第2章细胞的基本功能 医学生理学

脂溶性 不带电荷的物质、气体、水、尿素、甘油、乙醇、类固醇激素（肾上腺皮质激素 维生素D3）、束状带-糖皮质激素（皮质醇）等。

细胞的基本功能

• 物质扩膜转运
  • 被动转运
    • 浓度影响 不耗能
    • 单纯扩散
      • 条件
        • 膜两侧浓度差（动力）
        • 通透性（尿素在髓袢升支至外髓部集合管这一段不通透）
      • 脂溶性 不带电荷的物质
        • 气体、水、尿素、甘油、乙醇、类固醇激素（肾上腺皮质激素 维生素D3）
          • 该类激素作用于胞质或胞核受体
          • 干点酒水有气氛
          • 束状带-糖皮质激素（皮质醇）
          • 球状带-盐皮质激素（醛固酮）
          • 网状带-性激素（雄雌孕激素）
    • 易化扩散
      • 经通道
        • 条件：通透性和电-化学驱动力
        • 非脂溶性的小分子物质或带电离子
        • 特性
          • 离子选择性
            • Na+通道
            • K+通道
            • 水通道
              • 肾小管-近端小管 髓袢降支
              • 集合管-有ADH作用靶点
          • 门控特性
            • 电压门控通道
              • 大多数
            • 化学门控通道
              • 骨骼肌终板膜上M2型乙酰胆碱受体
            • 机械门控通道
              • 耳蜗毛细胞顶端纤毛机械门控k通道
              • 肾脏入球小动脉机械门控ca通道
            • 非门控通道
              • 始终处于开放状态
                • 钾漏通道
                  • 神经纤维
                  • 内耳毛细胞基底侧
                  • 视杆细胞内段超极化感受器电位产生原因之一
                    • 合并Na离子通道关闭
      • 经载体
        • 葡萄糖氨基酸核苷酸等小分子亲水物质
          • 不是离子哈
          • 举例：葡萄糖G、氨基酸AA、从血浆进入红细胞/脑细胞中
        • 特性：结构特异性、饱和性、竞争性
  • 主动转运
    • 需耗能 需载体
    • 原发性（直接耗能 ATP酶活性）
      • 钠泵
        • 3Na-2K-1ATP，泵出Na 产生胞外正电荷
          • 抑制剂：哇巴因
      • 钙泵
        • 质膜上PMCA
          • 骨骼肌和心肌兴奋-收缩偶联中将胞浆中Ca排到胞外 1ATP-1Ca
        • 肌浆网内质网膜上SERCA
          • 骨骼肌心肌 在舒张时回收胞浆中离子 1ATP-2Ca
      • 质子泵
        • 氢钾泵
          • 胃壁细胞
            • PPI质子泵抑制剂（xx拉唑）
          • 肾集合管（闰细胞，泌H作用）
        • 氢泵
          • 位于细胞器膜
          • 作用
            • 将H由胞质转运至溶酶体、内涵体、高尔基复合体、突触囊泡等
            • 维持细胞膜内外H浓度 为继发性主动转运提供能量
    • 继发性（间接耗能 依赖于浓度差）
      • 主要是依赖Na H浓度差
      • 同向转运（顺风车）
        • 主要是Na
        • Na-氨基酸/葡萄糖
          • 吸收
            • 小肠黏膜上皮细胞
          • 重吸收
            • 肾小管近曲小管上皮细胞
          • 势能-Na k泵提供
        • Na-K-2Cl
          • 抑制剂-呋塞米
          • 肾小管髓袢升支粗段
          • 内耳耳蜗侧壁血管纹
          • 势能-Na k泵提供
        • Na-Cl
          • 远曲小管始段
        • Na-I
          • 甲状腺滤泡上皮细胞聚碘过程
        • Na-单胺类递质（去甲肾上腺素CNA 多巴胺DA）
          • 突触前膜再摄取突触间隙中单胺类递质
            • 抑制物-三环类抗抑郁药
        • Na-HCO3-
        • H-寡肽
          • 小肠上皮细胞吸收寡肽
      • 反向转运（交换生）
        • 心肌：Na-Ca交换（心肌兴奋-收缩偶联中将胞浆中Ca排到胞外）
          • 骨骼肌x
          • 生理学模式
            • Na进Ca出
            • 依赖Na泵 -哇巴因为抑制剂
          • 内科学模式
            • Ca进Na出
            • 依赖钠泵 -洋地黄为抑制剂
        • 肾：Na-H交换（近端小管上皮细胞泌H）
        • H-单胺类递质（突触囊泡再摄取突触前末梢内单胺类递质）
          • 抑制物-利血平
  • 膜泡运输
    • 主动耗能 多种蛋白质参与 伴有膜面积变化
    • 大分子，颗粒物质
    • 出胞
      • 外分泌腺细胞排放酶原或黏液
        • 胃主细胞分泌胃蛋白酶原
        • 胰腺腺泡细胞分泌胰蛋白酶原
        • 小肠黏膜杯状细胞分泌粘液的过程
      • 内分泌细胞分泌激素
      • 神经末梢递质的释放（乙酰胆碱）
    • 入胞
      • 吞噬（固体）
        • 细菌 细胞碎片
      • 吞饮（液体）
        • 液相入胞：没有特异性
        • 受体介导入胞：有特异性
          • 转铁蛋白 低密度脂蛋白（肝细胞） VB12 转运蛋白
• 细胞的信号转导
  • 离子通道介导/促离子型受体
    • Ach受体
    • 谷氨酸受体
    • g -氨基丁酸受体
    • 甘氨酸受体
    • 化学门控通道
    • 包括电压门控和机械门控通道
  • G蛋白偶联受体介导
    • 受体-G蛋白-AC-cAMP-PKA通路
      • 配体：Ach、肾上腺素、ACTH、胰高血糖素和甲状旁腺激素
    • 受体-G蛋白-PLC-IP3-Ca和DG-PKC通路
      • 配体：肾上腺素、g-氨基丁酸
    • G蛋白效应器
      • AC、PLC、PLA2、PDE
  • 酶偶联型受体介导
    • 酪氨酸激酶受体
      • 各种生长因子（包括胰岛素）
    • 酪氨酸激酶结合型受体
      • 生长激素、EPO
    • 鸟苷酸环化酶受体（GC受体-cGMP-PKG)
      • 配体：心房钠尿肽、脑钠肽、NO
    • 丝/苏氨酸激酶受体（TGF-b ——Smad）
  • 招募型受体介导
    • 细胞因子受体-JAK-STAT通路
      • 配体：细胞因子
  • 胞内受体
    • 与胞质结合
    • 与细胞核结合
    • 配体：甲状腺激素、类固醇激素、VitD3
• 细胞的电活动
  • 基本概念
    • 膜电位=跨膜电位=电位差=细胞内电位（负值）
  • 静息电位
    • 基本所有细胞都可以产生
    • 膜电位：-10mv~-100mv
      • 骨骼肌-90mv
      • 神经细胞-70mv
      • 平滑肌-55mv
      • 红细胞-10mv
    • 概念
      • 极化：安静时细胞内负外正的稳定状态
      • 超极化：静息电位增大 极化增强
      • 去极化：静息电位减小
      • 反极化：膜内点位变为+ 内正外负
      • 复极化：去极化后恢复至静息电位
    • 产生机制
      • 离子跨膜转运
        • 通透性-前提
          • 安静：K最大Ca最小
          • 兴奋：Na最大
        • 驱动力
          • 化学驱动力（浓度差）-直接动力
          • 电驱动力（电场力）
          • 电-化学驱动力
            • 计算：电-化学驱动力=膜电位 - 离子平衡电位
            • 静息情况：Ca（-193）＞Na（-130）＞K（20）＞Cl（0）
            • 动作电位时变化
              • Na=Em-Ena
                • 从大（-130mv）→小（-30mv）→大（恢复）
              • K=Em-Ek
                • 从小（+20mv）→大（+120mv）
      • Na+驱动力（-130）
        • 电场力：外→内变成内→外
        • 浓度差：外→内
        • 当电场力=化学力 方向相反 离子净向流动为0
          • 此时膜电位=平衡电位
      • K+驱动力（+20）
        • K跨膜转运是静息电位产生基础
          • Cl平衡电位是静息电位作用结果
        • 电场力：外→内
        • 浓度差：内→外
        • K平衡电位=静息电位
          • 前提：假设膜只对K通透
          • 静息电位实际值＜K平衡电位
  • 动作电位
    • 神经细胞 肌细胞和部分腺细胞
    • 特点
      • 全或无
        • 阈上刺激-产生动作电位并达到最大值 不随刺激增强变化
        • 阈下刺激-不产生动作电位（产生局部电位）
      • p41不衰减传播（等级电位衰减传播）
        • 向四周传播 幅度波形保持不变
      • 脉冲式发放
        • 连续刺激产生多个动作电位 不发生融合（不应期）
    • 产生机制
      • 峰电位
        • 动作电位的主要部分 动作电位的标志
        • 去极化
          • Na+内流（电压门控特性、正反馈）
        • 复极化
          • K+外流（电压门控通道）
        • 概念
          • 超射-高于0电位的部分
          • 阈电位-大量Na通道开放的临界膜电位
      • 后电位
        • 负后电位（后去极化电位）
          • 小于静息电位
        • 正后电位（后超极化电位）：钠钾泵
          • 大于静息电位
    • 传导机制（待看）
      • 局部电流学说
      • 本质
        • 在细胞膜上依次爆发新的动作电位
      • 传导方式
        • 同细胞
          • 有髓神经：郎飞结（跳跃式）
            • 轴突始段爆发动作电位 （Na通道密度高）
            • 速度与有髓纤维直径呈正比
          • 无髓神经：局部电流形式
        • 细胞间
          • 电突触
            • 缝隙连接（心肌细胞：闰盘）
          • 化学突触：电-化学-电
    • 兴奋性及其变化
      • 绝对不应期
        • 锋电位
      • 相对不应期
        • 负后电位前半段
      • 超常期
        • 负后电位后半段
      • 低常期
        • 正后电位
    • 通道功能状态
      • Na+
        • 静息态
          • 激活门关闭，失活门开放
        • 激活态
          • 激活门和失活门都开放
        • 失活态
          • 激活门和失活门都关闭
        • 有两道门
      • K+
        • 静息状态
          • 门关闭
        • 激活状态
          • 门开放
        • 只有一道门
  • 局部电位
    • 分类
      • 终板电位
      • EPSP（兴奋性突触后电位）/IPSP（抑制性突触后电位）
      • 感受器电位/发生器电位
    • 特点
      • 没有全或无
      • 阈下刺激引起
      • 可以叠加（时间和空间）
      • 电紧张传播，衰减性传播
  • 影响因素
    • 细胞外液离子浓度
      • K*浓度升高
        • 静息电位绝对值减小
        • 动作电位幅度减小
      • Na浓度升高
        • 静息电位绝对值减小
        • 动作电位幅度增大
    • 膜对Na、K的通透性
      • 膜对Na“通透性增大，静息电位减小
      • 膜对K"通透性增大，静息电位增大
    • 钠泵水平
      • 钠泵活动增强，生电效应增强，膜发生一定程度超极化
      • 钠泵活动抑制，静息电位减小，动作电位幅度减小
    • 概念
      • 静息电位绝对值/Ek/
      • 动作电位绝对值/Ek/+/Ena/
    • 动作电位速度/幅度
      • 部分阻断Na离子通道
    • 动作电位时程
      • 部分阻断K通道
• 肌细胞的收缩
  • 肌细胞分类
    • 根据结构收缩性
      • 横纹肌（骨骼肌 心肌）平滑肌
    • 根据神经支配控制
      • 随意肌（骨骼肌）
        • 运动神经
      • 非随意肌（心肌 平滑肌）
        • 自主神经（交感副交感）
  • 骨骼肌神经-肌接头处兴奋传递
    • 结构特征
      • 接头前膜
        • 含突触泡(内有乙酰胆碱ACh)， 以囊泡为单位释放ACh称为子释放
        • 是运动神经末梢的一部分 无髓鞘
      • 接头间隙:宽20-30nm充满细胞外液
      • 接头后膜:又称终板膜， 存在N2型ACh受体 阳离子通道(无电压性门控钠通道)
        • N是烟碱型 M是毒蕈碱型
    • 过程
      • I. 运动神经末梢(接头前膜)动作电位、接头前膜去极化
      • II. 电压门控钙通道开故，接头前膜对Ca*通透性增加
      • III. Ca进入运动神经末梢，突触泡与接头前膜融合、ACh释放( Ca"依赖性)
        • 关键性步骤
      • IV. ACh激活N2型ACh受体阳离子通道(受体与通道是同一个蛋白质大分子)
        • 乙酰胆碱酯酶将神经递质乙酰胆碱分解为胆碱和乙酸.使骨骼肌终板膜恢复静息状态
      • V. 终板膜对Na'. K"等通透性增高，终板膜去极化
        • Na'内流为主
          • 静息状态下 Na的内向驱动力＞K的
        • 终板膜电位EPP
          • 一次动作电位引发125囊泡释放并激活2x10^5个通道而产生EPP
          • Na净内流使终板膜去极化 产生终板电位
          • 终板电位的大小与乙秩胆碱释放有关.其本质为一种局部电位
            • 不能产生动作电位 需要大量Na通道
            • 以电紧张的方式继续向普通肌膜传导
        • 微终板电位 MEPP
          • 指安静状态下，囊泡的随机运动触发单个囊泡的自发释放，引 起终板膜电位的微小去极化而产生的电位
      • VI. 激活电压门控通道，骨骼肌细胞动作电位
        • 局部电流形式传导
    • 化学因素影响
      • 前膜
        • 肉毒素/破伤风毒素
        • 影响囊泡和前膜结合 抑制乙酰胆碱释放
      • 间隙
        • 乙酰胆碱脂酶抑制物
          • 有机磷农药
            • 肌肉持续震颤 -烟碱症状（肌纤维震颤）
          • 新斯的明-治疗重症肌无力
      • 后膜
        • 筒箭毒碱 α-银环毒素(蛇毒）竞争结合N2AChR-- 肌肉松弛
  • 横纹肌细胞结构特征
    • 含有大量的肌原纤维和发达的肌管系统
    • 肌原纤维
      • 粗肌丝
        • 肌球（凝）蛋白（形成横桥，ATP活性）
      • 细肌丝
        • 肌动蛋白7
          • 有横桥结合位点
        • 肌钙蛋白1
          • 分型：TnT TnI TnC 心梗标记物
          • 不直接参与肌肉收缩
        • 原肌球蛋白1
          • 阻碍肌动和粗肌丝横桥结合
        • 调节蛋白
    • 肌节
      • 明带（细肌丝）/暗带（粗肌丝&细肌丝）/H带（粗肌丝）
      • M线（H带正中间）/Z线（划分肌小节）
      • 肌节（收缩单位）：1/2明带+暗带+1/2明带
    • 肌管系统
      • 横管（T管）
        • 细胞膜内陷向深部延伸-向深部传导动作电位
        • 有L型钙通道 与雷诺丁受体呈对应关系
      • 纵管（L管）
        • 膜性管道 即肌质网
        • 纵行肌质网
          • 有钙泵，逆浓度回收胞浆内钙离子
          • 肌肉舒张时 钙的回收部位
        • 连接肌质网/终池
          • 有钙释放通道（又称雷诺丁受体），释放钙离子进入胞浆
          • 高浓度Ca离子 钙离子储存仓库
          • 肌肉收缩时 钙的释放部位
          • 骨骼肌三联管 心肌二联管（肌浆网不发达）
  • 横纹肌收缩
    • 肌丝滑行学说
    • 肌肉的缩短和伸长系粗肌丝与细肌丝在机节内相互滑行所致
      • 暗带宽度不变 明带和H带变窄
    • 肌丝滑行过程
      • ①横桥分解ATP.产生的能量部分用于复位上次收缩发生扭动的横桥,此时横桥高势能并对肌动蛋白的结合位点具有高亲和力
      • ②当胞质中Ca”浓度升高时。Ca”通过与机钙蛋白结合使原肌球蛋白发生位移.暴露肌动重白上的横桥结合位点
      • ③横桥与肌动蛋白结合使横桥构改变，拖动细肌丝向M线方向滑行，横桥势能转变为克服负荷的张力和肌节长的增短，同时解离ADP无机磷酸
      • ④与ADP解离后的横桥再与ATP结合，重复上述过程
    • 心肌与骨骼肌的不同点
      • 骨骼肌的收缩是有等级性的,而心肌的收缩是全成无的（闰盘）
    • 影响因素
      • 前负荷:等同于初长度
        • 前负荷主要影响肌肉收缩的主动张力
          • 不影响速度 缩短长度 效能等
        • 在-定范围内肌内收缩张力随初长度增加而增大
          • 最适初长度-此刻全部横桥发挥作用
          • 肌肉初长度对收缩张力的影响与肌节长度变化有关
      • 后负荷
        • 调节
          • 通过横桥周期调节
          • 后负荷增加 主动张力增大
          • 后负荷增加 缩短速度降低 缩短程度降低 开始缩短时间延迟
        • 肌肉收缩表现为先等长后等张收缩，当后负荷增加到肌肉不能收缩时，为最大收缩张力，此时表现为等长收缩
        • 后负荷为零即肌肉收缩产生的张力为零时，缩短速度最大(称最大缩短速度)， 肌内收缩表现为等张收缩
        • 主动张力-粗细肌丝移动 被动张力-纤维蛋白作用
      • 肌肉收缩能力
        • 不等于肌肉收缩力
        • 肌肉内在特性(与前后负荷均无关) 又称心肌的变力状态
          • 体力劳动时，心搏出量和做功持久明显地增高，其主要调节机制是等长自身调节
        • 影响因素
          • 兴奋-收缩耦联中各个环节
          • 活化的横桥数目
            • 取决于兴奋时胞质内Ca2+的浓度或肌钙蛋白对Ca2+的亲和力
            • 儿茶酚胺（去甲肾上腺素和肾上腺素）
              • 在激动心肌细胞的β肾上腺素能受体后，可通过cAMP信号通路，激活细胞膜上的L型钙通道，增加Ca2+内流，再通过钙触发钙释放机制促进胞质内Ca2+浓度升高，从而使心肌收缩能力增强
            • 钙增敏剂（如茶碱）
              • 可增加肌钙蛋白对Ca2+亲和力，使肌钙蛋白对胞质中Ca2+利用率增加，因而活化的横桥数目增多 收缩能力增强
            • 酸中毒
              • 酸中毒:H+可以与Ca2+竞争结合肌钙蛋白，心肌收缩力减小，泵血能力弱
                • 降低H+与肌钙蛋白的亲和力
          • 肌球蛋白头部ATP酶的活性
            • 甲状腺激素可提高肌球蛋白ATP酶的活性
      • 收缩的总和:是骨骼肌快速调节收缩效能的主要方式【多纤维总和、频率总和】
        • ★心肌收缩不发生总和(心肌的收缩呈“全或无" )且不发生完全强直收缩
        • 多纤维总和
          • 运动单位-一个运动神经元及其轴突分支所支配的全部肌纤维所构成的运动单位
        • 频率总和
          • 单收缩:每次动作电位之后出现-次完整的收和舒张过程
          • 不完全强直收缩:后次收缩叠加在前一 次收过程的舒张期
            • 不完全强直收缩：刺激间隔大于收缩期的一连串刺激
          • 完全强直收缩:后一次收缩叠加在前一次收缩的收缩过程(张力可达单收缩的3-4倍)
            • 完全强直收缩：刺激间隔小于收缩期的一连串刺激
  • 兴奋-收缩耦联过程
    • ①电兴奋通过横管传向肌细胞的深处并激活横管膜和肌膜中的L型钙通道
    • ②肌浆网内Ca"的释放
      • 骨骼肌的Ca"100%由JSR(连接肌质网)释放
        • 电压门控-构象改变-拔塞效应
          • 不依赖胞外Ca离子
      • 心肌由JSR释放的Ca”占80%~90%（10%-20%的Ca2由胞外经L型钙通内流而来）
        • 钙内流-Ca触发Ca释放 雷诺丁/三磷酸肌醇都有此作用
    • ③Ca与肌钙蛋白(钙受体蛋白)结合，触发肌肉收缩
    • ④肌浆网钙泵激活，回收Ca*”
      • 骨骼肌：100%回收到纵行肌质网
      • 心肌
        • 80~90%回收到纵行肌质网
        • 10~20%回到细胞外
          • 主动转运
            • 继发性-Na-Ca通道
            • 原发性-Ca泵
• na浓度影响na平衡电位和静息电位 （na的平衡电位不影响静息电位水平）
• 判断某种离子转运方式
  • 判断顺/逆浓度转运
    • 顺：经通道的易化扩散或继发性主动转运（偶联）
    • 逆：主动转运
  • Na
  • Ca
  • 胞外高
  • Cl
    • 一般细胞-胞外高
    • 神经末梢-胞内高
  • K
    • 一般细胞-胞内高
    • 内耳毛细胞-浸泡在内淋巴 胞外高