细胞的基本功能

细胞是构成人体最基本的结构和功能单位，它的基本功能包括细胞的跨膜物质转运功能，信号转导功能，生物电现象和肌细胞的收缩功能等。

细胞的基本功能

• 细胞的跨膜物质转运
  • 单纯扩散
    • 单纯扩散：是指脂溶性小分子物质从高浓度一侧向低浓度一侧跨细胞膜转运的过程。单纯扩散是一种简单的物理扩散。 如：O2和CO2
    • 单纯扩散的特点：是不需要膜蛋白的参与和不需要消耗额外的生物能量。
    • 影响单纯扩散的主要因素有两个，一通透性，二浓度差。
  • 易化扩散
    • 易化扩散是指：非脂溶性或脂溶性很小的物质，借助细胞膜上特殊蛋白质的帮助，从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。
    • 易化扩散不需要细胞代谢，提供生物能量。易化扩散需要有膜蛋白帮助才能进行。
    • 参与易化扩散的膜蛋白主要是载体蛋白和通道蛋白
    • 经载体中介的易化扩散的特点
      • 结构特异性
      • 饱和现象
      • 竞争性抑制
    • 经通到中介的易化扩散的特点
      • 转运速度快
      • 离子选择性
      • 门控特性
        • 电压门控性通道
          • 神经纤维上，具有电压门控钠离子通道和电压门控钾离子通道，细胞膜两侧膜电位发生改变，即去极化时可打开这些通道，产生动作电位。
          • 存在最多
        • 化学门控性通道
          • 骨骼肌细胞终板膜上，有乙酰胆碱门控通道，可引起通道开放和钠离子内流，产生终板电位。
        • 机械门控性通道
          • 血管平滑肌细胞具有机械门控钙离子通道，在血压升高对管壁造成牵张时激活，从而引起钙离子内流和血管收缩，实现血流的自身调节。
  • 主动转运
    • 某些物质可在膜蛋白的参与下，细胞通过本身的耗能过程，将物质分子或离子逆浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运过程称为主动转运。
    • 主动转运可按照膜蛋白在转运物质时是否直接消耗能量分为
      • 原发性主动转运
        • 细胞直接利用代谢产生的能量，将物质逆浓度梯度或逆电位梯度转运的过程称为继发性主动转运，介导这一过程的膜蛋白称为离子泵。
          • 离子泵可将细胞内的ATP水解为ADP，并利用高能磷酸键打开后释放的能量完成离子的跨膜转运。 离子泵具有水解ATP的能力，所以也把它称作ATP酶。
      • 继发性主动转运
        • 有些物质在进行逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运时所需的能量不是直接由ATP分解供给，而是利用原发性主动转运所形成的离子浓度梯度进行的物质逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运方式，这种间接利用ATP能量的主动转运过程，称为继发性主动转运。
        • 两种形式
          • 同向转运
            • 是指联合转运的物质为同一方向
          • 逆向转运
            • 指联合转运的物质方向相反，也称交换。
  • 膜泡运输
    • 入胞
      • 细胞外大分子物质或物质团块，如细菌，死亡细胞和细胞碎片等，被细胞膜包裹后以囊泡的形式进入细胞的过程称为入胞。
      • 入胞又分为吞噬和吞饮两种类型
    • 出胞
      • 细胞内大分子物质或物质团块以分泌囊泡的形式排出细胞的过程称为出胞
• 细胞的信号转导功能
  • G蛋白耦联受体介导的信号转导
  • 离子通道受体介导的信号转导
  • 酶联型受体介导的信号转导
• 细胞的生物电现象
  • 静息电位
    • 静息电位是指细胞静息状态下存在于细胞膜内外两侧的电位差
    • 静息电位的产生主要是钾离子外流形成的，也有少量的钠离子内流和钠-钾泵的生电作用参与。
  • 动作电位
    • 动作电位是指细胞在静息电位的基础上接受有效刺激后产生的一个迅速，可向远处传播的膜电位波动。
    • 特点
      • 全或无特性
      • 不衰减式传导
      • 脉冲式
    • 产生条件
      • 阈电位
        • 引起动作电位产生的0界膜电位值
      • 局部兴奋和总和
        • 只限于膜局部的去极化，而不能向远距离传播的电位波动，称为局部兴奋。
        • 局部兴奋的特点
          • 不表现为全或无的特征
          • 电紧张性扩布及传导呈衰减方式，随传播距离的增加而迅速减小。
          • 反应可以总和
            • 空间总和
            • 时间总和
      • 组织的兴奋性及其周期性变化
        • 通常将刺激的时间固定，测定能使组织发生兴奋的最小刺激强度，既阈强度或阈值
        • 绝对不应期
          • 在兴奋后，最初的一段时间，无论增加多长的刺激，也不能使他再次兴奋。
        • 相对不应期
          • 在绝对不应期之后，细胞的兴奋性逐渐恢复，在一定时间内只有受到阈上刺激后方可发生兴奋。
        • 超常期
          • 相对不应期过后，有的细胞会出现兴奋性的轻微变化，首先出现兴奋性的轻度增高。
        • 低常期
          • 随后又出现兴奋性的轻度减低
• 肌细胞的收缩功能
  • 神经-肌接头处的兴奋传递
    • 神经-肌接头由接头前膜，接头后膜和接头间隙三部分组成。
    • 神经-肌接头处兴奋的传递过程： 当兴奋传递到接头前膜→前膜钙离子通道打开，钙离子内流→前膜内囊泡前移，融合，囊泡中的ACH(乙酰胆碱)释放→Ach与后膜上的N2受体特异性结合→后膜对Na，K的离子通透性大（尤其是Na）→后膜产生终板电位（EPP）→EPP电紧张性扩步使邻近的肌膜去极化达到阈电位→肌细胞兴奋，当乙酰胆碱发挥作用后，被Ache水解清除，从而保证肌肉的一次性收缩
    • 特点： ①单向传递 ②时间延搁 ③易受内环境变化的影响
  • 骨骼肌的兴奋-收缩耦联
    • 肌细胞的兴奋不能直接引起收缩，两者之间存在一个偶联过程，将骨骼肌细胞的电兴奋和机械收缩联系起来的中介过程称为兴奋-收缩耦联。
  • 骨骼肌的收缩机制
    • 肌原纤维和肌小节
    • 肌丝的分子组成
      • 粗肌丝 ：肌球蛋白
      • 细肌丝 ：肌动蛋白
  • 骨骼肌收缩效能及其影响因素
    • 骨骼肌的收缩效应
      • 等长收缩
        • 肌肉收缩时长度不变，而张力增加的收缩。
      • 等张收缩
        • 肌肉收缩时，张力不变，而长度缩短的收缩。
    • 影响骨骼肌收缩效能的因素
      • 前负荷
        • 肌肉收缩前所承受的负荷
      • 后负荷
        • 肌肉在收缩过程中所承受的负荷
      • 肌肉收缩能力
        • 与负荷无关的决定，肌肉收缩效能的肌肉本身的内在特性。
      • 收缩的总和
        • 运动单位总和
          • 是中枢神经系统通过改变参与收缩的运动单位数量来改变肌肉收缩强度的一种调节方式
        • 频率效应综合
          • 是中枢系统通过改变运动神经元发放冲动的频率来改变肌肉收缩的形式和收缩强度
          • 当骨骼肌受到一次短促刺激时，可发生一次动作电位，随后出现一次收缩和舒张，这种形式的收缩称为单收缩。
          • 如果刺激的频率相对较低，后一次收缩过程叠加在前一次收缩过程的舒张期，所产生的收缩总和称为不完全强直收缩。
          • 如提高刺激频率后一次收缩过程叠加在前一次收缩过程的收缩期，所产生的收缩总和称为完全强直收缩。