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生理学_第二章_细胞的基本功能

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生理学 第二章 细胞的基本功能

生理学 第二章 细胞的基本功能
Na
+
2. 继发性主动转运
方向： 低→高 介导蛋白质：转运蛋白 分类： 同向转运 逆向转运 转运物质举例：
Na
+
葡萄糖(小肠上皮、肾小 管上皮)、氨基酸
小分子物质跨膜运输方式的比较
单纯扩散 运输方向 载体 能量 举例 顺浓度梯度 不需要 不耗能 O2、CO2、H2O、 甘油、乙醇、苯 等 易化扩散 顺浓度梯度 需要 不耗能 葡萄糖进入红细 胞 主动转运 逆浓度梯度 需要 耗能 Na+、K+、Ca+等 离子； 小肠吸收葡萄糖、 氨基酸等
静息状态下细胞膜对K+的通透性最大

3)膜外正电变为流动阻力
4)当动力(浓度差)=阻力(电位 差)时，跨膜流动停止

5)达到 K+的电－化学平衡电位，
即 K+平衡电位。
结论：静息电位相当于K+平衡电位
3. 静息电位小结




1) K+外流是静息电位形成的主要原因，静息电位接近于K+的 电－化学平衡电位。 2) 静息状态时细胞膜对Na+也有一定的通透性，通常静息电位 略低于K+平衡电位。 3)静息电位=极化状态，是一个现象的两种表达方式。 4)静息电位的大小主要受细胞内外K+浓度的影响，细胞代谢障 碍也可影响静息电位。
一、小分子物质和离子的跨膜转运
二、大分子物质和颗粒物质的跨膜转运
一、小分子物质和离子的跨膜转运

(一)被动转运

(二)主动转运
(一)被动转运


概念： 是指物质从高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差）的跨膜 转运形式，转运过程不需要细胞代谢提供能量，其动力为细 胞膜两侧存在的浓度差(或电位差)。 分类： 1．单纯扩散（不需膜蛋白辅助） 2．易化扩散（需膜蛋白辅助）

生理学第二章_细胞的基本功能

生理学第二章_细胞的基本功能
特点：主动、耗能、蛋白质参与、膜面积改变 形式：出胞（exocytosis）、入胞（endocytosis）
出胞(exocytosis)
胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。 例如
外分泌腺细胞排放酶原颗粒和粘液 内分泌腺细胞分泌激素 神经纤维末梢神经递质的释放。 形式 持续性出胞：安静自发 Байду номын сангаас调节性出胞：诱导释放
效应器酶：催化生成第二信使 腺苷酸环化酶 (AC)、磷脂酶C (PLC)、 磷脂酶A2 (PLA2)、鸟苷酸环化酶 (GC)
离子通道 转运蛋白
第二信使 （second messenger）
环磷酸腺苷(cAMP)、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环磷 酸鸟苷(cGMP)、Ca2+
作用：使靶蛋白（蛋白激酶、离子通道）磷酸化、构象变化
Ca2+信号系统 Ca2+
总结：G蛋白偶联受体介导的信号转导过程
第一信使
G蛋白耦联 受体
G蛋白 α α
G蛋白 GT
GDβγ
PP
细胞 功能 改变
…
…
效应器酶 第二信使
蛋白激酶 或通道
三、酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体： 自身具有酶的活性或能与酶结合的膜受体 结构特征：
仅一个跨膜区段 胞外结构域含有可结合配体的部位 胞内结构域则具有酶的活性或含能与酶结合的位点
本质：载体或转运体（transporter）:贯穿脂质双层整合蛋白 对象：水溶性小分子（如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等） 特点：
（1）结构特异性 （2）饱和现象 （3）竞争性抑制 （4）顺浓差或电位差 机制： 载体蛋白分子内部的变构
（三）主动转运 (active transport)

《生理学》第二章细胞的基本功能

《生理学》第二章细胞的基本功能

细胞膜在新陈代谢过程中所需的营养物质，以及细胞产生的代谢产物，都必须跨越细胞膜这 一屏障才能转到相应的部位，即物质转运。常见的细胞膜物质转运方式有以下几种。
第一节 细胞膜的物质转运功能
一、单纯扩散
第5 页
单纯扩散是指脂溶性小分子物质从高浓度一侧向低浓度一侧跨细胞膜转运的过程。单
纯扩散是一种简单的物理现象。一般来说，只有脂溶性的小分子物质才能通过脂质分子的间隙进
103～105个）。离子扩散速率的
大小除取决于膜两侧离子的浓度 差外，还受膜两侧电位差的影响。 浓度差和电位差合称为电化学梯 度。电化学梯度越大，驱动力就 越大。
每种通道只对一种或几种 离子有较大的通透性，其他离子 则不易或不能通过。根据离子选
择性，通道可分为Na+通道、K+ 通道、Ca2+通道和Cl－通道等。
哺乳动物细胞膜上普遍存在着钠-钾 泵，简称钠泵。钠泵是镶嵌在脂质双分 子层中的具有ATP酶活性的一种特殊蛋白 质，它能因细胞内Na+浓度升高和细胞外
K+浓度升高而激活，因此又称为Na+-K+依
赖式ATP酶。
第一节 细胞膜的物质转运功能
三、主动转运
第 12 页
（一）原发性主动转运
正常细胞膜外Na+浓度远高于细胞内， K+浓度远低于细胞内，当细胞受到有效刺激后，导致细胞 内Na+浓度升高（仍低于膜外）或细胞外K+浓度升高（仍低于膜内）时，钠泵被激活，分解ATP，释放 能量，将Na+从细胞内泵出，同时将细胞外的K+泵入。通常每分解1个ATP分子，可将3个Na+泵出膜外， 同时将2个K+泵入膜内（图2-3）。但这种化学定比关系在不同情况下可以改变。

生理学-第二章-细胞的基本功能

生理学-第二章-细胞的基本功能

③等张收缩。 正常人体骨骼肌的收缩大多是混合式的,而且总是等长收缩在前,当肌 张力增加到超过后负荷时,才出现
复习思考题
1.试述神经肌肉接头传递的过程及其特点。 2.何谓兴奋-收缩偶联？其结构基础是什么？Ca2+起何 作用？ 3.几种收缩蛋白质各起什么作用？ 4.肌细胞收缩是怎样发生的？ 5.何谓单收缩和强直收缩？
2.后负荷：
在等张收缩条件下观察负荷对肌缩 张力和速度的影响。 后负荷为 0→肌缩速度、幅度 ↑ 和 张力最小；后负荷 ↑ →肌缩速度、幅度 ↓ 和张力 ↑； 后负荷 ↓ →肌缩速度、幅 度↑和张力↓。 ∴后负荷过大，虽肌缩张力 ↑， 但 肌缩速度、幅度 ↓， 不利作功 ； 后负荷 过小，虽肌缩速度、幅度 ↑，但肌缩张 力↓，也不利作功。
①肌膜电兴奋的传导:指肌膜产生AP后,AP由横管系统迅速
传向肌细胞深处，到达三联管。 • ②激活Ca2+通道,促使Ca2+释放入胞质。 ③胞质中Ca2+浓度的升高,促使肌钙蛋白与Ca2+结合并引发 肌肉收缩。 (4). 激活LSR膜上的钙泵, 将Ca2+泵回终池,使胞质中Ca2+降低, 肌肉舒张。
∴Ca2+是兴奋-收缩耦联的关键物质(耦联物).
（四）骨骼肌舒张机制
兴奋-收缩耦联后
肌膜电位复极化 终池膜对Ca2+通透性↓ 肌浆网膜Ca2+泵激活 肌浆网 [Ca2+]↓ 原肌凝蛋白复盖 结合位点 Ca2+与肌钙蛋白解离 骨骼肌舒张
小结：骨骼肌收缩全过程
1.兴奋传递 (AP)传到N末梢
N末梢对Ca2+通透性 Ca2+内 流↓ 促使ACh释放 ACh释放入接头间隙 ACh与终板膜受体结合 终板膜对Na+的通透性增加 产生终板电位(EPP)

02生理学-细胞

02生理学-细胞

跳跃式传导
局部电流发生在相邻的郎飞氏结之间 传导速度快
第三节 肌细胞的收缩功能
一、神经—肌接头处的兴奋传递
（一）神经—肌接头处的结构
囊泡内含乙酰胆碱（ACh） 电压依从式钙通道 2、接头间隙： 细胞外液，50-60nm 3、接头后膜（终板膜）：
1、接头前膜（轴突末梢膜）：
皱褶
N2型ACh受体阳离子通道 胆碱酯酶
（三）动作电位的特征

1.“全或无”现象（all or none） 2.不衰减性传导 3.脉冲式


（四）动作电位的传导
在一般可兴奋细胞和无髓神经纤维：
—
局部电流

在有髓神经纤维：
—
跳跃式传导
局部电流
静息部位膜内 负外正，兴奋 部位膜极性反 转，兴奋区与 未兴奋区之间 存在电位差， 形成局部电流， 使邻近未兴奋 膜去极化达阈 电位而产生动 作电位。
概念 : 水溶性或脂溶性很小的小分子物质或离子，借助细胞 膜上特殊蛋白质的帮助，从细胞膜的高浓度一侧向低 浓度一侧转运的过程。
特点 : ⑴ 转运非脂溶性或脂溶性很小的物质 ⑵ 不耗能，顺浓度差转运，属被动转运 ⑶ 需要膜蛋白的帮助 分类 : ⑴ 载体转运 转运对象：葡萄糖（Glu） 氨基酸（AA） 特点：特异性 饱和性现象 竞争性抑制
eg.氧气（O2）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）等 脂溶性小分子 水、乙醇、尿素、甘油等分子量小的极性分子
影响因素：⑴ 细胞膜两侧浓度差（正比） ⑵ 细胞膜对该物质的通透性（正比）
一、细胞膜的物质转运功能
常见的物质跨膜物质转运形式：

单纯扩散 易化扩散


主动转运
入胞和出胞
（二）易化扩散

生理学 第二章 细胞的基本功能PPT课件

生理学 第二章 细胞的基本功能PPT课件

精选ppt
11
以载体为中介的易化扩散
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
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12
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13
(3)特点:
①顺浓度差 ②不消耗能量
③需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
④特异性或选择性（∵特殊膜蛋白质本身有结构特异性） ⑤饱和性（∵结合位点是有限的） ⑥竞争性抑制（∵经同一特殊膜蛋白质转运） ⑦
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二、易化扩散(facilitated diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,由
膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。
(2)分类:
①以通道为中介的易化扩散
②一载体为中介的易化扩散
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9
以通道为中介的易化扩散
[Na+]o ＞ [Na+]i
[K+]i ＞[K+]o
融合处出现裂口
分泌物一次性排出
囊泡的膜成为细胞膜的组成部分
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入胞:
细胞膜上的受体对物质的“辨认” 发生特异性结合形成复合物 结合处C膜凹陷 凹陷膜与细胞膜断离 整个进入细胞质内
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作业：
1、比较单纯扩散和异化扩散的异同。 2、比较被动转运与主动转运的异同。
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第二节 细胞膜的受体功能
受体：是指镶嵌在C膜脂质双分子层中的各种 特异性蛋白质分子，它能选择性地和C膜外 的活性物质结合，实现跨膜信号传递或跨 膜信号转换，引起C膜的电位变化或C内生 理效应的变化。如C膜上的糖蛋白、脂蛋白、 糖脂蛋白等。
配体：凡能与受体特异性结合并产生效应的 物质，统称为配体或化学信号。如激素、 神经递质、抗原、药物等。

生理学课件 第二章 细胞的基本功能

生理学课件 第二章 细胞的基本功能
特点：需细胞消耗能量 逆浓度梯度或电位梯度进行 意义：细胞可以根据生理需要主动选择物质的吸收或排除；保持细胞内外 离子分布的不均衡性（细胞内高K+、细胞外高Na+）
原发性主动转运
主动转运
继发性主动转运
扩展
扩展
四、入胞和出胞
概念：一些大分子物质或团块通过细胞膜变形活动进出细胞的过程，需细 胞消耗能量 入胞 吞噬 吞饮 出胞
二、易化扩散
概念：水溶性或脂溶性很小的物质，在特殊膜蛋白的帮助下，由高浓度一 侧通过细胞膜向低浓度一侧扩散的现象。 特点：①顺浓度差：不需细胞消耗能量 ②需要特殊膜蛋白的帮助 载体转运 分类： 通道转运
1.载体转运
物质：葡萄糖、氨基酸等
特点：① 高度的特异性：一种载体一般只能第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的物质转运功能
细胞膜的结构：脂质双分子层液态镶嵌结构
一、单纯扩散
概念：是指脂溶性的小分子物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转 运的过程。 特点：顺浓度差；不需细胞消耗能量 物质：CO2、O2、NH3、乙醇等 注：某种物质能否通过单纯扩散方式过膜，除了取决于膜两侧浓度差， 还取决于细胞膜的通透性。
③ 竞争性抑制：一种载体同时转运两种或两种以上结构相似的物质 时，一种物质的增加，将减弱对另一物质的转运。
CONTENTS
2.通道转运
物质：无机离子、水 特点：通道的开或关 受化学因素的调控——化学门控通道 受电压因素的调控——电压门控通道
三、主动转运
概念：借助细胞膜泵蛋白的作用，将物质由低浓度一侧转运到高浓度一侧
一、骨骼肌的收缩原理
滑行学说——肌肉的缩短是通过肌小节中细肌丝与粗肌丝相互滑行的结 果（其间肌丝本身的长度不变）。

动物医学-动物生理学《细胞的基本功能》课件

动物医学-动物生理学《细胞的基本功能》课件

4. 动作电位的特征
（1）不衰减传导;
（2）“全或无”现象. “无”：刺激小于阈值，不能产生动作电位； “全”：刺激达到或＞阈值 静息电位（绝对值）
阈电位爆发动作电位.
动作电位一旦产生,其不再随阈上刺激而改变，也不随传播距离的增 加而减小，这种在同一细胞上动作电位大小不随刺激强度和传导距离 而改变的特性，称为动作电位的全或无特性。
（2）时间－强度曲线
能引起反应的刺激一般要具备3个条件：一 定的强度，一定的持续时间，一定的持续时间 和一定的强度-时间变化率。
在一定范围内，引起组织兴奋所需的最小刺 激与改刺激的作用时间呈反比关系，即所用的 刺激强度较大时，引起组织兴奋的作用时间越 短。
把刺激强度和相对应的作用时间描绘在坐标 线上，可得到一条近似双曲线的曲线，称强度 -时间曲线。能反应组织细胞的兴奋性。
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能 第二节 细胞的跨膜信号转导功能 第三节 细胞的生物电现象 第四节 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、细胞膜的结构特征
组成：
蛋白质、脂类
为主，糖类只
脂பைடு நூலகம்
占一小部分。
质
结构：
双
分
液态镶嵌模型 （Singer Nicholson , 1972年）: 是以液态
6. 动作电位的传导
无髓神经纤维：局部电流 有髓神经纤维：跳跃式传导， 局部电流在郎飞氏结间产生
在两段髓鞘之间是无髓鞘的 部分，称为郎飞氏结
三、 局部兴奋
概念： 阈下刺激引起的
低于阈电位的去极 化（即局部电位）， 称局部反应或局部
兴奋。
特点：
①不具有“全或无”现 象。其幅值可随刺激强 度的增加而增大。

细胞的基本功能-医学生理学-课件1-02

细胞的基本功能-医学生理学-课件1-02

钠离子
钾离子
2. 电压门控通道 (voltage-gated ion channel)
电压门控通道跨膜信号 转导过程：
跨膜电位的改变； 结构域中精氨酸或赖 氨酸产生位移； 诱发通道“闸门”的 开放； 细胞膜出现新的电变 化。
钠离子 钾离子
上海第二医科大学生理教研室
3.机械门控通道（mechanically- gated channel） 触发因素是机械性刺激： 如内耳毛细胞听毛 受基底膜振动。
又称Ca2+-ATP酶 分布在细胞膜、肌浆网和内质网 分解一个ATP 胞浆 胞外 1Ca++ 1Ca++ 机制 作用是维持细胞内外的钙离子浓度梯度
4.继发性主动转运
（secondary active transport）
定义
—许多物质在进行逆浓度梯度或
电位梯度的跨膜转运时，所 需的能量并不直接来自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释放的能量建立 的。这种间接利用ATP能量的主 动转运过程称为~。
第二章 细胞的基本功能
细胞—人体的最基本的功能单位
本章内容： 细胞膜的物质转运功能 细胞膜的生物电现象 细胞的信号转导功能 肌细胞的收缩功能
第一节
细胞膜的结构和物质转运功能
细胞膜的作用： 细胞膜是细胞和环境之间的屏障； 细胞膜有物质转运功能； 细胞膜还有跨膜信息传递功能。
一、膜的化学组成和分子结构
钠-钾泵的作用
维持细胞膜两侧 Na+、K+的不均衡 分布； 其活动是生电性的

3 2
二、细胞的动作电位
（一）细胞的动作电位
定义：细胞膜受到阈刺激或阈上刺

《生理学》第二章

《生理学》第二章

突触可塑性
突触传递效能可发生改变， 是学习和记忆等生理功能 的结构基础。
神经递质、受体与信号转导途径
神经递质
包括乙酰胆碱、去甲肾上 腺素、多巴胺等，参与调 节神经系统功能。
受体
位于细胞膜或细胞内，与 神经递质结合后引发一系 列生理效应。
信号转导途径
神经递质与受体结合后， 通过第二信使等信号分子 将信号转导至细胞内，引 发细胞生理反应。
生物电现象包括静息电位、动 作电位等，是细胞生命活动的 重要表现。
离子泵、离子通道和离子交换 器等在生物电现象中发挥关键 作用。
细胞增殖、分化及凋亡过程
01
02
03
04
细胞增殖是细胞数量的增加， 包括有丝分裂和减数分裂两种
方式。
细胞分化是细胞类型和功能多 样性的基础，由基因选择性表
达所决定。
细胞凋亡是细胞程序性死亡， 对维持机体内环境稳态具有重
《生理学》第二章
目录
• 细胞基本功能与生理概述 • 神经系统与肌肉组织生理功能 • 心血管系统生理功能与调节 • 呼吸系统生理功能与调节 • 消化系统生理功能与调节 • 泌尿系统生理功能与调节
01 细胞基本功能与 生理概述
细胞膜结构与物质转运功能
细胞膜主要由脂质和 蛋白质组成，具有流 动性。
细胞膜具有选择透过 性，可以控制物质进 出细胞。
肌肉组织类型、收缩原理及力学特性
肌肉组织类型
包括骨骼肌、心肌和平滑肌等， 具有不同的结构和生理功能。
收缩原理
肌肉收缩是由肌原纤维内粗细肌丝 相互滑动引起的，需要ATP提供能 量。
力学特性
肌肉具有弹性、粘滞性和收缩性等 力学特性，是机体运动的基础。
神经系统对肌肉活动调控机制

生理学教学课件：第二章 细胞的基本功能

生理学教学课件：第二章 细胞的基本功能
一、离子通道介导的信号转导
离子通道大体有：化学、电压、机械性门控通道 如：化学性胞外信号(ACh)
ACh + 受体=复合 体 终板膜变构=离子通道开放
Na+内流
终板膜电位
骨骼肌收缩
温医生理教研室 金芃芃
二、生理G学蛋课件白偶联受体介导的信号转 导 神(一经)递c质AM、P激信素号等通（路第一信使）
温医生理教研室 金芃芃
生理学课件
通道对离子的选择性，决定于通道开放时它的水相孔道 的几何大小和孔道壁的带电情况，因而对离子的选择性 没有载体蛋白那样严格。
温医生理教研室 金芃芃
生理学课件
②有不同功能状态，且功能状态受因素调控
离子通道有静息,激活,失活等功能状态
温医生理教研室 金芃芃
生理学课件
通道的功能状态受不同因素调控---“门控” 通道分类:
温医生理教研室 金芃芃
生理学课件
（二）细胞膜蛋白质
1、分类 1）表面蛋白（peripheral protein) 2）整合蛋白(integral protein)
温医生理教研室 金芃芃
生理学课件
2、功能
1)物质转运功能： 如通道蛋白，载体蛋白，泵蛋白 2)辨认，接受和传递信息： 如受体蛋白 3)起细胞标志作用： 如抗原 4)其他： 尚不清楚
1、概念：细胞通过耗能将物质逆电位或化学梯度的转运过程。
2、特点： ①需要耗能（能量由分解ATP来提供） ②依靠特殊膜蛋白质（泵）的“帮助” ③逆电-化学梯度进行
3、分类： ①原发性主动转运 如:Na+-K+泵、H+-K+泵等 ②继发性主动转运 如：肠对葡萄糖重吸收
温医生理教研室 金芃芃
生理学课件

生理学 细胞的基本功能

生理学 细胞的基本功能
Na+ 通道:是电压及时间依赖式离子通道，有 开、关、失活三种状态（图）
阻断剂： 河豚毒素、局麻药
后电位
后去极化：快速K+外流堆积，复极化减慢 后超极化：钾通道开放时间长，过多钾外流
动作电位的特点： a．“全或无”现象：动作电位一旦产生
就达到最大值，其幅度不会因刺激强度的 加强而增大。 b．不衰减传导 c．脉冲式，不会重合
4 ．经载体介导的易化扩散（图） 转运的物质：GS、AA进入一般细胞 共同特点：① 结构特异性 ② 饱和现象 ③ 竞争性抑制
被动转运：单纯扩散 易化扩散 主动转运: 1．定义：指细胞膜将物质分子（或离子）
逆浓度差和电位差转运的过程 2．生物泵：实质就是ATP酶
如“钠-钾泵”、“质子泵”等 ▲钠泵: 钠-钾泵或Na+- K+ -ATP酶（图）
d．不同细胞，AP的幅度和持续时间不同 （图）
4、动作电位的引起和阈电位
阈电位和锋电位的引起 刺激阈电位AP
1、阈电位 TP： 是一种膜电位的临界值，能触发AP， 是引起钠通道大量开放的膜电位值， 即钠内流形成正反馈的膜电位值。
RP和TP的差值大，细胞兴奋性低； 差值小，兴奋性高。 2、阈强度：使细胞膜去极化到阈电位的最小
概念： AP是膜两侧电位在RP基础上发生
的一次可扩布的快速而可逆的倒转和复原。 图
去极相 去极化
超射
锋电位
复极相：复极化初期
后电位 复极化后期（负后电位）
后超极化（正后电位）
（二）动作电位的产生机制
1、电化学驱动力； 2、动作电位期间膜电导的变化； 3、膜电导与离子通道（膜片钳技术） 锋电位
•上升支：去极相 由Na+内流形成，是Na+的平衡电位 有效刺激→部分Na+通道开放→少量Na+→膜去极 化→阈电位→大量Na+通道开放→大量Na+内流→膜 内负电位消失，出现正电位

生理学第二章细胞的基本功能

生理学第二章细胞的基本功能

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。

生理学(第二章细胞的基本功能)习题及答案

生理学(第二章细胞的基本功能)习题及答案

第二章细胞的基本功能一、基本知识问答题1.简述细胞膜的跨膜转运形式。

2.经离子通道和经载体易化扩散各有那些特点？3.简述静息电位的形成原因。

4.简述局部反应的特点。

5.影响骨骼肌收缩的因素有那些?6.简述跨膜信号转导的形式。

7.简述兴奋发生后兴奋性的变化过程。

8.论述钠泵的本质、作用以及生理意义。

9.论述神经－肌接头的传递过程。

10.论述骨骼肌兴奋收缩耦联的过程。

11.论述横桥周期的主要过程。

二、名词解释1.simple diffusion（单纯扩散）2.facilitated diffusion（易化扩散）3.ion channel（离子通道）4.active transport（主动运输）5.secondary active transport（继发性主动运输）6.G protein（G 蛋白）7.second messenger（第二信使）8.resting potential，RP (静息电位)9.action potential，AP（动作电位）10.threshold（阈值）11.threshold stimulus（阈刺激）12.threshold potential（阈电位）13.stimulation（刺激）14.excitation（兴奋）15.excitability（兴奋性）16.absolute refractory period, ARP（绝对不应期）17 . end-plate potential, EPP（终板电位）18.preload（前负荷）19.afterload（后负荷）20.isometric contraction（等长收缩）21.isotonic contraction（等张收缩）22.tetanus（强直收缩）三、填空题1.细胞膜的基本结构模型为。

2.膜蛋白质介导的跨膜转运可分为、两大类。

3.动作电位在同一细胞的传导方式为。

4.静息电位的负值减小的状态称为。

生理学--细胞的基本功能

生理学--细胞的基本功能


一条肽链，10个跨膜螺旋，N、C端及活性位点
都位于胞内。

转运机制：胞内[Ca2+]↑→ Ca2+-钙调蛋白
（calmodulin,CaM）复合物+ C端/钙泵，并激活
钙泵→转运Ca2+出细胞（或进入肌质网）。
分解1分子ATP，转出1个Ca2+.
钙泵转运的意义：
维持细胞内原有低钙水平，防止钙超载（指 胞质内[Ca2+]长时间、不可逆升高）→维持细胞 正常的兴奋/收缩能力。
（二）继发性主动转运 ----secondary active transport， SAT；联合转运，cotransport）
概念：指利用原发性主动转运建立的膜电-化学势 能完成的物质逆浓度梯度跨膜转运。 例：小肠腔、肾小管腔内Glucose和AA的转运，
甲状腺细胞的聚碘。
1.Na+-葡萄糖同向转运体（Na+-glucose symporter） 以小肠上皮细胞为例：
② 膜内、外正常[Na+]差→维持胞内渗透压和细胞容 积正常稳定。
③ 膜内、外正常[Na+]差→维持Na+-H+交换的动力→ 维持胞内pH的正常稳定。
④ 对Na+、K+的不对等转运（、、、）→膜外正电 荷↑（生电作用）。
2. 钙泵（calcium pump）
——Ca2+-ATP酶(Ca2+-ATPase)
（chemically-gated ion channel）

——快速的跨膜信号转导方式.
通道与受体并存, 例： N2型乙酰胆碱受体(肌细胞) A型-氨基丁酸（GABAA）受体 甘氨酸受体 促离子型谷氨酸受体等（神经元胞体）
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[K+]i ＞[K+]o
转运的物质:各种带电离子
• 特点: 1、顺浓差或电位差; 不耗能(ATP) 2、具有选择性(起帮助作用的蛋白质有结 构特异性); 3、通道功能可变性,(即电压门控通道;化 学门控通道;机械门控通道)。
（2）经载体的易化扩散
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
蛋白质(35%)---从分子数
看，脂>蛋100倍,从重量看,蛋 >脂1--4倍。
糖类(3%)
(二) 膜的分子结构
流体镶嵌模型：以液态
的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
。 1、脂质双层---头端
亲水。磷酸和碱基是极性基 团；尾端疏水。长烃链是非 极性基团。这种排列具有稳
定性和流动性。
第二章 细胞的基本功能
第一节 第二节 第三节 第四节 细胞的跨膜物质转运功能 细胞的跨膜信号转导功能 细胞的跨膜电变化 肌细胞的收缩功能
第一节
细胞的跨膜物质转运功能
一、膜的化学组成和分子结构
(一)膜的化学组成: 脂质(62%)---主要由磷脂
(70%) 。 和胆固醇(25%);还有 少量的鞘脂(5%)。磷脂中最 多的是磷脂酰胆碱，最少的 是磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。
2、膜蛋白质---整合蛋白(贯穿全层或镶嵌其中,作为离子通道、载体
和离子泵) 。表面蛋白(附着于膜的外或内表面 )
3、糖链外露---作为细胞的标志(如ABO血型)。有些作为膜受体的 “可识别”部分，能特异地与激素、递质等结合。
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
●被动转运
指物质顺 电位或化学梯 度的转运过程。
Na+-K+泵的化学本质就是Na+-K+依赖式ATPase，简称钠泵。
Na+-K+ 泵 的 作 用 : 排 Na+ 吸 K+ 。 当
[Na+]i↑ [K+] o↑ 时 ， 都 可 被 激 活 ， ATP 分解产生能量， 将胞内的3个 Na+ 移 至 胞 外 和将胞外的2 个 K+ 移入胞内。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
跨膜信号转导方式大体有以下三类：
1.G蛋白偶联受体介导的信号转导 2.离子通道受体介导的信号转导 3.酶偶联受体介导的信号转导
一、G蛋白偶联受体介导的信号转导
(一) 受体-- G蛋白-AC途径(cAMP信号通路)
神经递质、激素等（第一信使） 结合G蛋白偶联受体
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：激活G蛋白
外来信号作用于膜表面,(通常并不进入细胞或 直接影响细胞内过程)通过引起膜变构作用,将外界 环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内,再引发 靶细胞相应功能改变,此过程称跨膜信号传递。细胞间
传递信息的物质多达几百种：如递质、激素、细胞因子等。
跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与结合、信 号转导、胞内效应等三个环节。
特点:
①顺浓差或电位差;不耗能(ATP)
• ②特异性（物质不同载体不同） • ③饱和性（∵载体的数量是有限的） • ④竟争性（∵经同一特殊膜蛋白质转运）
•
通 量
单纯扩散 易化扩散
甲物质 50g 90g
乙物质
50g 10g
差位电或差浓
共100g
(二)主动转运(active transport)
•
概念：指细胞通过本身的某种耗能过程将某物质由
位.
实验记录：
（甲）当A、B电极都位于 细胞膜外，无电位改变， 证明膜外无电位差。 （乙）当 A 电极位于细胞 膜外， B电极插入膜内时， 有电位改变，证明膜内、 外间有电位差。 （丙）当A、B电极都位于 细胞膜内，无电位改变， 证明膜内无电位差。
一、细胞的生物电现象 ●静息电位：细胞处于相对安静状态时，膜内外存
主要离子分布： 膜内：
膜外：
(2)静息状态下细胞膜对K+离子具有选择性的通透, 对其他离子不通透或甚少。(产生RP的条件) 通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
∵静息状态下①细胞膜内外离子分布不均； ②细胞膜对K+离子具有选择性通透。•
[K＋]i顺浓差向膜外扩散 [A-]i不能向膜外扩散 膜内电位↓(负电场) • 膜外电位↑(正电场) 膜外为正、膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP
2.人工改变[K+]O/[K+]i，RP也发生相应改变 如： [K+]i↓→RP↓。 3.用四乙胺阻断K通道,RP消失。 4.用膜片钳技术测量,证实是K电流
第三节 细胞的跨膜电变化
概 述
恩格斯在100•多年前就指出：“地球上几乎没 有一种变化发生而不同时显示出电的变化”。 生物体在安静和活动时都存在电活动,这种电活动称 为 生 物 电 （ bioelectricity ） 。 特点:很微弱,用mv或Wv计算.如临床上广泛应用的心 电图 、 脑电图 、 肌电图 及 视网膜电图 等就是这些不 同器官和组织活动时生物电变化的表现。 记录方法: 说明无论安静时的RP或活动时的AP都是跨膜电
在的电位差。
●动作电位：可兴奋细胞受到刺激时，在RP的基础
上产
（一）静息电位(resting potential RP) 1.概 念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内
外存在的电位差。 •
2.实验现象：
3.静息电位的产生机制
请大家抓住两点:
(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀。 [K+]i＞[K+]o≈30∶1.30倍的浓差推动力促使[K+] 外流(产生RP的动力)
Na+内流 终板膜电位
骨骼肌收缩
• 1.化学门控通道或配体门控通道:A.组成化 学门控通道的物质是特殊蛋白质(梅花形结 构).B.控制通道开放与关闭的是化学物质 (Ach).C.主要分布于终板膜N.C的突触后膜. 2.电压门控通道:A.组成电压门控通道的物 质是特殊蛋白质(梅花形结构.B.控制通道开 放与关闭的因素是通道所在膜两侧的跨膜电 位的改变即电压的改变.C.主要分布神经轴 突骼骨肌心肌具有产生和产生自律性兴奋的 能力. 3.机械门控通道:A.化学组成(同前).B.控制 通道开放与关闭是膜的局部变形或机械牵 引.C.存在部位是毛细胞.
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离) 兴奋性G蛋白(GS) 激活腺苷酸环化酶(AC) cAMP（第二信使） ATP 激活cAMP依赖的蛋白激酶A 细胞内生物效应
(二)受体-- G蛋白—PLC途径(磷脂酰肌醇信号通路)
激素（第一信使） 膜外N端：识别、结合第一信使
膜内C端：激活G蛋白 激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)
4、细胞膜的脂质双分子层是( A ) A.细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.离子进出细胞的通道 D.受体的主要成分 E.抗原物质
5、葡萄糖进入红细胞膜是属于( C ) A.单纯扩散 B.主动转运 C.易化扩散 D.入胞作用 E.吞饮
第二节
细胞的跨膜信号转导功能
兴奋性G蛋白(GS)
结合G蛋白偶联受体
激活磷脂酶C(PLC) (第二信使） IP3 和 DG PIP2
内质网 释放Ca2+ 激 活 蛋白激酶C
细胞内生物效应
二、离子通道介导的信号转导
离子通道大体有：化学、电压、机械性门控通道 如： 化学性胞外信号(ACh) ACh + 受体=复合体
终板膜变构=离子通道开放
低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程。 • 特点 ： ① 逆电-化学梯度进行(泵的转运) ; ② 需耗能(ATP)
分类：
①原发性主动转运（简称：泵转运）；
如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 ②继发性主动转运（简称：联合转运）；
③入胞和出胞式转运。
1.原发性主动转运(泵转运——Na+-K+泵)
2.易化扩散(facilitated
diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶性甚小的物质, 在 特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低 浓度一侧转运的过程。
(2)分类:
根据帮助膜蛋白的特性分为两类
①经通道的易化扩散 ②经载体的易化扩散
（1）经通道的易化扩散
[Na+]o ＞[Na+]i
• 鸟酸苷环化酶受体位于膜外的N端有配体结 合位点，膜内侧的C端有鸟酸苷环化酶(GC) 结构域,一旦配体与受体结合, 将激活 (GC) 。 (GC) 使胞质内的GTP环化,生成 cGMP,再激活蛋白激酶G(PKG) 。PKG、PKA 和PKC一样, 也是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 通过对底物蛋白的磷酸化实现信号转导。 注:激活GC与激活AC不同的是,此过程不需G 蛋白参于。
复习思考题
1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？ 2.Na+-K+泵的作用意义？ 3.在一般生理情况下,每分解一分子ATP,钠泵运转可 使(D ) A.2个钠离子移出膜外 B.2个钾离子移入膜内 C.2个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 D.3个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 E.2个钠离子移出膜外,同时有3个钾离子移入膜内
分 为：吞噬=转运物质为固体; 吞饮=转运物质为液体。
入胞:
细胞膜上的受体对物质的“辨认” 发生特异性结合=复合物
复合物向膜表面的“有被小窝”移动
“有被小窝”处的膜凹陷
凹陷膜与细胞膜断离=吞食泡
出胞：
粗面内质网合成蛋白性分泌物 高尔基复合体
膜性结构包被=分泌囊泡
囊泡向质膜内侧移动 囊泡膜与质膜的某点接触并融合 融合处出现裂口 分泌物排出
(1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓 度一侧转运的过程。 [O2]o ＞[O2]i