细胞的基本生理过程

第二章细胞的基本生理过程

第一节细胞膜的结构和物转运功能

一、细胞膜的基本结构——液态镶嵌模型

二、物质的跨膜转运

根据转运过程中是否需要膜额外提供能量分为被动转运和主动转运。

被动转运(passive transport)

---物质顺电位差或顺化学梯度的转运。

主动转运(active transport)

---物质逆电位差或逆化学梯度的转运。

原发性主动转运：ATP直接供能。

继发性主动转运：利用Na+-K+泵产生的势能。

(一)单纯扩散

概念：一些脂溶性物质和少数水溶性小分子物质由膜高浓度侧向低浓度侧移动的过程。

转运的物质：O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素等。

特点：扩散速率高，无饱和性，不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”，不需另外消耗能量，扩散量与浓度梯度和膜通透性呈正相关。

（二）膜蛋白介导的跨膜转运

概念：水溶性小分子物质和所有离子，均在膜蛋白的帮助下进行跨膜转运。

根据转运的分子种类不同分为：通道介导的跨膜转运和载体介导的跨膜转运。

载体通道

通道：贯穿脂质双层中，中央带有亲水性孔道的膜蛋白。

通道基本特征：离子选择性，门控特性

通道蛋白状态: 静息激活失活

根据通道对不同性质刺激的反应，将通道分为以下几种：

电压门控通道、化学门控通道、机械门控通道、非门控通道

1.经通道易化扩散 facilitated diffusion via ion channel

概念: 带电离子借助膜蛋白(通道)帮助，顺浓度差或电位差的跨膜转运。

特点：转运速率快，离子选择性和门控特性。

2.经载体易化扩散facilitated diffusion via carrier

概念：水溶性小分子物质，经载体介导，顺浓度梯度或顺电位梯度的跨膜转运。

转运物质：如葡萄糖跨膜进入细胞的过程。其他如氨基酸和核苷酸等。

例： Na+-K+泵(Na+-K+依赖式ATP酶)

Na+-K+泵活动：当[Na+]i↑、[K+]o↑激活钠-钾泵

分解ATP产生能量将2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外

维持细外高Na+、细胞内高K+的不均匀分布状态

钠钾泵活动的意义：

维持胞内高K+ ，是胞内代谢反应所必需的；

维持胞内渗透压和细胞容积；

维持胞外高Na+，为继发性主动转运提供势能储备

钠泵活动形成的跨膜离子浓度梯度是细胞发生电活动的前提条件

钠泵活动是生电性的，影响膜电位。

4.继发性主动转运(Secondary active transport)

●Na+-K+泵在膜外形成Na+的高势能。

●物质利用Na+的高势能与Na+内流耦联，从而被转运。举例：葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜

和肾小管上皮的吸收。

第三节细胞的电活动

（一）静息电位的概念

1.概念：细胞在静息状态下，细胞膜内外存在的电位差（内负外正）。

4.RP的变化

●极化 (polarization)：安静时，膜两侧电位外正内负

●超极化 (hyperpolarization)：膜两侧电位差加大,膜内负值增大

●去极化 (depolarization)：膜两侧电位差减小,膜内负值变小

●复极化 (repolarization): 去极化后，膜内电位向RP恢复

（二）静息电位的产生机制

⒈静息电位的产生条件

（1）细胞内外各种离子的浓度分布不均

（2）不同状态下细胞膜对离子通透性不同

安静时膜对离子的通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-

安静时细胞膜上主要是K+ 通道开放，因此细胞膜主要对K+通透较高。

小结RP：

1.产生RP的条件：钠泵工作形成膜内高钾环境；安静状态下膜主要对K+通透

2.电化学驱动力：浓度差和电位差

3.钾离子平衡电位

三、动作电位(action potential, AP）)

（一）AP的概念

⒈概念:可兴奋细胞受到刺激,细胞膜在RP基础上发生一次短暂的,并可向周围扩布的电位波动。

（二）AP的产生机制

1.产生条件

膜两侧Na+、K+分布不均。

膜对Na+、K+的通透性随时间顺序变化。

RP条件下, Na+受到很强的内向驱动力，Na+将迅速内流,引起膜快速去极化。

4.AP产生机制

去极相： Na+内流形成Na+平衡电位

快速复极相： K+快速外流

（四）AP的特征

①具有“全或无”的现象

②非衰减式传导的电位

（五）AP的传播

1.传导：指在同一细胞上动作电位的传播称为传导。

2.传导方式

(1)无髓神经纤维兴奋传导为近距离“局部电流”

(2)有髓神经纤维兴奋传导为远距离“局部电流(跳跃式)”

3.传导特点：生理完整性、双向性、相对不疲劳性、绝缘性、不衰减性、全或无”现象

四、局部反应（local response)

⒈概念:阈下刺激引起的低于阈电位的去极化(即局部电位）,称局部反应或局部兴奋。

2.特征

①不具有“全或无”现象。

②电紧张方式扩布:其幅值随着传播距离的增加而减小。

③无不应期,具有总和效应。

五、组织细胞的兴奋和兴奋性

（一）概念

1.兴奋性：可兴奋组织、细胞对刺激发生反应(即产生动作电位)的能力。

衡量兴奋性高低的指标——阈值

兴奋性与阈强度成反比

2.兴奋：指活组织在刺激作下发生的一种可以传播的电现象,并能引起某种效应的反应过程。

3.刺激stimulation：内外环境的变化。

①刺激形式：物理化学机械等。

②刺激三要素：强度、持续时间、强度—时间变化率。

③阈强度(阈值)(threshold intensity): 刺激的持续时间和强度—时间变化率固定，引起细胞或组织发生反应(产生AP)的最小刺激强度。

④阈刺激(threshold stimulus):具有阈强度的刺激。

（二）细胞兴奋后兴奋性的变化

绝对不应期：细胞接受刺激兴奋后的一个较短时期内，无论受多强的刺激，都不能再次产生兴奋，兴奋性为零。（钠通道处于失活状态）

相对不应期：绝对不应期后的一段时间内，引起组织发生兴奋的阈值大，即兴奋性低于正常。（钠通道部分复活）

超常期：小于原先的刺激强度便能再次兴奋。（膜电位接近阈电位）

低常期：大于原先的刺激强度才能再次兴奋。（膜电位接近阈电位）

1.形成AP去极化和复极化的跨膜离子移动是属于（）

2.小管液中葡萄糖重吸收进入肾小管上皮细胞是通过（）

3.葡萄糖进入红细胞属于（）

4.安静时细胞膜内K+向膜外移动是通过（）

5.氧气和二氧化碳进出细胞是通过（）

A.单纯扩散

B.原发性主动转运

C.经通道易化扩散

D.经载体易化扩散

E.继发性主动转运

幻灯片82

6.钠泵分解释放能量，逆浓度差把细胞内的移出膜外，同时把细胞外

的移入膜内，形成和保持不均衡离子分布。

7.RP形成有两个条件：一是活动形成膜内外离子浓度差；二是细胞安静时主要对有通透性。

8.AP幅度决定于细胞内外浓度差，当用河豚毒阻断通道后，AP不能产生。幻灯片83

9.神经和骨骼肌细胞在发生兴奋后，其兴奋性会依次经

历，，和。

10.AP峰电位去极化都主要是由形成，复极化主要是由形成。

11.AP有两个重要特征是和。