细胞的基本生理功能

第二章细胞的基本功能细胞的基本功能，包括①细胞的物质跨膜转运功能②信号转导功能③生物电现象④肌细胞的收缩功能。

第一节细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构概述质膜的组成磷脂>70% 磷脂酰胆碱>磷脂酰丝氨酸>磷脂酰乙醇胺>磷脂酰肌醇脂质胆固醇<30%糖脂<10%细胞膜=质膜蛋白质：功能活跃的细胞，其膜蛋白含量较高糖类膜结构：液态镶嵌模型膜的基架是液态的脂质双分子层，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。

(一) 脂质双分子层1、磷脂、胆固醇和糖脂都是双嗜性分子。

●磷脂分子中的磷酸和碱基、胆固醇分子中的羟基以及糖脂分子中的糖链等亲水性基团分别形成各自分子中的亲水端，分子的另一端则是疏水的脂肪酸烃链。

这些分子以脂质双层的形式存在于质膜中，亲水端朝向细胞外液或胞质，疏水的脂肪酸烃链则彼此相对，形成膜内部的氨基酸的磷脂(磷脂酰丝氨酸，磷脂酰乙醇胺，磷脂酰肌醇)主要分布在膜的近胞质的内层，而磷脂酰胆碱的大部分和全部糖脂都分布在膜的外层。

2、膜脂质的熔点较低，在体温条件下呈液态，因而膜具有流动性；但脂质双层的流动性只允许脂质分子作侧向运动→使嵌入脂质双分子层中的膜蛋白也发生移动、聚集和相互作用→膜上功能蛋白的相互作用、入胞、出胞、细胞的运动、分裂、细胞间连接的形成。

●影响膜流动性的因素包括：①胆固醇的含量。

胆固醇分子中的类固醇核与膜磷脂分子的脂肪酸烃链平行排列，在膜中起“流度阻尼器”的功能，可降低膜的流动性。

②脂肪酸烃链的长度和饱和度。

如果脂肪酸烃链较短，饱和度较低，则膜的流动性较大；反之，如果烃链较长，饱和度较高，则膜的流动性就较小。

③膜蛋白的含量。

镶嵌的蛋白质越多，膜的流动性越低。

(二)性残基为主，肽键之间易形成氢键，因而以仅螺旋结构存在；暴露于膜外表面或内表面的肽段是亲水性的，形成连接这些α跨膜螺旋的细胞外环或细胞内环。

由于脂质双层中疏水区的厚度约3nm，因而穿越质膜疏水区的跨膜片段约需18～21个氨基酸残基，以形成足够跨越疏水区厚度的α螺旋。

生理学第二章细胞的基本功能名词解释1.单纯扩散：脂溶性的小分子物质顺浓度差通过细胞膜的跨膜转运过程，称为单纯扩散。

2.易化扩散：是指一些非脂溶性或脂溶性低的物质在膜转运蛋白（载体或通道）的帮助下，顺化学和电位梯度的跨膜转运过程，称为易化扩散。

3.原发性主动转运：是指物质依靠细胞膜上的离子泵，逆浓度梯度或电位梯度通过细胞膜的过程。

这个过程需要消耗能量。

4.继发性主动转运：是指某一物质的逆浓度差转运需要依赖另一物质的浓度差所造成的势能而实现的主动转运过程。

5.钠钾泵:也称为Na-K-ATP酶,简称钠泵。

是细胞膜上的一种具有ATP活性的特殊蛋白质分子,它能使ATP分解释放能量,并利用此能量进行Na和K的逆浓度差主动转运。

6.G蛋白:即鸟苷酸结合蛋白,它是耦联膜受体与下游效应器的膜蛋白,存在于质膜的胞质面,通常由a、β、Y三个亚单位形成。

7.刺激:能引起活组织或机体发生反应的内外环境变化。

8.静息电位:活细胞处于安静状态时存在于细胞膜两侧的电位差,称为静息电位9.极化:指在大多数细胞中把静息电位存在时细胞膜电位呈稳定的内负外正的状态称为极化。

10.超极化:指静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化的过程。

11.去极化:指静息电位的数值向膜内负值减小的方向变化的过程。

12.反极化:细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负的极化反转过程。

13.超射:指去极化至零电位后膜电位进一步变为正值,我们把膜电位高于零电位的部分称为超射。

14.复极化:指细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复的过程。

15.动作电位:可兴奋细胞受到刺激而兴奋时,细胞膜在静息电位的基础上产生的一次迅速、可逆、可扩布性的电位变化,称为动作电位。

它由锋电位和后电位两部分组成。

它是可兴奋细胞兴奋的标志。

16.阈电位:是指细胞膜上某种离子通道大量开放、离子迅速内流而爆发动作电位时所需的临界膜电位值。

它的绝对值通常比静息电位的绝对值小10~20mV。

17.后电位:是指锋电位在其完全恢复到静息水平之前所经历的一些微小而缓慢的波动,称为后电位。

細胞的基本生理現象細胞為構成生物體的基本單位。

為了瞭解細胞、組織及器官的活動與功能，首先需瞭解其構造。

一個細胞要維持正常的功能，其內的構造必須互相配合，保持正常運作，才能表現出一個正常細胞的生命現象。

以生長在水中的單胞綠藻為例，在單細胞內進行的各種生命現象，包括各種的物理及化學反應。

這些基本的生理現象計有：1.吸收作用(absorption）：細胞由外界吸收水分、無機鹽類及氣體，並且把某些物質排到體外。

2.光合作用(photosynthesis）：綠色的細胞可吸收光能及其他物質合成養料之作用。

3.消化作用（digestion）：細胞將複雜的物質分解成簡單的物質，以便通過原生質膜或適合於運輸作用。

4.呼吸作用（respiration）：細胞把營養份中的能量釋放出來，儲存於高能的ATP，以供應細胞合成代謝及其他生理作用所需的能源。

5.同化作用（assimilation）：細胞利用養分合成原生質的各種代謝作用。

6.生長（growth）：生長是指量的增加。

生長是細胞體積的增大或細胞數目增加的結果。

7.生殖作用(reproduction）：單細胞構成的生物體，它生長到一定的程度就能產生與親細胞相同之新細胞，此為無性生殖（ase- xualreproduction）。

同樣生物體長到一定的階段就開始有繁殖下一代的能力，產生雌雄配子，進行有性生殖（sexualreprodu- ction）。

※細胞膜的構造為了維持生命現象所需之各種化學反應的進行，細胞必須維持適當的內部環境，不管外界環境是如何改變。

為此細胞必須有調節自己的組成，保持恆定的條件。

這些現象的維持是靠細胞膜（cellmembranes）或稱為原生質膜（plasmamembrane）。

細胞膜是一層6至10mm厚的薄膜，只在電子顯微鏡下才看的到。

依照最新且最被接受的模式是液體鑲嵌模式（fluidmosaicmodel），原生質膜是由液脂雙層（fluidlipidbilayer）中埋入各種球形蛋白（globularproteins）所組成的。

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●含量最低的是磷脂酰肌醇●磷脂的分布●各种膜脂质在膜中的分布是不对称的●大部分磷脂酰胆碱和全部糖脂都分布在膜外层●含氨基酸的磷脂主要分布在膜的内层●磷脂酰丝氨酸●磷脂酰乙醇胺●磷脂酰肌醇●含量虽低，但可作为细胞内第二信使三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG）的供体，因而在跨膜信号转导中有重要作用●胆固醇（不超过30%）●少量糖脂（不超过10%）●特性●脂质分子都是双嗜性分子●磷脂分子中含有磷酸和碱基的头端具有亲水性，含有较长脂肪酸的尾端具有疏水性●胆固醇分子中的羟基以及糖脂分子中的糖链具有亲水性，分子的另一端则具有疏水性●脂质分子的双嗜特性使之在质膜中以脂质双层的形式存在●两层脂质分子的亲水端分别朝向细胞外液或胞质，疏水的脂肪酸烃链则彼此相对，形成膜内部的疏水区疏水区是水以及水溶性物质如葡萄糖和各种带电离子的天然屏障，但脂溶性物质如氧气、二氧化碳以及乙醇等则很容易穿透。

引言概述：细胞是生物体的基本结构单位，是生命活动的基本单元。

细胞的基本功能决定了生物体的生理特性和生命活动的进行。

在生理学第二章中，我们将重点讨论细胞的基本功能，以帮助我们深入了解生物体的生理过程。

本文将介绍细胞的五个主要功能，包括细胞的兴奋传导、物质运输、合成代谢、能量转化和自我修复等方面，以全面揭示细胞的工作机制和重要性。

正文内容：一、细胞的兴奋传导1. 神经细胞中的兴奋传导机制a. 动作电位的产生和传导b. 突触传递的过程与原理c. 兴奋传导在神经系统中的作用和意义2. 心肌细胞中的兴奋传导机制a. 心肌细胞的起搏和传导系统b. 心肌的收缩和松弛过程c. 兴奋传导与心脏功能的关系3. 肌肉细胞中的兴奋传导机制a. 肌肉收缩的兴奋-收缩耦联机制b. 肌肉纤维与运动控制的联系c. 兴奋传导与肌肉功能的关联二、细胞的物质运输1. 细胞膜的结构与功能a. 脂质双层构成的细胞膜b. 细胞膜的通透性和选择性c. 细胞膜对物质运输的调节作用2. 细胞内物质的运输机制a. 主动转运和被动转运的区别b. 胞吞和胞吐的过程与机制c. 运输蛋白的作用和调控3. 分子在细胞内的定位和分布a. 信号序列的识别和目标分选b. 转运蛋白和细胞器的结合和转运c. 物质分布对细胞功能的影响三、细胞的合成代谢1. 蛋白质合成的过程与机制a. DNA转录为mRNA的过程b. tRNA与mRNA的配对和翻译c. 蛋白质合成的调控和后续修饰2. 糖代谢的途径与调控a. 糖异生与糖原代谢的关系b. 糖酵解与细胞能量的产生c. 糖代谢与代谢疾病的关联3. 脂质代谢的调节和过程a. 脂质降解和合成的平衡b. 脂质代谢与激素的调控c. 脂质运输与细胞膜组成的调节四、细胞的能量转化1. 细胞能量的产生与储存a. 有氧呼吸和无氧呼吸的途径b. ATP的合成与储存c. ATP在细胞能量转化中的作用2. 能量代谢的调节与平衡a. 能量代谢与酶的调节b. 细胞的能量平衡和稳态维持c. 细胞能量转化与整体生理调节3. 细胞能量的分配和利用a. 细胞内能量分配的优先级b. 细胞能量与生物体生理活动的关系c. 能量转化与疾病发生的关联五、细胞的自我修复1. 细胞自我修复的概念和机制a. 细胞损伤的修复过程b. DNA修复和蛋白质合成的关系c. 细胞自我修复与细胞寿命的关联2. 细胞自我修复与疾病治疗a. 干细胞的应用和发展前景b. 细胞疗法在疾病治疗中的应用c. 细胞自我修复与疾病康复的关系总结：细胞的基本功能是维持生物体的正常生理活动和适应外部环境的重要保证。

细胞的生理功能
细胞是构成生物体的基本单位，具有多种生理功能。

下面将介绍细胞的主要生理功能。

首先，细胞具有营养摄取和代谢功能。

细胞通过细胞膜上的运输蛋白，摄取外界的营养物质。

这些营养物质在细胞质中进行代谢反应，产生能量和合成所需的物质。

例如，糖类在细胞内被分解为ATP，提供细胞所需的能量。

其次，细胞具有生物合成功能。

细胞通过蛋白质合成、核酸合成、脂类合成等过程，合成新的有机物质，满足细胞生长和维持正常功能的需要。

例如，蛋白质合成是由核糖体在细胞浆中进行的，蛋白质是构成生物体的重要组成部分，参与各种生理过程。

第三，细胞具有细胞分裂功能。

细胞通过细胞分裂，实现繁殖和生长的目的。

在分裂过程中，细胞将其遗传物质DNA复制并均分给子细胞，确保遗传信息的传递。

细胞分裂是多细胞生物体生长、修复和繁殖的基础。

此外，细胞具有维持内环境稳定功能。

细胞通过调节细胞内的温度、pH值、离子浓度等参数，维持细胞内的稳态平衡，有利于细胞正常运作。

这个过程被称为细胞内稳态调节。

最后，细胞具有自我保护功能。

细胞通过自我修复、免疫反应等机制，保护自身免受外界环境的伤害。

例如，当细胞受到损伤时，会启动一系列修复机制，促进细胞的修复和再生。

综上所述，细胞具有营养摄取和代谢、生物合成、细胞分裂、维持内环境稳定和自我保护等生理功能。

这些功能使细胞能够正常运作，并保证生物体的生长、发育和生存。