细胞的基本功能
Ø 细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能
Ø 细胞的跨膜信号转导功能
Ø 细胞的生物电现象
Ø 肌肉的收缩功能
第一节 细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能
l 细胞膜的结构和化学组成
l 细胞膜的跨膜物质转运功能
细胞膜的功能:
1、屏障作用(保护作用)
2、物质转运、通信、识别功能
3、参与机体免疫、细胞分裂、分化及癌变等生理病理过程
一、膜的化学组成和分子结构
---液态镶嵌模型(fluid mosaic model)膜的共同结构特点是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、因而也具有不同生理功能的蛋白质。
(一)脂质双分子层
膜的脂质中以磷脂类为主,约占脂质总量的70%以上;其次是胆固醇。每个www.lindalemus.com磷脂分子的一端都由磷酸和碱基构成,是亲水性极性基团,因而它总是朝向细胞的外表面或内表面;另一端是两条脂肪酸烃链,为疏水性非极性基团,它们总是朝向膜的内部,并且两两相对。
理化特性:稳定性、流动性
(二)细胞膜蛋白质
蛋白质分子是多以α-螺旋或球形结构分散镶嵌在膜的脂质双分子层中。膜蛋白质的存在形式多样。
生理功能:物质转运功能、受体功能、免疫功能、酶的功能等
(三)细胞膜糖类
细胞膜所含糖类甚少,主要是一些寡糖和多糖链,存在于细胞膜的外表面,并与脂质或蛋白质结合,形成糖脂或糖蛋白。糖链参与膜的免疫及受体等功能。
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
² 被动转运
² 主动转运
² 胞纳与胞吐
(一)被动转运(passivetransport)
概念:顺浓度差扩散,不需要消耗能量的转运方式
类型:单纯扩散与易化扩散
1、单纯扩散(simplediffusion)
指脂溶性的溶质分子顺浓度差跨膜转运,又称为溶解扩散。
如O2 、CO2
2、易化扩散(facilitateddiffusion)
非脂溶性或脂溶性很小的小分子物质,借助于细胞膜上的某些特殊蛋白质的帮助下,顺浓度梯度跨膜转运。
有通道介导与载体介导的两种易化扩散
(1)由通道介导的易化扩散
如Na+、K+、Ca2+
离子通道的特性:
①相对特异性
②门控特性:
电压门控通道(电压依从性通道)
配基门控通道(化学门控通道)
机械门控通道
(2)由载体介导的易化扩散
载体蛋白质的特点
①高度特异性
②饱和现象
③竞争性抑制
(二)主动转运(activetransport)
概念:指细胞膜通过本身的耗能过程,将某种物质的分子或离子逆浓度差或逆电位差进行的转运过程。
如被转运的是某种离子,则离子移动除受浓度差的影响外,还受当时电场力的影响,亦即当最终的平衡点达到时,膜两侧的电-化学势的差应为零。
钠-钾泵(钠泵、钠-钾依赖性ATP酶)
对细胞的生存和活动可能是最重要的,各种细胞的细胞膜上普遍存在着一种钠--钾泵(sodium-potassiunpump) 的结构。
其作用是在消耗代谢能的情况下逆着浓度差将细胞内的Na+移出膜外,同时把细胞外的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。
细胞膜上的钠泵活动的意义是:
①由钠泵活动造成的细胞内高K+,保持细胞的正常兴奋能力,保证了新陈代谢的 正常进行。
②能阻止细胞外的Na+及水进入细胞,从而维持细胞的正常体积、形态和功能。
③能够建立起一种势能贮备,供其它耗能过程。
www.lindalemus.com/jianyan/(三)胞纳与胞吐(入胞与出胞)
概念:一些大分子物质或固态、液态的物质团块进出细胞的过程。
类型:
1、胞纳:指细胞外某些物质团块(如侵入体内的细菌、病毒、异物或血浆中脂蛋白颗粒、大分子营养物质等)进入细胞的过程。
有吞噬与胞饮之分。
2、胞吐:主要见于细胞的分泌活动。
第三节 细胞生物电现象
生物电现象的研究是同生物组织或细胞的另一重要特性--兴奋性的研究相伴随进行。
兴奋:产生动作电位的过程或动作电位。
兴奋性:细胞在受刺激时产生动作电位的能力。
一、生物电现象的观察和记录方法
生物电:体内各细胞生命活动中伴随的电现象。
微电极方法测定
膜电位:以细胞膜为界,膜内外的电位差。
二、细胞的跨膜静息电位和动作电位
细胞水平的生物电现象主要有两种表现形式,这就是它们在安静时具有的静息电位(RP)和它们兴奋时具有的动作电位(AP)。
概念
极化:正常细胞在安静时膜电位处于内负外正的状态
去极化(除极化):膜内电位负值减少
超极化:膜内电位负值增大
复极化:细胞发生去极化后,膜电位又恢复到极化状态。
(一)静息电位及其产生机制
1、概念:细胞在生理静息状态下的内负外正的跨膜电位。
2、产生机制:
a.细胞内外离子分布不均等,细胞内K+浓度为细胞外的30倍;
b.安静状态下,细胞膜对K+的通透性大,对Na+的通透性低;
c.K+外流的平衡电位
(二)动作电位及其产生机制
1、概念:细胞受到刺激后,在静息电位的基础上产生的扩布性电位变化。
2、产生机制:
a.去极化:在刺激作用下,Na+通道开放,大量Na+内流
b.锋电位的顶点是Na+ 内流的平衡电位
c.复极化:K+外流
d.后电位:钠-钾泵
3、意义:兴奋的标志
4、特征: “全或无”,可扩播性,不衰减传导
三、兴奋的引起和兴奋在同一细胞上的传导
一定的强度
一定的持续时间
一定的时间-强度变化率
阈值(强度阈值):在刺激作用时间和强度-时间变化率固定不变的条件下,能引起组织细胞兴奋所需的最小刺激强度。
--衡量兴奋性高低的指标。
(一)刺激引起兴奋的条件
阈电位:当膜电位去极化到某一临界值,就出现膜上的Na+ 通道大量开放, Na+ 大量内流而产生动作电位,这个临界值称。
(二)阈电位与动作电位
1、局部反应:阈下刺激引起的细胞膜上的电位变化。
2、特征:
a.电位随刺激强度增加而增加
b.不能远传,只限于局部
c.可以总和
d.使临近细胞膜形成电紧张(提高其兴奋性)
(三)阈下刺激、局部反应及其总和
1、绝对不应期
2、相对不应期
3、超常期
4、低常期
(四)兴奋性的周期性变化
(五)兴奋在同一细胞上的传导
局部电流
第四节 肌肉的收缩功能
四、骨骼肌收缩的外部表现和力学分析
(一)肌肉收缩的外部表现
1、等张收缩和等长收缩
2、单收缩和强直收缩
(二)肌肉收缩的力学分析
1、前负荷
2、后负荷
3、肌肉收缩能力
总 结
*掌握:
1、被动转运与主动转运的概念、特点
2、静息电位的概念、形成机制
3、动作电位的概念、形成机制、特征、传导
4、阈电位的概念及意义