高职生理学课件 第二章.ppt

第一单元第一单元 生理学基础知识生理学基础知识北京出版集团公司北京出版集团公司北北 京京 出出 版版 社社第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能 12345【学习目标学习目标】 识记细胞受体的类型和特点识记细胞受体的类型和特点 理解肌肉收缩的原理和兴奋理解肌肉收缩的原理和兴奋-收缩耦联收缩耦联 描述神经描述神经-肌肉接头处的兴奋传递的过程肌肉接头处的兴奋传递的过程 归纳细胞膜对物质转运的方式及特点归纳细胞膜对物质转运的方式及特点 解释静息电位和动作电位的概念及产生机制，理解兴奋在同一细胞的传导特点解释静息电位和动作电位的概念及产生机制，理解兴奋在同一细胞的传导特点 第一节第一节 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能v细胞膜主要是由脂质、蛋白质和少量糖类等物质组成v液态镶嵌模型：细胞膜是以脂质双分子层为基架，其间镶嵌有多种结构和功能不同的蛋白质脂质双分子层中的磷脂分子亲水端分别朝向细胞膜内表面和外表面，脂质双分子层中的磷脂分子亲水端分别朝向细胞膜内表面和外表面，而疏水端朝向细胞膜内部，这样，细胞膜具有较好的稳定性，在细而疏水端朝向细胞膜内部，这样，细胞膜具有较好的稳定性，在细胞与环境之间形成了一道屏障，支持和保护细胞。

胞与环境之间形成了一道屏障，支持和保护细胞镶嵌在其中的膜蛋白也具有不同的结构和功能，如：细胞膜上的载镶嵌在其中的膜蛋白也具有不同的结构和功能，如：细胞膜上的载体、通道和离子泵等蛋白质与细胞膜的物质转运功能密切相关；受体、通道和离子泵等蛋白质与细胞膜的物质转运功能密切相关；受体蛋白质能体蛋白质能“辨认辨认”和和“接受接受”细胞环境中特异性化学刺激等可细胞环境中特异性化学刺激等可以说膜蛋白质是膜各种功能的主要执行者以说膜蛋白质是膜各种功能的主要执行者 v物质经过细胞膜进出细胞的过程称为细胞膜的跨膜物质经过细胞膜进出细胞的过程称为细胞膜的跨膜转运功能转运功能v物质以什么方式通过细胞膜主要取决于以下几个因物质以什么方式通过细胞膜主要取决于以下几个因素：素：分子量的大小一般而言，脂溶性的小分子物质能直接通过细胞膜物质在细胞膜内外的浓度差或电位差物质如果是从细胞膜高浓度的一侧向低浓度的一侧转运（顺浓度差），就不需要消耗能量，若是从低浓度的一侧向高浓度的一侧转运（逆浓度差），细胞就要消耗能量物质的溶解性因为细胞膜的脂质结构，导致小分子的脂溶性物质比水溶性物质容易通过细胞膜 一、单纯扩散v单纯扩散（单纯扩散（simple diffusion）指脂溶性的小）指脂溶性的小分子物质从细胞膜浓度高的一侧向浓度低的一侧分子物质从细胞膜浓度高的一侧向浓度低的一侧转运的过程。

转运的过程单纯扩散是物质跨膜转运中最简单的一种，不需要任何膜蛋白的帮助，因此这种方式仅适合于脂溶性很强的物质，在机体内以这种方式进出细胞膜的物质不多，比较肯定的是O2、CO2、NO、NH3等气体在单纯扩散中，决定扩散量的因素主要取决于该物质在膜两侧的浓度差和细胞膜对该物质的通透性一般，浓度差越大，通透性越大，扩散量就越多二、易化扩散v易化扩散（易化扩散（facilitated diffusion）是指脂溶性）是指脂溶性很小的物质或者水溶性的物质，在细胞膜特殊蛋白很小的物质或者水溶性的物质，在细胞膜特殊蛋白质的帮助下，从细胞膜浓度高的一侧向浓度低的一质的帮助下，从细胞膜浓度高的一侧向浓度低的一侧转运的过程侧转运的过程v根据参与转运的蛋白质的构型不同，可将易化扩散根据参与转运的蛋白质的构型不同，可将易化扩散分为载体转运（分为载体转运（carrier transport）和通道转）和通道转运（运（channel transport）两种一）载体转运（一）载体转运v载体转运又称载体介导的易化扩散，是指借助于细胞膜上载体转运又称载体介导的易化扩散，是指借助于细胞膜上的载体蛋白质将物质从细胞膜高浓度的一侧向低浓度的一的载体蛋白质将物质从细胞膜高浓度的一侧向低浓度的一侧进行转运的过程。

侧进行转运的过程v某些小分子的有机物质，如葡萄糖、氨基酸等在细胞膜两某些小分子的有机物质，如葡萄糖、氨基酸等在细胞膜两侧存在着浓度差，但无法通过细胞膜的脂质双分子层，而侧存在着浓度差，但无法通过细胞膜的脂质双分子层，而载体蛋白质分子上存在着一个或多个能与该物质结合的位载体蛋白质分子上存在着一个或多个能与该物质结合的位点，物质在高浓度的一侧与载体蛋白质结合，此时，载体点，物质在高浓度的一侧与载体蛋白质结合，此时，载体蛋白质的构型发生改变，立刻将物质运载到低浓度的一侧，蛋白质的构型发生改变，立刻将物质运载到低浓度的一侧，随后两者分离，载体蛋白质回复原来的结构，并可反复使随后两者分离，载体蛋白质回复原来的结构，并可反复使用v载体转运具有三个特点载体转运具有三个特点高度的特异性通常一种载体蛋白质只能转运某种特定结构的物质，如葡萄糖载体只能转运右旋葡萄糖，而不能转运左旋葡萄糖饱和现象载体蛋白质上的结合位点有限，所以当被转运的物质占据了全部的结合位点时，转运即达到饱和竞争性抑制若某种载体能同时转运两种或两种以上结构非常相似的物质，其中一种物质浓度增加时，该物质的转运量增加，而其他物质的转运量会减少，该现象称为竞争性抑制。

二）通道转运（二）通道转运v通道转运又称通道介导的易化扩散，是指借助于细胞膜上的通道蛋白通道转运又称通道介导的易化扩散，是指借助于细胞膜上的通道蛋白质将物质从细胞膜高浓度的一侧向低浓度的一侧进行转运的过程质将物质从细胞膜高浓度的一侧向低浓度的一侧进行转运的过程v通道蛋白质一般贯穿细胞膜的全层，主要转运各种离子，其内部存在通道蛋白质一般贯穿细胞膜的全层，主要转运各种离子，其内部存在着一条水相孔道，当该水相孔道打开时，亲水性离子可以迅速地从该着一条水相孔道，当该水相孔道打开时，亲水性离子可以迅速地从该孔道从细胞膜高浓度一侧向低浓度一侧转运；一旦孔道关闭，即使在孔道从细胞膜高浓度一侧向低浓度一侧转运；一旦孔道关闭，即使在膜两侧存在着浓度差，离子不能通过膜两侧存在着浓度差，离子不能通过v通道的开放和关闭是由通道的开放和关闭是由“闸门闸门”来调控的，所以通道又可称为门控通来调控的，所以通道又可称为门控通道根据引起通道开与关的条件的不同，可将门控通道分类，如由膜道根据引起通道开与关的条件的不同，可将门控通道分类，如由膜电位变化引起闸门开与闭的称为电压门控性通道；由化学物质引起闸电位变化引起闸门开与闭的称为电压门控性通道；由化学物质引起闸门开与闭的称为化学门控性通道。

门开与闭的称为化学门控性通道三、主动转运v主动转运（主动转运（active transport）是指某些物质的分子或）是指某些物质的分子或离子，在细胞膜特殊蛋白质的帮助下，从细胞膜浓度低的离子，在细胞膜特殊蛋白质的帮助下，从细胞膜浓度低的一侧向浓度高的一侧转运的过程一侧向浓度高的一侧转运的过程v这些帮助物质完成逆浓度差转运的特殊膜蛋白称为这些帮助物质完成逆浓度差转运的特殊膜蛋白称为“泵泵”，它们具有，它们具有ATP酶的活性，可将细胞内的酶的活性，可将细胞内的ATP分解，提供分解，提供能量，该能量即可帮助物质完成逆浓度差的跨膜转运能量，该能量即可帮助物质完成逆浓度差的跨膜转运v机体内常见的离子泵有钠机体内常见的离子泵有钠-钾泵、钙泵、氢泵等，其中钠钾泵、钙泵、氢泵等，其中钠-钾泵具有非常重要的生理意义钾泵具有非常重要的生理意义v钠钠-钾泵简称钠泵（钾泵简称钠泵（sodium pump），即），即Na+- K+依赖依赖式式ATP酶当细胞内酶当细胞内Na+浓度增高和（或）细胞外浓度增高和（或）细胞外K+浓浓度增高时，钠泵被激活，此时，分解度增高时，钠泵被激活，此时，分解ATP释放能量，并借释放能量，并借此能量使膜外的此能量使膜外的K+逆浓度差进入膜内，同时使膜内的逆浓度差进入膜内，同时使膜内的Na+逆浓度差移出膜外。

逆浓度差移出膜外v一般情况下，每分解一分子一般情况下，每分解一分子ATP,可以将可以将3个个Na+移出膜外，移出膜外，同时将同时将2个个K+移入膜内，从而维持细胞膜外高钠膜内高钾移入膜内，从而维持细胞膜外高钠膜内高钾的状态v钠钠-钾泵的生理意义主要表现在以下几点钾泵的生理意义主要表现在以下几点钠泵活动维持细胞内外钠、钾离子分布不均衡的状态，是可兴奋细胞产生生物电的基础；为继发性主动转运提供能量来源；维持细胞内晶体渗透压的稳定，防止细胞水肿；为细胞代谢提供必需条件钠泵活动造成的膜内高K+是许多代谢反应的必需条件四、入胞和出胞1入胞入胞 v又称胞吞（又称胞吞（endocytosis），指大分子或物质团块进入细），指大分子或物质团块进入细胞的过程如细菌、病毒、大分子营养物质，血浆脂蛋白等胞的过程如细菌、病毒、大分子营养物质，血浆脂蛋白等这些物质进入细胞时，首先与细胞膜上的受体识别并接触，然后接触部位的细胞膜向内凹陷或者伸出伪足，将物质包裹，此后包裹物质的细胞膜融合断裂，使物质和包裹它的细胞膜一起进入细胞内，从而完成了大分子物质或团块进入细胞的过程2出胞出胞 v又称胞吐（又称胞吐（exocytosis），指大分子物质排出细胞的过程，），指大分子物质排出细胞的过程，主要见于细胞的分泌。

主要见于细胞的分泌如内分泌细胞分泌激素、神经末梢释放递质、消化腺细胞分泌消化酶等往往大分子物质在细胞内形成后，即被一层膜性物质包裹形成囊泡，当分泌活动开始后，囊泡向着细胞膜方向移动，直至与细胞膜融合，破裂，至此，包裹在囊泡内的物质就一次性地排出细胞第二节第二节 细胞的跨膜信号转导功能细胞的跨膜信号转导功能一、受体的概念和特征v凡是能与信号分子特异性结合，并引发细胞发生特定生理凡是能与信号分子特异性结合，并引发细胞发生特定生理效应的特殊蛋白质称为受体（效应的特殊蛋白质称为受体（receptor）受体可以存在）受体可以存在于细胞膜、细胞质和细胞核内，但是通常提到的受体指的于细胞膜、细胞质和细胞核内，但是通常提到的受体指的是膜受体是膜受体受体可以对某些特定的化学物质进行识别并与之结合，结合后能激活细胞内的多种酶系，从而引起特定的生理效应在此过程中，作为信号分子的化学物质并未进入到细胞膜内，它所携带的信息通过受体中介转导到细胞内v受体的特征：受体的特征：特异性饱和性可逆性二、跨膜信号转导的方式（一）离子通道耦联受体介导的跨膜信号转导（一）离子通道耦联受体介导的跨膜信号转导1化学门控性通道化学门控性通道 v这类通道蛋白质本身就是受体，所以又称为通道型受体。

这类通道蛋白质本身就是受体，所以又称为通道型受体2电压门控性通道电压门控性通道 v这类通道广泛存在于神经细胞膜、心肌细胞膜和骨骼肌细这类通道广泛存在于神经细胞膜、心肌细胞膜和骨骼肌细胞膜上3机械门控性通道机械门控性通道 v机械性刺激信号能影响此类通道蛋白质功能状态的改变，机械性刺激信号能影响此类通道蛋白质功能状态的改变，从而完成细胞跨膜信号的转导如内耳毛细胞受刺激后出从而完成细胞跨膜信号的转导如内耳毛细胞受刺激后出现的感受器电位就是此类信号转导现的感受器电位就是此类信号转导v由离子通道耦联受体介导的跨膜信号转导的主要特点是作由离子通道耦联受体介导的跨膜信号转导的主要特点是作用部位精确，速度快用部位精确，速度快二）（二）G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导vG蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导是通过膜受体、蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导是通过膜受体、G蛋白、蛋白、G蛋白效应器和第二信使等一系列存在于细胞膜和细胞质蛋白效应器和第二信使等一系列存在于细胞膜和细胞质中的信号分子的共同活动而实现的中的信号分子的共同活动而实现的v在此过程中，首先是细胞外的化学物质（如激素）与靶细在此过程中，首先是细胞外的化学物质（如激素）与靶细胞受体结合，接着激活胞受体结合，接着激活G蛋白，激活的蛋白，激活的G蛋白进而激活蛋白。