进食大量淀粉后症状加重？3.血钾增高时对肌肉收缩有何影响？为什么？。

细胞生理--细胞的基本功能

第三节
细胞的生物电现象
概
述
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，这种电活动称为生物电现象（bioelectricity）。
一、细胞膜的被动电学特性（一）膜电容和膜电阻欧姆定律：I（电流）= V（电压）G（电导）膜电位（电压）= 离子电流 / 电导（V = I / G）（二）电紧张电位（P 23）
一、静息电位及其产生机制（一）细胞的静息电位(resting potential
RP)
：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。 •
1. 概念
2.RP实验现象：
3.证明RP的实验：
（甲）当A、B电极都位于细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差。（乙）当 A 电极位于细胞膜外， B电极插入膜内时，有电位改变，证明膜内、外间有电位差。（丙）当A、B电极都位于细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差。
入胞:指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程，包括吞噬和吞饮。
出胞：
入胞:
第二节
细胞的跨膜信号转导功能
跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。
跨膜信号转导方式大体有以下三类： ① 离子通道介导的信号转导 ② G蛋白偶联受体介导的信号转导 ③ 酶偶联受体介导的信号转导
二、物质的跨膜转运
（一）单纯扩散（二）膜蛋白介导的跨膜转运
1、经载体的易化扩散
2、经通道的易化扩散
3、原发性主动转运
4、继发性e diffusion) (1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓
度一侧移动的过程。

第三章细胞的基本功能

例如：葡萄糖、氨基酸或Ca2+、H+、Cl❖ 特点： ①以原发性转运为基础，通过细胞内外的钠浓度
梯度。 ② 与Na+顺浓度梯度的转运耦联进行。 ③ ATP间接为这些物质浓度梯度的转运供能。
三、入胞和出胞
（一）入胞
❖ 细胞外大分子或物质借助于细胞膜所形成的囊泡进入细胞。
1. 吞噬：巨噬细胞和中性粒细胞 2. 吞饮：小肠上皮细胞和肾小管上皮
例如：乙酰胆碱受体、氨基酸受体、5-羟色胺受体等。称为配体。
2、电压门控通道
❖ 由膜电位变化的信号控制其开放或关闭的一类通道。膜电位变化作用于特异感受结构，这些结构诱发整个通道分子构想的改变，使通道开放或关闭。结果是产生动作电位。
例如：神经元轴突和肌细胞膜Na+、K+、Ca2+离子通道。
3、机械门控通道
❖ 神经-肌接头兴奋的传递的特征
单向传递；时间延搁；
传递
易受环境因素和药物影响
传导
❖ 影响神经-肌接头兴奋的传递的因素
乙酰胆碱受体阻断剂：肉毒杆菌毒素——麻痹骨骼肌
筒箭毒——肌肉松弛（竞争受体）
胆碱酯酶抑制剂：有机磷农药——肌肉痉挛
乙酰胆碱受体激动剂：司可林——结合乙酰胆碱受体，阻断兴奋传递
重症肌无力：破坏乙酰胆碱通道，无N-M传递
➢ 后电位：复极时外流的K+蓄积在膜外,阻碍了K+外流 K+电导短时间高于静息电位时的水平，此时的膜电位接近于Ek
➢ 恢复期：钠-钾泵
Na+通道的结构模式
❖动作电位的特点
1、不衰减性传导 2、“全或无”现象 3 、存在不应期
（绝对不应期和相对不应期）
4、局部反应或局部兴奋

细胞生物学-第五章物质的跨膜运输

活通道。
通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合，它横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过。目前发现的通道蛋白已有50多种，主要是离子通道蛋白
Ion Channels
----or----
1、配体门通道(ligand gated channel)
特点：受体与细胞外的配体结合，引起门通道蛋白发生构象变化， “门”打开。又称离子通道型受体。可分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺受体，和阴离子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸受体。 Ach受体是由4种不同的亚单位组成的5聚体蛋白质，形成一个结构为α2βγδ的梅花状通道样结构，其中的两个α亚单位是同两分子Ach相结合的部位。
个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上，导致构
象变化），所以这类离子泵叫做P-type。 Na+-K+泵的作用： ①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积； ②维持低Na+高K+的细胞内环境； ③维持细胞的静息电位。地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。
（二）、钙离子泵
Na+、而与K+结合。K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶的构象恢复
原状，于是与K+ 结合的部位转向膜内侧，K+ 与酶的亲和力降低，使K+在膜内被释放，而又与Na+结合。其总的结果是每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+，转进两个K+。
钠钾泵对离子的转运循环依赖自磷酸化过程（ATP上的一
③肌肉细胞膜的去极化， ④肌肉细胞去极化又引起肌浆网上的Ca2+ 通道开放。又使膜上的电压闸门Na+ Ca2+ 从肌浆网内流入细胞更多的涌入，进一步促质，细胞质内Ca2+ 浓度急进膜的去极化，扩展到剧升高，肌原纤维收缩。

生理学课件细胞-1细胞膜的物质转运功能

3.糖类:与脂质或蛋白结合生成糖蛋白或糖脂作为抗原决定簇、受体可识别部分
二、跨膜物质转运
跨膜转运 transmembrane transport 体内各种物质经过细胞膜进出细胞的过程。
转运方式:
单纯扩散
①被动转运
②主动转运
易化扩散转运导
③膜泡运输出胞
生理学课件细胞-1细胞膜的物质转运功能
一、细胞膜的分子结构液态镶嵌模型(fluid mosaic model)学说以液态脂质双分子层为基架,其间镶嵌有不同结构和功能的蛋白质
1.脂质双分子层:磷脂、胆固醇等双嗜分子构成基架,体温条件下具有流动性
2.蛋白质:表面蛋白20-30%(如:RBC骨架蛋白) 整合蛋白70-80%(载体、通道、离子泵、受体等)
肠黏膜上皮细胞顶端膜侧发生Na+-GS同向转运， GS经基底侧膜上另一种GS载体易化扩散入组织液。
肾小管上皮细胞对GS的重吸收
基底侧膜
钠泵活动
↓
Na+浓度势能差
↓ 管腔膜
Na+-GS 同向转运体
↓ GS再易化扩散
入血
在绝大多数情况下，溶质跨质膜转运的动力来自Na+泵建立起的Na+的跨膜浓度梯度；
③竞争性抑制competition inhibition: 当两种结构相似的物质能被同一载体转运, 则亲和力或浓度较低者转运被抑制。
转运体 transporter：
单转运体，如转运葡萄糖的载体。同向转运体，如Na+-葡萄糖同向转运体。
反向转运体或交换体，如Na+-H+交换体。
2.经通道易化扩散经通道易化扩散 Facilitated diffusion via channel

第一节细胞膜的物质转运功能

第一节细胞膜的物质转运功能
细胞内外的各种物质不断地交换，物质通过细胞膜转运的方式基本有以下四种。
单纯扩散易化扩散主动转运
举例 O 2 、CO 2 、N 2 、NH 3 、H 2 O、乙醇、尿素等的跨膜转动葡萄糖进入红细胞、普通细胞，离子（K、Na+、CI-、Ca 2 ）肠及肾小管吸收葡萄糖，Na+泵、 Ca泵、H + K + 泵
主动转运：
特征：
逆电化学梯度。
定向。
需要载体蛋白的协助。
需要细胞提供能量［ATP］。
1.原发性主动转运原发性主动转运是指离子泵利用分解ATP产生的能量将离子逆浓度梯度和（或）电位梯度进行跨膜转运的过程。在哺乳动物细胞上普遍存在的离子泵有钠-钾泵和钙泵。
通道具有静息、激活和失活等不同功能状态，通道的导通表现为开放和关闭两种状态
无饱和现象化学结构特异性
竞争性抑制
饱和现象
举例带电离子K ＋、Na ＋、Cl - 、Ca 2+ 的快速移动葡萄糖、氨基酸、核苷酸等的跨膜转运 1.由载体介导的易化扩散葡萄糖、氨基酸等营养性物质的进出细胞就属于这种类型的易化扩散。以载体为中介的易化扩散有如下特点：①高度特异性（注意，高度特异性，不是绝对特异性）；②有饱和现象；③有竞争性抑制。
钠泵活动的意义：
①钠泵活动造成的细胞内高K + ，是许多代谢反应进行的必需条件；
②细胞内低Na + 能阻止细胞外水分大量进入细胞，对维持细胞的正常体积、形态和功能具有一定意义；
③建立一种势能贮备，供其他耗能过程利用。
细胞膜内外正常Na ＋和K ＋浓度差的形成与维持是由于
A.单纯扩散

动物生理学第2、3、4、5章神经与肌肉生理学

（二）非脂溶性小分子物质——易化扩散
易化扩散（facilitated diffusion）：非脂溶性小分子物质，借助膜蛋白质的帮助而实现的被动扩散。
如Na+、Ca2+等。
根据帮助转运的蛋白质的活动方式不同，可分为载体介导和通道介导两种转运形式：
1、由载体介导的易化扩散
载体（carrier）是镶嵌于细胞膜中的蛋白质，上面存在着特异性的结合点结合某种物质，然后引起分子构形发生改变，将物质转运到膜的另一侧再分离开，本身的分子构形然后再复原。
钠—钾泵目前已经被提纯，分子量大约为25万，当被装配到人工细胞膜中时，仍然具有转运Na+和K+的能力。
钠—钾泵大约消耗细胞代谢能量的20~30%。
钠—钾泵的工作为细胞建立了一种势能储备，是神经和肌肉细胞具有兴奋性的基础。
（四）大分子团块物质的转运——入胞和出胞作用
这种方式转运的是固态或液态的物质团块，是一种更加复杂的主动转运方式。
第二章神经肌肉的一般生理学
完整的神经肌肉标本应包括以下几个部分
本章主要讨论以下几个大问题
第一节细胞膜的跨膜物质转运和信号的传递功能第二节神经肌肉的兴奋和兴奋性第三节神经冲动的产生和传导第四节兴奋由神经向肌肉的传递第五节肌肉的收缩
第一节细胞的跨膜物质转运和信号传递功能
一、细胞膜的结构模式 1895年，人们发现甲基脲（脂溶性）很容易穿过细
主动转运消耗的能量来自细胞代谢产生的ATP。帮助主动转运的是细胞膜中的蛋白质。专门转运某种离子的物质是镶嵌在细胞中的膜蛋白质，因此被形象地称为“离子泵”。
钠－钾泵
钠—钾泵：又称为钠—钾依赖ATP酶，它普遍存在于动物的各种细胞膜上，也是目前研究最多的一种离子泵。当细胞内液的Na+浓度升高、细胞外液K+浓度升高时，在Mg2+的参与下，它可以分解ATP，每分解一个ATP分子，可以向细胞外液泵出3个Na+，与此同时向细胞内液摄入2 个K+。