細胞膜結構及物質轉運功效1細胞信號轉導2細胞電活動3肌細胞收縮4細胞的功能專業知識講座第1頁組成：脂質、蛋白質、糖類

結構：液態鑲嵌模型以液態脂質雙分子層為基架，其中鑲嵌著具不一樣結構和功效蛋白質（一）脂質雙分子層磷脂（70%）、膽固醇（30%）☆由磷酸和堿基組成親水性極性基團☆由兩條較長脂酸烴鏈組成疏水性非極性基團第一節

細胞膜結構及物質轉運功效一、細胞膜結構概述細胞的功能專業知識講座第2頁P1細胞的功能專業知識講座第3頁脂質特點：熔點低、體溫下為液態含有某種流動性和穩定性（二）細胞膜蛋白——決定細胞功效表面蛋白：附著在膜表面整和蛋白：貫通膜脂質雙分子層（三）細胞膜糖類

量少，寡糖（糖蛋白或糖脂形式）意義：作為細胞或所結合蛋白質“標志”＊表示免疫信息＊與激素、遞質或其它化學信號結合細胞的功能專業知識講座第4頁（一）概述

（1）細胞膜對物質有通透性

（2）動力：濃度差、電位差、滲透壓差、泵二、物質跨膜轉運

1．物質轉運兩個必備條件細胞的功能專業知識講座第5頁細胞的功能專業知識講座第6頁2．細胞膜轉運物質（2）大分子物質:如酶、激素、吞噬細菌等

（1）小分子物質H2O無機鹽：Na+、K+、Cl-、Ca2+等

有機物：葡萄糖、氨基酸等氣體：CO2、O2

細胞的功能專業知識講座第7頁（二）物質跨膜轉運形式

1.單純擴散（simplediffusion）

氣體（O2，CO2），P高

P低脂溶性物質由膜高濃度一側移到膜低濃度一側決定擴散通量原因：濃度差，通透性通透性：物質經過膜難易程度細胞的功能專業知識講座第8頁2.膜蛋白介導跨膜轉運

在膜上特殊蛋白參加下，物質由膜一側向膜另一側轉運。＊載體：轉運葡萄糖等，速度慢，選擇性嚴格＊通道：開放和關閉狀態。離子（K+、Ca2+、Na+）

類型：被動轉運（不消耗能量，順濃度或電位梯度）主動轉運原發性主動轉運繼發性主動轉運

（消耗能量，逆濃度或電位梯度）細胞的功能專業知識講座第9頁

1.通道介導跨膜轉運

特征：選擇性、門控（開放或關閉）類型：電壓門控通道（如心肌細胞上Na+通道）

化學門控通道（如終板膜上Na+通道）

機械門控通道（如聽毛細胞上纖毛擺動可引發離子通道開放）

細胞的功能專業知識講座第10頁細胞的功能專業知識講座第11頁2.載體介導跨膜轉運特點：特異性、飽和性、競爭性抑制（1）經載體易化擴散（facilitateddiffusionviacarrier）對象：小分子物質。不耗能類型：同向轉運反向轉運

細胞的功能專業知識講座第12頁細胞的功能專業知識講座第13頁（2）原發性主動轉運（primaryactivetransport）

經過耗能過程，逆濃度梯度將物質由低濃度一側轉運到膜高濃度一側鈉鉀泵鈉-鉀ATP酶有ATP酶活性，分解ATP供能

排出3Na+，攝入2K+

意義建立勢能貯備——提供能量造成細胞內外離子不均衡分布——生物電產生基礎細胞的功能專業知識講座第14頁細胞的功能專業知識講座第15頁P8離子不均衡分布細胞的功能專業知識講座第16頁高K+是胞質許多代謝反應所必需維持胞質滲透壓和細胞容積相對穩定維持細胞內pH穩定維持細胞內Ca2+濃度穩定可增加膜內負值，影響RP數值是許多其它物質繼發性主動轉運動力鈉泵作用細胞的功能專業知識講座第17頁4.繼發性主動轉運（secondaryactivetransport）5.出胞與入胞（exocytosisandendocytosis）1.入胞：吞噬（固體）吞飲（液體）液相入胞

2.出胞：神經末梢分泌遞質，腺體分泌激素

逆濃度差轉運時耗能過程，不直接伴隨ATP或其它供能物質消耗。如葡萄糖吸收

受體介導入胞作用細胞的功能專業知識講座第18頁P3

secondaryactivetransport細胞的功能專業知識講座第19頁細胞的功能專業知識講座第20頁細胞的功能專業知識講座第21頁第二節

細胞跨膜信號轉導功效

一、由離子通道受體介導跨膜信號轉導

二、由膜特異性受體蛋白質、G蛋白和膜效應器酶組成跨膜信號轉導

三、由酶耦聯受體介導跨膜信號轉導細胞的功能專業知識講座第22頁一、離子通道受體介導跨膜信號轉導

離子通道受體（促離子型受體）

1.化學門控通道（chemically-gatedchannel）終板膜、神經細胞突觸后膜、以及嗅味感受細胞2.電壓門控通道（voltage-gatedchannel）

神經軸突、骨骼肌以及心肌質膜上離子通道

3.機械門控通道（mechanically-gatedchannel）

血管壁牽張刺激可激活平滑肌細胞離子通道細胞的功能專業知識講座第23頁化學門控通道細胞的功能專業知識講座第24頁

2.G-蛋白（鳥苷酸結合蛋白）二、G蛋白耦聯受體介導信號轉導（一）主要信號蛋白是受體與效應器間含有信息傳導功效蛋白，分激活型G-蛋白（Gs）、抑制型G-蛋白（Gi）1.G蛋白耦聯受體（receptor）

促代謝型受體，300-400個氨基酸組成，貫通膜7次。位于膜外較長N-末端與識別和結合化學信號有關；位于膜內側C-末端與激活G蛋白相關。細胞的功能專業知識講座第25頁細胞的功能專業知識講座第26頁

4.第二信使：(secondmessenger)

cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+

3.G蛋白效應器主要有腺苷酸環化酶、磷脂酶C、磷脂酶A2等，被激活（抑制）后造成膜內第二信使增多（降低）細胞的功能專業知識講座第27頁細胞的功能專業知識講座第28頁（二）主要G蛋白耦聯受體信號傳導路徑：

H+R

Gs

AC（腺苷酸環化酶）

cAMP

PKA（cAMP-PKA系統）

PLC(磷脂酶C)

生成IP3、DG

Ca內流

Ca-鈣調蛋白激酶細胞的功能專業知識講座第29頁化學信號+受體激活膜內側G-蛋白→G-蛋白α亞單位與GDP分離α亞單位與GTP結合并與β和γ亞單位分離↓α亞單位與膜內效應器酶結合→↓效應器酶被激活←胞漿內ATP被分解為cAMP（第二信使）↓使胞漿中蛋白激激活酶某種蛋白質被磷酸化→蛋白質功效改變細胞的功能專業知識講座第30頁直接激活膜內肽段化學信號+膜外肽段↓膜內肽段中酪氨酸殘基磷酸化↙其它蛋白質底物中酪氨酸殘基磷酸化↘細胞功效改變

↓↓三、酶耦聯受體介導跨膜信號轉導

（一）酪氨酸激酶受體（TKR）只有一個跨膜ａ螺旋和一個較短膜內片段細胞的功能專業知識講座第31頁

（二）鳥苷酸環化酶受體（GC）

只有一個跨膜ａ螺旋，膜外側有配體結合位點和膜內側有GC結構域，可激活GC直接激活GC化學信號（ANP）+膜外N段↓膜內生成cGMP,并激活PKGcc↙PKG可使蛋白質底物磷酸化細胞功效改變

↓細胞的功能專業知識講座第32頁第三節細胞生物電

一.概述

二.靜息電位三.動作電位四.局部興奮細胞的功能專業知識講座第33頁一、概述

（一）生物電(Bioelectricity)

可興奮細胞膜內外兩側存在跨膜電改變組織器官：綜合電活動——ECG、腦電、肌電等單細胞受刺激時：動作電位（二）分類平靜時：靜息電位細胞的功能專業知識講座第34頁（三）生物電產生基礎

＊有通透性：離子通道開放1．產生機制：帶電離子（Na+、K+、Ca2+等）跨膜轉運2．離子跨膜轉運二個必備條件＊有動力：膜內外離子不均衡分布細胞的功能專業知識講座第35頁-0+DiffusionInsideOutside(a)DevelopingmembranepotentialmVCell90DiffusionChargeInsideOutsideCell(b)ElectrochemicalequilibriummVPotassiumionOrganicanion-0+細胞的功能專業知識講座第36頁P8離子不均衡分布細胞的功能專業知識講座第37頁膜通透性：膜允許某種物質從膜一側轉移到另一側能力膜電導(G)：膜運輸帶電離子，形成離子電流能力電壓鉗（voltageclamp）：又叫電壓固定原理：歐姆定律V=IR；膜電導(G)=1/膜電阻(R)跨膜離子電流(I)=V/R=VG;只要固定膜電位(V),測出跨膜電流(I)改變，既可反應膜通透性改變工具藥：

Na+通道阻斷劑河豚毒(tetrodotoxin,TTX)K+通道阻斷劑四乙基胺(tetraethylammonium,TEA)膜片鉗(patchclamp)

是一個統計膜結構中單一通道開放和關閉，測量單通道離子電流I和電導G技術

電壓鉗（voltageclamp）和膜片鉗(patchclamp)應用細胞的功能專業知識講座第38頁細胞的功能專業知識講座第39頁二、靜息電位（restingpotential，RP）

1．定義：在平靜時，存在于細胞膜內外兩側電位差

2．特點：內負外正、相對恒定（一）

靜息電位特點及形成機制

3．大?。翰溉轭悇游锷窠浖毎图〖毎?70～-90mv）細胞的功能專業知識講座第40頁+0-Er=70-75mV神經元靜息電位檢測細胞的功能專業知識講座第41頁膜內外30

1K濃度差(動力)

平靜時K通道開放(通透性)

K+外流

電位差（阻力）

K+平衡電位

濃度差（動力）

=

（即靜息電位、跨膜電位、膜電位）4．產生機制總結：平靜時，K+外流形成內負外正Rp

（F）

細胞的功能專業知識講座第42頁細胞的功能專業知識講座第43頁（二）幾個概念極化（Polarization）去極化（Depolarization）超極化（Hyperpolarization）復極化（Repolarization）

細胞的功能專業知識講座第44頁Na+channelsK+channels1.Restingstate2.Depolarization3.Depolarization4.RepolarizationThresholdRestingRestingRestingRestingRestingThresholdThresholdThresholdThreshold5.Hyperpolarization細胞的功能專業知識講座第45頁2．分期（以神經細胞為例）

后電位鋒電位復極化（+30mV→0→-90mV）三、動作電位（activepotential，AP）1．定義：

（一）動作電位分期及產生機制

去極化（-90mV→0→+30mV）細胞的功能專業知識講座第46頁P9細胞的功能專業知識講座第47頁膜內外Na+濃度比約1

10(動力)受刺激時Na+通道開放(通透性)Na+內流

電位差（阻力）

Na+平衡電位

濃度差（動力）

=

即Ap去極化至+30mv時3．產生機制

（1）去極化：細胞受刺激時

Na+通道開放，Na+快速內流（內正外負）總結：去極相是由Na+內流形成

細胞的功能專業知識講座第48頁刺激

可興奮細胞

動作電位

反應（興奮和抑制）本質表現

外在表現

神經和肌肉細胞

前提

（2）復極化：細胞去極化至一定程度

Na+通道關閉，K+通道開放，在K+濃度梯度作用下K+外流，形成復極化（3）后電位：鈉泵

排鈉攝鉀

形成微小電位波動

1．興奮性(Excitability)與興奮（Excitation）

（二）動作電位和興奮性

細胞的功能專業知識講座第49頁2．刺激（Stimulus）

1）刺激三要素：刺激強度、時間、強度-時間改變率

3）閾上刺激、閾刺激

Ap

反應閾下刺激

局部反應

剛能引發組織產生反應最小刺激，此時刺激強度即閾強度（閾值）

2）分類

按強度分：閾刺激、閾下刺激、閾上刺激按性質分：機械性、化學性、生物性、精神性

細胞的功能專業知識講座第50頁（三）動作電位產生條件

1．閾刺激是產生動作電位必須條件

可興奮組織（Rp）———閾電位———Ap閾刺激、閾上刺激

不需任何刺激

2．閾強度(Thresholdintensity)衡量組織興奮性高低指標，與興奮性成反比

膜去極化到一臨界值，Na+通道暴發性開放產生動作電位，此膜電位值即閾電位細胞的功能專業知識講座第51頁1．“全或無”現象（all-or-none）AP要么不產生（無），一旦產生即達最大（全）（四）動作電位特點2．不衰減性傳導

3．脈沖式

因絕對不應期存在，動作電位不可融合

細胞的功能專業知識講座第52頁1．Na通道功效狀態：激活、失活、關閉

（五）動作電位與Na通道功效狀態

2．組織細胞在受刺激產生AP過程中，其興奮性周期性改變

3．絕對不應期意義：決定兩次興奮最小間隔時間

分期

對應于AP

Na通道興奮性絕對不應期

鋒電位失活0相對不應期

后電位(前)開始復活閾上

AP超常期后電位(后)逐步復活閾下

AP低常期備用狀態

閾上

AP細胞的功能專業知識講座第53頁P7鈉通道性狀細胞的功能專業知識講座第54頁（六）動作電位在同一細胞上傳導局部電流流動學說（細胞膜依次產生AP結果）除此之外，還有縫隙連接細胞的功能專業知識講座第55頁細胞的功能專業知識講座第56頁四、局部興奮（局部反應、局部電位）

閾下刺激

少許Na內流

產生低于閾電位去極化

局部興奮

1．非“全或無”式其大小隨刺激強度改變而改變2．電擔心擴布3．總和效應時間性總和與空間性總和

（一）定義（二）特點細胞的功能專業知識講座第57頁第四節

肌細胞收縮功效一、神經-肌肉接頭處興奮傳遞

二、骨骼肌興奮收縮耦聯

三、骨骼肌收縮分子機制四、骨骼肌收縮機械改變

五、骨骼肌收縮形式

細胞的功能專業知識講座第58頁Ap在神經纖維上傳導

N-M接頭處興奮傳遞

Ap在骨骼肌細胞上傳導

骨骼肌興奮-收縮耦聯

骨骼肌肌絲滑行收縮

局部電流流動傳導局部電流流動傳導電—化學—電傳導骨骼肌細胞興奮、收縮過程：細胞的功能專業知識講座第59頁一、神經-肌肉接頭處興奮傳遞

（一）神經-肌肉接頭處結構

接頭間隙：充滿細胞外液

接頭后膜（終板膜）：有Ach–R、Na+、K+通道等接頭前膜：突觸囊泡（含Ach）、膜上有Ca2+通道

（二）興奮傳遞過程細胞的功能專業知識講座第60頁

神經纖維上Ap

前膜

前膜上Ca通道開放，Ca2+內流

大量ACh釋放至間隙結合于Ach-R，構型改變

終板膜上離子通道開放

Na內流

終板電位（局部電流）

總和到達肌細胞閾電位，鈉通道開放并使鄰近肌膜產生Ap，引發肌細胞收縮

1．過程電（神經纖維上Ap）—化學(Ach)—電（骨骼肌上Ap）傳遞細胞的功能專業知識講座第61頁2．傳遞特點1）單向傳遞2）時間延擱3）ACh被膽堿酯酶水解失活＊有機磷

使膽堿酯酶失活

大量ACh堆積

肌肉震顫＊肉毒桿菌、美洲箭毒

抑制ACh作用

肌肉松弛細胞的功能專業知識講座第62頁二、骨骼肌興奮收縮耦聯（Excitation-contractioncoupling）

（一）興奮-收縮耦聯概念

將肌細胞興奮與肌纖維收縮連接起來中介過程

（二）骨骼肌細胞在光鏡下結構

1．肌原纖維明帶（細肌絲）：Z線連接暗帶（粗肌絲）：M線連接，中間為H區肌小節(sarcomere)：暗帶+2個1/2明帶細胞的功能專業知識講座第63頁3．興奮-收縮耦聯過程

（以骨骼肌為例）F肌膜Ap

至橫管膜

激活T管膜上L型鈣通道，L型鈣通道變構使終池上Ca通道開放

Ca2+流入胞質

肌質中Ca2+

（關鍵耦聯物）引發肌絲滑行收縮Ca2+被肌質網上鈣泵回收，引發肌細胞舒張2．肌管系統縱管（肌質網）：末端稱終池（鈣池）橫管：肌膜延續,內為細胞外液傳遞電信號三聯體(Triad)：興奮-收縮耦聯關鍵部位（F）

細胞的功能專業知識講座第64頁興奮-收縮耦聯過程

（以心肌細胞為例）

肌膜Ap

至橫管膜

激活T管膜上L型鈣通道

Ca2+內流，并激活JSR膜上ryanodine受體使JSR內Ca2+釋放入胞質

胞質中Ca2+

（關鍵耦聯物），與肌鈣蛋白結合引發肌絲滑行收縮Ca2+濃度升高，同時激活JSR膜上鈣泵，Ca2+被鈣泵回收，使胞質中Ca2+降低，引發肌細胞舒張鈣觸發鈣釋放(calcium-inducedCa2+release)（F）細胞的功能專業知識講座第65頁三.骨骼肌收縮分子機制（一）骨骼肌肌絲分子結構2．細肌絲(thinfilament)：由三種蛋白組成（F）

1．粗肌絲：由肌凝蛋白組成桿+頭（橫橋）（1）肌動蛋白(actin)

（2）原肌凝蛋白(tropomyosin)（3）肌鈣蛋白(troponin)

Ｃ（鈣受體）、Ｔ（連接）、Ｉ（actin)

與細肌絲可逆結合，拖動細肌絲向M線滑行

具ATP酶活性，分解ATP供能

細胞的功能專業知識講座第66頁（三）滑行過程（F）

肌漿中Ca2+

Ca2+與Ｃ亞基結合

Ｉ亞基傳遞信息

原肌凝蛋白變構

暴露橫橋與肌動蛋白結合位點

橫橋與肌動蛋白結合

拖動細肌絲向M線方向滑行

肌肉收縮肌小節、明帶、H區變短

暗帶長度不變

（二）滑行學說(Slidingtheory)

肌肉收縮時，無肌絲縮短和卷曲，是細肌絲在粗肌絲間滑行結果細胞的功能專業知識講座第67頁橫橋周期細胞的功能專業知識講座第68頁四.骨骼肌收縮機械改變

（一）影響骨骼肌收縮原因1．前負荷（初長度）（Preload)（F）

1）定義：肌肉收縮前碰到負荷，并處于被拉長狀態

2）長度-張力曲線：反應初長度與肌肉收縮力關系曲線

短于最適初長—最適初長——長于最適初長正比反比3）最適初長：肌肉產生最大張力時初長度細胞的功能專業知識講座第69頁2．后負荷(Afterload)3．肌肉收縮力(Contractility)

肌肉收縮時碰到阻力

張力-速度曲線：反應后負荷與肌肉收縮力關系曲線(F)

1）定義：與負荷無關、決定肌肉收縮效能內部功效狀態

2）影響原因神經-體液調整、藥品、病理狀態等

細胞的功能專業知識講座第70頁五.骨骼肌收縮形式

（一）按肌肉收縮時長度或張力改變分1.等長收縮：見于負荷

肌張力，維持位置和姿勢2.等