导图社区 细胞的基本功能
生理第二章细胞的基本功能，内容有细胞膜成分、细胞的电活动、兴奋剂、物质的跨膜运输、细胞的信号传导、肌细胞的收缩。
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细胞的基本功能
细胞膜成分
脂质
磷脂，70%以上
胆固醇，30%以下
糖脂，10%以下
特点
双嗜性：形成膜脂质双层
流动性：蛋白质/脂质分子侧向移动；承受张力变形不易破裂。 影响：胆固醇升高，长而饱和的脂肪酸升高，蛋白质含量升高 可使流动性降低
蛋白质
表面膜蛋白
20%~30%，主要附着于细胞膜的内表面
整合膜蛋白
70%~80%，1肽链一次或多次穿越膜脂质双层 2跨膜段主要由疏水性氨基酸组成的α螺旋，约 需18到21个氨基酸残疾
可用疏水性片段书目来推测是否为跨膜蛋白及其跨膜次数
种类
载体蛋白
通道蛋白
泵
受体蛋白
糖
多为寡糖，少为多糖
糖蛋白，大多整合蛋白为糖蛋白
脂蛋白，近1/10的膜脂质是糖脂
分布：几乎总是伸向细胞膜的外侧，形成糖包被
作用：作为分子标记发挥受体或抗原作用。
物质的跨膜运输
单纯扩散
定义：一些脂溶性物质由膜的高浓度侧向低浓度侧移动
氧气，二氧化塘，氮气，类固醇激素，乙醇，尿素，甘油，水
扩散速率快
无饱和性
不依靠特殊膜蛋白
不许耗能
扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关
易化扩散
定义：非脂溶性的小分子物质或带电粒子在跨膜蛋白帮助下，顺浓度梯度和（或）电位梯度进行跨膜运输
各种离子
离子通道
基本特征
离子选择性
每种通道只对一种或几种离子有较高的通透力
门控特性
电压门控通道
受膜电位调控
化学门控通道
受膜内膜外某些化学物质调控
机械门控通道
受机械刺激调控，通常是质膜受牵张刺激后引起通道开放或关闭
水通道
肾小管、集合管、呼吸道、肺泡
只允许水分子以单列形式扩散通过
经载体的易化扩散
载体：街道多种水溶性的小分子物质或离子跨膜转运的一类整合膜蛋白
特点：1不存在贯穿整个细胞膜的孔道结构 2能与一个或少数一个溶质分子或离子特异性结合
定义：水溶性小分子物质在载体蛋白介导下顺浓度梯度进行的跨膜转运，属于载体介导的被动转运
葡萄糖、氨基酸
需特殊膜蛋白
不许消耗能量
选择特异性
结构特异性：各种载体只能识别和结合有特定化学结构的底物
饱和性
饱和现象：由于细胞膜中载体的数量和转运速度有限，当被转运的底物浓度增加到一定时，底物的扩散速度便达到最大值
竞争性
竞争性抑制：如果有两种结构相似的物质能与同一载体结合，两底物之间将发生竞争性抑制
浓度、电压依从性
主动转运
原发性主动转运
定义：细胞直接利用代写产生的能量将物质逆浓度梯度和（或）电位梯度转运
离子泵
化学本质：ATP酶
钠钾泵
两个K+进入胞内，3个Na+出去
维持细胞内高K，细胞外高Na
钙泵
质子泵
需要消耗能量,能量由分解ATP来提供
依靠特殊膜蛋白质
是逆电-化学梯度进行的
继发性主动转运
利用原发性主动转运机制建立起的Na+或H+的浓度梯度，在Na+或H+顺浓度梯度扩散的同时使其他物质逆浓度/电位梯度跨膜转运
同向转运：被转运的分子或离子都向同一方向运动的继发性主动转运
反向转运：被被转运的分子或离子向相反方向运动的继发性主动转运
膜泡运输
大分子和颗粒物质通过膜包围形成膜泡，通过膜泡裹，膜融合和膜断离等一系列过程完成转运
出胞
持续性出胞
细胞在安静情况下，分泌囊泡自发地与细胞膜融合而使囊泡内大分子物质不断排出细胞
调节性出胞
细胞受信号诱导，储存于细胞内某些部位的分泌囊泡大量排出
入胞
吞噬
物质以固态形式进入细胞
吞饮
物质以液态形式进入细胞
蛋白质分子进入细胞的唯一途径
细胞的信号转导
概念：生物信息在细胞间或细胞内转换和传递冰产生生物效应的过程
水溶性配体：先作用于膜受体，再经跨膜和细胞内信号转导机制产生效应
离子通道型受体介导的信号转导
特点：路径简单，速度快
化学门控通道（骨骼肌终板膜）
电压门控通道（心肌细胞L型钙通道）
机械门控通道（血管内皮细胞）
G蛋白偶联受体介导的信号转导
酶偶联受体介导的信号转导
脂溶性配体：通过单纯扩散进入细胞内，直接与胞质受体或核受体结合发挥作用
肌细胞的收缩
横纹肌
骨骼肌神经-肌接头处兴奋传递
结构
接头前膜
接头间隙
接头后膜终极膜
传递过程
结构特征
肌原纤维和肌节
肌原纤维
粗肌丝
肌球蛋白组成头部有一膨大为横桥
细肌丝
肌动蛋白
表面有与横桥结合的位点，静息时被原肌球蛋白掩盖
原肌球蛋白
静息时掩盖横桥结合位点
肌钙蛋白
与Ca2+结合变构后,使原肌球蛋白位移，暴露出结合位点
肌管系统
横管系统：横纹肌细胞膜内陷并向深不延伸
纵管系统：与肌原纤维走行方向平行的膜性管道（肌质网）
收缩机制
兴奋-收缩耦联
肌膜电兴奋的传导
三联管处的信息传递
肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放
肌丝滑行
舒张机制
影响因素
前负荷
肌肉收缩前所承受的负荷（凡能拉长肌小节的因素)
肌节最适初长（2.0-2.2μm）时，粗细肌丝重叠佳，肌缩速度、幅度和张力最大
后负荷
肌肉收缩后所承受的负荷
为0，肌缩速度、幅度变大，张力最小
增大，肌缩速度、幅度减小，张力增大
减小，肌缩速度、幅度增大，张力减小
肌缩能力
增大，肌缩速度、幅度、张力上升
减小，肌缩速度、幅度、张力减小
决定肌缩效应的内在特性
兴奋-收缩耦联期间胞浆内Ca2+的水平
肌球蛋白的ATP酶活性
调节和影响肌缩效应内在特性的因素
许多神经递质、体液物质、病理因素和药物
收缩总和
多纤维总和
运动单位
大小原则
频率总和
单收缩
不完全强制收缩
完全强制收缩
收缩形式
肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒张的过程
复合收缩
肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒张尚未结束，新的收缩在此基础上出现的过程
机制：强直收缩是各次单收缩的机械叠加现象
等长收缩
肌肉收缩时,只有张力增加而长度不变的收缩,称为等长收缩
等张收缩
肌肉收缩时,只有长度缩短而张力不变的收缩,称为等张收缩
注
当负荷小于肌张力时,出现等张收缩
当负荷等于或大于肌张力时,出现等长收缩
正常人体骨骼肌的收缩大多是混合式的,而且总是等长收缩在前,当肌张力增加到超过后负荷时,才出现等张收缩。
兴奋性
定义：机体的组织或细胞受刺激发生反应的能力或特性
衡量
兴奋性=1/阈值
兴奋
指动作电位或动作电位的产生过程
细胞兴奋后兴奋性变化
绝对不应期
多大刺激强度也不能再次兴奋 （Na+通道处于失活状态）
意义
锋电位不叠加
限制锋电位发生最大频率
相对不应期
阈刺激不能、但阈上刺激可引起动作电位（Na+通道少量复活）
超长期
阈下刺激可引起兴奋（Na+通道基本复活，膜电位距阈电位近）
低常期
阈上刺激可兴奋（Na+通道完全复活，但膜电位距离阈电位较远）
被动电学特性
膜电容
膜电阻
轴向电阻
传导
机制：局部电流
方式：无髓鞘NF为近距离局部电流
生理完整性
双向性
相对不疲劳性
绝缘性
不衰减性/“全或无”现象
电紧张电位
空间常数
膜电阻越大，轴向电阻越小，空间常数越大
时间常数
膜电容越小，膜电阻越大，时间常数越小
特征
等级性电位
衰减性传导
电位可融合
局部电位
无不应期
细胞的电活动
静息电位（RP）
定义：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。
极化
安静时细胞膜内外处于外正内负的稳定状态
超极化
RP增大（-70mv—-90mv)
去极化
RP减小（-70mv—-90mv）
反计划
膜内电位变为正值、膜两侧极性倒转
复极化
细胞膜去加花后再向RP方向恢复的过程
产生机制
基本原因
带电离子的扩膜转运，主要是K+
细胞膜两侧离子的浓度差与平衡电位
离子电化学驱动力为0时，离子净扩散量为0，产生平衡电位
细胞膜对子的相对通透性
安静时细胞膜对K+通透性最高（K+>Cl->Na+>A-)
细胞膜安静时对Na+也有一定通透性，少量Na+的进入可部分抵消由K+外流形成的膜内负电位
钠泵的生电作用
钠泵主动运输维持细胞膜两侧Na+与K+浓度差，为两者的跨膜扩散形成RP奠定基础
细胞外K+浓度
细胞外K+增高，静息电位降低（如高血钾）
膜对K+和Na+的通透性
K+通透性增大，静息电位增大
Na+通透性增大，静息电位减小
钠-钾泵的活动
钠-钾泵活动增强，细胞膜发生超极化
动作电位（AP）
概念
在静息电位基础上，细胞受到一个适当的刺激后膜电位发生的迅速、可逆、可以向远距离传播的电位波动
本质：带电离子跨膜移动
阳离子内流（如Na+、Ca2+内流）称内向电流，引起去极化
阳离子外流或阴离子内流（如K+外流、Cl-内流）称为外向电流，引起复极化或超极化
两个条件
离子受到的电化学驱动力
浓度差：[Na+]o>[Na+]i； [K+]i>[K+]o
电场力：静息电位内负外正，推动Na+，阻止K+
膜对离子的通透性
细胞膜受到有效刺激时，Na+通透性一过性增强，K+通透性随后进一步增强
“全或无”现象
不衰减传播
脉冲式发放
变化过程
锋电位
后电位
电-化学驱动力及其变化
离子的电-化学驱动力可用膜电位与离子平衡电位的差值（Em-Ex）表示，差值越大，离子受到的电化学驱动力越大
AP期间细胞膜通透性的变化
膜电导
电压依赖性
时间依赖性
改变的实质
膜离子通道的开放和关闭
离子通道的状态
静息态、激活态、失活态
Na+内流引起的去极化，然后K+外流引起复极化
触发
阈电位
定义：能使细胞产生AP的最膜电位界值
阈刺激：指刺激强度相当于阈强度的刺激
阈下刺激：小于阈强度的刺激
阈上刺激：大于阈强度的刺激
电压门控钠通道在细胞膜中的分布密度、功能状态、胞外Ca+水平
阈刺激
能使细胞产生AP的最小强度的刺激
膜电位
定义：因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位
