细胞生理学

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
主讲人 黄志华
第二章 细胞的基本功能
CHAPTER 2 THE BISIC FUNCTIONS OF CELL
邱春復 主讲
医学生理学教研室
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
细胞:构成机体的最基本的结构和功 能单位。
一、细胞膜的基本结构 液态镶嵌模型 (图 )
组成:脂质、蛋白质、糖类(图) 1.脂质双分子层:细胞膜的基本骨架 含:磷脂、胆固醇、鞘脂。 磷脂 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇
被动转运:单纯扩散 易化扩散 主动转运: 1.定义:指细胞膜将物质分子(或离子) 逆浓度差和电位差转运的过程 2.生物泵:实质就是ATP酶 如“钠-钾泵”、“质子泵”等 ▲钠泵: 钠-钾泵或Na+- K+ -ATP酶(图) 激活:细胞内的[Na+ ] 、细胞外的[K+ ] 作用:3个Na+移到膜外 2个K+移入细胞内
(1)粗肌丝: 由肌凝蛋白构成(图)
横桥的作用:
a. 具有与细肌丝结合的位点
b. 具有ATP酶的活性
(2) 细肌丝 (图) a.肌动蛋白,又称肌纤蛋白 具有与横桥结合的位点 b.原肌凝蛋白:覆盖结合位点 c.肌钙蛋白 与 Ca2+结合→原肌凝蛋白构象改变 → 暴露结合位点 收缩蛋白:肌凝蛋白与肌动蛋白 调节蛋白:原肌凝蛋白和肌钙蛋白
2.蛋白质:多为球形蛋白质 表面蛋白质(外周蛋白质) 整合蛋白质(镶嵌蛋白质) 功能:① 物质转运功能 ② 受体功能 (图) ③ 识别功能 ④ 连接功能 ⑤ 催化功能 3 .糖类:糖蛋白或糖脂是细胞的特异性 “标志”
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
(一)单纯扩散 1.定义 扩散: 单纯扩散:脂溶性小分子物质由高浓度 向低浓度跨膜移动的过程。 2. 扩散通量: Mmol/s.cm2 影响因素:膜内外物质浓度差、电压差 膜的通透性 3. 转运的物质:O2 ,CO2 4 .特点:① 高浓度→低浓度 ② 不耗能
4.反应及两种形式(兴奋和抑制)
5.阈强度:固定刺激时间及强度时间变率,
刚能引起组织产生反应的刺激强度。简称阈值。
阈值大则兴奋性低,反之亦然 阈上刺激 阈下刺激 阈刺激
(三)细胞兴奋后兴奋性的周期性变化
绝对不应期 相对不应期 超常期 低常
期正常 (图)
第四节 肌细胞的收缩
一、横纹肌 (一)骨骼肌神经-肌肉接头处的兴奋传递 1.神经肌肉接头处的结构 (图) 接头前膜 接头后膜 即终板膜 接头间隙 2.神经肌肉接头处兴奋的传递过程 AP→接头前膜Ca2+通道开放→Ca2+内流→囊 泡移动、融合 → 出胞作用 → Ach 释放 → ACh 与后膜N-型ACh受体结合,通道开放→Na+ 内流→终板电位→肌膜Na+通道开放→AP
局部兴奋(图) 特点(图) (1)电位幅度小,呈衰减性传导 (2)等级性,非 “全或无”式 (3)可以总和: 时间总和 空间总和
(三)动作电位的传导:局部电流学说 AP在同一细胞上是以局部电流的形式传导的 局部电流:已兴奋膜与未兴奋膜之间存在 电位差,而发生的电荷移动。 神经纤维AP的传导:神经冲动 (1)无髓神经纤维AP的传导(图) (2)有髓神经纤维AP的传导 在两个相邻的郎飞结间呈跳跃式传导 传导速度快,节能。 影响传导速度的因素: 轴突直径 是否有髓鞘
(二)膜蛋白介导的跨膜转运
易化扩散 1.定义 非脂溶性小分子物质,在特殊膜蛋白质 帮助下,由高浓度向低浓度一侧转运的过程。 2.特点 ①高浓度→低浓度 ②不需耗能 ③具有选择性 ④通透性可改变
3.通道介导的易化扩散--离子通道 ①转运的物质:离子:Na + 、K+等 ②特点:a.通道蛋白功能状态可以改变 图 激活(开放)
失活(关闭) 备用(静息) b.通过 “闸门”进行调控 c.有选择性 ③转运结果:电化学势能平衡
分类: 化学门控通道:N-Ach受体 电压门控通道:Na+通道 机械门控通道:内耳毛细胞 4 .经载体介导的易化扩散(图) 转运的物质:GS、AA进入一般细胞 共同特点:① 结构特异性 ② 饱和现象 ③ 竞争性抑制
小结
1. 膜的化学组成和分子结构。 2. 细胞膜的跨膜物质转运功能: 单纯扩散,易化扩散, 主动转运,继发性主动转运, 出胞,入胞
双语词汇:
液体镶嵌模型(fluid mosaic model) 单纯扩散(simple diffusion) 易化扩散(facilitated diffusion) 化学门控通道(chemiscally-gated channel) 电压门控通道(voltage-gated channel) 载体(carrier) 主动转运(active transport) 被动转运(passive transport) 继发性主动转运(second active transport) 钠-钾泵(Na+-K+ pump) 出胞(exocytosis) 入胞(endocytosis)
生理作用: 形成细胞外高Na+、细胞内高K+ a . 离子势能贮备是生物电产生的基 础;促进某些物质的逆浓度差的跨膜转 运。如GS b. 细胞内高K+是某些生化反应必需 c. 防止细胞水肿 3.分类
原发性主动转运 继发性主动转运:(图) 各种跨膜转运机制的特征
(三)出胞和入胞 大分子物质进出细胞的方式 1.出胞:各种分泌活动、神经递质的释放 2.入胞:受体介导式入胞(图)
特点:双向传导 不衰减传导 绝缘性 相对不疲劳性
◆复合AP----神经干AP
细胞外记录法:双向或单向复合AP(图) 复合AP在一定范围之内可随刺激强度的增大 而增大
(四)缝隙连接(电突触) 电阻小(传导速度快)、双向传导 四、组织的兴奋和兴奋性 (一)兴奋和可兴奋细胞 概念: 兴奋:细胞对兴奋发生反应的过程。 可兴奋细胞:凡在受刺激后能产生动作电 位的细胞。 (二)组织的兴奋性和阈刺激 刺激:细胞所处环境因素的变化。
AP的产生实质上是受刺激后Na+ 、 K+通道 状态改变导致膜对Na+ 、 K+通透性(电导) 改变的结果。 (图) K+通道:是电压依赖式离子通道,有开、关 两种状态 阻断剂:四乙基胺、四氨基吡啶 Na+ 通道:是电压及时间依赖式离子通道,有 开、关、失活三种状态(图) 阻断剂: 河豚毒素、局麻药 后电位 后去极化:快速K+外流堆积,复极化减慢 后超极化:钾通道开放时间长,过多钾外流
(2)钠-钾泵的作用
三、动作电位 AP (一)细胞的动作电位 概念: AP 是膜两侧电位在 RP 基础上发生 的一次可扩布的快速而可逆的倒转和复原。 图 去极相 去极化 超射 锋电位 复极相:复极化初期 后电位 复极化后期(负后电位) 后超极化(正后电位)
(二)动作电位的产生机制
1、电化学驱动力; 2、动作电位期间膜电导的变化; 3、膜电导与离子通道(膜片钳技术) 锋电位 上升支:去极相 由Na+内流形成,是Na+的平衡电位 有效刺激→部分Na+通道开放→少量Na+→膜去极 化→阈电位→大量Na+通道开放→大量Na+内流→膜 内负电位消失,出现正电位 下降支:复极相 Na+通道失活→K+通透性升高→ Na+内流停止,K+ 外流→膜内电位由正向负值变化→静息电位
动作电位的特点: a.“全或无”现象:动作电位一旦产生 就达到最大值,其幅度不会因刺激强度的 加强而增大。 b.不衰减传导 c.脉冲式,不会重合 d.不同细胞,AP的幅度和持续时间不同 (图)
4、动作电位的引起和阈电位 阈电位和锋电位的引起 刺激阈电位AP 1、阈电位 TP: 是一种膜电位的临界值,能触发AP, 是引起钠通道大量开放的膜电位值, 即钠内流形成正反馈的膜电位值。 RP和TP的差值大,细胞兴奋性低; 差值小,兴奋性高。 2、阈强度:使细胞膜去极化到阈电位的最小 刺激强度
由激酶受体完成的跨膜信号转导 受体结构与功能(图) 1.膜外段: 能与配体相结合。 2.跨膜:α-螺旋。 3.膜内段: 自身酪氨酸残基磷酸化 受体激活 蛋白磷酸化 底物酪氨酸残基磷酸化
◆跨膜信号转导和原癌基因
原癌基因:与致癌病毒DNA碱基排 列顺序相一致,存在于正常细胞,其正常 表达为生命必需。 表达产物与跨膜信号转导有关

复极化:由去极化或超极化向RP值恢复
反极化:膜内为正,膜外为负的状态
(二)静息电位产生的机制
静息时,细胞内外各种离子的浓度分布不 均,细胞膜对K+通透,对Na+不通透, K+外流的形成K+平衡电位。(表)
静息电位是K+平衡电位
影响因素:
(1)细胞外K+浓度 (图)
胞外K+浓度升高, 静息电位减小
一、细胞膜的被动电学特征
(一)膜电容和膜电阻
(二)电紧张电位
生物电记录方法(图)
二、静息电位 RP
概念:指细胞在静息状态时,细胞膜两侧 的电位差。(图) 极性:内负外正,大小用负值表示
大小:神经元:-90mv
几个概念:
极化:静息时,膜两侧的内负外正状态
超极化:膜内电位向负值变大的方向变

去极化:膜内电位向负值减小的方向变
由受体、G-蛋白、膜效应器酶完成的跨 膜信号传递 1.受体 概念:指能与配体特异性结合的蛋白质 特性:(1)特异性 (2)饱和性 (3)可逆性
2.G-蛋白 结构:(图) 分类:Gs Gi 3.效应器酶:Ac 、 PLC 、离子通道 利用胞浆或胞膜中的物质生成第二信使 4.第二信使:cAMP cGMP IP3 DG Ca+ 信号传递过程(图)、 (图) 化学信号(激素、递质等) →特异性受体 → 受体-配体复合物→G蛋白中介→激活效应器 酶系→第二信使 →激活蛋白激酶 →蛋白质磷 酸化→生理效应
2、肌丝滑行的基本过程(图) 肌浆中Ca2+升高→ Ca2+与肌钙蛋白结合后 构象改变→原肌凝蛋白的双螺旋结构发生扭转 →肌纤蛋白的横桥结合位点暴露→横桥和肌纤 蛋白结合,横桥扭动、脱离、再结合、再扭动 (横桥循环、横桥周期)→细肌丝向M线方 移动。 ATP的作用: 提供能量 使横桥脱离
即刻早期基因:又称快速基因、即早基 因、第三信使
第三节 细胞的生物电现象
◆细胞的生物电现象 兴奋性与兴奋的概念 1.兴奋性:指可兴奋细胞接受刺激后产生 . 反应的能力 2. 兴奋:指产生的反应 兴奋的外部表现与实质: 3.刺激引起兴奋的条件: 一定的强度 一定的作用持续时间 一定的时间--强度变化率
2.肌管系统 (图) (1)横管:由胞膜向内凹入形成 (2)纵管(肌浆网): 三联管:由每一横管和来自两侧肌小节的 纵管终末池构成 作用:把横管传来的信息和终池Ca2+释放 联系起来
(三)横纹肌的收缩机制—肌丝滑行学说 肌丝滑行学说:
肌细胞收缩时肌原纤维缩短,是细肌 丝向粗肌丝滑行的结果 1.肌丝的分子结构
来自百度文库
内,再引发靶细胞功能改变。
◆几种主要的跨膜信号转导方式 由离子通道完成的跨膜信号传递 刺激信号→膜通道蛋白开放 →离子 移动→膜电位变化→膜内信息→细胞功 能改变 1.化学门控通道(配体门控通道) 举例:N-型乙酰胆碱受体 又称:通道型受体 促离子型受体
2.电压门控通道 在跨膜电位改变时,通道开放。 如:、K+、Ca+通道 3.机械门控通道:内耳毛细胞中 4.细胞间通道:即缝隙连接(图) 举例:神经兴奋引起肌收缩 神经冲动→神经末梢→释放ACh→终板 膜化学门控通道开放 →终板电位 →电压 门控 Na+ 通道 → 肌膜 AP→ 胞浆 Ca2+ 升高 →肌收缩
终板电位及微终板电位 Ach的释放:量子式释放
Ach的灭活:胆碱脂酶(被新斯的明抑制)
N-型受体阻断剂:箭毒、α-银环蛇毒
3、神经肌肉接头处兴奋传递的特征
a、单向传递
b、时间延阁
c、易受环境因素变化的影响
d、是1对1的传递
(二)横纹肌细胞的微细结构
1. 肌原纤维和肌小节(图) (1)肌原纤维 明带:长度可变,其正中的暗线为Z线 暗带:长度固定,正中相对透明区为H带 H带中央的暗线称为M线。 (2)肌小节 :两条Z线间的区域 长度=1/2明带 + 暗带 (1.5--3.5μm )
作业:
1. 细胞膜的跨膜物质转运形式有几种,举例
说明之。
2.比较单纯扩散和易化扩散的异同点?
3.Na+-K+泵活动有何生理意义?
第二节 细胞的跨膜信号传递功能
◆ 跨膜信号转导概念
指外界信号(化学分子、光、声音等)
作用于细胞膜表面的受体,引起膜结构中
一种或多种特殊蛋白质构型改变,将外界 环境变化的信息以新的信号形式传递到膜
相关文档
最新文档