生理学 细胞的基本功能

细胞的基本功能知识整理，包括：神经肌接头的兴奋传递、肌细胞的兴奋收缩偶联、生物电、细胞膜结构。

细胞

• 兴奋
  • 狭义的兴奋：产生动作电位
  • 狭义的兴奋性：产生动作电位的能力
  • 可兴奋细胞：神经，肌，腺细胞
  • 兴奋性高低与阈值成反比
  • 绝对不应期
    • 确保兴奋的正常传递，防止折返
    • 动作电位只能单个产生，不融合，动作电位呈脉冲式发放
• 神经肌接头的兴奋传递
  • 运动神经末梢
    • 囊泡（含ACh）；ACh(乙酰胆碱)神经递质
    • 线粒体
    • 电压门控Ca²﹢通道
  • 突触间隙
    • 20~30纳米间隔
    • 基质蛋白
    • 乙酰胆碱酯酶
  • 终板
    • 与接头前膜相对的骨骼肌细胞膜
    • 终板膜向内凹陷的浅槽，槽底部又凹陷形成皱褶
    • 富集N₂型ACh受体阳离子通道
  • 特点
    • 单向传递
    • 时间延搁：兴奋的传递：电→化学→电
    • 可以总和：终板电位是局部电位
    • 一一对应：运动神经兴奋引起肌细胞产生动作电位
    • 易受环境因素影响：神经递质的参与
      • 影响乙酰胆碱释放
        • 动作电位持续时间
        • 影响轴突末梢Ca离子浓度的因素
        • 肉毒杆菌毒素
      • 乙酰胆碱受体激动剂
        • 乙酰甲胆碱；碳酰胆碱；烟碱
      • 乙酰胆碱受体拮抗剂
        • 银环蛇毒；美洲箭毒；肌肉松弛剂驰机碘
      • 乙酰胆碱酯酶抑制剂
        • 新斯的明；依色林；异氟磷
      • 病理状态下乙酰胆碱受体功能异常
        • 重症肌无力
• 肌细胞的兴奋收缩偶联
  • 骨骼肌
    • 肌肉组织
    • 肌纤维束
    • 肌纤维（肌细胞）
    • 肌原纤维
      • 明带暗带 粗细肌丝
      • 暗带中间M线；M线两侧相对较亮的区域为H带
      • 明带中央Z线；相邻Z线之间叫肌节
  • 肌肉收缩：粗细肌丝在肌节中相对滑动
    • 粗肌丝
      • 数百个肌球蛋白聚合
      • 肌球蛋白头部可以结合肌动蛋白
    • 细肌丝
      • 肌动蛋白；肌钙蛋白；原肌球蛋白
      • 肌动蛋白聚合成两条链，相互缠绕成螺旋状
    • 横桥（肌球蛋白的头部)
      • 特征
        • 与细肌丝可逆结合，向M线摆动
        • 具有ATP酶活性，分解ATP获能
      • 横桥周期
        • 1| 在收缩开始前，ATP分子结合到横桥上。
        • 2| 横桥具有ATPase活性, 水解ATP产生ADP和磷酸,处于高势能态。
        • 3| 胞质中Ca离子浓度升高，触发横桥与肌动蛋白结合。
        • 4| 横桥向桥臂方向扭动45°，牵拉细肌丝向M线滑行。
        • 5| 横桥释放ADP和磷酸, 与新的ATP分子结合, 使横桥从细肌丝上解离。
        • 6| 横桥周期重复进行，肌丝滑行引起肌肉收缩。
        • 7| 胞质内的 Ca2+ 浓度降低后，横桥周期停止。
  • 兴奋收缩偶联
    • 关键部位：三联体
    • 关键分子：钙离子
    • 肌质网:大量钙离子，钙泵
    • 横管：肌细胞膜内陷向深部延伸（L型钙离子通道）
    • 终池：肌质网两端膨大，与横管相邻（雷诺丁受体钙释放通道）
    • 三联体：由横管和两侧终池组成
  • 肌细胞收缩影响因素
    • 张力：肌肉收缩产生的力
      • 等长收缩
      • 等张收缩
    • 负荷：作用在肌肉上的外力
    • 前负荷；后负荷；肌肉收缩能力；肌纤维总和；频率总和
• 生物电
  • 静息电位
    • 特点
      • 负值，膜内低于膜外，外正内负
      • 相对稳定
      • 不同类型细胞电位水平不一致
    • 极化（安静时，去极化（受刺激，0，反极化（内正外负，复极化（恢复静息，超极化(静息电位负值更大
    • 内向电流：去极化的跨膜离子流
    • 外向电流：复极化或超极化的跨膜电流
    • 影响因素
      • 1| 钾离子平衡电位
      • 2| 细胞膜对钠钾的相对通透性
      • 3| 钠钾泵的活动水平
  • 动作电位
    • 锋电位（上升支，下降支）
    • 后电位（后去极化，后超极化电位）
    • 必要条件
      • 存在离子跨细胞膜移动的电化学驱动力
      • 细胞膜对离子有通透性，电导特性
    • 触发
      • 刺激
        • 阈强度（阈值）：产生动作电位的最小刺激强度
        • 有效刺激：能使细胞产生动作电位的阈刺激和阈上刺激
    • 传导
      • 双向传导
      • 有髓神经纤维：郎飞结出发生动作电位（跳跃式传导）
        • 高速，高效
        • 建造成本高；体积大，占空间多
      • 无髓神经纤维：脊髓，两套传导系统
  • 局部电位
    • 由阈下刺激引起的细胞膜去极化反应
    • 非“全或无”；衰减性传导；无不应期，可融合叠加
• 细胞膜结构
  • 液态镶嵌模型
    • 磷脂双分子层为基架蛋白质糖类镶嵌
    • 不对称性，双嗜性，熔点低
  • 非膜蛋白介导
    • 单纯扩散
      • 亲脂性分子：O₂,CO₂,N₂,CO,NO
      • 类固醇类激素：性激素，醛固酮
      • 不带电荷的极性小分子：H₂O,尿素，甘油
      • 影响因素：跨膜浓度差；通透性；温度；膜厚度和面积；分子大小极性
  • 膜蛋白介导的跨膜运输
    • 通道蛋白：被动转运
    • 载体蛋白：主动转运。单转运体，联合转运体，泵蛋白
    • 易化扩散：顺浓度梯度
      • 经通道：Na﹢，K﹢，Cl﹢
        • 速度快
        • 离子选择性
        • 门控特征
          • 电压
          • 化学
          • 机械
      • 经载体：葡萄糖，氨基酸
        • 与物质结合；构象变化；与物质解离
        • 饱和现象；结构特异性；竞争性抑制
    • 主动转运
      • 原发性主动转运
        • 逆浓度
        • 带电离子
        • 钠钾泵
          • 一个ATP，移出3个Na，移入2个K
          • 细胞内高钾；细胞外高钠
          • 维持胞质渗透压和细胞容积
          • 产生动作电位
          • 生电效应
          • 维持静息电位
      • 继发性主动转运：利用原发性主动转运形成的离子浓度梯度
        • 联合转运体介导（同向转运体，逆向交换体）
        • 同时转运2种或2种以上的物质
        • 依赖原发性主动转运
        • 间接利用ATP
        • 转运物质：葡萄糖，氨基酸，离子等
  • 囊泡介导
    • 入胞：吞噬，吞饮
    • 出胞