生理学细胞的基本功能

细胞的生物电现象：定义：在静息电位的基础上，给可兴奋细胞一个有效刺激，细胞膜电位会发生一次迅速的、短暂的、可远端传播的电位波动。

生理学-细胞的基本功能

• 细胞膜的基本结构和物质转化功能
  • 细胞膜的结构
    • 流动镶嵌模型
      • 细胞膜以液态脂质双分子层为基本骨架
      • 原因：脂质熔点低，体温条件下为溶胶状态，使膜具有流动性
        • 长链的脂质（饱和脂肪酸），熔点高，流动性差
        • 短链的脂质（非饱和脂肪酸），熔点低，流动性好
      • 同时见于各宗细胞器的膜性结构
    • 电镜可见三层结构
      • 致密带-透明带-致密带（各层2.5nm）
    • 细胞膜的脂质双分子层
      • 脂质分类
        • 磷脂类（70%）、胆固醇（<30%）、糖脂（少量）
      • 磷脂的结构
    • 细胞膜的蛋白质
      • 分类
        • 表面蛋白
          • 以非共价结合形式与磷脂分子头部连接 或间接与整合蛋白连接
        • 整合蛋白
          • 以α螺旋、α螺旋束或β折叠的结构形式，经肽链一次或多次贯穿磷脂双分子层，两端露在膜两侧
      • 功能
        • 1、参与物质的跨膜运输
        • 2、参与信息传递
        • 3、与能量转化有关
    • 细胞膜的糖类
      • 主要为寡糖和多糖链
      • 以共价键的方式和膜的脂质、蛋白质结合
        • 使其具有特异性
  • 细胞膜物质的转运
    • 小分子物质
      • 被动转运
        • 单纯扩散
          • 转运物质：脂溶性高、非极性或极性弱（H2O）的小分子
        • 易化扩散
          • 通道介导的易化扩散
            • 转运物质：带电离子（Na+、K+、Ca+、Cl+）
            • 特点
              • 1、离子选择性（相对的特异性-离子大小）
              • 2、门控特性
                • （1）电压门控通道
                  • 膜去极化到一定程度开放
                • （2）配体门控通道
                  • 收某些化学物质影响而开放
                • （3）机械门控通道
                  • 膜局部受牵拉开放
            • 阻断剂
              • Na+
                • 河豚毒素（TTX）
              • K+
                • 四乙胺（TEA）
              • Ca+
                • 维拉帕米
          • 载体介导的易化扩散
            • 步骤：
              • 结合
                • 变构
                  • 解离
                    • 复位
            • 特点
              • 1、结构特异性高
              • 2、饱和现象
              • 3、竞争性抑制
        • 特点
          • 1、顺浓度梯度
          • 2、不消耗能量
        • 速度影响
          • 1、对物质的通透性
          • 2、膜两侧的浓度差
          • 3、温度
      • 主动转运
        • 原发性主动转运
          • 定义：细胞直接分解ATP产生能量将离子逆电化学梯度进行跨膜转运。
          • 钠钾泵
            • 特点
              • 1、排钠摄钾
              • 2、生电钠泵（钠：钾=3：2）
            • 生理意义
              • 1、造成膜内高K+，这是许多代谢的必备条件
              • 2、钠泵将Na+排出体外，减少水分子进入细胞，利于维持细胞正常体积
              • 3、钠泵活动形成的Na+和K+跨膜浓度梯度是细胞生物电的基础，也为继发性主动运输提供势能准备
        • 继发性主动转运
          • 定义：物质进行逆电化学梯度转运时，所需能量并不直接来自ATP的分解，而是来自Na+在膜两侧的电化学势能
          • 以Na+移动方向为基准
            • 物质与Na+移动方向一致为正向协同转运（同向转运）
            • 物质与Na+移动方向不一致为反向协同转运（逆向转运）
        • 特点
          • 1、逆浓度梯度
          • 2、消耗能量
    • 大分子物质
      • 胞吐
        • 主要见于细胞的分泌活动
          • 过程：
            • 合成（大多在粗面内质网）
              • 加工、形成囊泡（高尔基体）
                • 移动至质膜内测储存
                  • 膜外特殊化学信号或膜两侧电位变化
                    • Ca+通道开放，Ca+内流
                      • 与质膜融合、释放
      • 胞纳
        • 液体
          • 胞饮
        • 固体
          • 胞吞
            • 过程：
              • 物质与细胞膜“接触”
                • 接触处发生内陷或伸出伪足
                  • 形成囊泡
                    • 入胞
    • 物质团块（细菌、病毒、异物等）
      • 吞噬
• 细胞的生物电现象
  • 静息电位
    • 定义：是指细胞在静息状态下存在细胞膜两侧的电位差
    • 范围（人体）：-10到-100mv【大小取决与绝对值】
    • 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
    • 产生机制：生物电的产生与细胞膜两侧的离子分布有关（与K+的平衡电位有关）
      • 通常静息电位的实际测量值要比K+平衡电位的理论值低一些
        • 因为静息电位的形成机制还要考虑钠泵对Na+、K+的不等比例转运和其他离子的转运机制的作用
  • 动作电位
    • 定义：在静息电位的基础上，给可兴奋细胞一个有效刺激，细胞膜电位会发生一次迅速的、短暂的、可远端传播的电位波动
    • 只有神经、肌肉、腺体等可兴奋细胞才有
    • 时相
    • 产生机制
    • 后电位：在锋电位的下降支回复到静息电位水平之前，膜电位还要经历一段微小而缓慢的波动
    • 特点
      • 1、全或无定律（最本质的特点）
        • 当给予阈下刺激时，动作电位不出现；刺激强度达到阈值时可引发动作电位，且动作电位的大小与形状不随刺激强度变化而变化。
      • 2、不衰减传导
        • 动作电位产生后不局限受刺激部位，而是迅速地向周围传导，直至整个细胞产生动作电位，传播过程不因传导距离加大而改变。
    • 动作电位在同一细胞的传导
      • 过程：
        • 动作电位
          • 与邻近有电位差
            • 刺激静息部位
              • 去极化
                • 动作电位
  • 局部电位
    • 定义：如果刺激强度太小不足以引起细胞兴奋产生动作电位，则在刺激停止够膜电位又复极至静息电位水平
    • 特点
      • 1、以电紧张的形式扩布，其电位幅度随传播距离的增加而减少，因而不能远距离传播（衰减性传导）
      • 2、在一定范围内，局部电位的幅度可随刺激的强度增强而增大，不具有“全或无”的特征（等级性）
      • 3、局部电位，没有不应期，可产生时间总和（同一位置，不同时间）、空间总和（同一时间，不同空间）【在轴丘合并】
  • 刺激的三个参数
    • 一定的强度
    • 一定的持续时间
    • 一定的时间-强度变化率
  • 兴奋性
    • 定义：可兴奋细胞接受刺激产生AP(动作电位)的能力和特性
    • 阈值是：刺激作用时间和强度-时间变化率都固定不变的条件下，能引起组织兴奋所需的最小刺激强度，又称阈强度
    • 阈值是衡量兴奋性高低的指标【组织兴奋性α阈值（反比关系）】
  • 细胞兴奋后的兴奋性变化
    • 绝对不应期
      • 兴奋性降低到零，无论强度多大，都不会再发生兴奋
    • 相对不应期
      • 只有阈上刺激才能兴奋，说明兴奋性在恢复，但仍低于正常值
    • 超常期
      • 只需阈下刺激就能兴奋
    • 低常期
      • 又要阈上刺激才能兴奋
• 肌肉的收缩功能
  • 横纹肌
    • 肌节
      • 1/2明带+暗带+1/2明带
    • 肌管系统
      • 定义：包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状结构
      • 分类
        • 横管系统（T管系统）
          • 行走方向和肌原纤维相垂直的管道
          • 是肌细胞的细胞膜向内凹入而成，凹入的部分形成闭合的管道而不与胞质相通
          • 位于明、暗带交界水平
          • 横管之间可相互交通，且内腔通过肌膜凹入处的小孔与细胞外液相通
          • 作用：将肌细胞兴奋时出现的电变化沿T管传入细胞内
        • 纵管系统（L管系统）/肌质网
          • 走行方向和肌原纤维平行
          • 不与细胞外液或胞质沟通只是在接近肌节两端的横管时管腔出现膨大，称为连接肌质网或终池
          • 作用：通过Ca+的储存、释放和再积聚，触发肌丝的滑动，使肌节收缩和舒张
      • 三联体
        • 组成：由一条横小管及其两侧相邻的肌浆网终池组成，横小管膜与肌浆网膜紧密相贴形成三联体结构
    • 收缩机制
      • 肌丝滑行学说
        • 肌节两端上的肌动蛋白肌丝向内侧滑动肌凝蛋白肌丝，将Z线往肌节的中央拉动，因此缩短肌纤维
    • 肌丝的结构
      • 粗肌丝
        • 粗肌丝由肌球蛋白分子组成，它们在粗肌丝中呈独特的有规则的排列。
        • 每个分子由六条肽链组成，包括一对重链和两对轻链
          • 两个重链的尾部构成肌球蛋白的杆状部分
          • 两条重链末端分别结合一对轻链，构成头部
          • 头部与连同它的一小段杆状部分一起向外伸出，形成横桥
      • 细肌丝
        • 肌动蛋白 60%
          • 与肌丝滑动有直接关系，故和肌球蛋白一起称为收缩蛋白
          • 单体呈球状，在细肌丝聚合、相互缠绕成螺旋状，成为细肌丝的主干
          • 主干上存在能与粗肌丝的横桥相结合的位点
        • 原肌球蛋白
          • 呈长杆状，由两条肽链缠绕成双螺旋结构，在细肌丝中和肌动蛋白双螺旋并行
        • 肌钙蛋白
          • 呈球状，含有三个亚单位，以一定间隔出现在原肌球蛋白的双螺旋结构上
            • TnT
            • TnI
            • TnC
              • 有Ca+的结合位点，每分子TnC可结合4个Ca+
    • 肌丝活动的过程
      • 粗肌丝相对固定，细肌丝滑动
      • 横桥与机动蛋白结合、扭动、复位的过程称为横桥周期
      • 过程：Ca+与肌钙蛋白Tnc结合
        • 肌钙蛋白构型改变
          • 肌动蛋白与肌球蛋白结合位点暴露
            • ATP酶激活，横桥扭动，肌动蛋白向M线移动
              • ATP酶分解，横桥复位
                • 横桥与下一位点结合
      • 收缩张力
        • 活化的横桥数量
      • 缩短距离
        • 横桥周期的长短
      • 缩短速度
        • 横桥周期的次数
    • 兴奋-收缩耦联
      • 定义：是以膜的电位变化为特征的兴奋过程和以肌丝的滑行为基础的收缩过程联系起来的过程。
      • 基本过程
        • 1、肌膜上的动作电位通过横管系统向肌细胞的深处传导，激活肌膜和横管膜上的L型钙通道
        • 2、激活的L型钙通道通过变构作用（骨骼肌）或内流的Ca+（心肌）激活终池膜上的钙释放通道，通道开放，Ca+释放进入胞浆
        • 3、胞浆内Ca+浓度的升高启动肌丝滑行过程，肌肉收缩
        • 4、胞浆内浓度升高的同时激活纵管膜上的钙泵，将胞浆的Ca+回收入肌浆网，使得胞浆Ca+浓度降低，肌肉即舒张
    • 影响横纹肌收缩效能的因素
      • 前负荷
        • 决定了肌肉在收缩前的长度，亦即肌肉的初长度
          • 肌肉前负荷存在着一个最小初长度（横桥与细肌丝结合的最好的时候）
      • 后负荷
        • 肌肉收缩后所遇到的负荷称为后负荷
    • 骨骼肌收缩的外部表现
      • 等张收缩
        • 肌肉收缩时长度明显缩短张力始终不变
      • 等长收缩
        • 肌肉收缩时，长度不能缩短，但肌肉张力增大
      • 根据刺激频率
        • 单收缩
          • 给予一次刺激，发生一次迅速而短暂的收缩和舒张
        • 强直收缩
          • 不完全强直收缩
            • 后一个刺激落在前一个刺激引起的收缩过程的舒张期
          • 完全强直收缩
            • 每一个后续的刺激落在前前一个收缩过程中的收缩期
• 部分胞纳物
  • 过程：
    • 结合
      • 内陷
        • 形成囊泡
          • 脱膜入胞