细胞的基本功能

生理学：细胞的基本功能知识点分享！本思维导图整理归纳了细胞膜结构特征和转运功能、细胞跨膜信号传导、细胞生物电现象、骨骼肌的收缩四部分的知识点，有需要的朋友收藏哦！

细胞的基本功能

• 细胞膜结构特征和转运功能
  • 结构特征（流动镶嵌模型）
    • 磷脂双分子层
      • 磷脂
      • 胆固醇
      • 少量糖脂
      • 亲水头部，疏水尾部
    • 膜蛋白质
      • 表面蛋白
        • 与膜结合松散
      • 整合蛋白
        • 又称内在蛋白，是跨膜蛋白，与膜结合紧密，与物质跨膜运输有关的功能蛋白
      • 功能
        • 形成细胞的骨架蛋白
        • 识别蛋白
        • 具有酶特性
        • 受体蛋白
        • 与物质转运有关的转运蛋白、载体蛋白、通道蛋白、膜泵
    • 细胞膜糖类
      • 寡糖和多糖链以糖蛋白糖脂形式存在细胞膜外-“天线”
    • 结构特性
      • 流动性
      • 不对称性
  • 物质转运功能
    • 被动转运
      • 最终平衡点是膜两侧浓度差和电位差为0
      • 单纯扩散
        • 不需供能，不需特殊蛋白质帮助，顺电-化学梯度
        • 不带电荷、脂溶性强，如CO2、O2、N2、CO、乙醇、尿素
      • 易化扩散
        • 不溶或脂溶性小的物质、特殊蛋白质帮助、顺梯度不需供能
          • 载体介导
            • 高度的结构特异性
            • 饱和现象
            • 竞争性抑制
            • 种类
              • 单物质转运
              • 同向转运
                • Na-葡萄糖
              • 逆向转运
                • H+-Na+、Na+-Ca2+
          • 通道介导(受刺激通道开启，具有选择性)
            • 化学门控通道（膜两侧某种化学物质）
              • 乙酰胆碱Ach、氨基酸、葡萄糖通道
              • 神经细胞、肌细胞上的离子通道
            • 电压门控通道（跨膜电位差）
              • Na+、K+、Ca+通道
              • 突触后膜、肌细胞终板膜上的离子通道
            • 机械门控通道（牵张、压力等机械刺激）
              • 与听觉、平衡有关的如内耳毛细胞上的通道、下丘脑对渗透压敏感的神经细胞上的通道因细胞肿胀、质膜张力而关闭
            • 水通道（水孔蛋白）
    • 主动转运
      • 浓度高一侧更高，低的一侧更低
      • 逆电-化学浓度梯度，耗能
        • 原发性主动转运（离子泵介导）
          • 典型：Na+泵（Na+-K+依赖式ATP酶）3Na泵出膜外同时2K泵入膜内
            • 生理意义
              • 维持细胞内外Na/K离子浓度梯度
              • 维持细胞渗透压和细胞容积相对稳定
              • 贮备势能，为继发性主动转运提供能量
        • 继发性主动转运（载体易化扩散和原发性主动转运耦联）
          • 典型：Na+-葡萄糖同向转运体与钠泵耦联，钠泵将钠不断泵出，然后钠带着葡萄糖、氨基酸进入细胞内
    • 出胞入胞
      • 入胞（内吞）
        • 吞饮（液）泡
          • 受体介导入胞
        • 吞噬（固）泡
          • 液相入胞
        • 摄取大分子物质，物质团块，消灭异物
      • 出胞（胞吐）
        • 分泌囊泡
        • 细胞分泌，递质释放，细胞内大分子物质或团块物质外排
• 细胞跨膜信号传导
  • 受体介导的结合表现在：特异性、高亲和力、饱和性、可逆性
    • 特性：1，依次由膜外向膜内传导2.放大信号3.都是通过少数几种传导途径实现的
      • G蛋白偶联受体介导的
        • 转导过程
          • 受体识别配体并与之结合
          • 激活与受体耦联的G蛋白
          • 激活G蛋白效应器，如腺苷酸环化酶（AC）、磷脂酶C(PLC)、磷酸二酯酶（PDE）、磷脂酶A2、离子通道（钙钾）
          • 生成第二信使，如cAMP、cGMP、IP3、二酰甘油（DG）、Ca+
          • 激活或抑制依赖第二信使的蛋白激酶或通道，如蛋白激酶A（PKA）、PKC
          • 主要的信号蛋白
            • G蛋白耦联受体
              • 一条多肽链，7个跨膜区段，与配体结合后发生构象变化与G蛋白结合并激活G蛋白
            • G蛋白
              • α、β、γ三种亚基，构象有失活型和结合型两种，激活下游的效应器蛋白把信号转导至细胞内部
            • G蛋白效应器
              • 包括酶和离子通道两类，被G蛋白激活催化生成或分解第二信使
            • 第二信使
              • 激素、递质、细胞因子等第一信使作用于膜受体后产生的细胞内信号分子
            • 蛋白激酶
              • 催化蛋白质磷酸化的酶系统，PKA依赖cAMP并被其激活，同理cGMP与PKG，Ca+与PKC
            • 几种主要的跨膜信号转导途径
              • 受体-G蛋白-AC 效应器AC+第二信使cAMP+蛋白激酶PKA
              • 受体-G蛋白-PLC 效应器磷脂酶C+第二信使DG和IP3+蛋白激酶PKC
              • 受体-G蛋白-离子通道 Gi家族的G蛋白激活K通道抑制Ca+通道使细胞活动趋于稳定
      • 离子通道受体介导的
        • 同易化扩散的通道介导
        • 1.受体与神经递质如Ach结合后引起突触后膜离子通道开放，离子流动膜除极化形成终板电位，使临近肌细胞除极化产生动作电位（化学门控）2.肌细胞T管膜上L型Ca+通道，T管膜除极化使通道开放，Ca+内流进一步刺激肌质网Ca+通道从而使胞内Ca+浓度升高和肌细胞收缩达成动作电位传导（电压门控）3.动物内耳毛细胞顶部纤毛受到切向力弯曲时，牵拉力激活了附近膜中机械门控通道。
      • 酶偶联受体介导的（一次穿膜）
        • 酪氨酸激酶受体
        • 结合酪氨酸激酶的受体
        • 鸟氨酸环化酶受体
• 细胞生物电现象
  • 细胞兴奋和兴奋性
    • 细胞和兴奋
      • 兴奋、兴奋性，可兴奋组织
    • 刺激与兴奋
      • (适宜)刺激、基强度、时值、阈值、阈上刺激、阈下刺激、强度-时间曲线、刺激的强度-时间变化率
      • 阈下刺激与局部兴奋
        • 刺激依赖性
        • 电紧张性扩布（随距离增加迅速减小消失）
        • 可以总和（空间、时间）
    • 兴奋性变化
      • 刺激-绝对不应期（乏兴奋期）-相对不应期-超长期-低常期-正常水平（兴奋性-时间曲线）
      • 不应期的存在限制了细胞产生动作电位的最大频率
  • 静息电位（外正内负）
    • 基本概念
      • 极化、超极化、去极化、反极化、复极化
    • 产生机制（离子的跨膜扩散）
      • 钠泵的活动造成了膜两侧的离子浓度差：膜内外钾钠离子分布不均匀主要是钠泵的活动结果，这种浓度差形成了推动离子跨膜运动的化学驱动力
      • 膜对离子存在一定的通透性：静息时对钾的通透性为Na的10-100倍，K可在化学驱动力的作用下流向膜外，而膜对胞内的有机负离子几乎不通透形成的外正内负的极化状态
      • 一旦电场驱动力和与浓度梯度驱动力达到平衡，此时形成电-化学平衡，电位为钾的平衡电位，即静息电位
    • 影响因素
      • 钾的浓度大小
      • 钾的通透性
      • 钠泵
  • 动作电位（内正外负）
    • 基本概念
      • 峰电位
        • 动作电位的标志
        • 快速除极化（钠离子通道开启，Na内流）
        • 快速复极化（钾离子通道开启，K外流）
        • 动作电位-时间曲线及其与兴奋性-时间曲线的对比
      • 后电位
        • 正后电位
        • 负后电位
        • 钠泵使钠钾回到细胞外内，构成后电位时相
    • 特点
      • 全或无
        • 阈电位
      • 不衰减性扩布
      • 峰电位不能总和
    • 传导
      • 局部电流学说（无髓纤维）
        • 神经冲动
      • 跳跃式传导（有髓纤维）
        • 髓鞘不导电、局部电流存在于郎飞氏结之间，更为节能
    • 动作电位-时间曲线及其与兴奋性-时间曲线的对比
• 骨骼肌的收缩
  • 骨骼肌
    • 兴奋性、传导性、收缩性
  • 神经-骨骼肌接头（运动终板）
    • 神经纤维动作电位--接头前膜去极化--电压门控钙通道开放--Ca2+进入神经末梢--突触囊泡与接头前膜融合、Ach释放--Ach结合并激活Ach受体通道（Ach最终被胆碱酯酶分解）--终板膜对钠钾离子通透性增高--终板电位--肌膜动作电位
  • 细微结构（肌纤维内有肌浆、细胞器、肌红蛋白、肌原纤维、外有肌膜）
    • 肌管系统
      • 横管系统
        • T管系统，与肌原纤维垂直,Z水平或明暗带交接水平形成的环绕肌原纤维的管道
      • 纵管系统
        • L管系统，即肌质网，与肌原纤维平行，网状结构，末端膨大称终末池有钙释放通道以及钙结合蛋白，终末池的钙浓度非常的高，通道开放时向胞质内释放钙离子。
      • 三联管
        • T管与它两侧的终末池相接触但不连接，形成三联管，利于横管系统与纵管系统之间的某种信息传递
    • 肌原纤维
      • 肌球（凝）蛋白
      • 肌动蛋白（肌纤蛋白）
      • 原肌球（凝）蛋白
      • 肌钙蛋白
      • 调节蛋白
      • 收缩蛋白
    • 两种肌丝
      • 粗肌丝
        • 肌球蛋白组成，肌球蛋白杆状部平行排列成束形成主干，球状部有规则突出在主干表面形成横桥
      • 细肌丝
        • 肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白组成，肌动蛋白构成骨架和主体，在肌肉静息时原肌球蛋白在肌动蛋白和横桥之间，起到阻隔作用，肌钙蛋白与钙离子结合可解除阻隔作用
  • 肌丝滑行学说
    • A粗肌丝 Z细肌丝，细肌丝像刀入鞘一样像粗肌丝之间滑进，明带缩短，暗带不变，H带变窄，Z被牵引向A靠拢，于是肌纤维长度缩短，需要耗能。 钙离子升高与肌钙蛋白C亚单位结合--肌钙蛋白构象改变，传递给原肌球蛋白--消除静息时肌动蛋白与横桥阻碍--肌动蛋白与横桥结合向M线方向扭动
  • 骨骼肌兴奋-收缩耦联
    • 电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处
      • 动作电位传到终末池，激活T管、L管钙离子通道，终末池钙离子释放通道开放
    • 三联管结构处信息的传递
      • 终末池钙离子大量进入肌浆
    • 肌浆网（纵管系统）对钙离子的释放与再聚集
      • 触发肌丝滑行，之后钙离子被钙泵转运回肌浆网
  • 骨骼肌收缩形式
    • 单收缩
      • 潜伏期，收缩期、舒张期
        • 等长收缩
          • 长度不变，张力发生变化
        • 等张收缩
          • 张力不变，长度发生变化
      • 肌肉收缩一遍为两种的混合收缩，长度可以完成运动，张力可以负荷重量
    • 强直收缩
      • 完全
        • 连续刺激，后一次落在前一次的收缩期，光滑曲线，完全强直收缩
      • 不完全
        • 连续刺激，后一次落在上一次的舒张期，锯齿状曲线，不完全强直收缩
      • 曲线是指张力-时间曲线
  • 影响骨骼肌收缩的因素
    • 负荷
      • 前负荷
        • 肌肉收缩前所承受的负荷，决定了肌肉的初长度，最适初长度的等长收缩可以产生最大的主动张力
      • 后负荷
        • 收缩过程承受的负荷，后负荷增加到肌肉不在缩短时肌肉产生最大收缩张力。负荷为0时肌肉收缩可达最大缩短速度
    • 肌肉收缩能力的改变
      • 提高：Ca2+、肾上腺素，咖啡因等体液因素
      • 降低：缺氧，中毒、供肌肉收缩的能源物质减少、支配肌肉的营养作用受阻等