1、細(xì)胞的基本功能 目錄 第一節(jié) 細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和功能 第二節(jié) 細(xì)胞的興奮性和生物電現(xiàn)象 細(xì)胞是人體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位 第一節(jié) 概述細(xì)胞 生物膜包括細(xì)胞膜，胞內(nèi)膜 生物膜主要由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類組成 一、膜的化學(xué)組成細(xì)胞 液態(tài)鑲嵌模型 fluid mosaic modelfluid mosaic model 1972年，Singer和Nicolson提出以液態(tài)脂質(zhì)雙分 子層為基架，其中鑲嵌著具有不同生理功能的蛋白 質(zhì) 一、膜的化學(xué)組成細(xì)胞 脂質(zhì)成分：磷脂，膽固醇等 脂質(zhì)雙分子層：脂質(zhì)分子兩兩相對排列成雙 分子層，具有流動性穩(wěn)定性 （一）脂質(zhì)雙分子層細(xì)胞 形態(tài)：-螺旋或球形 按功能分類： 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋

2、白：轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)，包括載體、通道、離子 泵 受體蛋白：傳遞信息 酶蛋白：催化 按位置分類：表面蛋白，整合蛋白 （二）細(xì)胞膜蛋白質(zhì)細(xì)胞 形式有糖蛋白或糖脂 具有免疫標(biāo)志、 傳遞信息等功能 糖鏈順序存在特異性：ABO血型系統(tǒng) （三）細(xì)胞膜糖類細(xì)胞 細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能 二、細(xì)胞膜的功能細(xì)胞 （一）細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞 易化擴(kuò)散 有載體 順濃度 單純擴(kuò)散 無載體 順濃度 出胞入胞 主動轉(zhuǎn)運(yùn) 有載體 逆濃度 O2，CO2，N2，水，乙醇，尿素， 甘油等 通道介導(dǎo)：電壓，離子，機(jī)械 載體介導(dǎo)：葡萄糖、氨基酸 原發(fā)性：如鈉泵 繼發(fā)性：用鈉泵勢能儲備間接供能 入胞：吞噬，吞飲 出

3、胞 單純擴(kuò)散特點 順濃度，不耗能 無載體，無飽和性，無競爭性 單純擴(kuò)散物質(zhì) O2，CO2，N2，水，乙醇，尿素，甘油 1.單純擴(kuò)散細(xì)胞 1.單純擴(kuò)散細(xì)胞 單純擴(kuò)散影響因素 濃度差、溫度和膜的通透性呈正相關(guān) 通透性由物質(zhì)脂溶性和分子量決定 思考： 如何讓弱酸性藥物更快吸收？弱酸性藥物中 毒后如何解救？ 1.單純擴(kuò)散細(xì)胞 水分子的單純擴(kuò)散 滲透：水分子通過半透膜從低濃度向高 濃度擴(kuò)散的方式。 滲透壓 腎近曲小管上皮細(xì)胞，紅細(xì)胞對水的通 透性很高，存在水通道 1.單純擴(kuò)散細(xì)胞 易化擴(kuò)散特點 順濃度，不耗能 有載體，有飽和性，有競爭性 由載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散 依賴載體蛋白分子變構(gòu)進(jìn)行被動轉(zhuǎn)運(yùn) 葡萄糖(G

4、L)、氨基酸(AA)等非脂溶性小分 子親水物質(zhì) 2.易化擴(kuò)散細(xì)胞 2.易化擴(kuò)散細(xì)胞 由通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散 電壓門控通道 膜兩側(cè)電位差改變時開放 如神經(jīng)元上的Na+通道 化學(xué)門控通道 膜受化學(xué)物質(zhì)影響而開放 如激素、遞質(zhì) 機(jī)械門控通道 膜受牽拉變形時開放 觸覺神經(jīng)末梢、聽覺毛細(xì)胞等 2.易化擴(kuò)散細(xì)胞 2.易化擴(kuò)散細(xì)胞 原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)特點 逆濃度，耗能 有載體，有飽和性，有競爭性 如Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵 3.主動轉(zhuǎn)運(yùn)-原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞 Na+-K+泵 又稱：鈉-鉀泵，鈉泵，鈉鉀-ATP酶 鈉泵是特殊的膜蛋白 工作原理 每分解1分子ATP，使3個Na+移到膜外， 2個

5、K+移到膜內(nèi) 3.主動轉(zhuǎn)運(yùn)-原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞 3.主動轉(zhuǎn)運(yùn)-原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞 鈉泵活動的意義 膜內(nèi)高K+ ，為許多代謝反應(yīng)的必需條件 膜內(nèi)高K+，是細(xì)胞靜息電位形成的基礎(chǔ) 膜外高Na+，維持細(xì)胞正常體積和滲透壓 膜外高Na+，為繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)提供勢能貯備 鈉泵每次活動產(chǎn)生1個正電荷的凈外移，具有 生電效應(yīng) 3.主動轉(zhuǎn)運(yùn)-原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞 Ca2+-Mg2+泵 又稱：鈣泵，鈣鎂-ATP酶 工作原理 細(xì)胞膜鈣泵每分解1分子ATP將1個Ca2+ 移出胞外；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜鈣泵每分解1分子 ATP將2個Ca2+移入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 3.主動轉(zhuǎn)運(yùn)-原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞 鈣泵活動的意義 鈣泵活動造成的細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃

6、度極低，使 細(xì)胞對Ca2+內(nèi)流非常敏感。所以Ca2+內(nèi)流 成為觸發(fā)很多生理過程的關(guān)鍵因素。 如肌細(xì)胞的收縮，突觸前膜囊泡中遞質(zhì)的 釋放。 3.主動轉(zhuǎn)運(yùn)-原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞 H+-K+泵 又稱：質(zhì)子泵，氫鉀-ATP酶 工作原理 分布于胃壁細(xì)胞膜和腎小管閏細(xì)胞膜上， 主要功能是分泌H+。 3.主動轉(zhuǎn)運(yùn)-原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)特點 逆濃度，間接耗能 有載體，有飽和性，有競爭性 如小腸上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞對葡 萄糖和氨基酸的吸收 3.主動轉(zhuǎn)運(yùn)-繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)原理 如小腸上皮細(xì)胞對葡萄糖的吸收，是由 Na+-葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)和鈉泵偶聯(lián)完成 小腸上皮細(xì)胞有鈉泵，造成胞內(nèi)N

7、a+濃度 低于腸腔液，于是Na+不斷由腸腔液順濃 度差進(jìn)入細(xì)胞，由此釋放的勢能則用于 葡萄糖逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)。 3.主動轉(zhuǎn)運(yùn)-繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞 出胞 細(xì)胞的分泌活動 如腺體、神經(jīng)細(xì)胞 4.出胞入胞細(xì)胞 出胞過程 分泌蛋白在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合 成 運(yùn)送到高爾基體形成囊泡 囊泡移向細(xì)胞膜 囊泡膜和細(xì)胞膜接觸融合 融合處出現(xiàn)裂口 囊泡一次性排空 囊泡膜變成細(xì)胞膜 4.出胞入胞細(xì)胞 入胞 細(xì)胞外大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的過程 細(xì)菌、病毒、異物或血漿中脂蛋白顆粒、 大分子營養(yǎng)物質(zhì)等 4.出胞入胞細(xì)胞 入胞過程 受體對物質(zhì)的辨認(rèn) 受體底物特異性結(jié)合形成 復(fù)合物 復(fù)合物向細(xì)胞膜移動 細(xì)胞膜內(nèi)陷 凹陷膜與細(xì)胞膜斷離形成 吞食

8、泡 吞食泡與胞內(nèi)體的膜性結(jié) 構(gòu)融合 4.出胞入胞細(xì)胞 不同形式的外界信號作用于細(xì)胞膜表面，通 過引起膜結(jié)構(gòu)中某種特殊蛋白質(zhì)分子的變構(gòu) 作用，以新的信號傳到膜內(nèi)，再引發(fā)細(xì)胞的 功能改變，這個過程稱跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。 細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)本質(zhì)上就是細(xì)胞和分子水平 的功能調(diào)節(jié)。 （二）細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能細(xì)胞 受體：細(xì)胞膜中具有接受和轉(zhuǎn)導(dǎo)信息功能的 蛋白質(zhì) 配體：與受體發(fā)生特異性結(jié)合的活性物質(zhì) 根據(jù)受體不同，對細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式分類： 1.離子通道型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 2.G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 3.酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) （二）細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能細(xì)胞 細(xì)胞生物電 細(xì)胞在進(jìn)行生命活動時都伴有電 現(xiàn)

9、象，由某些帶電離子跨膜移動產(chǎn)生，表現(xiàn) 為膜電位 膜電位 細(xì)胞膜內(nèi)外的電位差，包括靜息電位 和動作電位 應(yīng)用 心電圖、腦電圖、胃腸電圖和視網(wǎng)膜電 圖是在器官水平上記錄到的生物電，是細(xì)胞 生物電的總和 第二節(jié) 概述細(xì)胞 靜息電位 安靜狀態(tài)下，細(xì)胞膜兩側(cè)存在的內(nèi)負(fù)外 正且相對平穩(wěn)的電位差 規(guī)定膜外為0電位，膜內(nèi)的負(fù)電位值為靜 息電位值 不同細(xì)胞靜息電位值不同 1.靜息電位細(xì)胞 靜息電位的測量 參考電極置于細(xì)胞外液 測量電極為玻璃微電極 1.靜息電位細(xì)胞 1.靜息電位細(xì)胞 極化 polarization 靜息電位存在時膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負(fù)外 正狀態(tài) 去極化/除極化 depolarization 靜息電位

10、絕對值減小的過程 復(fù)極化 repolarization 細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向靜息電位 恢復(fù)的過程 1.靜息電位細(xì)胞 超極化 hyperpolarization 靜息電位絕對值增大的過程 超射 overshoot 膜電位高于零電位的部分 1.靜息電位細(xì)胞 動作電位 各種可興奮細(xì)胞受到有效刺激時，在細(xì)胞膜兩側(cè) 產(chǎn)生的快速、可逆、有擴(kuò)布性的電位變化 構(gòu)成 鋒電位：動作電位的標(biāo)志 上升支-去極相 下降支-復(fù)極相 后電位 負(fù)后電位，正后電位 2.動作電位細(xì)胞 動作電位的特性 “全或無” 動作電位一經(jīng)出現(xiàn)其幅度就達(dá)到一定的數(shù)值， 不因刺激的增強(qiáng)而隨之增大 不衰減傳播 動作電位在同一細(xì)胞膜上的傳播是不衰減的， 其幅度和波形始終保持不變 脈沖式發(fā)放，不融合 2.動作電位細(xì)胞 靜息電位產(chǎn)生機(jī)制 細(xì)胞內(nèi)外K+分布不均衡，即細(xì)胞內(nèi)高鉀 安靜狀態(tài)細(xì)胞主要對K+有通透性 K+易化擴(kuò)散向膜外擴(kuò)散，直至達(dá)平衡電位，即 靜息電位 3.靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制細(xì)胞 動作電位產(chǎn)生機(jī)制 上升支：Na+內(nèi)流 下降支：K+外流 4.動作電位產(chǎn)生的機(jī)制細(xì)胞 閾刺激 閾值：能引發(fā)動作電位的最小刺激強(qiáng)度。 閾刺激：相當(dāng)于閾強(qiáng)度的刺激 閾電位 可興奮細(xì)胞受到刺激發(fā)生興奮時，其膜