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，包括：跨细胞膜的物质转运、细胞的信号转导、细胞的电活动肌、细胞的收缩。

细胞的基本功能

• 跨细胞膜的物质转运
  • 不耗能
    • (脂质双层)单纯扩散：高→低，气体、油、水、酒、尿素
    • 易化扩散：非脂溶性/脂溶性小，需蛋白，高到低
      • 经通道的易化扩散
        • 离子选择性
          • 孔道的口径和带电状况
        • 门控性
          • 电压门控
            • 钠离子通道
          • 化学（配体）门控
            • 骨骼肌中板膜N2型乙酰胆碱受体阳离子通道
          • 机械门控
            • 耳蜗毛细胞、动脉平滑肌细胞上的机械控钾通道
        • 静息、激活、失活三种状态
        • Na+高→低
      • 经载体的易化扩散
        • 结构特异性
        • 饱和现象Km
        • 竞争性抑制
        • eg：除肠粘膜细胞、肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸、核苷酸的转运，葡萄糖进入红细胞、肠道上皮细胞吸收葡萄糖
  • 耗能
    • 原发性主动转运（需蛋白，逆浓度，3Na+出，2K+进）
      • 钠泵
        • 造成细胞内高钾
        • 防止细胞水肿
        • 静息电位、动作电位降低
      • 钙泵
      • 质子泵
      • Na+低→高
    • 继发性主动转运（需蛋白，逆浓度梯度，饱和现象）
      • 同向转运
        • 钠离子和葡萄糖在肠粘膜上皮细胞的同向转运
      • 反向转运
        • 钠钙交换，钠氢交换
      • 哇巴因抑制钠泵，继发性会减弱
    • 膜泡运输
      • 入胞
        • 吞饮
          • 液相入胞
          • 受体介导入胞：运铁蛋白、维生素B12转运蛋白、生长因子、胰岛素、LDL低密度脂蛋白入胞
        • 吞噬
      • 出胞
        • 调节性出胞：突触前膜释放神经递质
        • 持续性出胞：小肠黏膜杯状上皮细胞分泌粘液的过程
• 细胞的信号转导
  • 离子通道介导的信号转导
  • G蛋白偶联受体介导的信号转导
    • 主要的信号蛋白和第二信使
      • G蛋白偶联受体
      • G蛋白或鸟苷酸结合蛋白
      • G蛋白效应器
        • 膜离子通道
        • 效应器酶：腺苷酸环化酶（AC）、磷脂酶C(PLC)——与IP3和DG生成有直接关系、磷脂酶A2（PLA2）、磷酸二酯酶（PDE）
          • 作用：催化生成（或分解）第二信使
        • 膜转运蛋白
      • 第二信使
        • 环磷酸腺苷（cAMP），三磷酸肌醇（IP3），二酰甘油（DG），环磷酸鸟苷（cGMP）,Ca2+，花生四烯酸（AA）
          • 作用：进一步激活蛋白激酶，产生一靶细胞磷酸化和构相变化为特征的级联反应或调控基因表达，导致细胞功能改变。
      • 蛋白激酶
    • 常见的信号转导通路
      • cAMP信号通路
        • 1.AC：腺苷酸环化酶，催化ATP分解生成cAMP，提高胞质内CAMP的浓度 2.cAMP：磷酸二酯酶，催化cAMP生成5'-AMP,进而减弱或终止cAMP的信号分子作用
      • 磷脂酰肌醇信号通路
        • DG、花生四烯酸激活PKC，DG在PLA2作用下降解而终止其第二信使作用。
      • Ca2+信号系统
    • 乙酰胆碱、r氨基丁酸既可以作用于G蛋白受体，又可以作用于通道型受体的配体
  • 酶偶联受体介导的信号转导
    • 鸟氨酸环化酶受体
      • 需要第二信使
      • 配体主要有心房尿钠肽、脑尿钠肽、一氧化氮
    • 1.酪氨酸激酶受体——生长因子和胰岛素 2.酪氨酸激酶结合受体——促红细胞生成素、生长激素 3.鸟氨酸环化酶受体——心房尿钠肽、脑钠尿肽、一氧化氮、4.丝氨酸/苏氨酸激酶受体
    • 酪氨酸激酶结合性受体：本身没有酶的作用，激活后才在胞质内侧与胞质的酪氨酸激酶结合，并使之激活。产生这类生物学效应的有：促红细胞生成素、生长激素。
  • 核受体信号转导
    • I型：类固醇激素受体（胞质内的糖皮质激素受体、盐皮质激素受体、糖皮质激素受体、胞质和胞核均有的性激素受体及胞核中的维生素D3受体
    • II型：存在于胞核的甲状腺受体
    • III型：维甲酸受体
• 细胞的电活动
  • 静息电位
    • 基本概念
      • 极化：外正内负
      • 超摄：膜电位超过零电位的部分
      • 去极化：静息电位减小（如细胞内电位由-70mV变化为-50mV)，Na+内流
      • 超极化：静息电位增大（如细胞内电位由-70mV变为-90mV)
      • 复极化：细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复的过程，K+外流
      • 反极化：外负内正
    • 静息电位的产生机制
      • 1.细胞膜两侧离子的浓度差与平衡电位2.静息时细胞膜对离子的相对通透性3.钠泵的生电作用
      • 电位差驱动力，平衡电位
    • 静息电位影响因素
      • 1.细胞外K+浓度(细胞外K+↑,静息电位↓)
      • 2.膜对Na+的通透性（K+通透性↑，静息电位↑。Na+通透性↑，静息电位↓）
      • 3.钠泵活动：钠泵活动增强——超极化，钠泵活动减弱——静息电位↓
  • 动作电位（去极化，阈上刺激）
    • 基本概念
      • 阈值：最小刺激强度
      • 阈电位：引发动作电位的临界膜电位数值
      • 局部电位：低于阈电位的去极化电位
      • 锋电位：动作电位上升至和下降支形成的尖峰状电位
      • 后电位：锋电位下降支最后回复到RP水平以前，一种时间较长、波动较小的电位变化过程。负后电位——去极化后电位，正后电位——超去极化后电位
      • 兴奋：动作电位产生的过程，能产生动作电位的细胞称可兴奋细胞
    • 特点：1.全或无——幅度不会因刺激强度的加强而增大。2.不衰减传播3.脉冲式发放
    • 机制
      • 1.电化学驱动力：跨膜电位-离子的平衡电位——浓度差，电场力
      • 2.细胞膜对离子的通透性改变 上升支——Na+内流，下降支——K+内流 Na+通道阻断剂——河豚毒 K+通道阻断剂——四乙胺、胺碘酮
      • Na+电导、钾电导
      • 离子通道状态
        • 静息态：钠通道激活门完全关闭，失活门开
        • 激活态：钠通道激活门开，失活门开
        • 失活态：钠通道激活门开，失活门关
    • 动作电位的触发：阈刺激、阈电位
    • 兴奋在同一细胞上的传播
      • 传导机制：局部电流
      • 传导方式油水：郎飞结
    • 细胞兴奋后兴奋性的变化
      • 绝对不应期：锋电位 动作电位的最高频率受限于绝对不应期的长短
      • 相对不应期：负后电位前期
      • 超长期
      • 低长期：正后电位
      • 神经细胞一次兴奋后阈值最低的时期是超常期，阈值最高的时期是绝对不应期
    • 动作电位时程取决于复极相，复极化是钾离子外流，阻断钾离子外流，影响复极化，延长动作电位时程。
    • 传播方式：局部电流学说
    • 动作电位幅度为静息电位绝对值与Na+平衡电位之和
  • 局部电位（去极化和超极化，阈下刺激）
    • 1.反应幅度呈等级性，传导呈衰减式 即电紧张扩布2.反应可以总和：时间、空间总和
    • 发生器电位、感受器电位、IPSP、EPSP
• 肌细胞的收缩
  • （化学门控）骨骼肌神经肌肉接头处兴奋的传递
    • 1.接触前膜Ca2+内流引起含Ach的突触囊泡释放
    • 2.Na+内流产生终板电位——局部去极化电位
    • 3.释放的Ach可被乙酰胆碱酯酶水解
    • 骨骼肌的收缩几乎都是完全强直性收缩
  • 横纹肌肌丝滑行理论
    • 粗肌丝：肌球蛋白，即分子马达（有横桥）或肌凝蛋白
    • 细肌丝
      • 肌动蛋白——横桥结合位点
      • 原肌球蛋白（原肌凝蛋白）：静息时掩盖横桥结合位点
      • 肌钙蛋白：与Ca2+结合变构后，使原肌球蛋白位移，暴露出结合位点
  • 肌肉收缩过程：1.舒张——横桥结合ATP分解2.Ca2+与肌钙蛋白结合，横桥与肌动蛋白结合3.横桥变构摆动同时，ADP及Pi与横桥分离。4.横桥再结合ATP，横桥与激动蛋白亲和力↓
  • 横纹肌的兴奋-收缩偶联
    • 1.（T管）横管膜L型钙通道激活（骨骼肌是构相改变触发终池释放钙离子，心机是钙离子触发钙离子）2.肌质网内的钙离子释放到胞内3.胞内的钙离子浓度促进肌钙蛋白和钙离子结合，导致肌肉收缩4.钙泵将胞质内的钙离子回收到肌质网。Ca2+是兴奋收缩耦联的耦联物
  • 1.兴奋收缩偶联的关键部位：二联管 2.横纹肌肌肉缩短，暗带不变，只有明带和H带相应变窄。3.Ca2+从肌质网进入细胞是钙通道易化扩散，回收是钙泵。
  • 影响横纹肌收缩效能的因素
    • 前负荷——长度张力曲线:在一定范围内肌肉收缩张力随初长度的增加而增大。
    • 后负荷——张力速度曲线:后负荷过大，肌缩张力↑，但肌缩速度、幅度↓，不利做功。后负荷过小，虽肌缩速度、幅度↑，但肌缩张力↓，也不利做功。
    • 肌缩能力是指与负荷无关，决定肌缩效应的内在特性。
    • 决定肌缩效应的内在特性主要是：1.兴奋收缩偶联期间胞浆内Ca2+的水平2.肌球蛋白的ATP酶活性。
    • 收缩的总和
      • 多纤维总和
      • 单收缩、不完全强直收缩（兴奋落在舒张期）、完全强直收缩（兴奋落在收缩期）