第二章细胞的基本功能
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1. 跨膜物质转运的形式、特点和意义
2. 细胞静息电位和动作电位的概念、特点、产生原理及生理意义
3. 比较动作电位传导与神经-肌肉接头处兴奋传递的概念和特点
4. 骨骼肌收缩过程及收缩形式
5. 受体、极化、去极化、超极化、阈电位、终板电位、兴奋收缩耦联、前负荷、后负荷的概念
细胞是人体的基本结构单位和功能单位。体内所有的生理功能和生化反应都是以细胞为基础进行的。因此，对细胞结构和功能的研究，能够揭示出众多的生命现象，并对人体和组成人体各部分的功能及其发生机制有更深入的理解和认识。本章主要介绍各种细胞共有的基本功能，包括细胞膜的物质转运功能、细胞的信号转导功能、细胞膜的生物电现象和肌细胞的收缩功能。
第一节细胞膜的基本功能
细胞膜是包绕细胞内液的特殊的半透性膜，是细胞的屏障，也是细胞接受外界影响的门户。环境中的多种物理、化学成分的变化，体内产生的激素、递质等化学性刺激物，以及进入体内的异物、药物，要发挥其作用，首先要作用于细胞膜或通过细胞膜进入细胞内，然后再影响细胞的活动。
一、细胞膜的物质转运功能
细胞膜以液态的脂质双分子层为基架，在脂质双分子层中及其表面镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质；有些脂质分子和膜蛋白结合着具有不同功能的糖链（图2-1）。
图2-1 细胞膜的基本结构模式图
各种物质进出细胞必须经过细胞膜。由于细胞膜的基架是脂质双分子层，脂溶性的物质可以通过细胞膜，而水溶性物质则不能直接通过细胞膜，它们必须借助细胞膜上某些物质的帮助才能通过，其中细胞膜结构中具有特殊功能的蛋白质起着关键性的作用。
现将几种常见的跨膜物质转运形式分述如下。
（一）单纯扩散
单纯扩散是指脂溶性物质通过细胞膜由高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。人体体液中的脂溶性物质（如氧气、二氧化碳、一氧化氮和甾体类激素等）可以单纯依靠浓度差进行跨细胞膜转运。跨膜转运物质的多少以扩散通量表示，它是指某种物质在每秒钟内通过每平方厘米假设平面的摩尔数或毫摩尔数。其大小取决于两方面的因素：①细胞膜两侧该物质的浓度差，这是物质扩散的动力，浓度差愈大，扩散通量也愈大；②该物质通过细胞膜的难易程度，即通透性的大小，细胞膜对该物质的通透性减小时，扩散通量也减小。
（二）易化扩散
带电离子和分子量稍大的水溶性分子，其跨膜转运需要由膜蛋白的介导才能完成。体内不溶于脂质或脂溶性低的物质，可借助于细胞膜上的某些蛋白质的帮助，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程，称为易化扩散。根据借助膜蛋白质的不同，可将易化扩散分为载体转运和通道转运两种类型。
1. 载体转运载体是一些贯穿脂质双层的整合蛋白，它与溶质的结合位点随构象的改变而交替暴露于膜的两侧。当它在溶质浓度高的一侧与溶质结合后，即引起膜蛋白质的构象变化，把物质转运到浓度低的另一侧，然后与物质分离。在转运中载体蛋白质并不消耗，可以反复使用。经载体易化扩散具有以下特性：①结构特异性。即某种载体只选择性地与某种物质分子作特异性结合。以葡萄糖为例，右旋葡萄糖的跨膜通量超过左旋葡萄糖，木糖不能被运载。②饱和现象。即被转运物质在细胞膜两侧的浓度差超过一定限度时，扩散通量保持恒定。其原因是由于载体蛋白质分子的数目和/或与物质结合的位点的数目固定，出现饱和。
③竞争性抑制。如果一个载体可以同时运载A和B两种物质，而且物质通过细胞膜的总量又是一定的，那么当A物质扩散量增多时，B物质的扩散量必然会减少，这是因为量多的A物质占据了更多的载体的缘故。
许多重要的营养物质如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等都是以经载体易化扩散方式进行转运的（图2-2）。
图2-2 载体转运示意图
2. 通道转运溶液中的Na＋、K＋、Ca２＋、Cl-等带电离子，借助于镶嵌于膜上的通道蛋白质的介导，顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散，称为通道转运。中介这一过程的膜蛋白称为离子通道。离子通道是一类贯穿脂质双分子层的，中央带有亲水性孔道的膜蛋白。当通道开放时，离子可经通道跨膜流动而无需与脂质双分子层相接触，从而使通透性很低的带电离子以极快的速度跨越质膜。
离子通道的特征主要是：①离子选择性。即离子通道的活动表现出明显的对离子的选择性，每一种离子通道都对一种或几种离子有较大的通透性，而其它离子则不易或不能通过。例如，钾通道对K＋和Na＋的通透性之比约为100：1，乙酰胆碱受体阳离子通道对小的阳离子如Na＋、K＋都高度通透，但不能透过Cl-。②门控特性。通道内具有“闸门”样的结构控制离子通道的开放（激活）或关闭（失活），这一过程称为门控。根据通道的门控机制，离
子通道又可分为电压门控通道、化学门控通道和机械门控通道（图2-3）。
左侧示通道处于关闭状态，右侧示通道处于开放状态。化学门控性通道（A）；
当通道与特异性配体结合后开放；电压门控性通道（B），膜电位改变时通道激
活而开放；机械门控性通道（C），受机械牵拉作用而激活开放。
图2-3 离子通道模式图
需要指出的是，以单纯扩散和易化扩散的方式转运物质时，物质分子移动的动力是膜两侧存在的浓度差（或电位差）所含的势能，它不需要细胞另外提供能量，因而这两类转运又称为被动转运。
（三）主动转运
主动转运指在膜蛋白质的参与下，细胞通过本身的耗能过程，将物质分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。主动转运按其利用能量形式的不同，可分原发性主动转运（由ATP直接供能）和继发性主动转运（由ATP间接供能）。
1.原发行主动转运原发性主动转运是指细胞直接利用代谢产生的能量，将物质分子或离子逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运的过程。介导这一过程的膜蛋白称为离子泵。离子泵可将细胞内的ATP水解为ADP，并利用高能磷酸键贮存的能量完成离子的跨膜转运。由于离子泵具有水解ATP的能力，所以也把它称作ATP酶。
在哺乳动物的细胞膜上普遍存在的离子泵就是钠-钾泵,简称钠泵，也称Na＋-K＋-ATP酶（图2-4）。
细胞内Na＋升高或细胞外K＋升高时都可激活钠泵。钠泵每分解1分子ATP，可将3个Na＋移出胞外，同时将2个K＋移入胞内。由于钠泵的活动，使细胞内K＋浓度为细胞外液中的30倍，而细胞外Na＋的浓度为细胞内液中的12倍。细胞能量代谢产生的ATP，有1／3以上用于维持钠泵的活动，因此钠泵的活动具有重要的生理意义：①钠泵活动造成的细胞内
高K＋，是胞浆内许多代谢反应所必需的。②钠泵活动能维持胞浆渗透压、细胞容积和pH 等的相对稳定。③钠泵活动造成的膜内外Na＋和K＋的浓度差，是细胞生物电活动的前提条件（见本章第三节）。
图2-4 钠泵主动转运模式图
2. 继发性主动转运许多物质在进行逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运时，所需的能量并不直接伴随供能物质ATP的分解，而是来自Na＋在膜两侧的浓度势能差，后者是钠泵利用分解ATP释放能量建立的，这种间接利用ATP能量的主动转运过程称为继发性主动转运，如葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮处的吸收以及它们在肾小管上皮处的重吸收（图2-5）。参与这种转运的膜特殊蛋白称为转运体蛋白或转运体。如果被转运的离子或分子都向同一方向运动，称为同向转运，相应的转运体也称为同向转运体；如果被转运的离子或分子彼此向相反方向运动，称为反向转运或交换，相应的转运体也称为反向转运体或交换体。
图2-5 葡萄糖和某些氨基酸的继发性主动转运模式图
(四) 出胞和入胞
膜蛋白可以介导水溶性小分子通过细胞膜，但它却不能转运大分子，如蛋白质、多聚核苷酸等。这些大分子物质乃至物质团块需要借助于细胞膜的“运动”，以出胞或入胞的方式完成跨膜转运。这些过程需要细胞提供能量。
出胞是指细胞内大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。出胞主要见于细胞的分
泌活动，如内分泌细胞分泌激素、外分泌腺分泌酶原颗粒和粘液以及轴突末梢释放神经递质等。各种蛋白性分泌物先在粗面内质网生物合成，在由内质网到高尔基复合体的输送过程中，逐渐被一层膜性结构包被，形成分泌囊泡。当分泌活动开始时，囊泡逐渐向质膜内侧移动，最后囊泡膜和质膜相互接触和融合，进而融合处破裂，将囊泡内容物一次性排放。
入胞是指细胞外大分子物质或物质团块（如细菌、病毒、异物、大分子营养物质等）借助于与细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡的方式进入细胞的过程，并分别称为吞噬和吞饮。吞噬是指固体物质进入细胞的过程；吞饮是指液体物质进入细胞的过程（图2-6）。
图2-6 大分子物质跨膜转运示意图
二、细胞膜的跨膜信号转导功能
调节机体内各种细胞在时间和空间上有序的增殖、分化，协调它们的代谢、功能和行为，主要是通过细胞间数百种信号物质实现的。这些信号物质包括激素、神经递质和细胞因子等。概括它们作用方式的不同，大体可分为两类：一类是疏水性的类固醇激素、维生素D 和甲状腺激素，它们可弥散透过细胞膜，与胞内受体结合而发挥作用；另一类是为数更多的信号物质，在化学上属于亲水性分子，只能作用于细胞膜表面的受体或起受体样作用的蛋白质，再通过细胞内一系列以蛋白质构象和功能变化为基础的级联反应来产生生物学效应。这一信号转导过程还具有信号放大功能，使少量的细胞信号分子得以引发靶细胞显著的反应。根据细胞膜上感受信号物质的蛋白质分子的结构和功能的不同，跨膜信号转导的路径大致可分为G 蛋白耦联受体介导的信号转导、离子通道受体介导的信号转导和酶耦联受体介导的信号转导三种类型。
（一）离子通道受体介导的信号转导
离子通道受体又称促离子型受体，受体蛋白本身就是离子通道。其典型实例就是骨骼肌终板膜上N2型乙酰胆碱（ACh）受体。当N2型ACh受体与Ach结合后，构象发生变化导
致通道的开放，引起Na＋和K＋经通道跨膜流动，造成膜的去极化，并以终板电位的形式将信号传给周围肌膜，引发肌膜的兴奋和肌细胞的收缩，从而实现ACh的信号跨膜转导。
（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导
激素类物质作用于相应的靶细胞时,都是先同膜表面的特异性受体相结合, 然后通过一种称为Gs的G蛋白(兴奋性G蛋白)的中介,激活作为效应器酶的腺苷酸环化酶,使胞浆中的ATP分解，引起膜内侧胞浆中cAMP含量的增加(有时是减少),实现激素对细胞内功能的调节。外来化学信号激素看作第一信使，cAMP称作第二信使（详见“内分泌”一章）。
特点：这种形式的跨膜信号转导具有效应出现较慢、反应较灵敏、作用较广泛的特点。
（三）酶耦联受体介导的信号转导
酶耦联受体具有与G蛋白耦联受体完全不同的分子结构和特性，这一跨膜信号转导过程不需要G蛋白的参与，也没有第二信使的产生。酶耦联受体分子的胞质一侧自身具有酶的活性，或者可直接结合并激活胞质中的酶，并由此实现细胞外信号对细胞功能的调节。其中较重要的有酪氨酸激酶受体和鸟苷酸环化酶受体两类受体。
第二节细胞的生物电现象
一切活组织的细胞，不论在安静状态还是在活动过程中均表现有电的变化，这种电变化是伴随着细胞生命活动出现的，所以称为生物电。生物电是一切活细胞都具有的基本生命现象。生物电已被广泛应用于医学的实验研究和临床。例如，临床上常用的心电图、肌电图、脑电图就是用特殊仪器将心肌细胞、骨骼肌细胞、大脑神经细胞产生的电位变化，进行检测和处理后记录的图形，它们对相关疾病的诊断有重要的参考价值。就目前所知，人体和各器官所表现的电现象，是以细胞水平的生物电活动为基础。细胞水平的生物电现象主要有两种表现，即在安静时具有的静息电位和受刺激后产生的动作电位。
一、静息电位
（一）细胞的静息电位
静息电位是指细胞未受刺激处于安静状态时存在于细胞膜内外两侧的电位差（图2-7）。静息电位表现为膜内电位较膜外为负，如果规定膜外电位为0mV，则膜内电位都在-10～
-100mV之间。例如，高等哺乳动物的神经和骨骼肌细胞为-70～-90mV，平滑肌为-50～
-60mV，红细胞为-10mV。只要细胞未受到外来刺激而且保持着正常的新陈代谢，静息电位就稳定在某一相对恒定的水平。静息电位的大小通常以负值的大小来判断，负值越大表示膜两侧的电位差越大。例如，从-90mV变化到-70mV，称为静息电位减小，反之则称为静息电位增大。
人们通常把静息电位存在时细胞膜内外两侧所保持的外正内负状态，称为膜的极化。静息电位的增大称为超极化；静息电位的减小称为去极化；细胞膜去极化后再向静息电位方向的恢复，称为复极化。静息电位与极化是一个现象的两种表达方式，它们都是细胞处于静息状态的标志。
电极A、B放置细胞外电极A、B插入细胞内电极B插入细胞内
图2-7 细胞静息电位观测示意图
（二）静息电位的产生机制
静息电位的产生与细胞膜内外离子的不均衡分布和细胞膜对各种离子选择性通透有关。正常时细胞内K+浓度高于细胞外，细胞外Na+浓度高于细胞内。如果细胞膜在安静时只对K+有通透性，当K+外流时，膜内带负电荷的蛋白质（A-）因为不能通过细胞膜而留在细胞内，流出膜外的K+所产生的外正内负的电场力，将阻碍K+的继续外流，随着K+外流的增加，这种阻止K+外流的力量（膜两侧的电位差）也不断加大。当促使K+外流的浓度差与阻止K+外移的电位差的两种力量达到平衡时，膜内外不再有K+的净移动，此时膜的电位差称为K+的平衡电位。
二、动作电位
（一）细胞的动作电位
动作电位是在可兴奋性细胞受到一个适当的刺激时，膜电位在静息电位的基础上产生一个迅速而可逆的电位变化。
当给予神经纤维一个足够强的刺激时，示波器屏幕上即显示一个动作电位波形（图2-8）。上升支说明膜内负电位值迅速减小，进而变为正电位，上升支是由去极化和反极化过程组成。下降支说明在去极化的基础上膜电位向静息电位方向恢复，称为复极化。复极化初期速度较快，后期突然明显变慢，这部分称为去极化后电位（负后电位），随后出现缓慢而持续时间较长的超极化，称为超极化后电位（正后电位）。整个动作电位去极化和复极化初期电位变化迅速，曲线如尖峰，称为锋电位。动作电位由锋电位和后电位两部分组成。
图2-8 神经纤维动作电位示意图
动作电位的特点：①“全或无”现象。动作电位的产生需要一定的刺激强度，刺激达不到阈值，动作电位不出现，达到阈值后，动作电位的幅度就达到最大值，而继续增大刺激强度，动作电位的幅度不再因刺激强度的增大而继续增大。这一特征称为动作电位的“全或无”现象。②不衰减性传导。动作电位一旦在细胞膜的某一部位产生，它就会立即向整个细胞膜传布，而且它的幅度不会因为传布距离的增加而衰减。③脉冲式。连续刺激产生的多个动作电位不会融合。这是因为动作电位的整个锋电位过程中细胞兴奋性降低到零，处于绝对不应期，在这段时间里给任何强大的刺激，细胞不会再产生动作电位（图2-9），所以动作电位总是一个个分离的。
细胞在一次兴奋的初期，无论接受多么强大的刺激，都不能再产生兴奋；即在这一时期内出现的任何刺激均“无效”；这一段时期，称为绝对不应期。在绝对不应期之后，第二个刺激有可能引起新的兴奋，但使用的刺激强度必须大于该组织正常的阈强度，这个时期称为相对不应期。上述绝对和相对不应期的存在，反映出组织在一次兴奋后所经历的兴奋性改变的主要过程；即在绝对不应期内，由于阈强度成为无限大，故此时的兴奋性可认为下降到零；
在相对不应期内，兴奋性逐渐恢复，但仍低于正常值，此时需使用超过对照阈强度的刺激强度，才能引起组织的兴奋；到相对不应期结束时，兴奋性才逐渐恢复到正常。用更精密的实验发现，在相对不应期内之后，组织还经历了一段兴奋性先是轻度增高，继而又低于正常的时期，分别称为超常期和低常期。
图2-9 动作电位与兴奋性变化的关系
（二）动作电位的产生机制
当细胞受到一个阈刺激（或阈上刺激）时，膜上的钠通道被激活，有少量的Na+内流，引起细胞膜轻度去极化。当膜电位去极化至某一临界电位时，电压门控式Na+通道开放，此时膜对Na+的通透性突然增大，并且超过了膜对K+的通透性，Na+迅速大量内流，使膜发生更强的去极化。较强的去极化又会使更多的钠通道开放和形成更强的Na+内流，如此便形成钠通道激活对膜去极化的正反馈（又称Na+的再生性循环），使膜迅速去极化，直到膜内正电位增大到足以阻止由浓度差所引起的Na+内流时，膜对Na+的净移动为零，从而形成了动作电位的上升支，此时膜两侧的电位差称为Na+的平衡电位。
然而，膜内电位并不停留在正电位状态，而是很快出现动作电位的复极相，这是因为Na+通道开放的时间很短，它很快就进入失活状态，从而使膜对Na+通透性变小。与此同时，电压门控式K+通道开放，膜内K+在浓度差和电位差的推动下又向膜外扩散，膜内电位由正值向负值发展，直至恢复到静息电位水平。
要复极期末，膜电位的数值虽然已经恢复到静息电位水平，但细胞内外离子的浓度差已发生变化。细胞每兴奋一次或每产生一次动作电位，细胞内Na+浓度的增加及细胞外K+浓度的增加都是十分微小的变化，但是足以激活细胞膜上的钠泵，使钠泵加速运转，逆着浓度差将细胞内多余的Na+主动转运至细胞外，将细胞外多余的K+主动转运入细胞内，从而使细胞内外的Na+、K+离子分布恢复到原先的静息水平。
（三）动作电位的产生与阈电位
当静息电位减小到某一临界值时，引起细胞膜上大量钠通道的开放，触发动作电位的产生。这种能触发动作电位的临界膜电位的数值称为阈电位。从静息电位去极化达到阈电位是产生动作电位的必要条件。阈电位的数值约比静息电位的绝对值小10~20mV。
至此，兴奋性的概念可表述为细胞产生动作电位的能力。一般说来，细胞兴奋性的高低与细胞的静息电位和阈电位的差值呈反变关系，即差值愈大，细胞愈不容易产生动作电位，兴奋性愈低；差值愈小，细胞愈容易产生动作电位，兴奋性愈高。例如，超极化时静息电位增大，使它与阈电位之间的差值扩大，受刺激时静息电位去极化较不容易达到阈电位，所以超极化使细胞的兴奋性降低。可见，所谓阈强度，是作用于细胞使膜的静息电位去极化到阈电位的刺激强度。刺激引起膜去极化，只是使膜电位从静息电位达到阈电位水平，而动作电位的爆发则是膜电位达到阈电位后其本身进一步去极化的结果，与施加给细胞刺激的强度没有关系。
刺激强度低于阈强度的阈下刺激虽不能触发动作电位，但它也会引起少量的Na+内流，从而产生较小的去极化，只不过这种去极化的幅度不足以使膜电位达到阈电位的水平，而且只限受刺激的局部。这种产生于膜的局部、低于阈电位值的去极化反应称为局部反应。局部反应的特点是：①电位幅度小且呈电紧张性扩布。局部反应向周围扩布时，只能使临近膜的静息电位稍有下降，且这种电位变化将随着扩布距离的增加而迅速减少以至消失，这种扩布称为电紧张性扩布。②非“全或无”式。局部反应可随阈下刺激强度的增强而增大。③总和效应。一次阈下刺激引起的一个局部反应固然不能引发动作电位，但局部反应没有不应期，如果多个阈下刺激引起的多个局部反应在时间上（多个刺激在同一部位连续给予）或空间上（多个刺激同时在相邻的部位给予）叠加起来，就可能使膜的去极化达到阈电位，从而引发动作电位。因此，动作电位可以由一次阈刺激或阈上刺激引起，也可以由多个阈下刺激的总和引发（图2-10）。
a，b阈下刺激引起的去极化达不到阈电位，只引起局部反应，不能产生动作电位；c，d均为阈下刺激，但d在c引起的局部反应时给予，c和d发生时间性总合，达到阈电位，产生动作电位
图2-10 局部反应及其时间性总和示意图
（四）动作电位的传导
动作电位一旦在细胞膜的某一点产生，就会迅速沿着细胞膜向周围传播，一直到整个细胞膜都产生动作电位。这种在同一细胞上动作电位的传播称为传导。如果发生在神经纤维上，传导的动作电位又称为神经冲动。
无髓神经纤维在膜的某一点产生动作电位，细胞膜出现外负内正的反极化状态。这时兴奋的部位膜外侧为负，它相邻部位没有兴奋仍然为正；而膜内侧则相反，兴奋的部位为正，它的相邻部位为负。这样必然会产生由正到负的电流流动。其流动的方向是，在膜外侧，电流由未兴奋点流向兴奋点；在膜内侧，电流则由兴奋点流向未兴奋点，这种在兴奋区域周围局部流动的电流称为局部电流。局部电流流动的结果，造成与兴奋点相邻的未兴奋点膜内侧电位上升，膜外侧电位下降，即产生去极化，这种去极化如达到阈电位水平，即触发相邻未兴奋点爆发动作电位，使它转变为新的兴奋点。就这样兴奋膜与相邻未兴奋膜之间产生的局部电流不断地向前移动，就会使产生在兴奋点的动作电位迅速地传播开去，一直到整个细胞膜都发生动作电位为止（图2-11）。可见，动作电位的传导是局部电流作用的结果。由于动作电位的传导其实是沿着细胞膜不断产生新的动作电位，因而它的幅度和形状在长距离传导过程中保持不变。
有髓神经纤维外面包裹着一层既不导电又不允许离子通过的髓鞘。因此动作电位只能在没有髓鞘的郎飞结处进行传导。传导时，出现在某一郎飞结的动作电位与它相邻的郎飞结之间产生局部电流，使相邻的郎飞结兴奋，表现为跨越一段有髓鞘的神经纤维而呈跳跃式传导。
加上有髓神经纤维较粗，电阻较小，所以它的动作电位传导速度要比无髓神经纤维快得多。例如，人的粗大有髓神经纤维的传导速度超过100m/s，而一些纤细的无髓神经纤维传导速度还不到1m/s。
图2-11 动作电位在神经纤维上的传导
第三节肌细胞的收缩功能
人体各种形式的运动，主要是靠肌细胞的收缩活动来完成的。根据形态学特点,可将肌肉分为横纹肌和平滑肌；根据肌肉的功能特性又可将肌肉分为骨骼肌细胞、平滑肌细胞和心肌细胞三种。不同肌细胞在结构和功能上各有特点，但从分子水平来看，各种收缩活动都与细胞内所含的收缩蛋白，主要是肌球蛋白和肌动蛋白等的相互作用有关。肌细胞共同的基本功能是收缩。骨骼肌是体内最多的组织，约占体重的40%。本节将对骨骼肌细胞的收缩功能作较详细的阐述。
一、骨骼肌细胞微细结构
骨骼肌细胞中含有大量的肌原纤维和高度发达的肌管系统，它们有规律地排列，这是骨骼肌进行机械活动、耗能作功的基础。
（一）肌原纤维和肌小节
如图2-12所示，每个肌细胞或肌纤维都包含大量直径为1~2μm的纤维状结构，称为肌原纤维。它们平行排列，纵贯肌细胞全长。在显微镜下观察，肌原纤维呈明暗相间的节段，分别称为明带和暗带。明带中央有一条与肌原纤维垂直的横线称为Z线。暗带中央也有一条横线称为M线。M线两侧有相对透明的H区。两条相邻Z线间的节段就是一个肌小节，
它是肌细胞收缩的基本功能单位。一个肌小节包括一个位于中间部位的暗带和其两侧各1/2的明带。肌细胞的收缩或舒张，实际上就是肌节的缩短或延长。肌小节的明带和暗带是由不同的肌丝成分组成。暗带的长度固定，组成暗带的肌丝主要是粗肌丝，其中H区只有粗肌丝，在H区的两侧各有一个粗、细肌丝重叠区。而明带的长度是可变的，它只由细肌丝组成。由于明带的长度可变，肌节的长度在不同情况下可变动于1.5~3.5μm之间，通常在体骨骼肌安静时肌节的长度约为2.0~2.2μm。M线是把许多粗肌丝联结在一起的结构，Z线是联结许多细肌丝的结构。由于细肌丝的一部分伸入到相邻的粗肌丝之间，所以粗、细肌丝有一部分重叠。
粗肌丝在肌原纤维横两种肌丝相互重叠细肌丝在肌原纤维横
断面上的几何排列的情况断面上的几何排列
图2-12 骨骼肌结构示意图
电子显微镜下可见肌小节由粗肌丝和细肌丝组成。粗肌丝主要由肌球蛋白所组成，一个肌球蛋白分子包括头部和杆部两部分。在粗肌丝内肌球蛋白分子的杆部朝向M线，呈束状排列，而它的头部则规律地分布在粗肌丝表面，形成横桥。横桥的主要特性有二：一是横桥在一定条件下可以和细肌丝上的肌动蛋白分子呈可逆性的结合，同时出现横桥向M线方向的扭动；二是横桥具有ATP酶的作用，可以分解ATP而获得能量，作为横桥扭动和作功的能量来源。所以横桥在细肌丝滑行过程中有重要作用，是拉动细肌丝滑行的直接发动者。
细肌丝由三种蛋白质分子组成，即肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白，它们在细肌丝中的比例为7:1:1。肌动蛋白是球形分子，它在细肌丝中聚合成两条链并相互缠绕形成螺旋，构成细肌丝的主干。原肌球蛋白是长杆状分子，也由两条肽链形成的双螺旋分子，其长度约相当于7个肌动蛋白单体，在细肌丝中，原肌球蛋白分子首尾相连，走行于肌动蛋白双螺旋的浅沟附近，阻止了肌动蛋白分子与横桥头部的结合，在肌肉收缩中起调节作用。每个原肌球蛋白分子上还结合有另一个蛋白，即肌钙蛋白，它在结合Ca2+后启动收缩过程。肌动蛋白和肌球蛋白与肌丝滑行有直接的关系，故被称为收缩蛋白质。而原肌球蛋白和肌钙蛋白虽然不直接参加肌细胞收缩，但是它们对收缩过程起着重要的调控作用，故合称调节蛋白。（图2-13）
图2-13 粗肌丝和细肌丝微细结构模式图
（二）肌管系统
肌原纤维间有两种不同的肌管系统，即横管和纵管。这些肌管系统是骨骼肌兴奋引起收缩耦联过程的形态学基础。横管或称T管位于明带与暗带的交界处或Z线处，形成包绕肌原纤维的垂直管道系统。它是由肌膜向细胞内凹陷形成的，所以横管实质上是肌膜的延续，管中的液体就是细胞外液。当动作电位在肌膜产生并传导时，能沿横管向肌细胞内部传播。纵管又名肌浆网，分布在肌小节的中间部位，与肌原纤维平行排列，它们互相连通形成网状包绕肌原纤维，但不与细胞外液或胞浆沟通，只是在接近肌节两端的横管时管腔出现膨大，称为终池。终池内Ca2+的浓度比肌浆高1000倍以上，膜上有Ca2+释放通道，与其对置的T管膜或肌膜上有L型Ca2+通道。每一横管和来自两侧肌节的纵管终池，构成所谓三联管结构（图2-14）。三联管的作用是把从横管传来的电信息和终池的Ca2+释放联接起来，完成横管向肌质网的信息传递,它在兴奋-收缩耦联过程中起重要作用（见下文）。
图2-14 肌管系统结构模式图
二、神经-骨骼肌接头处的兴奋传递
运动神经末梢和骨骼肌细胞膜相互接触的部位称为神经-骨骼肌接头。
（一）神经-骨骼肌接头的结构
神经-肌接头处是由接头前膜、接头后膜和它们之间的接头间隙三部分组成。运动神经纤维到达骨骼肌细胞时，其末梢失去髓鞘，嵌入肌细胞膜，因此，接头前膜就是神经轴突的细胞膜。在轴突末梢的轴浆内含有很多囊泡，囊泡的直径约为50nm，内含乙酰胆碱。接头后膜又称为终板膜是与接头前膜相对应的肌细胞膜(肌膜)，它有规则地向细胞内陷入，形成许多皱褶，其上有能与乙酰胆碱特异性结合的受体。接头前膜与接头后膜并不接触，它们之间形成一个充满细胞外液的间隙，即接头间隙（图2-15）。
图2-15 神经－骨骼肌接头结构示意图
（二）神经-骨骼肌接头兴奋传递过程
当动作电位到达神经末梢时，突触前膜的电压门控Ca2+通道开放，可引起大量Ca2+由胞外进入。一次动作电位引起的Ca2+内流，可导致200~300个囊泡几乎同步地在突触前膜以胞吐形式将其中的乙酰胆碱分子释放到突触间隙。乙酰胆碱通过接头间隙到达接头后膜
（终板膜）时，立即与接头后膜上N2－乙酰胆碱门控通道受体结合，由此引起蛋白质内部构象发生变化，导致通道开放，结果引起终板膜对Na+、K+ 的通透性增加，但Na+的内流远大于K+的外流，因而引起终板膜的去极化，这一电位变化称为终板电位。终板电位以电紧张的形式扩布，由于一次终板电位一般都大于相邻肌膜阈电位的3~4倍，所以它很容易引起邻近肌细胞膜爆发动作电位，也就是引起骨骼肌细胞的兴奋。
终板电位不是动作电位，属于局部反应，不表现“全或无”,没有不应期，具有总和效应。它的大小与接头前膜释放的乙酰胆碱的多少呈正变关系。接头前膜释放到接头间隙中的乙酰胆碱很快被存在于接头间隙中和接头后膜上的胆碱酯酶分解而失效，这样就保证了一次神经冲动仅引起一次肌细胞兴奋，表现为一对一的关系。否则，释放的乙酰胆碱在接头间隙中积聚起来，将使骨骼肌细胞持续地兴奋和收缩而发生痉挛。
七彩时空
戴尔和勒维发现神经冲动的化学传递
美国人戴尔和美籍德国人勒维共同合作，在20世纪20年代发现了神经冲动的化学传递物质——乙酰胆碱。
戴尔在组织毒素中发现裸麦角提取物中含有一种酷似毒蕈碱的物质，能在周围神经末梢引起副交感神经的各种效应，这种作用能被阿托品抵销。他把这种物质从裸麦角分离出来后证明其为乙酰胆碱。
是否能把乙酰胆碱确定为神经冲动的化学递质，关键在于要在动物体内找到它的存在。这项任务由勒维出色的完成了。他的实验方法是：把青蛙的心脏（连带迷走神经）取出，用一玻璃管插入心脏，管内灌上生理盐水代替血液，这样心脏仍然跳动。用电刺激迷走神经则心脏的收缩就会减弱。然后立即将这个蛙心流出来的液体引入另一个蛙心内腔中。这第二个蛙心的迷走神经虽然未受到刺激，但受到第一个蛙心的迷走神经物质的作用，也会产生收缩减弱的效果。这里勒维所称的迷走神经物质就是戴尔在动物身上竭力要找的乙酰胆碱。动物身上存在着乙酰胆碱，这是客观存在的，发现了它并不等于完成了对真理的认识，这是必须经过再检验的。戴尔和他的合作者历经八年，在1936年终于查明神经-肌肉之间接点的传出递质作用是借助末梢释放的乙酰胆碱实现的。由此他俩获得了1936年诺贝尔生理学和医学奖。
（三）神经-骨骼肌接头兴奋传递的特征
神经-肌接头的传递有以下特点：①单向传递。在神经-肌接头处兴奋的传递是单向的，兴奋只能由运动神经末梢传向肌细胞，这是由神经-肌接头的结构所决定的；②时间延搁。
在神经-肌接头处，由于递质的释放、扩散及其与受体结合而发挥作用，均需要时间，兴奋通过一个神经-肌接头头至少需要0.5~1.0ms；③易受药物和其他环境因素的影响。细胞外液的酸碱度、温度的改变和药物或其他体液性物技的作用都可以影响神经-肌接头处的兴奋传递。例如，当细胞外液中Ca２＋浓度降低或Mg2+的浓度增高时，可减少Ach的释放量，从而影响神经-肌接头处兴奋的传递；美洲箭毒和a-银环蛇毒可以与Ach竞争终板膜上的N2-型Ach受体a-亚单位，从而阻断神经-肌接头处Ach的信号传递而使肌肉失去收缩能力，具有类似作用的药物称为肌肉松弛剂，如三碘季胺酚；重症肌无力病人的发病是由于自身免疫性抗体破坏了终板膜上的Ach受体通道而引起的；有机磷农药和新斯的明等胆碱脂酶抑制剂能灭活胆碱脂酶的活性，造成ACh在接头处和其他部位的大量积聚，而使肌细胞处于持续兴奋状态，出现肌肉痉挛等一系列中毒症状。
案例
急性有机磷农药中毒
患者，女性，35岁。2h前感全身不适，头晕、头痛、恶心和呕吐，后很快出现烦躁不安、腹痛、流涎、多汗、咳嗽、呼吸困难、口唇发绀、抽搐和大小便失禁，急诊入院。既往健康，发病前4h曾喷洒农药；无高血压、糖尿病等病史；无不洁饮食史。体格检查：T36.7℃，P58次/分，R20次/分，Bp14.7/9.33KPa（110/70mmHg）。神志不清，皮肤大量出汗，口唇发绀，双肺有较多的干啰音和少许湿啰音，肝脾未触及，肠鸣音活跃，双测瞳孔呈针尖样，对光反射弱，双下肢可见肌肉震颤，四肢肌张力增高。实验室检查：显示白细胞总数增高；全血胆碱酯酶活力降低。
诊断：急性有机磷农药中毒。
问题与思考：
1、急性有机磷农药中毒的主要发病机制是什么？
2、分析本案例患者出现肢体抽搐、肌肉震颤和四肢肌张力增高的原因。
提示：
有机磷中毒可使胆碱酯酶失活，乙酰胆碱不能及时被水解，在接头间隙堆积，并持续作用于接头后膜，使肌肉持续兴奋、收缩。所以有机磷农药中毒病人出现肌纤维颤动等一系列中毒症状。解磷定可以恢复胆碱酯酶的活性，是有机磷中毒的特效解毒药。
三、兴奋－收缩耦联
肌纤维的收缩总是在动作电位发生后数毫秒才开始出现。肌膜上的动作电位即兴奋过程
通过某种中介环节引起以肌丝滑行为基础的肌肉收缩。把肌细胞兴奋的电变化与肌细胞收缩的机械变化连接起来的中介过程称为兴奋-收缩耦联。Ca2+在耦联过程中起了关键性作用。一般认为，兴奋-收缩耦联的基本过程包括：肌膜上的动作电位沿横管膜扩布至三联管，激活终池膜上的Ca2﹢通道，使终池中的Ca2+释放入胞浆，胞浆内Ca2+浓度的升高促使肌钙蛋白与Ca2+结合并引发肌肉收缩；胞浆内Ca2+浓度升高同时激活肌浆网膜上的钙泵，钙泵将胞浆中的Ca2+回收至肌浆网，遂使胞浆Ca2+浓度降低，肌肉舒张。由此可见，三联管是兴奋-收缩耦联的结构基础，Ca2+ 是兴奋-收缩耦联的关键物质。如果肌细胞浆中缺少Ca2+，肌细胞可以兴奋，但不能收缩，这种现象称为兴奋-收缩脱耦联。
进步阶梯
骨骼肌收缩原理
根据骨骼肌微细结构的形态学特点以及它们在肌肉收缩时长度的改变，Huxley等在50年代初期就提出了用肌小节中粗、细肌丝的相互滑行来说明肌肉收缩的机制。
目前一般公认的肌丝滑行的基本过程是：当肌细胞上的动作电位引起肌浆中Ca2+浓度升高时，肌钙蛋白结合了足够数量的Ca2+，引起肌钙蛋白分子构象的某些改变，这种改变“传递”给原肌球蛋白，使原肌球蛋白的双螺旋结构发生改变，把安静时阻止肌动蛋白和横桥相互结合的因素除去，导致二者的结合和横桥向M线方向的扭动，把细肌丝拉向M线的方向，继而出现横桥同细肌丝上新位点的再结合及再扭动，如此反复进行，肌细胞缩短。与横桥移动相伴随的是ATP的分解和化学能向机械功的转换，是肌肉收缩的能量来源。
四、骨骼肌收缩形式
（一）等长收缩与等张收缩
等长收缩是指肌肉收缩时张力增加，长度不变。这是因为粗肌丝产生的力作用于细肌丝，但没有无发生细丝的滑行，尽管产生很大的张力，但被作用的物体未发生位移。等长收缩的主要意义是维持躯体的姿势。例如，站立时，为了对抗重力维持身体姿势而发生的有关肌肉的收缩。
等张收缩是指肌肉收缩时长度缩短，肌张力不变。这是因为粗丝拖动细丝滑行，肌肉收缩使负荷位移，而张力不再增加。
人体骨骼肌收缩形式大多数情况下是混合的。例如，搬动重物时，肌肉先进行等长收缩，当肌张力增加超过物体重量时，肌肉开始缩短，肌张力不再增加，即进行等张收缩。
（二）单收缩和强直收缩
肌肉受到一次刺激，引起一次收缩称为单收缩。单收缩曲线分潜伏期、收缩期和舒张期（图2-16）。人体内心肌的收缩是典型的单收缩。
肌肉受到连续刺激时，如果连续刺激的频率较低，后一刺激落在前面肌肉收缩的舒张期内，记录的收缩曲线成锯齿状（图2-16），称为不完全强直收缩。当刺激频率增加到一定程度时，记录的收缩曲线顶端呈一平线（图2-16），称为完全强直收缩。正常人体骨骼肌的收缩属于完全性强直收缩。这是因为运动神经传来的神经冲动总是连续的。强直收缩产生的肌张力比单收缩要大3～4倍，因而有更强的收缩效果。强直收缩只是肌肉收缩发生融合，而不是肌肉兴奋的动作电位发生融合。无论刺激频率多高，由于不应期的存在，肌细胞动作电位是不可能发生融合的。
图2-16 单收缩、复合收缩和强直收缩示意图
a：肌肉收缩曲线 b：电刺激信号
五、影响肌肉收缩的因素
（一）前负荷
前负荷是指肌肉收缩之前所承受的负荷，即肌肉舒张时承受的负荷。前负荷增加使肌肉初长度（肌肉收缩之前的长度）增加，而肌肉初长度在一定范围内增加，可使肌肉收缩力量增加，两者呈正变关系；但超过一定范围，两者呈反变关系。这是因为肌肉初长度适当增加，横桥与细肌丝结合数目增加，肌收缩力增大；但肌肉初长度过长时，细肌丝从粗肌丝之间完全滑出，横桥与细肌丝结合数目反而减少，导致肌肉收缩力下降。能使肌肉产生最大收缩的
第二章细胞的基本功能 学海导航 1. 跨膜物质转运的形式、特点和意义 2. 细胞静息电位和动作电位的概念、特点、产生原理及生理意义 3. 比较动作电位传导与神经-肌肉接头处兴奋传递的概念和特点 4. 骨骼肌收缩过程及收缩形式 5. 受体、极化、去极化、超极化、阈电位、终板电位、兴奋收缩耦联、前负荷、后负荷的概念 细胞是人体的基本结构单位和功能单位。体内所有的生理功能和生化反应都是以细胞为基础进行的。因此，对细胞结构和功能的研究，能够揭示出众多的生命现象，并对人体和组成人体各部分的功能及其发生机制有更深入的理解和认识。本章主要介绍各种细胞共有的基本功能，包括细胞膜的物质转运功能、细胞的信号转导功能、细胞膜的生物电现象和肌细胞的收缩功能。 第一节细胞膜的基本功能 细胞膜是包绕细胞内液的特殊的半透性膜，是细胞的屏障，也是细胞接受外界影响的门户。环境中的多种物理、化学成分的变化，体内产生的激素、递质等化学性刺激物，以及进入体内的异物、药物，要发挥其作用，首先要作用于细胞膜或通过细胞膜进入细胞内，然后再影响细胞的活动。 一、细胞膜的物质转运功能 细胞膜以液态的脂质双分子层为基架，在脂质双分子层中及其表面镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质；有些脂质分子和膜蛋白结合着具有不同功能的糖链（图2-1）。
图2-1 细胞膜的基本结构模式图 各种物质进出细胞必须经过细胞膜。由于细胞膜的基架是脂质双分子层，脂溶性的物质可以通过细胞膜，而水溶性物质则不能直接通过细胞膜，它们必须借助细胞膜上某些物质的帮助才能通过，其中细胞膜结构中具有特殊功能的蛋白质起着关键性的作用。 现将几种常见的跨膜物质转运形式分述如下。 （一）单纯扩散 单纯扩散是指脂溶性物质通过细胞膜由高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。人体体液中的脂溶性物质（如氧气、二氧化碳、一氧化氮和甾体类激素等）可以单纯依靠浓度差进行跨细胞膜转运。跨膜转运物质的多少以扩散通量表示，它是指某种物质在每秒钟内通过每平方厘米假设平面的摩尔数或毫摩尔数。其大小取决于两方面的因素：①细胞膜两侧该物质的浓度差，这是物质扩散的动力，浓度差愈大，扩散通量也愈大；②该物质通过细胞膜的难易程度，即通透性的大小，细胞膜对该物质的通透性减小时，扩散通量也减小。 （二）易化扩散 带电离子和分子量稍大的水溶性分子，其跨膜转运需要由膜蛋白的介导才能完成。体内不溶于脂质或脂溶性低的物质，可借助于细胞膜上的某些蛋白质的帮助，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程，称为易化扩散。根据借助膜蛋白质的不同，可将易化扩散分为载体转运和通道转运两种类型。
二、细胞的基本功能 西医综合考试大纲本章节部分: 1.细胞的跨膜物质转运：单纯扩散、经载体和经通道易化扩散、原发性和继发性主动转运、出胞和入胞。 2.细胞的跨膜信号转导：由G蛋白偶联受体、离子通道受体和酶偶联受体介导的信号转导。 3.神经和骨骼肌细胞的静息电位和动作电位及其简要的产生机制。 4.刺激和阈刺激，可兴奋细胞（或组织），组织的兴奋，兴奋性及兴奋后兴奋性的变化。电紧张电位和局部电位。 5.动作电位（或兴奋）的引起和它在同一细胞上的传导。 6.神经-骨骼肌接头处的兴奋传递。 7.横纹肌的收缩机制、兴奋-收缩偶联和影响收缩效能的因素。 知识概要: 细胞膜蛋白的功能:物质转运功能、受体功能、酶的功能 细胞膜外表面糖链具有受体和抗体的作用 1.细胞的跨膜物质转运:单纯扩散、经载体和经通道易化扩散、原发性和继发性主动转运、出胞和入胞 细胞的跨膜物质转运 液态镶嵌模型,(Singer,1972) 小分子跨膜运输通过:单纯扩散、易化扩散、主动转运 Ps:当电位梯度较大且与浓度梯度作用方向相反时可逆浓度梯度扩散 成、动作电位复极化时相的形成、局部电位 的产生 有静息(备用)、激活和失活三种状态
道,Ach的受体是通道的一组成 部分,只有在Ach与受体结合后 通道才打开 Na+通道特异性阻滞剂:河豚毒 K+通道特异性阻滞剂:四乙基胺 Ps:经通道和经载体易化扩散的主要区别:物质转运速率 水分子跨膜转运方式:单纯扩散、经水通道和离子通道转运 的过程 或电位梯度进行的跨膜转运过程 细胞外液[Na]约为胞内的10倍
③维持细胞内渗透压和细胞容积 ④维持细胞内pH的稳定具有重要意义 ++2+ (关键:钠泵、载体) 同向转运:转运分子与Na+扩散方向相同 + 葡萄糖、氨基酸的重吸收)、分泌H 大多数脂溶性维生素的吸收 I-由血液进入甲状腺上皮细胞内 无饱和现象:单纯扩散、经通道的易化扩散 单纯扩散、易化扩散与主动转运比较
生理学细胞的基本功能 ●大纲 ●1. 跨细胞膜的物质转运：单纯扩散、易化扩散、主动转运和膜泡运输。 ●2. 细胞的信号转导：离子通道型受体、G蛋白偶联受体、酶联型受体和核受体介导的信号转导。 ●3. 细胞的电活动：静息电位，动作电位，兴奋性及其变化，局部电位。 ●4. 肌细胞的收缩：骨骼肌神经-肌接头处的兴奋传递，横纹肌兴奋-收缩偶联及其收缩机制，影响横 纹肌收缩效能的因素。 ●细胞膜的化学组成及其分子排列形式 ●概述 ●概念 ●也称质膜，是分隔细胞质与细胞周围环境的一层膜结构，厚7~8nm ●化学组成 ●细胞膜和细胞内各种细胞器的膜结构及其化学组成是基本相同的，主要由脂质和蛋白质组 成，还有少量糖类物质 其中，蛋白质和脂质的比例在不同种类的细胞可相差很大。一般而言，在功能活跃的细胞， 膜蛋白含量较高；而在功能简单的细胞，膜蛋白含量相对较低。例如，膜蛋白与膜脂质在 小肠黏膜上皮细胞膜中的重量比可高达4.6:1，而在构成神经纤维髓鞘的施万细胞膜中的重 量比仅为0.25:1。 ●液态镶嵌模型 ●液态脂质双层构成膜的基架，不同结构和功能的蛋白质镶嵌于其中，糖类分子与脂质、蛋 白质结合后附在膜的外表面 液态脂质分子亲水部分向胞外或胞内疏水部分在膜内部所以物质想要入胞或出胞必须亲 脂亲脂越高穿膜速度越快 ●细胞膜的组成成分 ●（一）细胞膜的脂质 在多数细胞中虽然膜蛋白总重量大于膜脂质但由于蛋白质的分子量远大于脂质所以膜脂质的 分子数却远多于蛋白质。因而，脂质成为细胞膜的基本构架，连续包被在整个细胞的表面。 ●成分 ●磷脂（70%以上） ●是一类含有磷酸的脂类 ●组成成分 ●含量最高的是磷脂酰胆碱 ●其次是磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺
生理学笔记细胞的基本功能 细胞的基本功能 要点： 1.细胞膜的物质转运。 2.细胞的生物电现象以及细胞兴奋的产生和传导的原理。 3.神经-骨骼肌接头的兴奋传递。 一、细胞膜的基本结构 基本内容：以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质分子，并连有一些寡糖和多糖链。 特点： （1）脂质膜不是静止的，而是动态的、流动的。 （2）细胞膜两侧是不对称的，因为两侧膜蛋白存在差异，同时两侧的脂类分子也不完全相同。 （3）细胞膜上相连的糖链主要发挥细胞间“识别”的作用。 （4）膜蛋白有多种不同的功能，如发挥转动物质作用的载体蛋白、通道蛋白、离子泵等，这些膜蛋白主要以螺旋或球形蛋白质的形式存在，并且以多种不同形式镶嵌在脂质双分子层中，如靠近膜的内侧面、外侧面、贯穿整个脂质双层三种形式均有。 （5）细胞膜糖类多数裸露在膜的外侧，可以作为它们所在细胞或它们所结合的蛋白质的特异性标志。 二、细胞膜物质转运功能 物质进出细胞必须通过细胞膜，细胞膜的特殊结构决定了不同物质通过细胞的难易。例如，细胞膜的基架是双层脂质分子，其间不存在大的空隙，因此，仅有能溶于脂类的小分子物质可以自由通过细胞膜，而细胞膜对物质团块的吞吐作用则是细胞膜具有流动性决定的。不溶于脂类的物质，进出细胞必须依赖细胞膜上特殊膜蛋白的帮助。 物质通过细胞膜的转运有以下几种形式： （一）被动转运：包括单纯扩散和易化扩散两种形式。 1.是指小分子脂溶性物质由高浓度的一侧通过细胞膜向低浓度的
一侧转运的过程。跨膜扩散的最取决于膜两侧的物质浓度梯度和膜对该物质的通透性。单纯扩散在物质转运的当时是不耗能的，其能量来自高浓度本身包含的势能。 2.易化扩散：指非脂溶性小分子物质在特殊膜蛋白的协助下，由高浓度的一侧通过细胞膜向低浓度的一侧移动的过程。参与易化扩散的膜蛋白有载体蛋白质和通道蛋白质。 以载体为中介的易化扩散特点如下：（1）竞争性抑制；（2）饱和现象；（3）结构特异性。以通道为中介的易化扩散特点如下：（1）相对特异性；（2）无饱和现象；（3）通道有“开放”和“关闭”两种不同的机能状态。 （二）主动转运，包括原发性主动转运和继发性主动转运。 主动转运是指细胞消耗能量将物质由膜的低浓度一侧向高浓度的一侧转运的过程。主动转运的特点是：（1）在物质转运过程中，细胞要消耗能量；（2）物质转运是逆电-化学梯度进行；（3）转运的为小分子物质；（4）原发性主动转运主要是通过离子泵转运离子，继发性主动转运是指依赖离子泵转运而储备的势能从而完成其他物质的逆浓度的跨膜转运。 最常见的离子泵转运为细胞膜上的钠泵（Na+ -K+泵），其生理作用和特点如下： （1）钠泵是由一个催化亚单位和一个调节亚单位构成的细胞膜内在蛋白，催化亚单位有与Na+、ATP结合点，具有ATP酶的活性。 （2）其作用是逆浓度差将细胞内的Na+移出膜外，同时将细胞外的K+移入膜内。 （3）与静息电位的维持有关。 （4）建立离子势能贮备：分解的一个ATP将3个Na+移出膜外，同时将2个K+移入膜内，这样建立起离子势能贮备，参与多种生理功能和维持细胞电位稳定。 （5）可使神经、肌肉组织具有兴奋性的离子基础。 （三）出胞和入胞作用。（均为耗能过程） 出胞是指某些大分子物质或物质团块由细胞排出的过程，主要见
细胞的基本功能 一、细胞膜的物质转运 （一）细胞膜的分子结构 细胞膜的脂质 1、细胞膜的组成成分：脂质、蛋白质和少量糖类。 2、脂质的组成成分：磷脂、胆固醇、少量糖脂。 3、磷脂中含量最高的是：磷脂乙酰胆碱，其次是磷酯酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺，最低的是磷脂酰肌醇。 4、脂质的双嗜特性使脂质在质膜中以脂质双层存在。 5、脂质的膜受温度的改变而呈凝胶或溶胶状态，人体中呈溶胶状态，具有一定流动性。 6、脂质双分子层在热力学上的稳定性和流动性使细胞能承受大的张力和变形而不破裂。 7、胆固醇是不易变形的环体分子，所以胆固醇含量越高，膜的流动性就越低，饱和脂肪酸越多，流动性越低。膜蛋白含量越多，流动性越低。 细胞膜的蛋白质 1、细胞膜的功能主要是通过膜蛋白实现的，根据存在形式分为两种：表面蛋白和整合蛋白。 2、表面蛋白占20%~30%，主要附着于细胞膜的表面。通过静电引力与亲水部结合或通过离子键与整合蛋白弱结合，高盐溶液可使离子键断裂，可用于洗脱表面蛋白。 3、整合蛋白，特征是以肽链一次或多次穿过膜脂质双层。与脂质双分子层结合紧密，可用两性洗剂使之与纸质分子分离 细胞膜的糖类 1、细胞膜中的糖类一般是寡糖和多糖链，以共价键形式与膜蛋白或膜脂结合形成糖蛋白和糖脂。 2、结合膜蛋白或糖脂的糖链一般伸向细胞膜外侧，被称为细胞的天线，作为分子标记抗原抗体。 3、细胞膜中的一些糖类还带有负电荷，可以影响细胞之间的相互作用。 （二、）跨细胞膜的物质运输 单纯扩散 1、单纯扩散是物质从细胞膜的高浓度一侧通过脂质分子间隙向低浓度一侧进行的跨膜扩散。 2、不消耗能量，也称简单扩散。 3、经过单纯扩散的物质都是脂溶型物质或少数不带电的极性小分子。 4、水是不带电的极性小分子，但是脂质双层对于水的通透性很低，但是存在着对水分子通透度极高的水通道（水通道属于易化扩散），所以细胞对水分子的转运速率极高。 5、物质经单纯扩散的转运效率取决于浓度差和对该物质的通透性。还有物质所在溶液的温度
细胞的功能 第一篇组成人体的细胞 第五章细胞的功能 细胞作为生物体的基本单位，具有多种多样的生理功能，不仅包括细胞形态的改变和维持，细胞内的物质代谢和能量代谢、内吞外排、免疫行为、细胞运动，而且还包括了细胞的增殖、分化和衰老，细胞对外界环境的反应、信息传递等等。研究和了解细胞的生理功能对于认识生命现象的本质是十分重要的。 第一节巨噬细胞的吞噬功能 高等动物体内的巨噬细胞、单核细胞和嗜中性粒细胞，具有吞噬的功能。它们广泛分布在组织和血液中，在机体的非特异免疫功能中起着重要的作用。当病原微生物或其它异物侵入机体时，能招引巨噬细胞，而巨噬细胞又具有趋化性，它通过产生活跃的变形运动，主动向病原体和异物移行聚集，首先把异物吸附在细胞表面，随之，吸附区域的细胞膜向内凹陷，伸出伪足包围异物，并吞入胞质，形成吞噬泡，继而在细胞质中的初级溶酶体与吞噬泡融合，形成吞噬溶酶体，把病原体杀死，异物消化分解。 一、所需试剂及设备 显微镜、高压灭菌锅、解剖盘、解剖剪、1ml注射器、吸管、载玻片、盖玻片；小鼠（体重20g左右），鸡血；6％淀粉肉汤（含0.3％台盼蓝） 二、操作步骤 1．实验前2天，每天给小白鼠腹腔注射6％淀粉肉汤（含台盼蓝）1ml。 2．实验时，再往腹腔内注射1ml 1％鸡红细胞悬液，并轻揉腹部，使鸡红细胞悬液分散。 3．20～30ｍin后，用脊椎脱臼法处死小鼠（右手抓住鼠尾，用力向后拉，左手拇指与食指同时按住鼠头，使脊髓与脑髓间断开致死）。
4．迅速剖开腹腔，用未装针头的注射器或吸管吸取腹腔液。 5．取一张干净的载玻片，滴一滴腹腔液，盖上盖玻片，显微镜下检查。 观察时，将视野光线调暗。在高倍镜下，先分辨清鸡红细胞和巨噬细胞。鸡红细胞为淡黄色、椭圆形、有核的细胞。而数量较多、体积较大圆形或不规则的细胞，其表面有许多似毛刺状的小突起（伪足），胞质中有数量不等的蓝色颗粒（为吞入的含台盼蓝淀粉肉汤形成的吞噬泡）即为巨噬细胞。变换视野，仔细观察巨噬细胞吞噬鸡红细胞的过程。可见有的鸡红细胞（一至多个）紧贴附于巨噬细胞的表面；有的巨噬细胞已将1至数个红细胞部分吞入；有的巨噬细胞已吞入1个或几个红细胞在胞质中刚刚形成椭圆形的吞噬泡；有的巨噬细胞内的吞噬泡体积缩小，并呈现圆形，这是与初级溶酶体发生融合，泡内物正在被消化分解。 6．绘图示出所观察到的小鼠腹腔巨噬细胞吞噬鸡红细胞的各种形态。 7．计算吞噬百分比，即每100个吞噬细胞中吞有鸡红细胞的吞噬细胞数。 三、注意 1．小鼠腹腔注射时注意不要刺伤内脏。 2．腹腔内的细胞浓度过大，可用生理盐水稀释。 第二节细胞膜的通透性 细胞膜在不断变化的环境中，必须保持自身的稳恒状态，才能生存。细胞膜允许一些物质通透，又能降低甚至阻挡另一些物质的通透，所以细胞膜具有选择通透性。水分子可以自由通过细胞膜，当细胞处于低渗液环境时，水分子大量渗到细胞内，使细胞膨胀，进而破裂，血红蛋白释放到介质中，由不透明的红细胞悬液变为红色透明的血红蛋白溶液，这就是溶血现象。溶血现象可作为测量物质进入红血细胞速度的一种指标。 红细胞置于乙二醇、丙三醇（甘油）、葡萄糖等摩尔浓度的高渗液中，乙二醇等分子进入红血细胞，使细胞内的渗透性活性分子的浓
细胞的结构和功能 细胞是生命的基本单位，是构成生物体的最基本的组成部分。细胞 不仅有复杂的结构，还具备多种功能。本文将介绍细胞的结构和功能，以便更好地理解生命的奥秘。 一、细胞膜 细胞膜是细胞的外层包裹物，具有选择性通透性，可以控制物质进 出细胞。细胞膜由磷脂双层构成，其中包含了许多蛋白质通道和受体，能够识别外界的信号并传递到细胞内。 二、细胞质 细胞膜包裹的是细胞质，是细胞内物质的主要组成部分。细胞质含 有胞浆、细胞器和细胞骨架等结构。胞浆是细胞内的液体，其中溶解 着各种有机物和离子。细胞器是细胞中具有特定功能的结构体，包括 内质网、高尔基体、线粒体等。 三、细胞核 细胞核位于细胞的中心，由核膜、染色体和核仁组成。核膜具有两 层结构，中间有核孔允许物质进出核内。染色体是由DNA和蛋白质组 成的，负责传递遗传信息。核仁则是合成蛋白质所需的地方。 四、细胞器的功能 1. 内质网
内质网是一系列膜结构，负责合成蛋白质和脂质，并将它们运输到细胞的其他部分。内质网还参与细胞对外界刺激的应答和细胞的分泌功能。 2. 高尔基体 高尔基体是细胞内一个复杂的膜系统，负责加工和分泌细胞产生的物质。它还参与细胞的分裂和细胞膜的产生。 3. 线粒体 线粒体是细胞内的能量中心，通过细胞呼吸过程产生三磷酸腺苷（ATP），为细胞提供能量。线粒体还具有一定的自主功能，与细胞死亡和疾病发生相关。 4. 溶酶体 溶酶体是一种胞浆内的囊泡结构，具有吞噬和分解功能。它负责分解进入细胞的废物和异常蛋白质，同时也参与杀灭细胞内的病原体。 五、细胞功能 1. 能够自我复制 细胞具有自我复制的能力，可以通过有丝分裂和无丝分裂两种方式进行。这种能力使得细胞可以增殖和修复组织。 2. 能够合成蛋白质
细胞各部分结构与功能 细胞是生物体的基本单位，它包含了许多不同的部分，每个部分都有特定的结构和功能。本文将以细胞的各个部分为标题，分别介绍它们的结构和功能。 1. 細胞膜 细胞膜是细胞的外包层，由脂质双层构成。它的主要功能是控制物质的进出，维持细胞内外环境的稳定。细胞膜上还有许多蛋白质，它们负责与外界环境发生相互作用，传递信号和参与物质运输。 2. 细胞质 细胞质是细胞膜与细胞核之间的区域，由胞浆和细胞器组成。它的主要功能是提供细胞内部的结构支持，并参与物质运输和代谢反应。细胞质中含有许多细胞器，如线粒体、内质网、高尔基体等。 3. 细胞核 细胞核是细胞的控制中心，它内部包含染色体和核仁。染色体携带着遗传信息，核仁则参与蛋白质合成。细胞核的主要功能是存储和传递遗传信息，控制细胞的生命活动。 4. 线粒体 线粒体是细胞内能量的生产者，它是细胞内的能量转化中心。线粒体内部有许多折叠的内膜，形成了许多呼吸酶。通过细胞呼吸作用，线粒体能够将有机物转化为能量，并储存为ATP分子。
5. 内质网 内质网是一种细胞器，主要分为粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网上附着着许多核糖体，参与蛋白质的合成。滑面内质网则参与脂质的合成和代谢。内质网的主要功能是合成、储存和运输蛋白质和脂质。 6. 高尔基体 高尔基体是细胞内的加工和分泌中心，它由一系列扁平的囊泡组成。高尔基体负责接收、整理和改造细胞内的物质，然后将它们运输到细胞膜上，进行分泌或外排。 7. 溶酶体 溶酶体是一种细胞内的消化器官，它内部含有各种水解酶。溶酶体的主要功能是将细胞内的废物、损坏的细胞器和外界吞入的物质进行分解和消化。 8. 核糖体 核糖体是细胞内的蛋白质合成工厂，它由RNA和蛋白质组成。核糖体的主要功能是将mRNA上的遗传信息转化为蛋白质，参与细胞的生长和修复。 9. 微管和微丝 微管和微丝是细胞骨架的组成部分，它们由蛋白质组成。微管主要
初一生物细胞的组成及功能细胞是生物体的基本单位，所有的生物体都由细胞组成。初一生物课程中，我们学习了细胞的基本结构和功能，本文将详细介绍初一生物细胞的组成及其功能。 一、细胞膜 细胞膜是细胞的外边界，它由脂质双层以及一些蛋白质组成。细胞膜的主要功能是控制物质的进出，保护细胞免受外界的伤害。同时，它还起到维持细胞内外环境平衡的作用。 二、细胞质 细胞质是细胞膜与细胞核之间的区域，是细胞的主要组成部分。细胞质内含有许多细胞器，如线粒体、内质网和高尔基体等。 1. 线粒体 线粒体是细胞内的能量中心，它通过细胞呼吸产生能量，并储存起来。线粒体内有许多折叠的膜片，称为内膜，这些膜片增加了线粒体的表面积，有助于能量的生产。 2. 内质网 内质网是由膜系统形成的一系列通道和腔隙，它在细胞中起到运输和合成各种物质的作用。内质网上有许多小囊泡，它们能够将合成的物质送到其他细胞器或细胞表面。 3. 高尔基体
高尔基体是由扁平的膜囊构成的细胞器，它主要参与细胞物质的分泌和转运。高尔基体可以将合成的物质进行包装，并形成膜囊，然后释放到细胞膜或其他细胞器中。 三、细胞核 细胞核是细胞的指挥中心，它内含有遗传物质DNA，控制着细胞的生长和发育。细胞核还包含有核糖体，它是合成蛋白质的地方。 四、细胞器 除了以上提到的细胞器外，细胞中还有许多其他的细胞器，如溶酶体、叶绿体和核糖体等。 1. 溶酶体 溶酶体是细胞内的消化器官，它能够分解细胞内的废物和降解细胞中的大分子物质，以提供能量和重新利用废物。 2. 叶绿体 叶绿体是植物细胞中独有的细胞器，它能够进行光合作用。光合作用是通过叶绿体中的叶绿素捕捉光能，将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。 3. 核糖体 核糖体是细胞中负责蛋白质合成的细胞器，它能够将DNA中的遗传信息转化为蛋白质，并将合成的蛋白质送到细胞的其他位置。
细胞各部分结构与功能 细胞是构成生物体的最基本单位，它包含着许多不同的部分，每个部分都有特定的结构和功能。本文将从细胞的各个部分入手，详细介绍它们的结构与功能。 1. 细胞膜 细胞膜是细胞的外包层，由脂质双层组成。它具有选择性通透的作用，控制物质的进出，维持细胞内外的平衡。此外，细胞膜还参与细胞与外界环境的相互作用，接受外界信号，并将其传递到细胞内部。 2. 细胞质 细胞质是细胞膜与细胞核之间的区域，由胞浆、细胞器和细胞骨架组成。它是细胞内各种代谢活动的场所，包括蛋白质合成、能量产生等。细胞质还含有丰富的溶质和细胞器，为细胞提供所需的物质和能量。 3. 细胞核 细胞核是细胞的控制中心，由核膜、染色质和核仁组成。核膜分为内核膜和外核膜，它们之间有核孔连接。核膜具有选择性通透的作用，控制物质的进出。染色质是DNA与蛋白质的复合物，携带遗传信息。核仁参与蛋白质合成。 4. 内质网
内质网是一种由膜系统组成的网状结构，分为粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网上附着有许多核糖体，参与蛋白质的合成。滑面内质网则参与脂质合成和细胞内物质的运输。 5. 高尔基体 高尔基体是由扁平的囊泡和管道组成的，它参与蛋白质的修饰、分拣和包装。高尔基体还参与细胞膜和细胞外物质的合成和运输。 6. 溶酶体 溶酶体是细胞内的液泡，含有多种酶类，可以分解各种有害物质和废弃物。溶酶体还参与细胞的消化作用，将吸收的营养物质分解为可利用的形式。 7. 线粒体 线粒体是细胞的能量中心，参与细胞呼吸作用，产生大量的三磷酸腺苷(ATP)分子。线粒体具有双层膜结构，内膜上有许多呼吸链酶和ATP合酶。 8. 叶绿体 叶绿体是植物细胞特有的细胞器，参与光合作用。它含有叶绿素和其他光合色素，能够吸收光能并将其转化为化学能，合成有机物质。 9. 核糖体 核糖体是蛋白质的合成工厂，由RNA和蛋白质组成。它位于细胞
【生理学总结】细胞的基本功能 细胞的基本功能 细胞膜的基本结构——液态镶嵌模型 以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质分子，并连有一些寡糖和多糖链。 特点： （1）脂质膜不是静止的，而是动态的、流动的。 （2）细胞膜两侧是不对称的，因为两侧膜蛋白存在差异，同时两侧的脂类分子也不完全相同。 （3）细胞膜上相连的糖链主要发挥细胞间“识别”的作用。 （4）膜蛋白有多种不同的功能，如发挥转动物质作用的载体蛋白、通道蛋白、离子泵等，这些膜蛋白主要以螺旋或球形蛋白质的形式存在，并且以多种不同形式镶嵌在脂质双分子层中，如靠近膜的内侧面、外侧面、贯穿整个脂质双层三种形式均有。 （5）细胞膜糖类多数裸露在膜的外侧，可以作为它们所在细胞或它们所结合的蛋白质的特异性标志。 细胞膜物质转运功能 物质进出细胞必须通过细胞膜，细胞膜的特殊结构决定了不同物质通过细胞的难易。例如，细胞膜的基架是双层脂质分子，其间不存在大的空隙，因此，仅有能溶于脂类的小分子物质可以自由通过细胞膜，而细胞膜对物质团块的吞吐作用则是细胞膜具有流动性决定的。不溶于脂类的物质，进出细胞必须依赖细胞膜上特殊膜蛋白的帮助。 物质通过细胞膜的转运有以下几种形式： 被动转运 包括单纯扩散和易化扩散两种形式。 单纯扩散
是指小分子脂溶性物质由高浓度的一侧通过细胞膜向低浓度的一侧转运的过程。跨膜扩散的最取决于膜两侧的物质浓度梯度和膜对该物质的通透性。单纯扩散在物质转运的当时是不耗能的，其能量来自高浓度本身包含的势能。 易化扩散 指非脂溶性小分子物质在特殊膜蛋白的协助下，由高浓度的一侧通过细胞膜向低浓度的一侧移动的过程。参与易化扩散的膜蛋白有载体蛋白质和通道蛋白质。 以载体为中介的易化扩散特点如下： （1）竞争性抑制； （2）饱和现象； （3）结构特异性。 以通道为中介的易化扩散特点如下： （1）相对特异性； （2）无饱和现象； （3）通道有“开放”和“关闭”两种不同的机能状态。 主动转运 包括原发性主动转运和继发性主动转运。 主动转运是指细胞消耗能量将物质由膜的低浓度一侧向高浓度的一侧转运的过程。 主动转运的特点是： （1）在物质转运过程中，细胞要消耗能量； （2）物质转运是逆电-化学梯度进行； （3）转运的为小分子物质； （4）原发性主动转运主要是通过离子泵转运离子，继发性主动转运是指依赖离子泵转运而储备的势能从而完成其他物质的逆浓度的跨膜转运。 钠泵（Na -K 泵）生理作用和特点
简述细胞的主要结构与功能 细胞是构成生物体的基本单位，它具有多种结构和功能。本文将以简述细胞的主要结构与功能为标题，详细介绍细胞的组成和各个细胞器的功能。 一、细胞的主要结构 细胞主要由细胞膜、细胞质和细胞核组成。 1. 细胞膜：细胞膜是细胞的外包层，由磷脂双层构成。它具有选择性通透性，可以控制物质的进出。细胞膜还参与细胞的识别、吸附和信号传导等功能。 2. 细胞质：细胞质是细胞膜内的胞浆，包含了各种细胞器和细胞器溶液。细胞质中含有水、离子、营养物质、蛋白质等物质，提供了细胞所需的环境和营养。 3. 细胞核：细胞核是细胞的控制中心，由核膜、染色质和核仁组成。核膜分为内核膜和外核膜，中间有核孔连接。染色质是由DNA和蛋白质构成的，携带了细胞的遗传信息。核仁参与蛋白质的合成。 二、细胞器的功能 细胞器是细胞内的各种功能机构，它们各自担负着不同的功能，协同合作维持着细胞的正常运作。 1. 线粒体：线粒体是细胞的能量中心，参与细胞呼吸和产生三磷酸
腺苷（ATP）。它具有独立的DNA和蛋白质合成系统，可以自主复制和分裂。 2. 内质网：内质网是一个复杂的膜系统，分为粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网上附着着许多核糖体，参与蛋白质的合成和修饰。滑面内质网则参与脂质的合成和代谢。 3. 高尔基体：高尔基体是内质网的一部分，位于细胞质中。它主要参与蛋白质的加工、分泌和运输，还可以合成一些复杂的糖脂。 4. 核糖体：核糖体是细胞内的蛋白质合成工厂，分为大、小和核糖体RNA（rRNA）三个部分。它们通过翻译mRNA上的遗传密码，合成蛋白质。 5. 溶酶体：溶酶体是细胞内的垃圾处理厂，参与细胞的内吞作用和物质的降解。它们含有多种水解酶和酸性环境，可以分解各种有害物质和老化的细胞器。 6. 细胞骨架：细胞骨架是由微丝、中间丝和微管等纤维蛋白组成的支架结构。它们可以提供细胞的形状稳定性、细胞器的定位和细胞的运动。 7. 核糖体膜：核糖体膜是一种特殊的膜结构，位于核糖体表面。它参与核糖体的组装和蛋白质合成的调控，对细胞的功能发挥起着重要作用。
细胞的组成与功能 细胞是生命的基本单位，无论是人类、动物还是植物，所有的生物 都由细胞构成。细胞是一个复杂而精致的结构，通过不同的组成部分 和功能模块，实现各种生命活动。 一、细胞的组成 细胞主要由细胞质、细胞膜、细胞核以及细胞器组成。 1. 细胞质：细胞质是细胞内的胶体溶胶体系，由水、有机分子、无机物质和细胞器组成。细胞质是细胞内的基质，提供营养物质和支持 细胞内化学反应的场所。 2. 细胞膜：细胞膜是细胞的外层包裹物，由脂质双层和蛋白质组成。细胞膜起到选择性通透的作用，控制物质的进出，维持细胞内外环境 的稳定。 3. 细胞核：细胞核是细胞的控制中心，内含遗传物质DNA。细胞 核主要负责维持细胞的生长、分裂和遗传信息的传递。 4. 细胞器：细胞器是细胞内的功能结构，根据功能的不同可以分为多种类型，如线粒体、内质网、高尔基体等。细胞器依靠特定的分子 机器和信号传递系统，承担不同的生物功能，如能量产生、蛋白质合 成和物质的运输等。 二、细胞的功能
1. 能量转换和代谢：细胞通过线粒体等细胞器将营养物质转化为能量，并进行代谢活动。细胞的代谢包括有氧呼吸、光合作用等，为细胞的生存和生长提供能量。 2. 遗传信息的传递：细胞核是细胞内的遗传物质DNA的载体，通过DNA的复制和转录，细胞可以将遗传信息传递给下一代细胞。 3. 细胞分裂：细胞分裂是细胞繁殖和生长的基础，包括有丝分裂和减数分裂两种类型。细胞分裂通过复制细胞遗传物质、分配细胞器和细胞质，实现细胞数量的增加和后代细胞的形成。 4. 信号传导：细胞内外的各种信号通过细胞膜上的受体和信号传导通路，引起细胞内的生物反应和调控。这些信号可以是激素、神经递质或细胞外基质的化学物质。 5. 物质的吸收和运输：细胞膜起到了物质的选择性通透作用，通过细胞膜上的通道和转运蛋白，细胞可以吸收外界的营养物质，并将有害物质排出。 6. 细胞骨架的组装：细胞骨架是细胞内的纤维网络，由微丝、中间丝和微管等组成。细胞骨架起到维持细胞形态、细胞运动和物质运输的作用。 三、细胞的多样性 细胞在结构和功能上存在多样性。根据是否有细胞核，可以将细胞分为原核细胞和真核细胞；根据形态和功能的不同，可以将细胞分为
细胞的结构和功能 细胞是构成生物体的最基本单位，其结构和功能多样且错综复杂。 本文将介绍细胞的基本结构、主要细胞器的功能以及细胞的特殊功能。 一、细胞的基本结构 细胞由细胞膜、胞质和细胞核组成。细胞膜是细胞的外部边界，起 到一种保护和选择性渗透控制的作用。胞质是细胞内的液体环境，其 中包含各种细胞器。细胞核是细胞的控制中心，包含遗传物质——DNA。 二、主要细胞器的功能 1. 线粒体：线粒体是细胞的能量中心，负责细胞内的呼吸作用。通 过细胞呼吸，线粒体将有机物质转化为细胞所需的能量——ATP。 2. 内质网：内质网是一个复杂的膜系统，在细胞内扮演着蛋白质合成、修饰和运输的重要角色。内质网还参与细胞内钙离子的调节以及 合成细胞膜的脂质。 3. 高尔基体：高尔基体是内质网的一个分支，它主要负责加工、包 装和分泌细胞产生的蛋白质和其他物质。高尔基体也参与质膜的修复 和细胞向外界的物质运输。 4. 核糖体：核糖体是细胞内蛋白质合成的场所，由核糖核酸和蛋白 质组成。核糖体将蛋白质合成的信息从RNA分子转化为蛋白质，从而 满足细胞的需求。
5. 核：细胞核是细胞的遗传中心，其中包含DNA，并通过核糖核 酸合成传递遗传信息。核还控制细胞的生长和分裂，以及调控细胞内 的各项功能。 三、细胞的特殊功能 1. 原生动物细胞的鞭毛和纤毛：某些细胞表面具有鞭毛或纤毛，它 们可以通过摆动或搏动运动，用于细胞的运动和物质的运输。 2. 肌肉细胞的收缩：肌肉细胞具有特殊的收缩功能，通过肌纤维的 滑动实现肌肉的收缩和放松，从而使生物体产生力量和运动。 3. 神经细胞的传导：神经细胞负责信息的传导和处理。通过神经元 之间的突触连接，电信号可以在神经网络中传递，实现感觉和运动等 复杂的神经功能。 4. 免疫细胞的防御作用：免疫细胞是维持生物体免疫功能的关键。 它们可以识别和消灭入侵的病原体，以保护生物体免受感染。 总结：细胞是生物体的基本单位，其结构和功能多种多样。了解细 胞的结构和功能，可以帮助我们理解生物的发育、生长和疾病等过程。细胞学的研究不仅对生物学领域具有重要意义，也在医学和生物技术 等领域有着广泛的应用前景。
动物细胞功能 细胞是有机体的基本结构，而动物细胞更是生物世界中最重要的结构，它们是整个生命过程的基础。下面我们就来讨论动物细胞的功能。 动物细胞具有以下主要功能： 1. 代谢：细胞在代谢过程中产生能量，使有机体获得所需的热能和有机化合物。 2.泌：细胞能够分泌一些特定的分子，包括激素、果糖、脂肪酸等，使有机体得以调节自身机能。 3.化：动物细胞通过消化物质获取有机物质，从而保证有机体的生存和发育。 4.收：动物细胞通过吸收食物等物质，以满足有机体对能量和营养的需求。 5.体：动物细胞能够接受微量酶等分子，进行各种信号转导，使有机体完成复杂的功能反应。 6.长：动物细胞不断生长和分裂，使有机体不断增长，有机体的发育和衰老过程也都依赖于细胞的生长和分裂。 7.化：动物细胞在适当的环境条件下能够分化为各种细胞类型，构成有机体的器官和系统。 动物细胞的功能有许多极为复杂而又精妙之处。它们拥有一系列独特的生物机理，能够识别周围环境中变化和物质，实现各种功能。 举个例子，信号转导是动物细胞最重要的功能之一，它是有机体
对外部环境变化的快速反应。细胞能够通过其特异的信号转导机制来识别特定的分子，从而实现特定的功能。比如，细胞可以吸收脂肪酸，分泌胰岛素，从而实现调节血糖的功能。 此外，动物细胞在免疫系统中也起着重要作用，它们可以探测敌对细菌和病毒，并释放适当的抗体，使有机体免受感染。因此，细胞是调节有机体免疫和抗病能力的重要因素。 动物细胞也具有复制性，而且这种复制有可能会在每一代细胞中留下突变。这就是自然选择的基础，能够使物种不断进化，适应新的环境条件。 综上所述，我们可以看出，动物细胞具有多种重要的功能，不仅是有机体长期发育壮大的基础，同时也是有机体对外界变化的有效应答。它们不仅促进有机体的发育和老化，而且也使物种可以不断进化，更适应现代社会的发展。
细胞的结构与功能 细胞是生命的基本单位，构成了生物体的最小功能单位。细胞的结构和功能密不可分，不同的细胞结构适应着不同的功能需求。下面将从细胞的构成和各部分的功能角度进行阐述。 一、细胞膜 细胞膜是细胞的外包层，由磷脂双层和蛋白质组成。它具有选择性通透性，可以控制物质的进出。细胞膜通过分子运输和细胞识别等功能，维持细胞内外环境的稳定，保护细胞的完整性。 二、细胞核 细胞核是细胞的控制中心，包含着遗传物质DNA和核蛋白。细胞核通过DNA的复制和基因的转录与翻译等过程，控制着细胞的生物合成和遗传信息的传递。它还能调控细胞的分裂和增殖。 三、细胞质基质 细胞质基质是位于细胞膜和核膜之间的胞内液体。它包含了许多细胞器和细胞骨架。细胞质基质是细胞内许多生化反应的场所，提供了化学物质和物质交换的场所。 四、线粒体 线粒体是细胞的能量中心，通过细胞呼吸过程中的氧化还原反应，产生细胞所需的能量分子ATP。线粒体还参与脂肪酸合成和钙离子的调节等多种生物化学反应。
五、内质网 内质网是一个复杂的膜系统，包括粗面内质网和滑面内质网。粗面 内质网上附着着核糖体，参与蛋白质的合成。滑面内质网则主要负责 脂质的合成和代谢。 六、高尔基体 高尔基体是细胞的分泌工厂，通过与内质网合作，将合成的蛋白质 和脂质进行修饰、包装和分泌。高尔基体还参与细胞内物质的转运和 能量代谢。 七、溶酶体 溶酶体是细胞内部的膜包囊，包含多种消化酶。溶酶体能将各种被 细胞摄取的物质进行降解和分解，参与细胞的内环境调节和垃圾清理。 八、细胞骨架 细胞骨架是由微丝、中间丝和微管等纤维蛋白组成的网状结构，赋 予细胞形态稳定性和机械支撑。细胞骨架还参与细胞的运动、分裂和 内部物质的输送等。 九、细胞间质 细胞间质是细胞间的填充物质，主要由蛋白质、多糖和水组成。细 胞间质在细胞间形成了相互支持和联系的网络，起到细胞机械保护和 信号传导的作用。