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中南民族大学人体解剖生理学课件C3 细胞基本功能

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细胞的基本功能PPT课件

细胞的基本功能PPT课件
离子通道型受体介导的信号传导
配体与离子通道型受体结合后，引起离子通道的开放或关闭，改变细胞内外离子的浓度， 从而产生生物效应。
胞内受体介导的信号传导途径
胞内受体与配体结合
胞内受体位于细胞内，与进入细胞内的配体结合后，通过改变构象 等方式激活下游信号通路。
激活基因表达
胞内受体与配体结合后，可进入细胞核内，与DNA结合，调节基因 的表达，从而产生长期的生物效应。
专能性分化
细胞只能分化成一种或少数几种细胞类型，如肌肉细胞、神经细 胞。
转分化
已分化的细胞在特定条件下转变为另一种细胞类型，如肿瘤细胞。
衰老过程中生理变化
基因组不稳定性增加
DNA损伤累积，导致基因突变 和染色体异常。
蛋白质稳态失衡
蛋白质合成和降解失衡，导致 错误折叠蛋白累积。
代谢重编程
细胞代谢途径发生改变，如线 粒体功能障碍和氧化应激增加 。
光合作用
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把 二氧化碳和水转化成储存能量的有机 物，并且释放出氧气的过程。
呼吸作用与光合作用
呼吸作用类型
包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型，其中有氧呼吸是主要的呼吸 方式。
光合作用过程
包括光反应和暗反应两个阶段，分别在叶绿体的类囊体薄膜和基质 中进行。
呼吸作用与光合作用的联系
参与蛋白质的加工、分类和运 输。
内质网
与蛋白质合成、加工、运输及 脂类代谢等有关。
溶酶体
含有多种水解酶，能分解衰老 、损伤的细胞器。
中心体
与细胞的有丝分裂有关，形成 纺锤丝。
PART 02
物质运输与能量转换
REPORTING
WENKU DESIGN
物质进出细胞方式

《人体解剖生理学》第三章 细胞的基本功能

《人体解剖生理学》第三章 细胞的基本功能
Ach的结合位点在α亚单位上， 结合后可引起通道结构的开放， 然后靠相应离子的易化扩散而
神经突触谷氨酸，门冬完成氨跨膜酸信，号转甘导氨酸
整理ppt
运动神经末梢
Ach
Ach 门控通道
蛋白（a亚单位）
通道开放
大量Na+
流入胞内
胞膜去极化产生终板电位
完成化学信号向生物电信号的转换
整理ppt
2 电信号—电压门控离子通道
❖ 特点： 只有一个跨膜α-螺旋，膜外侧肽链 （N端）有与配体结合位点，而膜内侧 肽链（C端）有鸟苷酸环化酶（guanylyl cyclase,GC）
整理ppt
配体
受体
信号转导过程
ANP心房钠尿肽
GC
GTP
cGMP
PKG
整理ppt
五、离子通道介导的信号转导
整理ppt
信号转导过程
信号 胞膜上的通道蛋白
刺激 细胞膜电位的变化
电
❖
压门控离子通道开放或关闭
离子内流或外流
新信号形成
整理ppt
电压门控通道又称电压依赖性或电压敏感性离子 通道:因膜电位变化而开启和关闭，以最容易通过 的离子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4种主 要类型，各类型又分若干亚型。 分子结构与化学门控通道类似，但分子结构中存 在一些对跨膜电位的改变敏感的结构域或亚单位， 诱发整个通道分子功能状态的改变。
离子
通道打开或关闭 离子跨膜流动
膜电位变化（去极化、超极化）
细胞功能改变
整理ppt
1. 化学信号—化学门控离子通道
N2型Ach受体阳离子通道是 由4种不同的亚单位组成的5 聚体蛋白质，形成一种结构为 α2βγδ的梅花状通道样结构；

(人体解剖生理学课件)第三章细胞的基本功能

(人体解剖生理学课件)第三章细胞的基本功能
carrier ）; 3）门控（gating）——
电压门控（voltage-gated channel） 配体门控（ligand-gated channel） 机械门控（mechanically- gated channel）
少量的非门控通道，如： K+ channel (神经细胞膜)， 水通道
二. 主动转运（active transport）
2. 经通道的易化扩散（facilitated diffusion via channel）
• 跨膜通道蛋白构成的水相孔道 • 转运物：带电离子
• 特点： 1）离子选择性（ionic selectivity）: 由孔道大小及内
壁所带电荷决定； 2）转运速度快（compared with the diffusion via
2 . 动作电位（action potential, AP）——
在RP基础上，细胞受到一个适当(不小于阈值)刺激 时，其膜电位所发生的一次可扩布、迅速的、短暂 的波动。
• AP 特点：
1）全或无（all or none）; 2）可传播性：不衰减，保持原有的波形和波幅
。
极化(polarization): RP状态，外正内负 超极化(hyperpolarization):|RP|值增大 去极化(depolarization): |RP|值减小 反极化(reverse polarization):去极到正值 复极化(repolarization):去极后向RP恢复 超射(overshoot):膜电位高于0电位部分 峰电位（spike potential）:快速去极、复极形成的尖
N端（与配体结合端）(跨膜螺旋也可结合配体)，胞 内-COOH 端（与G蛋白结合端）。
/sites/0072507470/student_view0/chapter17/animation__membranebound_receptors_that_activate_g_p动力 = 即时膜电位值（Em）-离子的平衡电位（Ex）

《生理学》细胞的基本功能 ppt课件

《生理学》细胞的基本功能 ppt课件

Na泵：即Na-K泵，是一种具有ATP酶活性的
膜蛋白，它每分解一个ATP分子，可
以逆浓度梯度泵出3个Na+和摄取2个K+。
生理意义：
– 维持细胞的正常形态； – 维持膜两侧的离子不均衡分布； – 建立浓度势能储备，参与葡萄糖等的吸收。
被动转运
主动转运
吞噬(固体) 胞纳 胞饮(液体) 胞吐
跨膜转运的物质： 气体：CO2、O2 小分子物质 无机物：Na+、K+、Cl-、H2O
3. 肌肉收缩能力
1)定义：与前、后负荷无关, 决定肌肉收缩
效能的内在特性。与肌浆网中Ca++
水平和肌球蛋白ATP酶活性相关。
2) 受局部环境因素影响：如神经递质、
体液因素、药物、病理状态等。
ppt课件
80
思考题
1. 名词解释
动作电位、静息电位、兴奋性、Na－K泵、
阈值、阈电位、阈刺激、局部电流、强直收缩 2. 物质跨膜转运的方式有哪几种，举例说明。 3. 说明骨骼肌和神经细胞静息电位和动作电位的 形成机制。
等渗溶液
ppt课件
等张溶液
ห้องสมุดไป่ตู้
15
如果是等渗 溶液会如何 呢？
渗透压：溶质分子吸引水分子通过半透膜的能力。
渗透压与溶质分子颗粒数量（摩尔浓度）正相关，与 质量百分浓度无关。
ppt课件 16
ppt课件
17
逆浓度梯度，消耗代谢能量
原发性主动转运，如Na泵。 主动转运 继发性主动转运，如葡萄糖、氨 基酸在小肠或肾小管上皮细胞处 的吸收
失活
开始复活，可 小 开放数量少 多数已复活， 小 可开放数量多 全部复活，可 大 全部开放

生理学课件-细胞的基本功能ppt

生理学课件-细胞的基本功能ppt

03
常见的引起细胞坏死的 因素包括缺血、缺氧、 化学物质、物理因素等。
04
细胞坏死对机体的影响 取决于坏死细胞的类型 和数量，以及坏死发生 的位置。
感谢您的观看
THANKS
细胞凋亡在维持机体内环境平衡、组 织器官发育和损伤修复等方面具有重 要作用。
细胞凋亡的触发因素包括生理性刺激 和病理性刺激，如射线、化学物质、 病毒感染等。
细胞坏死
01
细胞坏死是一种非程序 性细胞死亡过程，通常 是由于外界因素引起的 细胞损伤。
02
细胞坏死的主要特点是 细胞膜破裂、细胞内容 物外泄，以及炎症反应 的发生。
远距分泌信号转导途径
神经分泌信号转导途径
神经分泌信号转导途径是指神经细胞 分泌的信息物质，通过与靶细胞膜上 的受体结合而发挥作用的一种信号转 导方式。
远距分泌信号转导途径是指某些细胞 分泌的信息物质，通过循环系统而作 用于全身各处的靶细胞。
信号转导的调节
负反馈调节
负反馈调节是指靶细胞的信息物 质可反馈性地作用于产生该物质 的内分泌细胞或神经元，从而抑 制或减弱该物质的信息释放。
缩等现象。
细胞衰老的主要原因是遗传信 息的损伤和突变，以及细胞内
自由基的积累。
细胞衰老有助于维持机体内环 境的稳定，防止细胞过度增殖
引起的肿瘤发生。
细胞凋亡
细胞凋亡是一种程序性细胞死亡过程， 它是由基因控制的细胞主动死亡过程。
细胞凋亡的过程包括细胞膜内陷、细 胞体积缩小、染色质浓缩和DNA断 裂等。
氧化磷酸化的效率很高，因为它能够 将大部分能量转化为ATP，而不是以 热能的形式散失。
氧化磷酸化主要在线粒体中进行，它 需要NADH和FADH2等中间产物作为 燃料。

人体解剖生理学：3 细胞的基本功能

人体解剖生理学：3 细胞的基本功能
➢是大分子物质或固 态、液态的物质团 块进出细胞的过程。
第二节 细胞的跨膜信号转导
一、由G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导 二、酪氨酸激酶受体完成的信号转导 三、带离子通道受体介导的跨膜信号转导
一、由G蛋白偶联受体介导的跨膜 信号转导
G蛋白（GTP结合蛋白）：与 膜受体与效应器耦联，由α、 β和γ三个亚单位组成，α 亚单位结合鸟苷酸位点和GTP 酶活性。 G蛋白效应蛋白（酶）： ⅰ腺苷酸环化酶(AC)、磷脂 酶C(PLC)、磷酸二脂酶(PDE)、 磷脂酶A2等。 ⅱ离子通道
３．静息电位的产生机制 ➢ K+ 依赖细胞内、外浓度梯度向细胞外扩散形成的K+平衡电 位。
Nernst公式
R—通用气体常数（8.31） T—绝对温度（237+摄氏温度） Z— 离子价 F—Faraday常数
一、神经细胞、肌肉细胞的兴奋与兴奋性 1．刺激与兴奋 反应（response）：当环境变化时，机体内细胞、组织、器官 或整体的活动状态发生的变化。 刺激（stimulation）：引起反应的环境理化因素的变化。 冲动(impulse) ：神经、肌肉细胞受到刺激而发生反应时，细胞 膜上产生的一种快速的可沿细胞膜不衰减传导的电位波动。 可兴奋组织(excitable tissue)：组织受到刺激而兴奋时表现为产 生冲动的组织。包括神经组织、肌肉组织。 可兴奋组织的兴奋性：可兴奋组织产生冲动的容易程度。
１．腺苷酸环化酶—环一磷酸腺苷—蛋白激酶A途径的过程
腺苷酸环化酶—环一磷酸腺苷—蛋白激酶A途径的过程总结：
神经递质、激素等（第一信使）
结合G蛋白偶联受体
激活G蛋白 兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cAMP
激活cAMP依赖的蛋白激酶A

人体解剖生理学课件细胞的基本功能


(一)刺激引起兴奋的条件
?阈强度（ threshold intensity） :刺激的持续时间 和强度-时间变化率固定不变时 ,能引起组织细胞兴 奋的最小剌激强度。 ?兴奋性与阈强度成反变关系。
阈下刺激(subthreshold stimulus ) 阈刺激(threshold stimulus) 阈上刺激
2.组成
内膜
3.相关概念
膜电位状态
? 极化 （polarization ）
? 去极化（除极化） （depolarization ）
? 反极化（超射） （overshoot)
? 复极化 （repolarization ）
? 超极化 （hyperpolarization ）
4.动作电位特征 (单一神经细胞或肌细胞 )
?转运物质： ?转运机制：
各种离子如 Na+、K+等
以通道为中介的易化扩散
载体(carrier) 介导的易化扩散
?转运物质：葡萄糖、氨基酸等小分子物质。
?转运机制：
以载体为中介的易化扩散
总结
易化扩散和单纯扩散的异同点.
（1）共同点 :都是顺电化学梯度，不耗能的被动转运。
（2）不同点 :易化扩散速度快、具有特异性等。
（四）胞纳与胞吐(入胞与出胞)
?转运物质: 大分子物质或物质团块 ?转运特点 : 需消耗能量，也属主动转运。 ?转运类型：
入胞 (endocytosis):
出胞 (exocytosis) ：
小结
第二节 细胞的兴奋性和生物电现象
?恩格斯：地球上几乎没有一种变化发生而不同 时显出电变化。
?心电图、肌电图、脑电图等 ?跨膜电位：静息电位（RP）
5.动作电位产生机制

细胞的基本功能(人体解剖生理学课件)

2.研究方法：把前负荷固定在最适前负荷，逐次改变后 负荷，研究肌肉产生张力的大小与速度的关系。
图A:不同后负荷对肌肉单收缩 所产生的张力和缩短程度的影响
9 5 3
图B:张力－速度曲线
既产生张力， 又出现缩短， 且每一收缩开 始后，张力不 再增加，故为 等张收缩
等长收缩
P0—— 产生最大张力而 不出现缩短 W=0
-70mV 0mV ——————————————
超射:膜电位高于0电位部分
-70mV
二、产生机制
（一）产生前提
1.钠泵活动造成膜内外离子不均衡分布:胞外[Na+]>胞内[Na+],胞内 [K+]>胞外[K+]
[Na+]i∶[Na+]o≈1∶12 [K+]i∶[K+]o≈30∶1 [Cl-]i∶[Cl-]o≈1∶14 [A-]i∶[A-]o≈ 4∶1
2.静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性： 通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
2.离子扩散与离子平衡电位： ①扩散驱动力：浓度差和电位差 ②扩散平衡：电位差=浓度差,驱动力=0 ③根据Nernst公式可计算出离子平衡电位
离子平衡电位计算公式
Nernst方程：
(环境温度为27℃时，教材为29.2℃)
速度(Vmax)。
肌肉在有后负荷下收缩时:
（1）总是张力产生在前，缩短产生在 后；
（2）后负荷愈大→产生的张力愈大,但缩短开始的 时间愈晚，缩短的初速度和缩短的总长度也愈小。
负荷对横桥周期的影响
肌肉收缩的缩短速度:取决于横桥周期的长短；
肌肉收缩的收缩张力：取决于每一瞬间与肌动蛋白 结合的横桥的数目。
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S2-02
动作电位
升支(去极化相)
降支(复极化相)
锋电位 spike potential
后电位
负后电位
negative afterpositive after-
potential
正后电位
potential
S2-02
动作电位
特点
“全或无”all
or none：幅度不随刺激强度
兴奋性
刺激的形式：物理 化学 机械等 刺激的三要素：强度；持续时间；强度-时间变化率 (方波刺激时不变) 阈强度(阈值) threshold intensity (value) :刺激 的持续时间固定,引起细胞或组织发生反应(产生AP) 的最小刺激强度

S3
细胞一次兴奋的周期变化
相 对 不 应 期 超 常 期 阈电位 绝 对 不 应 期
S1-02
钠泵
钠泵活动的生理意义
膜内外K+、Na+浓度差—RP、AP产生前提
细胞内高K+—胞内代谢反应所必需；
维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定
胞外高Na+势能储备：
GS、AA继发性主动转运； Na+-H+交换,
维持胞内pH稳定； 维持胞内Ca2+浓度稳定
S1-02
Na+-Ca2+交换,
↓
K+的浓度差动力和电场力 阻力平衡
S2-03
静息电位的产生
Nernst 公式(环境温度为27℃时)
[K+]o EK=59.5 log ————(mV) [ K +] i
∴ RP相当于EK，但实测值总是小于Nernst 公式的计算值，原因是静息时，细胞膜对 Na+等离子也存在一定的通透性 RP的产生主要是因为K+的外流
绝对不应期： 兴奋性=0 相对不应期： 正常>兴奋性>0 超常期： 兴奋性>正常 低常期： 兴奋性<正常
100% 0
低 常 期
骨骼肌的收缩功能
神经—肌接头的结构
接头前膜：突触囊泡,
内含ACh; 电压门控 Ca2+通道； 接头间隙：50nm宽， 与细胞外液相通; 接头后膜：又称终板 膜，是肌膜特化部分, 上有N2型ACh受体和 AChE;
被动转运：
单纯扩散
易化扩散
主动转运：原发、继发 出胞和入胞
载体
S1
被动转运
分子或离子顺着浓度梯度或电-化学梯度所进 行的跨细胞膜的转运。不耗能。 单纯扩散：脂溶性物质由高→低浓度侧的净移 动。O2、CO2、乙醇、 尿素、少量激素、水
特点
不需要膜上特殊蛋白质 动力：浓度差 方向：高→低 结果：膜两侧物质浓度平衡
S3-01
细胞生物电现象
阈电位（Threshold potential, TP）：能引起大量 Na+通道开放和Na+内流，并形成Na+通道激活对 膜去极化的正反馈过程，进而诱发动作电位的临
界膜电位值。
阈电位一般比RP小10~20mV。 如神经细胞RP=-70mV，TP≈-55mV 达到阈电位后，AP幅度只取决于膜电位去极化程
增加而增大
可传播性：不减衰传导(幅度波形不变)
有不应期：因而锋电位之间不发生融合或叠
加
S2-02
细胞生物电现象产生机制
基本原理
扩散电位
渗透膜
KCl 0.1 mol/L K+
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
Nernst公式
KCl 0.01 mol/L
当达到平衡时，膜两侧
溶液的电化学势相等
计算公式
关闭 ↓ 激活
Na+通道激活开放,Na+内流形成AP上升支 K+通道激活开放,K+外流形成AP下降支
S2-03
AP形成的离子基础
升支：Na+内流 降支：K+外流 静息水平： Na+- K+ 泵活动,离子恢复静 息时的分布状态 负后电位(后去极化, after depolarization)：复极 时外流的K+蓄积在膜外,阻碍了K+外流 正后电位(后超极化, after yperpolarization)：生电 性钠泵作用的结果
S3
神经-肌接头处的兴奋传递
S3
N-M接头处的兴奋传递过程
S2-03
Ca2＋通道开放，Ca2＋内流
接头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的ACh释放(量子释放)
ACh与N2受体结合，Na＋、K＋ 通透性↑ →终板电位（EPP）
Na＋通道开放→动作电位
神经冲动
Ca2＋通道开放，Ca2＋内流
转运物质:带电离子
通道的特征：
离子选择性 门控性
通道转运的功能特点
转运速率比载体快
无饱和现象，无竞争性抑制
通道有不同的功能状态
S1-01
经通道的易化扩散
水是极性分子，分子量小，不带电荷，膜通透性 高 水——单纯扩散 ——水通道 2003年诺贝尔化学奖授予 美国科学家彼得·阿格雷 阿格雷得奖是由于发现 了细胞膜水通道 目前在人类细胞中已发现的此类蛋白至少有11种， 被命名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。
S1-01
通道的分类
电压门控通道
化学/配体门 控通道
机械门控通道
S1-01
通道蛋白状态：静息、激活、失活
S1-01
主动转运
通过细胞的耗能过程，借助细胞膜载体蛋白，将 非脂溶性物质分子或离子逆浓度/电化学梯度差进 行的转运
继发
原发
S1-02
细菌
原发主动转运
钠-钾泵，简称钠泵，又称Na+-K+-ATP酶 (Na+-K+-ATPase)；钙泵；质子泵
些底物生成第二信使的 酶， 或离子通道
S2
跨膜信号转导的途径
通道介导：除本身有信号接受部位外，又是离子 通道。配体主要是神经递质，控制通道的开关 化学门控通道 电压门控通道 机械门控通道
S2
跨膜信号转导的途径
酶耦联受体介体
本身没有酶活性，但可以连接非受体 酪氨酸激酶，如细胞因子受体超家族
S2-03
无髓鞘神经纤维AP传导
S2-03
有髓鞘神经纤维AP传导
跳跃式传导： 提速、节能
S2-03
AP的传导
动作电位在不同 细胞间的传导
缝隙连接 神经突触或神经
肌肉接头
S2-03
细胞的兴奋和兴奋性
细胞的兴奋和可兴奋细胞
反应response:可兴奋组织或细胞对刺激所
发生的应答。
人体解剖生理学
细胞的基本功能
药学院 药理教研室 袁琳
学习要点
细胞膜的物质转运功能 细胞的跨膜信号转导 细胞的生物电现象
静息电位及其产生
动作电位及其产生 动作电位在同一细胞上的传导 兴奋与兴奋性
骨骼肌的收缩功能
细胞膜的物质转运功能
跨膜转运：体内各种物质经过细胞膜进出 细胞的过程 转运方式
继发主动转运
细胞膜间接利用钠泵分解ATP 释放的能量 完成的主动转运 介导继发主动转运的是特殊的转运蛋白— 转运体 transporter 特点
必须以原发性主动转运为基础
这些物质的逆浓度梯度转运与Na+顺浓度梯度
的转运偶联进行 ATP只是间接为这些物质逆浓度梯度转运功能
S1-02
兴奋excitation
抑制inhibition 可兴奋细胞或组织excitable
cell or tissue: 受刺激后能产生反应(即AP)的细胞或组织。神 经、肌肉、腺体的细胞或组织属于此类
S3
细胞的兴奋和兴奋性
细胞产生兴奋的条件
excitability: 可兴奋组织、细胞对刺激 发生反应(即产生动作电位)的能力。 刺激stimulation：细胞和组织所处的内外环 境的变化。
S2-03
动作电位的产生
刺激后,膜对Na+通透 ↓ 膜内外Na+势能贮备 ↓ Na+经通道易化扩散 ↓ 扩散的Na+抵消膜内 负电位,形成正电位 ↓ 直至正电位增加到足以对 抗由浓度差所致的Na+内流
∴AP的超射值等于Na+平衡电位(+50~+70mV)
S2-03
AP的产生
Na+通道
K+通道
去极化 ↓ 激活 ↓ 失活 ↓ 恢复
差有关 转运蛋白与转运物质间有选择性 转运蛋白的功能受环境因素的影响
S1-01
经载体的易化扩散
转运物质:小分子物质,如GS、AA、核苷酸 特点：
顺浓度差转运，速度比依溶质物理特性预期
的快 饱和现象 结构特异性:如对GS转运，只转运右旋GS 竞争抑制
S1-01
经通道的易化扩散
S1-03
细胞的跨膜信号转导
特定的细胞释放信息物质 信息物质经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应
S2
跨膜信号转导的途径
G-蛋白耦联受体介导
受体：
7次跨膜蛋白 α β γ 三个亚基
G蛋白：
G蛋白效应分子：催化某
S1-01
渗透压
溶液中的溶质通过半透膜 吸引水分子或保留水分子 的一种力量 大多数极性分子不能以单
纯扩散方式穿越细胞膜屏
障
S1-01
半透膜
S1-01
易化扩散