【最新】二、细胞的基本功能.docx

二、细胞的基本功能西医综合考试大纲本章节部分:1.细胞的跨膜物质转运：单纯扩散、经载体和经通道易化扩散、原发性和继发性主动转运、出胞和入胞2.细胞的跨膜信号转导：由 G 蛋白偶联受体、离子通道受体和酶偶联受体介导的信号转导3.神经和骨骼肌细胞的静息电位和动作电位及其简要的产生机制4.刺激和阈刺激，可兴奋细胞（或组织），组织的兴奋，兴奋性及兴奋后兴奋性的变化电紧张电位和局部电位5.动作电位（或兴奋）的引起和它在同一细胞上的传导6.神经-骨骼肌接头处的兴奋传递7.横纹肌的收缩机制、兴奋-收缩偶联和影响收缩效能的因素知识概要:细胞膜蛋白的功能 :物质转运功能、受体功能、酶的功能细胞膜外表面糖链具有受体和抗体的作用1.细胞的跨膜物质转运: 单纯扩散、经载体和经通道易化扩散、原发性和继发性主动转运、出胞和入胞细胞的跨膜物质转运液态镶嵌模型 ,(Singer,1972)小分子跨膜运输通过 :单纯扩散、易化扩散、主动转运大分子跨膜运输通过 :出胞、入胞单纯扩散 :是一种简单的穿越质膜的物理扩散 ,没有生物学转运机制参与特点 :扩散方向及速度取决于 :该物质在细胞膜两侧的浓度差 ;膜对该物质的通透性无饱和现象转运物质 :脂溶性物质、少数分子很小的水溶性物质例 :CO2、 O2、 H2O、 NH3(肾小管上皮细胞泌 NH3)、 N2Ps:当电位梯度较大且与浓度梯度作用方向相反时可逆浓度梯度扩散易化扩散 :指物质的扩散是在通道或载体蛋白质的帮助下完成的转运物质 :非脂溶性物质经载体易化扩散 :特点 :有饱和现象例 :葡萄糖通过一般细胞 (由细胞外液进入 RBC 内 ,由血液进入脑细胞 )、氨基酸、核苷酸经通道易化扩散 :特点 :顺浓度梯度 ,速度快 ,具有离子选择性 ,无饱和现象转运物质 :一般是带电离子例 :离子通道 :钠通道 、钙通道、钾通道 (静息时 )等水通道参与产生生物电 :静息电位的产生、动作电位去极化时相的形成、动作电位复极化时相的形成、局部电位的产生离子通道 :为一类膜蛋白有静息 (备用 )、激活和失活三种状态通道对离子导通表现为开放和关闭两种状态离子通过细胞膜的扩散量取决于 :膜两侧该离子的浓度梯度 、 离子的通透性 、 粒子所受电场力分 :① 电压门控通道 :又称配体门控通道例 :除突触后膜和终板膜以外的 神经 、肌肉 细胞② 化学门控通道 :例 :神经 -肌肉接头处 Ach 门控通道 ,Ach 的受体是通道的一组成部分 ,只有在 Ach 与受体结合后通道才打开③ 机械门控通道 :例 :毛细胞电压门控 Na+通道 :有静息 (备用 )、 激活和失活三种状态通道对离子导通表现为开放和关闭两种状态电压门控 K+通道 :有静息 (备用 )、 激活两种状态通道对离子导通表现为开放和关闭两种状态Ps:神经纤维鞘上 Na+通道 :为电压门控通道 ;有髓神经纤维 ,主要分布于郎飞结 ;去极化达阈电位时引发正反馈 ,与动作电位的去极相有关Na+通道特异性阻滞剂 :河豚毒K+通道特异性阻滞剂 :四乙基胺经载体的易化扩散 经通道的易化扩散介导方式 借助于载体蛋白的介导 借助于通道蛋白的介导转运方向 顺浓度梯度进行 顺浓度梯度或电位梯度进行转运速率 慢 (102~105 个离子或分子 /s) 快 (106~108 个离子 /s)特性 载体与溶质的结合具有化学结构特异性 离子通道具有离子选择性和门控特性特点 ① 化学结构特异性② 竞争性抑制③ 有饱和现象① 相对特异性 ,特异性无载体蛋白高② 通道的导通有开放和关闭两种不同状态③ 无饱和现象举例 葡萄糖、氨基酸、核苷酸等的跨膜转运 K+、 Na+、 Cl-、 Ca2+的快速移动生物电产生时的跨膜离子移动Ps:经通道和经载体易化扩散的主要区别 :物质转运速率水分子跨膜转运方式 :单纯扩散、经水通道和离子通道转运主动转运 :是指离子泵利用分解 ATP 产生的能量将离子逆浓度和 (或 )电位梯度进行跨膜转运的过程特点 :消耗能量原发性主动转运 :指细胞直接利用代谢产生的能量 (ATP)将物质 (通常是带电离子 )逆浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运过程特点 :需膜蛋白介导、具饱和性例 :㈠ 钠泵 :亦称 Na+-K+-ATP 酶具有 ATP 酶活性 ,可分解 ATP 而获能 ,分解一分子 ATP,将 3 个 Na+移出胞外 ,2 个 K+移入胞内细胞外液 [Na+]约为胞内的 10 倍消耗的能量占哺乳动物细胞代谢能量的 20%~30%部位 :是哺乳动物细胞膜上普遍存在的蛋白质 (一种镶嵌于细胞膜上的蛋白质 )特异性抑制剂 :哇巴因作用 :① 钠泵活动造成的高 K+为胞质内许多代谢反应所必需 (如核糖体合成蛋白质 )② 细胞生电活动的前提条件 (维持正常静息电位 ,是静息电位产生的基础 )③ 维持细胞内渗透压和细胞容积④ 维持细胞内 pH 的稳定具有重要意义⑤ 胞外高 Na+势能储备 :如 H+、 Ca2+、葡萄糖和氨基酸的逆浓度梯度转运⑥ 形成并维持细胞膜内外正常 K+、 Na+浓度差㈡ 钙泵 (Ca2+-ATP 酶 ):需消耗能量例 :骨骼肌胞浆中 Ca2+向肌浆网内的聚集㈢ 质子泵 (H+-ATP 酶 )Ps: 细胞内液与组织液通常具有相同的总渗透压Na+(带电粒子 )跨膜转运的方式有 :易化扩散和主动转运2009.156.与发生细胞生物电有关的跨膜物质转运形式有A.经载体易化扩散B.经化学门控通道易化扩散C.经电压门控通道易化扩散D.原发性主动转运 Key:BCD解析 :经化学门控通道易化扩散与电兴奋经突触传递相关 ;经电压门控通道易化扩散与动作电位的形成相关 ;原发性主动转运与静息电位的形成相关继发性主动转运 :细胞膜 利用钠泵分解 ATP 释放的能量 所建立起的 细胞膜内外Na+浓度差的势能储备 ,再由转运体蛋白完成 的逆电化学梯度差的跨膜转运 (关键 :钠泵、载体 )同向转运 :转运分子与 Na+扩散方向相同逆向转运 :转运分子与 Na+扩散方向相反例 : Na+-H+交换 、 Na+-Ca2+交换小肠黏膜上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖 、 氨基酸(即葡萄糖、氨基酸的重吸收 )、分泌 H+大多数脂溶性维生素的吸收I-由血液进入甲状腺上皮细胞内单胺类、肽类递质的转运原发性主动转运 继发性主动转运转运方向 逆浓度梯度或电位梯度 逆浓度梯度或电位梯度是否耗能 耗能 耗能能量来源 直接利用钠泵分解 ATP供能来自 Na+在膜两侧的浓度势能差间接利用钠泵分解 ATP 供能举例 钠泵 :Na+移出胞外 葡萄糖、氨基酸在小肠和肾小管的吸收 ;神经末梢在K+移入胞内 突触间隙摄取肽类神经递质 ;甲状腺上皮细胞聚碘 ;Na+-H+交换和 Na+-Ca2+交换Ps:有饱和现象 :经载体易化扩散 、 原发性主动转运 (钠泵、钙泵 )、 继发性主动转运无饱和现象 :单纯扩散、经通道的易化扩散单纯扩散、易化扩散与主动转运比较单纯扩散 易化扩散 主动转运举例 O2、 CO2、 N2、 H2O乙醇、尿素、甘油葡萄糖进入 RBCK+、 Na+、 Cl-、 Ca2+肠及肾小管吸收葡萄糖Na+泵、 Ca2+泵、 H+-K+泵移动方向 物质分子或离子从高浓度一侧移向低浓度一侧物质从高浓度或高电位梯度一侧移向低梯度的一侧物质分子或离子逆浓度差或电位差移动移动过程 无需帮助 ,自由扩散 需要离子通道或载体帮助 需要 ”泵 ”的参与终止条件 达细胞膜两侧浓度相等或电化学势能差 =0 时停止达细胞膜两侧浓度相等或电化学势差 =0 时停止受 ”泵 ”的控制能量消耗 不消耗所通过膜的能量 ;能量来自高浓度本身势能不消耗所通过膜的能量属于被动转运消耗的能量由膜或膜所属细胞供给出胞和入胞 :出胞 :例 :内分泌腺细胞将合成的激素分泌到血液或组织液中Ca2+触发的 运动神经末梢的递质 (Ach)释放入胞 :出胞 入胞定义 是指胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程是指大分子物质或物质团块借助于细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡的方式进入细胞的过程特点 细胞排出大分子物质 大分子物质进入细胞举例 见于细胞的分泌活动 :内分泌腺细胞分泌激素到血液、组织液外分泌腺分泌酶原、黏液到腺管腔中神经纤维末梢突触囊泡内递质的释放见于细胞外某些团块物质进入细胞的过程 :部分多肽类激素、抗体、运铁蛋白、 LDL、病毒 (流感病毒、脊髓灰质炎病毒 )、大分子营养物质2.由 G 蛋白偶联受体、离子通道受体和酶偶联受体介导的信号转导G 蛋白偶联受体介导的信号转导 :G 蛋白偶联受体 :配体为多肽和蛋白质类激素是一条包含 7 次跨膜的肽链可间接激活腺苷酸环化酶可激活鸟苷酸结合蛋白G 蛋白 :连接膜受体与离子通道 ,与细胞外信号分子结合 ,来源于同一受体超家族由 α 、 β 和 γ 三个亚单位构成α 亚单位具有结合 GTP 或 GDP 的能力 ,及 GTP 酶的活性有结合 GDP 的失活态和结合 GTP 的激活态两种第二信使 :cAMP:作用 :活化 PKAIP3:作用 :使胞内 Ca2+库释放 Ca2+DG:作用 :活化 PLA举例 :肾上腺素离子通道受体介导的信号转导 :离子通道受体 :神经 -肌肉接头终板膜跨膜信号转导方式酶偶联受体介导的信号转导 :酶偶联受体 :酪氨酸蛋白激酶受体 :胰岛素蛋白激酶使底物磷酸化 ,信号逐级放大鸟苷酸环化酶受体 :配体为 ANP3.神经和骨骼肌细胞的静息电位和动作电位及其简要的产生机制静息电位及其简要的产生机制 :两侧离子分布 静息状态下的通透性 对静息电位的贡献K+ 膜内为膜外的 30 倍 最大 最大Na+ 膜外为膜内的 10 倍 小 较大Cl- 膜外为膜内的 30 倍 无主动转运 ,被动分布 很小Ca2+ 在膜两侧浓度很低 很低 (1.2/0.1μ mol/L) 可忽略不计离子的平衡电位 :当电位差驱动力 =浓度差驱动力 ,达稳态时 ,此时的跨膜电位差称为该离子的平衡电位电化学驱动力 =[膜电位 (Em)-该离子的平衡电位 (Ek)]Na+ K+ Ca2+ Cl-神经细胞静息电位 -90mV -90mV -90mV -90mV平衡电位 +56mV -102mV +125mV -76mV电化学驱动力 146mV 12mV 152.5mV 14mVCa2+为二价离子 ,按 Nernst 公式 ,应为 (-90-125)/2=152.5mV静息时 ,电化学驱动力 :K+最大 ,Ca2+最小静息电位的产生 :静息电位是由于静息时离子跨膜扩散的结果 ,因此膜对离子的通透性决定其对静息电位的贡献大小静息状态下 ,膜主要对 K+通透 ,细胞内高 K+,K+的通透性是 Na+的 10~100 倍 ,因此 静息电位 总是 接近于 K+平衡电位 ,但比 K+平衡电位略小 (或略负 )[因Na+的影响 ]不同细胞静息电位 (RP)不同 :骨骼肌细胞 -90mV,神经细胞 -70mV,平滑肌细胞-55mV,RBC-10mV静息电位通常是平稳的直流电 ,但在心肌和平滑肌细胞会出现自发性的静息电位波动钠通道 :电压门控 ;去极化达阈电位时 ,可引起正反馈扩散驱动力 :浓度差和电位差每种离子的平衡电位可由 Nernst 公式计算出钾离子平衡电位 :-90~-100mVK+处于平衡电位时 ,细胞膜内侧 K+的 净 外流为零细胞外液的 K+浓度 ↑ 时 ,K+平衡电位 ↓钠离子平衡电位 :+50~+70mV静息时 ,神经纤维的跨膜电位梯度与 K+的浓度梯度方向相反 ,与 Na+、 Cl-的浓度梯度方向相同 ,且阻碍 K+、 Na+外流 ,促进 Na+内流神经细胞在兴奋过程中 ,Na+内流和 K+外流的量取决于各自平衡电位人工增加细胞外液中 Na+浓度时 ,单根神经纤维动作电位的幅度将 ↑细胞外液的 K+浓度明显 ↓ 时 ,Na+内流的驱动力 ↑细胞外液的 K+浓度明显 ↑ 时 ,静息电位的绝对值将 ↓Na+通透性 ↑→ RP↓动作电位及其简要的产生机制神经。