导图社区 思维王者-《生理学》第二章细胞的基本功能
《生理学》第二章细胞的基本功能的思维导图整理,医学生必备,希望能通过思维导图的方式将复杂的书本简单化,利于记忆与应用。
编辑于2021-02-07 17:29:02生理二章 细胞的基本功能
胞膜物质转运
跨膜物质转运
单纯扩散
特点
顺 不耗能 被动
物质
脂溶性(非极性)物质或少数不带电的极性小分子
氧气、二氧化碳、氮气、氨气
类固醇激素
乙醇、尿素、甘油、水
速率
取决于
浓度差
通透性
易化扩散
特点
顺浓/电 不耗能 被动 跨膜蛋白
物质
非脂溶性小分子物质或带电离子
形式
经通道的易化扩散(离子通道) (各种带电离子)
基本特性
离子选择性
对一种或几种离子有较高的通透性
取决于
孔道的口径
带电状况
门控特性
电压门控通道
如心肌细胞膜中lf 通道(超级化)
如神经细胞轴突膜中的电压门控钠通道(去极化)
化学门控通道(配体门控通道)
兼通道和受体功能
如骨骼肌终板膜上的N2型乙酰胆碱受体
机械门控通道
通常是质膜感受牵张刺激
如耳蜗基底膜毛细胞上的机械门控通道
动脉血管平滑肌细胞上的机械门控钙通道
某些感觉器细胞(如触觉、听觉、运动觉、位置觉、血压)的环能作用
经载体的易化扩散 (多种水溶性小分子物质或离子跨膜转运)
物质
如葡萄糖、氨基酸
特点
结构特异性
载体只能识别和结合具有特定化学结构的底物
饱和现象
胞膜的载体数量和转运速率有限
竞争性抑制
主动转运
特点
逆浓/电 耗能 浓度梯度明显
是否直接耗能
原发性主动转运
底物
通常为带电离子
介导物
膜蛋白或载体
称为离子泵
化学本质:ATP酶
🌰
钠泵
口诀
两个夹进来,三个拿出去
生理意义
造成的细胞内高钾离子为胞质内许多代谢反应所必需
维持胞内渗透压和细胞容积
钠离子钾离子跨膜浓度梯度是细胞发生电活动的基础
钠泵活动的生电效应可使膜内电位的负值增大
建立的钠离子跨膜浓度梯度为继发性主动转运提供势能储备
抑制剂
哇巴因
钙泵
质子泵
氢钾泵
分布于胃腺壁细胞和肾脏集合管闰细胞顶端膜上
氢泵
分布于各种细胞器膜中
抑制剂
奥美拉唑
继发性主动转运
特点
利用原发性主动转运建立起的钠离子或氢离子浓度梯度,顺浓度梯度的同时使其他物质逆浓度梯度和(或)电位梯度转运
药物抑制原发性,相应的继发性也被抑制
转运方向
同向转运
葡萄糖在小肠黏膜上皮的吸收以及在近端肾小管上皮的重吸收是通过钠-葡萄糖同向转运体实现的
氨基酸同理
反向转运
钠钙交换体
广泛分布于细胞的质膜和其他膜性结构
钠氢交换体
肾小管近端小管上皮细胞的顶端膜分布较多
膜泡运输
出胞
外分泌腺细胞排放酶原颗粒和黏液
内分泌腺细胞分泌激素
神经纤维末梢释放神经递质
入胞
吞噬
固体
吞饮
液相入胞
对底物的选择没有特异性
受体介导入胞
许多大分子物质,如运铁蛋白、低密度脂蛋白、维生素B12转运蛋白
细胞的电活动
静息电位 RP
数值
骨骼肌细胞约为-90mV
神经细胞约-70mV
平滑肌细胞约-55mV
红细胞约-10mV
相关概念
极化
超级化
去极化
反极化
复极化
产生机制
浓度差
钠离子:外/内=12
钾离子:内/外=30
平衡电位
电化学驱动力为0,动力与阻力相等,进出相等
数值
钠离子+67mV
钾离子-98mV
机制
钾离子外流、钠离子内流、钠泵
动作电位 AP
相关概念
升支(去极相)
降支(复极相)
后电位
后去极化电位(又称负后电位)
后超级化电位(又称正后电位)
特点
“全或无”现象
不衰减传播
脉冲式发放(具有不应期)
产生机制
电化学驱动力
可用膜电位与离子平衡电位的差值表示
通透性
电压钳实验🧪
药理学手段
河豚毒素 TTX阻断钠通道
四乙铵 TEA阻断钾通道
膜电导改变的实质
膜电导即膜对离子通透性改变的实质是膜中离子通道的开放和关闭
离子通道的功能状态
静息态
激活态
失活态
AP的触发
阈刺激
三要素
刺激的强度
刺激的持续时间
刺激强度-时间变化率
阈强度(阈值)
能使细胞产生动作电位的最小刺激强度
阈电位 TP
即钠离子的通透性等于钾离子的通透性
比其静息电位小10~20mV
影响因素
电压门控钠通道在胞膜中的分布密度
密度大,阈电位低
电压门控钠通道在胞膜中的功能状态
静息、激活、失活
细胞外的钙离子水平
影响钠通道的激活
胞外钙离子浓度增高,膜对钠离子通透性减少,阈电位抬高,兴奋性下降
低钙惊厥
一直收缩
AP的传播📣
AP在同一细胞上的传播📣
局部电流学说
跳跃式传导
有髓神经纤维
提高传导速度
郎飞结处钠通道密集
减少耗能
动作电位的后电位由钠泵维持
AP在细胞之间的传播📣
缝隙连接
意义
使某些功能一致的同类细胞快速发生同步化活动🎡
🌰
心肌细胞的同步收缩有利于射血🩸
子宫平滑肌的同步收缩有利于胎儿分娩
呼吸中枢神经元同步兴奋有利于呼吸活动
兴奋性及其变化
兴奋性
是生命活动的基本特征之一
可用阈值(阈强度)来衡量,反比
可兴奋细胞
神经细胞
肌细胞
腺细胞
兴奋后兴奋性的变化
绝对不应期
等于锋电位时间
相对不应期
阈上刺激
负后电位前半段
超常期
阈下刺激
负后电位后半段
低常期
正后电位
钠泵的作用
阈上刺激
超级化
局部电位
🌰
骨骼肌终板膜上的终板电位
突触后膜上的兴奋性突触后电位
感觉神经末梢上的发生器电位
特征和意义
不具有“全或无”
衰减性传导
以电紧张方式
没有不应期
空间总和
时间总和
肌细胞的收缩
横纹肌
分类
随意肌
骨骼肌
非随意肌
心肌
骨骼肌神经-肌接头的兴奋传递
结构特征
接头前膜
突触囊泡或小泡
乙酰胆碱ACh
接头后膜 (终板膜)
乙酰胆碱酯酶
ACh分解为胆碱和乙酸
接头间隙
20~30nm
细胞外液
传递过程
电信号
末梢AP
前膜去极化
钙通道开放
钙离子入神经末梢
囊泡出胞、ACh释放
化学信号
ACh激活其通道
被乙酰胆碱酯酶水解
电信号
钠离子钾离子通道通透性增高 (钠离子为主)
终板膜去极化 (终板电位EPP)
激活电压门控钠通道
骨骼肌细胞AP
药理和病理因素
筒箭毒碱和银环蛇毒
阻断ACh通道而松弛肌肉
产生自身抗体
破坏ACh通道导致重症肌无力
破坏钙通道导致肌无力
新斯的明
抑制乙酰胆碱酯酶而改善肌无力患者症状
有机磷农药
胆碱酯酶被磷酸化丧失活性而引起中毒症状
横纹肌细胞的结构特征
肌原纤维和肌节
肌细胞(肌纤维)由肌原纤维构成
肌原纤维由粗细肌丝构成
两Z线之间的区段称为肌节
肌管系统
横管(T管)
胞膜内陷并向深部延伸形成
T管膜或肌膜上有L型钙通道
纵管(L管)
与肌原纤维走向平行的肌质网
L管膜上有钙泵
逆浓度梯度将胞质中钙离子转运至SR内
连接肌质网或终池
JSR膜中嵌有钙释放通道
与T管膜或肌膜上L型钙通道相对应
横纹肌细胞的收缩机制
暗带不变,明带缩短,H带变窄
肌丝的分子结构
粗肌丝
横桥
具有ATP酶活性
有肌动蛋白结合位点
细肌丝
肌丝滑行过程
横桥周期
结合、扭动、复位
横桥周期的运转模式与肌肉收缩的表现
实质
通过肌动蛋白与肌球蛋白的相互作用,将分解ATP获得的化学能转变为机械能的过程
表现
肌肉收缩产生的张力
由每一瞬间与肌动蛋白结合的横桥数决定
肌肉缩短的速度
取决于横桥周期的长度
横纹肌细胞的兴奋收缩耦联
概念
将横纹肌细胞产生AP的电兴奋过程与肌丝滑行的机械收缩联系起来的中间机制
耦联因子
钙离子是最重要的
发生部位
骨骼肌的三联管结构或心肌的二联管
基本步骤
T管膜的动作电位传导
JSR内钙离子的释放
骨骼肌 构象变化触发钙释放机制
心肌 钙诱导钙释放机制
钙触发肌丝滑行
JSR回摄钙离子
钙泵
钠钙交换体
影响横纹肌收缩效能之因素
前负荷
概念
指肌肉在收缩前承受的负荷
初长度
前负荷决定肌肉在收缩前的长度
被动张力
肌肉受到牵拉而弹性回位的张力(不受意识控制)
主动张力
在等长收缩实验中,可测定不同初长度条件下肌肉主动收缩产生的张力
最适初长度
在一定范围内肌肉收缩张力(即主动张力)随初长度的增加而增大,但过度增加则收缩张力下降
长度为2.0~2.2微米
全部横桥都能发挥作用
肌丝间的相互关系也最适合于横桥的活动
能产生最大的收缩张力
后负荷
概念
肌肉在收缩后所承受的负荷
收缩张力
在等张收缩时产生的收缩张力与后负荷大小相等,方向相反
后负荷增大时肌肉收缩张力和速度呈反变
后负荷=0,肌肉缩短速度最大,表现为等张收缩
后负荷增大至肌肉不能缩短时,肌肉产生的张力达最大,表现为等长收缩
肌肉收缩能力
内在特性
因素
胞质内钙离子浓度的变化
与肌丝滑行有关的横桥ATP酶活性
子主题
收缩的总和
AP的升支和降支形成锋电位,锋电位是动作电位的标志
只要产生了动作电位,其幅度只与膜上钠通道数目有关,数目增大,进来的钠离子增多,幅度增大
幅度与刺激强度无关
膜的钠电导和钾电导都有明显的电压依赖性和时间依赖性。书P38 钠是钠,钾是钾,电压依赖性看四根曲线,时间依赖性看一根曲线
静息态和失活态属于稳态,激活态属于瞬态
神经细胞之间的缝隙连接也称电突触
骨骼肌的收缩需在中枢神经系统控制下完成,依赖于神经-肌接头处的兴奋传递、兴奋-收缩耦联、收缩蛋白的横桥周期
EPP是局部电位
在骨骼肌,T管与其两侧的终池形成三联管结构;在心肌,为二联管
粗肌丝由肌球蛋白构成,细肌丝由肌动蛋白(肌纤蛋白)、原肌球蛋白、肌钙蛋白构成
若胞质中的钙离子浓度降低则横桥周期停止
收缩分为等长收缩和等张收缩,最常见的收缩形式是先等长收缩增加张力,再等张收缩
实验中常用初长度来表示前负荷
?
张力(后负荷大),参与的横桥数多,ATP水解时间长,横桥周期长,收缩速度慢