细胞的基本功能

生理学第二章细胞的基本功能笔记，包括细胞膜的物质转运功能、细胞信号转导、细胞电活动、肌细胞的收缩等内容。

细胞的基本功能

• 细胞膜
  • 定义
    • 将细胞内部与外部环境分隔开的一层生物膜
  • 结构
    • 电镜下有三层结构，致密带——透明带——致密带
    • 它是最基本的膜结构形式，故称单位膜或生物膜
    • 不仅见于各种细胞膜，也见于各种细胞器膜
  • 组成
    • 脂质
      • 磷脂占70%以上
      • 其次是胆固醇，低于30%
      • 糖脂较少
    • 蛋白质
    • 糖类
  • 分子排列结构-液态镶嵌模型
    • 细胞膜是以液态脂质双分子层为基本骨架，其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质
  • 功能
    • 维持细胞的形状和内容物的稳定
    • 接受细胞周边环境变化产生的信号
    • 选择性物质转运功能
  • 物质转运功能
    • 被动转运
      • 定义
        • 扩散：溶液中的粒子由高浓度向低浓度方向移动直至均匀分布，这种现象叫做扩散
        • 顺电化学势能和梯度和不消耗能量的跨细胞膜转运方式称为被动转运
      • 分类
        • 单纯扩散
          • 在生物体中，细胞外液和细胞内液中的脂溶性非极性或急性较弱的小分子顺浓度差跨膜运转，称为单纯扩散
          • 如O2,CO2
        • 易化扩散
          • 定义
            • 体内不溶于或难溶于脂质的小分子物质不能直接跨膜转运，但在细胞膜中某一些特殊蛋白质协助下，也能顺电化学势能梯度跨膜转运，这种转运形式称为易化扩散
          • 分类
            • 通道介导的易化扩散
              • 介导这一过程的蛋白是通道蛋白，转运的物质是带电离子
              • 通道蛋白是膜整合蛋白之一，其内部有一条贯通膜内外的水相孔道，使离子能顺利通过，故这种蛋白质孔道称为离子通道，简称通道
              • 离子通道可被某些药物或毒物选择性阻断，这些物质称为通道阻断剂
                • Na+ 河鲀毒素
                • K+ 四乙胺
                • Ca2+ 维拉帕米
              • 门控：离子通道大多有闸门，在未激活时是关闭状态，，在一定条件下，门被打开，允许通过，这一过程称为门控
                • 电压门控通道，这类通道在膜去极化至一定电位时开放，因此也成为电压依从性通道
                • 配体门控通道，这类通道受膜环境中某些化学物质的影响而开放，也称为化学门控通道
                • 机械门控通道，这类通道当膜的局部受牵拉变形时被激活
              • 水通道
                • 水的跨膜转运主要是由渗透压差所驱动的
                • 细胞膜对水的通透性非常低
                • 水孔蛋白，称为水通道的特殊膜蛋白
            • 载体介导的易化扩散
              • 介导这一转运过程的是载体蛋白
              • 载体转运的物质主要是一些小分子物质，如葡萄糖，氨基酸等
              • GS为葡萄糖的缩写，AA为氨基酸的缩写
              • 特点
                • 结构特异性高
                  • 每一种载体蛋白只能转运具有特定结构的物质
                • 饱和现象
                  • 在浓度差较小的范围内，载体蛋白转运某一物质的量和该物质的浓度差成正比
                • 竞争性抑制
                  • 如果有两种结构相似的物质都能与同一载体结合，，两种物质之间将发生竞争性的转运功能下降，其中，浓度较低或结合力较小的物质更容易受到抑制
    • 主动转运
      • 定义
        • 细胞膜通过本身的某种耗能过程，将某些物质分子或离子逆浓度差或逆电位差进行的跨膜转运过程，称为主动转运。介导主动转运的膜蛋白是离子泵
      • 分类
        • 原发性主动转运
          • 细胞直接利用分解ATP产生的能量将离子逆电化学梯度进行跨膜转运的过程，称为
          • 钠泵
            • 又称钠钾泵，其作用是逆电化学梯度差主动地把细胞内的钠离子移除膜外，同时把细胞外的钾离子移入膜内
            • 钠泵是细胞膜的脂质双分子层中，镶嵌着的一种特殊蛋白质
            • 由于钠泵的这种活动使细胞外正电荷净增，而导致膜外电位升高，因此，也将钠泵称为生电钠泵
            • 生物泵的实质就是ATP酶
        • 继发性主动转运
          • 物质在进行逆电化学梯度的跨膜转运时，所需的能量，并不直接来自ATP的分解，而是来自钠离子在膜两侧的电化学势能差，是钠泵利用分解ATP释放的能量建立的
          • 小肠上皮，肾小管上皮等对葡萄糖，氨基酸等营养物质的吸收就属于继发性主动转运
          • 分类
            • 正向协同转运
              • 被转运的物质分子与钠离子的移动方向一致
            • 反向协同转运
              • 被转运物质与钠离子移动方向相反
    • 胞纳
      • 定义
        • 指细胞外的大分子物质或某些物质团块（如细菌，病毒，异物，血浆中的脂蛋白颗粒，大分子营养物质等）进入细胞的过程，
      • 分类
        • 吞噬，如果进入细胞的胞纳物是固体物质，则称为吞噬
        • 胞饮，如果进入细胞的胞纳物是液体，则称为胞饮
      • 特殊胞纳-受体介导胞纳作用
        • 有些胞纳物，纳入细胞时，先由膜上特异性受体识别并与之结合，然后通过膜的内陷形成囊泡，囊泡脱离膜而进入细胞内，这种特殊的胞纳方式称为受体介导胞纳作用
    • 胞吐
      • 定义
        • 指大分子物质团块由细胞内排出的过程
      • 胞吐主要见于细胞的分泌活动
      • 一些细胞在静息状态下，分泌囊泡可自发的与细胞膜融合，持续不断的将囊泡内的大分子物质排出细胞
      • 胞吐作用也称为胞裂外排
• 生物电
  • 定义：机体的细胞在进行生命活动时都伴随有电的变化，称为细胞的生物电现象
  • 表现形式
    • 静息电位RP
      • 是指细胞在静息状态下存在于细胞膜两侧的电位差
      • 内负外正——通常把静息电位存在时细胞膜电位内负外正的状态称为极化
        • 超极化
          • 若膜电位增大称为超极化
        • 去极化
          • 膜电位减小称为去极化
        • 反极化/超射
          • 去极化至零电位后膜电位如进一步变为正值（内正外负），称为
        • 复极化
          • 细胞膜去极化后在向静息电位恢复的过程称为
      • 产生机制
        • 静息状态下，细胞膜内外分布不均匀，膜内钾离子浓度为膜外的20-40倍
        • 膜对钾离子通透性最大，对氯离子次之，对钠离子的通透性很小，而对带负电荷的大分子有机物几乎不通透
    • 动作电位AP
      • 定义
        • 在静息电位基础上，给细胞一个有效的刺激，细胞膜电位会发生一次迅速地，短暂的，可向远端传播的电位波动，称为动作电位
      • 特征
        • 全或无定律
        • 不衰减传导
        • 瞬时性
        • 极化反转
        • 脉冲式出现
      • 机制
        • 峰电位
          • 有效刺激-部分钠离子通道开放-少量钠离子内流，-膜去极化-阈电位-大量钠离子通道开放-大量钠离子内流-膜内负电位消失-出现正电位
        • 下降支
          • 钠离子通道失活-膜对钾离子通透性升高-钠离子内流停止，-钾离子外流增多-膜内电位由正向负值变化-恢复静息电位
      • 产生条件
        • 细胞必须具有兴奋性：钠离子通道处于可激活状态
        • 刺激，必须是有效刺激
        • 一定的时间
      • 传导
        • 无髓纤维和一般可兴奋细胞
        • 有髓纤维：跳跃式传导
      • 阈强度
        • 能引起组织兴奋的最小刺激强度
      • 细胞兴奋后的变化
        • 绝对不应期
          • 当细胞收到刺激而发生兴奋性的较短时期内，如果给予刺激，无论刺激强度多大，都不会在发生兴奋，这一时期称为绝对不应期
        • 相对不应期
          • 此后，进入另一个时期，只有进行阈上刺激才能发生兴奋，这一时期称为相对不应期
        • 超常期
          • 相对不应期后，细胞的兴奋期信号高于正常水平，给予阈下刺激就可以发生兴奋，这一时期称为超常期
        • 低常期
          • 最后，细胞的兴奋性又转入低于正常的水平，称为低常期
      • 局部电位
        • 表现形式
          • 局部电位有去极化和超极化两种类型
        • 特点
          • 不是全或无
          • 可去极化，可超极化
          • 衰减性扩布
          • 总和现象：可产生时间总和和空间总和
• 肌肉收缩
  • 横纹肌
    • 明带和暗带
      • 在光学显微镜下，可见每条肌原纤维的全长，都呈现规则的明暗交替，分别称为明带和暗带
    • 横纹肌
      • 平行的肌原纤维，明带和暗带又都分布在同一水平上，这就使骨骼肌和心肌细胞呈现横纹的外观，故又称为横纹肌
    • H带
      • 在暗带中间有一段相对透明的区域，称为H带
    • M线
      • 在H带中央有一条横向的暗线，称为
    • Z线
      • 明带中间也有一条横向的暗线，称为
    • 肌节
      • 肌原纤维上，相邻的两条Z线之间的区域，是肌肉收缩和舒张的基本单位
    • 肌丝
      • 电子显微镜下，可见肌节的明带和暗带包含有细的，纵向平行排列的丝状结构，称为
    • 肌管系统
      • 包饶在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状物结构称为肌管系统
    • 横管或T管
      • 一套是走形方向和肌原纤维相垂直的管道，称为
    • 肌质网或L管
      • 走行方向与肌原纤维平行，但主要包饶在每个肌节的中间部位，称为
    • 前负荷
      • 决定了肌肉在收缩前的长度，即肌肉的初长度
    • 总张力
      • 肌肉安静时，牵拉到一定长度，会产生一定的被动张力此张力与肌肉收缩产生的主动张力之和，及是总张力
    • 最适初长度
      • 肌肉前负荷存在一个最适初长度，在这一初长度下，肌肉收缩可以产生最大的主动张力
    • 后负荷
      • 肌肉开始收缩后所遇到的负荷称为后负荷
    • 肌肉收缩能力
      • 指与前负荷和后负荷无关的肌肉本身的内在特性，与收缩和舒张过程各环节的肌肉内部状态有关
    • 等张收缩
      • 肌肉收缩时，长度明显缩短但但张力始终不变，这种收缩形式称为
    • 等长收缩
      • 实验时，将肌肉两端固定，肌肉收缩时，其长度不能缩短，但肌肉张力增大，这种收缩形式称为
    • 单收缩
      • 给予骨骼肌一次单个电刺激，可产生一次动作电位，随后引起肌肉发生一次短暂而又迅速收缩和舒张过程，称为
    • 强直收缩
      • 不完全强直收缩和完全强直收缩均称为强直收缩
  • 平滑肌