生理细胞的基本功能

这是一篇关于2——细胞的基本功能的思维导图，包含化学组成、 物质的跨膜转运、静息电位、动作电位、细胞的信号传导等。

细胞膜基本结构及其跨膜转运

• 化学组成
  • 膜脂质：磷脂70%>胆固醇>糖脂
    • 双嗜性分子
  • 膜蛋白
    • 表面蛋白30%+整合蛋白70%
    • 物质转运+传递信息+酶活性+标志物
  • 膜糖：抗原决定簇/细胞标记
• 物质的跨膜转运
  • 单纯扩散
    • O2、CO2、N2、类固醇激素、乙醇、尿素、甘油、水等
  • 易化扩散
    • 经载体
      • 葡萄糖、aa、核苷酸
      • 特点
        • 结构特异性
        • 饱和现象
        • 竞争性抑制
    • 经离子通道
      • 带电离子
      • 特点
        • 转运速率快
        • 离子选择性【没有载体蛋白严格】
        • 门控特性
          • 电压门控
            • Na、Cl、K、Ca
              • 通道阻滞剂
                • 河豚毒素：Na 四乙铵：K
          • 化学/配体门控
            • ACh
          • 机械门控
            • 内耳毛细胞
          • 非门控
            • 少数通道始终开放，如神经纤维上的钾漏通道
      • 除离子通道外，还有水通道，由水孔蛋白AQP介导
  • 主动转运
    • 原发性主动转运
      • 直接利用ATP分解产生的能量
      • 离子泵/ATP酶:Na泵
        • 特点
          • 有Mg参与
          • 耦联泵出3Na，2K，无其他离子
            • 产生电流
          • 直接能源：ATP
        • 生理意义
          • 具有兴奋性基础
          • 维持细胞正常形态
          • 建立Na浓度势能储备：继发性主动转运能量来源
    • 继发性主动。联合转运
      • 利用原发性主动转运建立起的Na+势能储备，间接利用ATP能量
      • 同向转运：葡萄糖在小肠上皮、肾小管上皮的重吸收、aa在小肠的吸收
      • 反向转运：Na+-Ca2+交换体；Na+-H+交换体
  • 膜泡/批量运输
    • 出胞
      • 递质释放、分泌激素、分泌酶原颗粒
      • 电位变化→Ca通道开放→Ca浓度升高→膜融合
    • 入胞
      • 细胞膜识别→膜内陷包裹→膜断裂形成吞噬泡→吞噬泡被lysosome的酶分解
      • 吞噬（S）
      • 吞饮（L）
• 静息电位
  • RP/跨膜RP/膜电位MP
    • 稳定，不可扩步
    • 大多数细胞的RP：-10～-100mV 不是所有细胞都有RP：心脏自律细胞、胃肠道自律细胞
    • RP减小（绝对值减小）：膜内外电位差减小
  • 机制
    • 1、膜两侧浓度差与平衡电位
      • 细胞外：30Cl-、12Na+ 细胞内：30K+、蛋白质负离子
    • 2、膜对离子的相对通透性
      • K+离子的通透性最高 对K+的通透性大约是Na+的50～100倍，对A-几乎没有通透性
  • 影响静息电位的因素
    • 细胞外液K+浓度
    • Na泵参与细胞内负电位的形成
  • RP测量值-77比计算值-87高10mV
  • 细胞膜对K通透性↑：RP↑ Na泵活动障碍：RP↓ 细胞膜外K浓度升高：RP↓
• 动作电位
  • 可兴奋细胞接受有效刺激后产生的一个迅速而短暂的逆转，并且可扩步的电位变化
  • 名词
    • 锋电位：RP-峰值-阈电位
    • 后电位
      • 去极化后电位【负后电位】：阈电位-RP
        • 钾离子外流后造成临时拥堵，阻碍了后续钾离子
      • 超极化后电位【正后电位】：超极化
        • 钠钾泵的生电效应
    • 超射：膜电位高于零电位的部分
  • AP-RP区别
    • AP快速连续变化；RP稳定
    • AP可扩步，RP不可
    • AP代表细胞兴奋，RP代表细胞静息
  • 特征
    • ”全或无“现象
    • 不衰减传播，幅度和波形始终保持不变
    • 脉冲式发放（不应期）
  • 机制
    • 上升支（内向电流）
      • 有效刺激→膜去极化→Na通道开放→少量Na内流→进一步去极化→更多Na内流→Na以很强的电化学驱动力快速内流
        • Na内流的再生性循环（正反馈）
    • 下降支（外向电流）
      • K外流
  • 膜电导
    • 膜对离子通透性的指标
    • 实质：膜离子通道的开放或关闭的变化
  • 离子通道功能状态
    • Na
      • m（激活门）、h（失活门）
      • 关闭/备用：静息状态的Na
        • m- h+
      • 激活
        • m+ h+
      • 失活：受再大刺激也不开放
        • h-
    • K
      • n闸门（没有失活状态）
  • AP产生条件
    • 刺激
      • 强度+持续时间+刺激强度对时间的变化率
        • 若变化率太慢，即使再大的刺激强度也不能引起AP
      • 阈强度
        • 产生AP的最小刺激强度
      • 阈刺激
        • 相当于阈强度的刺激
      • 阈上刺激
        • 大于阈强度的刺激
      • 阈下刺激
        • 小于阈强度的刺激
    • 阈电位
  • 局部电位/反应/兴奋
    • 细胞膜部分离子通道开放，形成轻度的去极化或超极化反应，不足以达到阈电位
    • 实质
      • 可兴奋细胞的一种主动反应
    • 特点
      • 1、等级性反应：其幅度与刺激强度正相关，不具有“全或无”的特点
      • 2、衰减性传播，局部电位以电紧张的方式向周围扩布
      • 3、无不应期，可以叠加总和（空间和时间总和）
  • 组织的兴奋和兴奋性
    • 兴奋
      • 细胞对刺激发生反应的过程
      • 本质：AP
    • 兴奋性
      • 可兴奋细胞受刺激后产生AP的能力
        • 可兴奋细胞：神经细胞、肌细胞、部分腺细胞
      • 影响因素
        • RP
        • 阈电位水平
        • 离子通道状态
    • 兴奋后兴奋性的变化
      • 绝对不应期
        • 兴奋性=0；钠通道全部开放或失活
      • 相对不应期
        • 兴奋性<正常；少数钠通道复活；给予阈上刺激可引发AP
      • 超常期
        • 兴奋性>正常；钠通道基本复活；膜电位尚未回到静息电位；给予阈下刺激可引发AP
      • 低常期
        • 兴奋性<正常；钠通道完全复活；超极化状态；给予阈上刺激可引发AP
  • 兴奋的传导
    • 实质：AP在细胞膜上扩布
    • 同一细胞上的扩布：传导 神经纤维上：神经冲动
    • 无髓神经纤维上的传导
      • 局部电流
      • *动作电位可以双向传导，但不能反着传（不应期），只能向前传
    • 有髓神经纤维上的传导
      • 在郎飞结处，跳跃式传导（耗能少）
• 细胞的信号传导
  • G蛋白耦联受体介导的信号传导
    • 激活后作用于G蛋白，引发一系列以信号蛋白为主的级联反应
    • G蛋白耦联受体
      • 7次跨膜受体
      • 膜外N端：识别结合第一信使
      • 膜内C端：激活G蛋白
      • 配体＋G蛋白耦联受体＝激活的G蛋白耦联受体
    • G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）
      • α
        • G蛋白主要的功能亚单位
        • 既有结合GTP或GDP的能力，又具有GTP酶活性
      • β、y
        • 通常形成功能复合体发挥作用
      • 与GDP结合失活，与GTP结合激活
      • 激活的G蛋白耦联受体＋G蛋白＝激活的G蛋白
    • G蛋白效应器
      • 催化生成（或分解）第二信使物质
      • 腺苷酸环化酶（AC）、磷脂酶C（PLC）、磷脂酶A2（PLA2）、磷酸二酯酶（PDE）
      • 激活的G蛋白＋G蛋白效应器＝激活的G蛋白效应器
    • 第二信使
      • 是指激素、神经递质、细胞因子等细胞外信使分子（第一信使）作用于膜受体后产生的细胞内信使因子
      • cAMP、IP3、DG、cGMP、Ca2＋、AA及其代谢产物等
      • 激活的G蛋白效应器＋第二信使＝第二信使浓度↑或↓
    • 蛋白激酶
      • 是一类将ATP分子上的磷酸基团转移到底物蛋白而产生蛋白磷酸化的酶类
      • 由第二信使激活的蛋白激酶常称为第二信使依赖性蛋白激酶，如cAMP依赖性蛋白激酶即蛋白激酶A（PKA）、Ca2＋依赖性蛋白激酶即蛋白激酶C（PKC）等
      • 第二信使浓度↑或↓＋第二信使依赖性蛋白激酶＝酶或通道或转录因子被激活或抑制
    • 常见的信号转导同路
      • 受体-G蛋白-AC-cAMP-PKA通路
      • 受体-G蛋白-PLC途径
      • Ca2＋信号系统
  • 离子通道型受体介导
  • 酶联型受体介导的信号转导
    • 酪氨酸激酶受体
    • 鸟苷酸环化酶受体
    • 丝氨酸/苏氨酸激酶受体
• 肌细胞收缩
  • 骨骼肌神经-肌接头处的兴奋传递
    • 神经-肌肉接头处的兴奋传递
      • 接头前膜：内有含Ach的囊泡
      • 接头间隙：充满细胞外液
      • 接头后膜（终板膜）：膜上有N2型Ach受体阳离子通道、AChE
      • 兴奋传递过程
        • 神经纤维AP→接头前膜去极化→Ca通道开放→Ca²进入前膜→前膜释放ACh→ACh激活后膜ACh受体,通道开放→终板膜对Na*、K通透性增高→Na内流（主要）和K外流→终板膜去极化，称为终板电位（一种局部电位）→电紧张性扩布至邻近肌膜→达阈电位→AP
      • 传递特征
        • 电-化学-电
        • 单向传递
        • 时间延搁，传递速度比AP传导慢
        • 易受环境、药物影响
          • Ca促进ACh释放 箭毒与ACh竞争受体通道→肌松作用 有机磷酸酯类抑制AChE→肌肉震颤
    • 肌小节
      • 肌原纤维
        • 明带（I）
          • 只有细肌丝
        • 暗带（A）
        • H带
          • 只有粗肌丝 暗带中央一段相对透明的区域 随着细肌丝深入变短
        • M线
          • H带中央横线，固定成束的粗肌丝
        • Z线
          • 明带中央横线
      • 肌节
        • 相邻两Z线之间的区段
        • 肌肉收缩和舒张的基本单位
        • 1/2I＋A＋1/2I
      • 肌管系统
        • 横管T系统
          • 细胞膜从表面向肌纤维内延伸，与肌原纤维垂直
          • 作用：将肌细胞兴奋时的AP传至肌细胞深部
        • 纵管L系统（肌质网）
          • 与肌原纤维平行
          • 作用贮存、释放、聚积钙
          • 肌质网紧靠横管处膨大：终末池
        • *T和L内腔并不相通
        • 三联管
          • T管+两侧终末池形成（骨骼肌）
        • 二联管
          • T管与单侧的终池形成（心肌）
        • 兴奋-收缩耦联的结构基础
    • 兴奋-收缩耦联
      • 耦联因子：Ca
      • T管传递AP至肌细胞深部
      • 三联体把电信息转变为终末池释放Ca→Ca增多，与肌钙蛋白结合→肌肉收缩
      • Ca泵回摄，胞浆Ca减少→肌肉舒张
  • 收缩机制
    • 肌丝的分子结构
      • 粗肌丝
        • 肌凝/肌球蛋白
          • 杆部聚合成束，朝向暗带M线排列，形成粗肌丝主干 头部裸露在表面，形成横桥（肌球蛋白的活性部分）
            • 横桥
              • 与肌纤蛋白结合，拉动细肌丝滑行
              • 有ATP酶活性
      • 细肌丝
        • 肌动/肌纤蛋白
          • 球状，聚合形成串珠状，与肌丝滑行有直接关系
        • 原肌球（凝）蛋白
          • 阻碍横桥与肌动蛋白结合
        • 肌钙蛋白
          • 解除原肌球蛋白对肌动蛋白和横桥的阻碍
      • 收缩蛋白：肌球蛋白+肌动蛋白 调节蛋白：原肌球（凝）蛋白+肌钙蛋白
    • 肌丝滑行的过程
      • 横桥周期
        • 肌球蛋白的横桥与肌动蛋白结合、扭动、复位过程
      • 肌肉收缩
        • 舒张状态时，横桥结合ATP将其分解，释放的能量架起横桥处于高势能
        • 原肌凝蛋白遮盖肌动蛋白上的结合位点
        • 钙离子结合肌钙蛋白，肌钙蛋白变构，暴露结合位点，横桥与肌动蛋白结合
        • 肌球蛋白结合ATP，分解为ADP、Pi→Pi使横桥拖动细肌丝向肌小节中央滑行
      • 肌肉舒张
        • Ca浓度降低，肌钙蛋白恢复原来构型，活性位点再次被掩盖
    • 横桥周期的运转模式与肌肉收缩的表现
      • 肌肉收缩所能产生的张力由每一瞬间与肌动蛋白结合的横桥数决定
      • 肌肉收缩的速度取决于横桥周期的长短
  • 肌肉收缩
    • 收缩形式
      • 取决于刺激条件+收缩时负荷大小+肌肉本身功能状态
      • 前负荷
        • 肌肉收缩前已经存在的负荷；前负荷使肌肉在收缩前被拉长，有一定初长度
      • 后负荷
        • 肌肉开始收缩后承受的负荷；不改变肌肉收缩前的初长度，但是是肌肉缩短的阻力
      • 等长收缩
        • 张力增加，长度不变
        • 1.没有肌丝滑性 2.没有肌肉做功 3.维持人体位置姿势/负重
      • 等张收缩
        • 长度缩短，张力不变
        • 1.有肌丝滑行 2.可发生位移做功 3.四肢肌肉的运动
      • 单收缩
        • 肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒张的过程
          • 潜伏期 收缩期（顶峰点，长度最短/张力最大） 舒张期
        • 心肌只能单收缩
      • 强直收缩
        • 连续刺激引起肌肉持续缩短的状态
        • 不完全强直收缩
          • 当新刺激落在前一次收缩的舒张期，锯齿状波形
        • 完全强直收缩
          • 当新刺激落在前一次收缩的收缩期，收缩波融合
          • 所有骨骼肌收缩都属于完全强直收缩
    • 影响因素
      • 前负荷
        • 一定范围内初长度增加，收缩能力增加
        • 粗细肌丝重叠程度最大→最适初长度（2.0~2.2um），肌肉产生最大张力
      • 后负荷
        • 后负荷反映收缩力大小，影响缩短速度
        • 后负荷越大，肌张力越大，肌肉缩短时间越晚，缩短速度越慢，缩短长度越小 后负荷为0，产生最大缩短速度
        • 后负荷=肌张力：缩短速度=0，产生最大收缩力
        • 在一定范围内，肌张力与缩短初速度呈反变关系
      • 肌肉收缩力
        • 与负荷无关，是决定肌肉收缩效应的内在特性
        • 同样前负荷或后负荷条件下，肌肉收缩力越强，收缩力越大，缩短速度越快
        • 决定肌缩效应的内在特性——Ca浓度；肌球蛋白ATP酶活性

中心主题

• 主题
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