细胞的基本功能

超级全面的生理学知识总结之细胞的基本功能笔记，包括细胞的物质转运功能、细胞的信号传导、细胞的电活动和肌细胞的收缩四部分内容。

细胞的基本功能

• 细胞膜的物质转运功能
  • 细胞膜的化学组成及其分子排列形式
    • 细胞膜的脂质
    • 细胞膜的蛋白质
    • 细胞膜的糖类
  • 跨细胞膜的物质转运
    • 单纯扩散
      • 扩散速率的影响因素
        • 浓度差
        • 通透性
        • 温度和有效面积
    • 易化扩散
      • 经通道的易化扩散
        • 两个基本特征
          • 离子选择性
          • 门控特性
            • 电压门控通道
            • 化学门控通道，也称为配体门控通道
            • 机械门控通道
        • 除离子通道外，还存在水通道
      • 经载体的易化扩散
        • 特点
          • 结构特异性
          • 饱和现象
          • 竞争性抑制
    • 主动转运
      • 原发性主动转运
        • 钠钾泵
          • 钠泵抑制剂哇巴因
        • 钙泵
          • 质膜上的钙泵分解一分子ATP转运一个钙离子出细胞外
          • 内质网上的钙泵分解一分子ATP将两个钙离子从胞质内转至内质网中
        • 质子泵
      • 继发性主动转运
        • 同向转运
        • 反向转运
    • 膜泡运输
      • 膜泡运输运送的是大分子物质，而以上三种方式运输小分子物质
      • 出胞
        • 持续性出胞
        • 调节性出胞
      • 入胞
        • 吞噬
        • 吞饮
          • 液相入胞
          • 受体介导入胞
• 细胞的信号转导
  • 离子通道型受体介导的信号转导
    • 离子通道型受体
    • 阳离子通道受体
    • 氯通道受体
    • 电压门控通道和机械门控通道
  • G蛋白偶联受体介导的信号转导
    • G蛋白偶联受体
    • G蛋白
    • G蛋白效应器
    • 第二信使
    • 蛋白激酶
    • 常见的信号转导通路
      • 受体-G蛋白-AC-cAMP-PKA通路
      • 受体-G蛋白-PLC
        • IP3-Ca2+通路
        • DG-PKC通路
      • Ca信号系统
  • 酶联型受体介导的信号转导
    • 酪氨酸激酶受体
    • 酪氨酸激酶结合型受体
    • 鸟苷酸环化酶受体
    • 丝氨酸/苏氨酸激酶受体
  • 核受体介导的信号转导
• 细胞的电活动
  • 静息电位
    • 静息电位的概念和测定
      • 极化
      • 超极化
      • 去极化
      • 反极化
      • 复极化
      • 超射
    • 静息电位的产生机制
      • 细胞膜两侧离子的浓度差与平衡电位
        • 离子的平衡电位Ex（计算公式）
      • 静息时细胞膜对离子的相对通透性
        • 细胞膜的静息电位Em的加权计算
      • 钠泵的生电作用
        • 分解1个ATP ，移入2个钾离子，移出3个钠离子 相当于把一个正电荷移出膜外
    • 影响静息电位水平的因素
      • 细胞外液钾离子浓度
      • 膜对钾和钠的相对通透性
      • 钠泵活动水平
  • 动作电位
    • 动作电位的概念及特点
      • 概念
        • 锋电位
        • 去极相
        • 复极相
        • 后电位
        • 负后电位
        • 正后电位
      • 特点
        • 全或无
        • 不衰减传播
        • 脉冲式发放
    • 动作电位的产生机制
      • 电化学驱动力及其变化
        • 电化学驱动力的公式
      • 动作电位期间，细胞膜通透性（电导）的变化
        • 先钠后钾
          • 钠有两个门，三种状态，钾有一个门，两种状态
        • 电导特性
          • 电压依赖性
            • 膜电位去极化程度越大，膜电导就越大
          • 时间依赖性
            • 钠快速激活，钾缓慢激活
        • 膜电导改变的实质
          • 是膜中离子通道的开放和关闭
    • 动作电位的触发
      • 阈刺激
        • 有三个参数:刺激强度，刺激持续时间，刺激强度时间变化率
        • 一般其他两个固定，只改变刺激强度
      • 阈电位
        • 影响阈电位水平的主要因素
          • 钠通道的分布密度和功能状态
          • 细胞外钙离子的水平：钙增加，膜对钠的通透性越低，阈电位高，兴奋性低
    • 动作电位的传播
      • 动作电位在同一细胞上的传播
        • 无髓神经纤维的传播
          • 顺序传导
          • 速度的增加，依靠神经纤维直径的增粗
        • 有髓神经纤上的传播
          • 跳跃式传导
          • 速度的增加，靠神经纤维直径的增粗与髓鞘的形成
      • 动作电位在细胞之间的传播
        • 靠缝隙连接传播
        • 细胞内高钙，ph降低时缝隙连接通道关闭，避免酸中毒或钙超载的损伤扩散
    • 兴奋性及其变化
      • 兴奋性及其变化
        • 兴奋性
          • 其标志是动作电位
          • 阈值越小，兴奋性越高
        • 细胞兴奋后兴奋性的变化
          • 绝对不应期
          • 相对不应期
          • 超常期
          • 低常期
  • 电紧张和局部电位
    • 细胞膜和胞质的被动电学特性
      • 膜电容
      • 膜电阻
      • 轴向电阻
    • 电紧张电位
      • 概念
      • 其传播范围和生成速度
        • 空间常数λ
          • 空间常数越大，电紧张电位传播的范围和对临近膜的影响范围就越大
        • 时间常数τ
          • 时间常数越小，电紧张点位生成的速度就越快
        • 有髓神经纤维上动作电位的传导速度较快，是由于轴突被髓鞘包裹后，膜电阻加大，模电容减小，从而使空间常数加大，时间常数减小的缘故
      • 电紧张电位的极性
      • 电紧张电位的特征
        • 等级性电位
        • 衰减性传导
        • 电位可融合，无不应期
    • 局部电位
      • 局部电位概念
        • 由阈下刺激引起
      • 特点
        • 同电紧张电位的特征
• 肌细胞的收缩
  • 骨骼肌神经-肌接头处的兴奋传递
    • 骨骼肌神经肌接头的结构特征
      • 接头前膜
        • 内侧有囊泡，囊泡中有乙酰胆碱
      • 接头间隙
      • 接头后膜即终板模
        • 分布有N2型乙酰胆碱受体阳离子通道和乙酰胆碱酯酶
    • 骨骼肌神经肌接头的兴奋传递过程
      • 具有电-化学-电传递的特点
      • 使阳离子通道打开，钠内流，产生终板电位，当去极化达到阈电位水平时爆发动作电位
      • 乙酰胆碱的释放是一个关键步骤
        • 接头前膜的乙酰胆碱释放具有钙离子依赖性
        • 运动神经末梢释放乙酰胆碱是一种量子释放
      • 影响因素
        • 使用性增强即强直后增强
        • 还受到药物和病理因素影响
  • 横纹肌细胞的结构特征
    • 肌原纤维和肌节
      • 肌节
      • 明带（I）和暗带（A）
      • M线和z线
      • H带
    • 肌管系统
      • 横管又称T管
        • 与终池组成联管
          • 心肌二联管
          • 骨骼三联管
      • 纵管也称L管即肌质网
      • 纵行肌质网LSR
        • 上面有钙泵
      • 连接肌质网JSR，即终池
        • 有钙释放通道
  • 横纹肌细胞的收缩机制
    • 肌丝的分子结构
      • 粗肌丝
        • 由肌球蛋白构成
        • 肌球蛋白分头部和杆状部，头部称作横桥，横桥有ATP酶活性且能与肌动蛋白结合， 激活后向m线方向扭动，是动力来源
      • 细肌丝
        • 肌动蛋白
          • 上面有和横桥结合的位点
        • 原肌球蛋白
          • 呈长条形，处于舒张状态时，掩盖横桥结合位点，抑制肌丝滑行
        • 肌钙蛋白
          • 有三种类型，前两种分别与肌动蛋白和原肌球蛋白结合，第三种 可以结合钙离子
    • 肌丝滑行的过程
      • 横桥与ADP和磷酸结合时处于高势能和高亲和力状态
      • 胞质钙离子浓度升高，横桥与肌动蛋白结合
      • 横桥拖动细肌丝向m线方向滑行，同时与横桥结合的ATP和磷酸被解离
      • 之后横桥与ATP结合，导致亲和力降低，进而导致与肌动蛋白分离
    • 横桥周期的运转模式与肌肉收缩的表现
      • 本质是将分解的ATP获得的化学能转变为机械能的过程
      • 产生的张力由一瞬间肌动蛋白结合的横桥数决定，缩短速度则决定于横桥周期的长短
  • 横纹肌兴奋-收缩耦联
    • 横纹肌细胞的电兴奋过程
    • 钙是重要的偶联因子
    • 发生部位在三联管或二联管
    • 兴奋收缩耦联的基本步骤
      • 动作电位激活L型钙通道
        • 可特异性阻断L型钙通道的物质是锰离子Mn2+
      • JSR中钙离子的释放
      • 钙离子触发肌丝滑行
      • 经LSR上的钙泵，JSR回收钙离子
  • 影响横纹肌收缩效能的因素
    • 前负荷
      • 前负荷通常可看做初长度
      • 最适初长度对应的肌节长度为2.0-22um
    • 后负荷
      • 一般先等长后等张收缩
      • 后负荷较大时，横桥头部摆动速度减慢，横桥周期延长
    • 肌肉收缩能力
      • 胞质中钙离子浓度的变化，横桥ATP酶的活性等等总和
    • 收缩的总和
      • 多纤维总和
        • 大小原则
          • 收缩逐渐增强，先增加小的，再增加大的运动单位收缩
          • 舒张时则相反
      • 频率总和
        • 不完全强直收缩
        • 完全强直收缩
          • 生理情况下，骨骼肌收缩几乎都以完全强制收缩形式进行
        • 一个横桥周期所需要的时间为20到200毫秒，而骨骼肌细胞的动作电位为数毫秒 故可以在一个横桥周期中产生多次骨骼肌动作电位，形成强直收缩