生理学 细胞的基本功能

这是一篇关于细胞的基本功能的思维导图，主要内容有第—节细胞膜的物质转运功能、第二节细胞的信号转导、第三节细胞的电活动、第四节骨骼肌肌细胞的兴奋和收缩等。

第二章细胞的基本功能

• 第一节 细胞膜的物质转运功能
• 第二节 细胞的信号转导
• 第三节 细胞的电活动
  • 细胞膜和胞质的被动电学特性
    • 膜电阻、膜电导和膜电容
      • 膜电阻（membrane resistance, Rm）: 离子通道和转运体
      • 模电导：G=1/Rm
      • 膜电容：约为1mF/cm2
    • 轴向电阻：对于细长形状的神经纤维和肌纤维，还要考虑沿细胞长轴存在的胞质轴向电阻（Ri）细胞直径 ­，轴向长度¯ ，Ri ¯，电流传播得越快越远。
  • 生物电(bioelectricity)：
    • 概念：细胞膜内外两侧存在的电位差及其变化。
    • 分类
      • 静息电位——安静状态下细胞不受刺激时的生物电
        • 静息电位的概念和测定
          • 静息电位(resting potential, RP)：安静时存在于细胞膜两侧的内负外正电位差。(习惯将胞外电位计为0)
          • 与RP有关的几个概念
            • 极化（polarization）：RP存在时细胞膜电位内负外正的状态
            • 去极化（depolarization）：RP减小
            • 超极化（hyperpolarization）：RP增大
            • 复极化（repolarization）：去极化后，再向RP方向恢复的过程
        • 静息电位的产生机制
          • 静息电位形成的膜学说（membrane hypothesis）
            • 细胞膜两侧离子的浓度差和平衡电位：
              • 静息状态，胞膜上开放有漏通道（leak channel）——主要通透K+ （改变细胞外K+浓度，静息电位改变；改变Na+浓度则不发生变化）
              • K+分离过程
                • 开始：扩散动力>扩散阻力，K+外流
                • 扩散动力：天然存在的浓度差——扩散阻力：扩散形成的电位差
                • 最终：扩散动力=扩散阻力，平衡电位形成
                  • RP = EK（K+平衡电位）
              • 平衡电位(equilibrium potential)：细胞内外某离子的电化学驱动力（扩散动力、扩散阻力）等于零时的膜电位
              • Nernst方程
            • 静息时细胞膜对离子的相对通透性：
              • 膜对 Na+和Cl−也有一定的通透性: 减小静息电位
            • 钠(钾)泵的生电作用: 增大静息电位
      • 诱发电位——有刺激条件下的静息生物电发生改变，表现为膜电位出现相应变化
        • 动作电位
          • 动作电位的概念
            • 概念
              • 指可兴奋细胞受到一定强度刺激时，在局部电位基础上产生的快速的、一过性的膜电位倒转。
            • AP形态（神经元轴突为例）
          • 动作电位的触发
            • 刺激（stimulation）：细胞所处环境因素的变化 三要素
              • 强度
              • 持续时间
              • 强度对时间的变化率
            • 兴奋性（excitability）：可兴奋细胞产生动作电位的能力（可用阈电位水平衡量）
              • 阈强度（threshold intensity）: 引发动作电位的最小刺激强度
              • 阈电位（threshold potential）: 引发动作电位的临界电位
              • 阈刺激（threshold stimulus）、阈下刺激、阈上刺激
          • 动作电位的产生机制
            • 动作电位去极相的Na+内流：细胞受刺激→Na+通道开放，Na+快速内流→膜电位反转，去极化
            • 动作电位复极相的K+外流：细胞去极化→K+通道开放，K+外流且Na+通道关闭→电位恢复，复极化
            • Na+和K+浓度的恢复：——钠（钾）泵活动
            • 动作电位期间细胞膜通透性的变化
          • 动作电位的传播
            • 动作电位在同一细胞上的传播（conduction）：实际就是细胞膜不同部位依次产生AP的过程——呈“不衰减”性
              • 无髓神经纤维AP的传播
                • 局部电流（local current）学说
              • 有髓NF的AP传播 — 跳跃式传导
                • 有髓NF传导速度>>无髓NF
            • 动作电位在细胞之间的传播——电突触传导
              • 结构基础：缝隙连接（gap junction）
              • 传播过程：局部电流
              • 传播特征：双向性；速度快、无潜伏期；不受温度影响
          • 兴奋性的周期性变化
            • ①绝对不应期 (absolute refractory period)：细胞在接受一次有效刺激后的很短时间内，任何强大的刺激都不能使其再次兴奋，这段时间叫绝对不应期。
            • 相对不应期 (relative refractory period)：绝对不应期后的一段时间内，大于阈强度的刺激才能引起细胞产生兴奋，这一时期叫相对不应期。
            • 超常期 (supernormal period)：在相对不应期之后的一般时间内，小于阈强度的刺激就可引起细胞兴奋，这一时期叫超常期。
            • 低常期 (subnormal period)：在超常期之后的较长时间内，需用大于阈强度的刺激才能引起细胞兴奋，这一时期叫低常期。
          • 动作电位的特性及生理意义
            • 特性
              • “全或无”特性（all-or-none）
              • 不衰减传播
              • 存在不应期，不能叠加
            • 生理意义： 在信息传递中发挥重要作用
              • 是外界刺激信息的电信号形式
              • 将其代表的刺激信息进行快速和远距离传播
              • 触发电压门控钙通道的开放，影响胞内钙信号
        • 局部电位
          • 局部电位的概念和产生机制
            • 信息刺激→相应离子通道一定程度开放→诱发带电离子流→膜电位发生改变（未出现动作电位）→局部电位
              • 较弱刺激→少量Na+内流→膜内外电压差→兴奋性局部电位
              • 较弱刺激→少量Cl-内流或K+外流→膜内外电压差→抑制性局部电位
          • 局部电位的特征和意义
            • 特征：
              • 反应呈等级性：变化幅度大小与阈下刺激大小呈正比 ——非“全或无”现象
              • 衰减性传导：去极化幅度随传布距离而 ，传播距离有限（通常1至几个毫米）
              • 总和现象 ：局部电位可以发生叠加——包含时间总和和空间总和两种情况
                • 时间总和（temporal summation）：在同一细胞上的先后刺激引起的局部电位也可叠加在一起。
                • 空间总和（spatial summation）：相距较近的局部电位，只要在彼此的电紧张传播范围内，发生叠加。
            • 意义：在信息传递中发挥重要中转作用
              • ①是外界刺激信息的电信号形式
              • ②是可兴奋细胞动作电位形成的前提（达到阈电位水平）
• 第四节 骨骼肌肌细胞的兴奋和收缩