2 第二章 细胞的基本功能

第一节 细胞膜的结构和物质转运功能 一,细胞膜的结构概述
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成, 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,此外还有极少量的 糖类物质. 糖类物质. 液态镶嵌模型( model)的基本内容是: 液态镶嵌模型(fluid mosaic model)的基本内容是: 膜以液态的脂质双分子层为基架, 膜以液态的脂质双分子层为基架,其中镶嵌着具有不同分 子结构和生理功能的蛋白质. 子结构和生理功能的蛋白质.
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能 第二节 细胞的物质转运功能 第三节 细胞的生物电现象 第四节 肌细胞的收缩功能
本章要求
掌握
1.单纯扩散,易化扩散的概念,形式和特点; 1.单纯扩散,易化扩散的概念,形式和特点; 单纯扩散 2.原发性主动转运的概念和转运机制; 2.原发性主动转运的概念和转运机制; 原发性主动转运的概念和转运机制 3.静息电位,动作电位的概念及产生机制; 3.静息电位,动作电位的概念及产生机制; 静息电位 4.动作电位,局部反应的特点; 4.动作电位,局部反应的特点; 动作电位 5.兴奋在同一细胞上传导的形式及特点; 5.兴奋在同一细胞上传导的形式及特点; 兴奋在同一细胞上传导的形式及特点 6.兴奋-收缩耦联的概念及其耦联物质. 6.兴奋-收缩耦联的概念及其耦联物质. 兴奋
⑴动作电位呈"全或无"现象 动作电位呈"全或无"现象:动作电位一旦产 动作电位呈 生就达到它的最大值,其变化幅度不会因刺激的 加强而增大; 不衰减性传导:动作电位一旦在细胞膜的某一 ⑵不衰减性传导 部位产生,就会立即向整个细胞膜传布,而它的 幅度不会因为传布距离的增加而减小,可迅速扩 布到整个细胞膜; 脉冲式:由于绝对不应期的存在,动作电位不 ⑶脉冲式 能重合在一起,动作电位之间总有一定的间隔而 形成脉冲式图形.
钠-钾泵(sodium-potassium pump) 钾泵
简称钠泵 钠泵,也称Na+-K+依赖式ATP. 钠泵 作用:在消耗代谢能的情况下逆浓浓度差将细胞内的3个 作用 Na+移出膜外,同时把细胞外的2个K+移入膜内,因而保持 了膜内高K+和膜外高Na+的不均衡离子分布 . 意义:①钠泵活动造成的细胞内高K+是许多代谢过程的必 意义 需条件;②钠泵将Na+排出细胞将减少水分子进人细胞内, 对维持细胞的正常体积有一定意义;③钠泵活动最重要的 在于它能逆浓度差和电位差进行转运,因而建立起一种势 能贮备.这种势能是细胞内外Na+和K+等顺着浓度差和电位 差移动的能量来源.
(二) 易化扩散
1.载体介导的易化扩散 载体介导的易化扩散 ①载体蛋白质有较高的结构特异性. 载体蛋白质有较高的结构特异性. 饱和现象. ②饱和现象. 竞争性抑制. ③竞争性抑制.
载体介导的易化扩散
通道介导的易化扩散示意图
通道介导的易化扩散
门控离子通道分为三类: 门控离子通道分为三类: 电压门控通道: 1. 电压门控通道:在膜去极化到一定电位时开放, 如神经元上的Na+ 通道; 2. 化学门控通道:受膜环境中某些化学物质的影 化学门控通道: 响而开放,这类化学物质(配基)主要来自细胞外 液,如激素,递质等; 机械门控通道: 3. 机械门控通道:当膜的局部受牵拉变形时被激 活,如触觉的神经末梢,听觉的毛细胞等都存在 这类通道.
(一)骨骼肌神经-肌接头处兴奋的传递 骨骼肌神经骨骼肌的神经-肌接头处的结构 骨骼肌的神经 肌接头处的结构 : 接头前膜:是运动神经末稍嵌入肌细胞膜的部位 ; 接头前膜 接头后膜(运动终板 接头后膜 运动终板或终板模):是与头前膜相 运动终板 对应的肌细胞膜; 接头间隙 :间隔约50nm ,充满了细胞外液.
由膜受体-G-蛋白-膜效应器酶组成的 跨膜信号传递系统和第二信使类物质的生成
第三节
细胞的生物电现象
生物电(bioc-lectricity) :是指一切活细 生物电 胞无论处于静息状态还是活动状态都存在 的电现象. 两种表现形式:安静时具有的静息电位 静息电位和 两种表现形式 静息电位 受刺激时产生的动作电位 动作电位. 动作电位
神 经 -
神经(二)神经-骨骼肌接头处的兴奋传 递过程
神经神经-骨骼肌接头处兴奋传递的特点
单向性传递: ①单向性传递 即兴奋只能从接头前膜传向接头 后膜,而不能反传; 时间延搁: ②时间延搁 神经-骨骼肌接头处的兴奋传递过程 须经过许多步骤,耗时较长,一次兴奋传递约需 0.5～1.0ms; 易受环境变化的影响: ③易受环境变化的影响 因接头间隙充满了细胞 外液,而细胞外液的成分易受内外环境变化的影 响,如Ca++,H+ 等浓度及渗透压改变,胆碱酯酶 活性,某些药物等,都可影响兴奋传递过程.
膜电位几种状态
极 化:安静时存在于膜两侧的稳定的内负 外正的状态. 超极化:膜内负电位增大. 超极化 去极化:膜内负电位减小. 去极化 复极化:细胞发生去极化后,膜电位有恢 复极化 复到极化状态.
( 二 )动 作 电 位
概念:动作电位( 概念 动作电位(action potential,AP)是 动作电位 指细胞受刺激时在静息电位基础上产生的 可扩布的电位变化. 意义:是细胞处于兴奋状态的标志. 意义
减小,当后负荷增大到一定程度时肌肉产生最大的张力, 减小,当后负荷增大到一定程度时肌肉产生最大的张力, 而缩短速度为零. 而缩短速度为零.
3.肌肉收缩能力:肌肉收缩能力增强,使肌肉收缩 肌肉收缩能力:肌肉收缩能力增强, 肌肉收缩能力
的张力增加,收缩速度加快,使它的作功效率增加. 的张力增加,收缩速度加快,使它的作功效率增加.
单 一 神 经 纤 维 的 动 作 电 位 示 意 图
动 作 电 位 的 产 生 机 制
动作电位的产生条件与阈电位
阈电位: 阈电位:能触发动作电位的膜电位临界值 . 阈电位大约比正常静息电位的绝对值小 10～20mV . 动作电位的产生条件:静息电位去极化达 到阈电位水平. 到阈电位水平
动作电位的特点
1.前负荷:当肌肉前负荷逐渐增大时,它每次收缩所 前负荷:当肌肉前负荷逐渐增大时, 前负荷
产生的主动张力也相应地增大; 产生的主动张力也相应地增大;当前负荷超过最适初长度 再增加前负荷反而会使主动张力越来越小, 后,再增加前负荷反而会使主动张力越来越小,以致最后 下降到零. 下降到零.
2.后负荷 : 后负荷增加,收缩张力增加而收缩速度 后负荷 后负荷增加,
细胞膜的液态镶嵌模型
二,细胞膜的物质转运功能
(一) 单纯扩散
概念:是一种简单的物理扩散, 概念:是一种简单的物理扩散,没有生物 学的转运机制参与. 学的转运机制参与. 扩散的方向和速度: 扩散的方向和速度:取决于物质在膜两侧 的浓度差和膜对该物质的通透性. 的浓度差和膜对该物质的通透性. 影响扩散量的因素: 浓度差: 影响扩散量的因素:①浓度差:是物质扩 散的动力; 通透性:通透性愈大, 散的动力;②通透性:通透性愈大,扩散 量也愈大. 量也愈大.
电极A与B均置 于细胞外表面
静息电位产生的机制
产生条件主要有两个: 产生条件 ①细胞内外各种离子的浓度分布不均, 细胞内外各种离子的浓度分布不均, 细胞内外各种离子的浓度分布不均 即存在浓度差; 即存在浓度差; ②在不同状态下,细胞膜对各种离子 在不同状态下, 在不同状态下 的通透性不同. 的通透性不同.
(三)主动转动
概念:细胞通过本身的某种耗能过程, 概念: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. 侧的过程. 分类:原发性主动转运,继发性主动转运 分类:原发性主动转运, 二者区别: 二者区别: 原发性主动转运:直接利用ATP能量 原发性主动转运:直接利用ATP能量 ATP 继发性主动转运:间接利用ATP能量 继发性主动转运:间接利用ATP能量 ATP
原 发 性 主 动 转 运 示 意 图
继 发 性 主 动 转 运
( 四 )入 胞 和 出 胞
第二节
细胞的跨膜信号转导功能
跨膜信号转导方式分为三类: 跨膜信号转导方式分为三类: 蛋白耦联受体介导的信号转导; 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; 酶耦联受体介导的信号转导; 离子通道介导的信号转导. ③ 离子通道介导的信号转导. 每类都通过各自不同的细胞信号分子 完成信号转导. 完成信号转导.
骨 骼 肌 细 胞 的 肌 原 纤 维 和 肌 管 系 统
骨 骼 肌 的 收 缩 机 制
(四)骨骼肌的收缩形式
1.等长收缩和等张收缩 等长收缩和等张收缩
等长收缩:肌肉收缩时不产生长度的变化而仅产生肌张力的 等长收缩 增加,这种形式的肌肉收缩称为等长收缩; 等张收缩:在一定的张力基础上产生肌肉的收缩时,肌肉的 等张收缩 张力不变而产生肌肉的缩短,这种形式的收缩称为等张收缩.
( 一 )静 息 电 位
静息电位(resting potential,RP)是指 细胞处于静息状态时, 细胞处于静息状态时,细胞膜两侧存 在的电位差. 意义: 意义:是动作电位产生的基础.
静 息 电 位 测 定 示 意 图
B:电极A置于
细胞外,电 极B插入细 胞内,记录 到细胞内外 的电位差
A:
局 部 兴 奋
局部兴奋的基本特性
(1)不是"全或无"的,而是随着阈下 不是"全或无" 刺激的增大而增大; 刺激的增大而增大; 不能在膜上作远距离的传播; (2)不能在膜上作远距离的传播; 局部兴奋是可以互相叠加的, (3)局部兴奋是可以互相叠加的, 包括 ①空间性总和 ②时间性总和
兴 奋 在 同 一 细 胞 上 的 传 导
肌 肉 初 长 度 对 肌 肉 收 缩 的 影 响
不同初长度时粗,细肌丝重合程度 和产生张力的关系示意图
二, 心 肌
心肌收缩具有以下特点: 心肌收缩具有以下特点: 1. "全或无"式收缩 全或无" 全或无 对细胞外液Ca 2. 对细胞外液Ca2+的依赖性 3. 心肌细胞能抵抗过度延伸的特性
复习题
A
静 息 时
B
发 生 兴 奋 后
C
传 导 过 程 中
第四节 肌细胞的收缩功能
本节主要以骨骼肌为例讨论以下内容: 本节主要以骨骼肌为例讨论以下内容: ① 运动神经的兴奋如何传递给骨骼肌细胞而使它 产生兴奋; 产生兴奋; 骨骼肌细胞的兴奋如何引发它收缩; ② 骨骼肌细胞的兴奋如何引发它收缩; 肌细胞的收缩机制; ③ 肌细胞的收缩机制; ④ 骨骼肌的收缩形式; 骨骼肌的收缩形式; 影响骨骼肌收缩的因素. ⑤ 影响骨骼肌收缩的因素.
骨骼肌的兴奋(三)骨骼肌的兴奋-收缩耦联
概念: 概念:骨骼肌细胞兴奋时肌膜产生的电变化
导致肌肉收缩的机械变化的过程被称为兴 奋-收缩耦联(excitation-contraction coupling).
三个步骤: 三个步骤 ①电兴奋通过横管系统传向肌细胞的深处; ②三联管结构处的信息传递; ③肌浆网(即纵管系统)对 Ca2+释放和再聚积.
2.单收缩和强直收缩 单收缩和强直收缩
单收缩:骨骼肌受到一次有效刺激,引起肌肉一次迅速的收 单收缩 缩,称为单收缩. 强直收缩: 强直收缩:肌肉受到连续的有效刺激时,当刺激频率达到一 定程度时,引起肌肉收缩的融合而出现强而持续的收缩,称 为强直收缩 .
单 收百度文库缩 和 强 直 收 缩
(五)影响骨骼肌收缩的主要因素
1.细胞膜的物质转运方式有哪些?简述钠1.细胞膜的物质转运方式有哪些?简述钠-钾泵的作用及意 细胞膜的物质转运方式有哪些 义. 2.简述静息电位的产生机制及影响静息电位大小的因素. 2.简述静息电位的产生机制及影响静息电位大小的因素. 简述静息电位的产生机制及影响静息电位大小的因素 3.何谓动作电位?简述动作电位的产生原理及特点. 3.何谓动作电位?简述动作电位的产生原理及特点. 何谓动作电位 4.神经纤维动作电位的传导形式有哪些? 4.神经纤维动作电位的传导形式有哪些?其传导的特征是什 神经纤维动作电位的传导形式有哪些 么? 5.试述骨骼肌神经-肌接头的兴奋传递过程及其特点. 5.试述骨骼肌神经-肌接头的兴奋传递过程及其特点. 试述骨骼肌神经 6.何谓兴奋-收缩偶联?其结构基础是什么?钙起何作用? 6.何谓兴奋-收缩偶联?其结构基础是什么?钙起何作用? 何谓兴奋