细胞的基本功能
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第二章细胞的基本功能单纯扩散:脂溶性小分子物质以物理学上的扩散原理,从浓度高的一侧向浓度低的一侧做跨膜运动,不需要细胞提供能量称为单纯扩散。
易化扩散:水溶性小分子或带电离子借助载体或通道,由细胞膜高浓度向低浓度的跨膜转运过程不消耗能量。
主动转运:某些物质在膜蛋白的帮助下,由细胞代谢功能进行逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运称为主动转运。
静息电位:细胞静息状态时,细胞膜两侧存在的外正内负且相对平稳的电位差。
动作电位:细胞在进行电位基础上接受有效刺激产生的一个迅速的可向远处传播的膜电位波动。
阈刺激:当刺激持续的时间和刺激的变化率一定时,引起组织细胞兴奋所需要的最小刺激强度。
阈电位:能使细胞膜上的钠离子通道全部打开,触发动作电位的膜电位临界值。
局部电流:静息部位膜内负外正,兴奋部位膜极性反转,兴奋区与非兴奋区之间存在的电位差,形成局部电流。
兴奋:细胞接受刺激后产生动作电位的过程及其表现,动作电位是细胞兴奋的客观指标。
兴奋性:可兴奋细胞接受刺激后产生兴奋的能力或特性,阈刺激和阈程强度是衡量细胞兴奋性的指标。
极化:细胞安静状态下膜外带正电膜内带负电的状态。
去极化:静息电位减小表示膜的极化状态减弱,这种静息电位减小的过程或状态称为去极化。
绝对不应期:在兴奋发生后的最初一段时间内,无论是加多强的刺激,也不能使细胞再次兴奋,这段时间称为绝对不应期。
相对不应期:在绝对不应期后兴奋性逐渐恢复受刺激后可发生兴奋,但刺激强度必须大于原来的阈值,这段时间称为相对不应期。
肌节:相邻两条z线之间的区域(1/2I+A+1/2I),是肌肉收缩和舒张的最基本单位。
在体骨骼肌安静时肌节长度约为2.0~2.2微米。
静息电位的形成机制:安静情况下,未受刺激的细胞膜对钾离子的通透性大,膜内K†浓度高,K†向外扩散;由于细胞内的阴离子不能通过细胞膜,因此出现“外正内负”的跨膜电位差;随着K†向外扩散的进行,这种电位差加大;而这种电位差是K†向外扩散的阻力,当这种阻力(电位差)和K†向外扩散的动力(浓度差)相等时,K†向外净扩散为0,膜电位不再发生变化而稳定于某一数值,即K†平衡电位。
细胞的基本功能
细胞是生命的基本单位,具有以下基本功能:
1. 新陈代谢:细胞通过代谢反应从外部环境中获取营养物质和能量,并利用这些物质和能量维持生命活动和生长。
2. 储存遗传信息:细胞内包含着遗传信息,这些信息决定了细胞的结构和功能,并且可以被遗传到下一代细胞。
3. 复制:细胞可以通过细胞分裂的过程进行复制,使得一个细胞可以变成两个完整的细胞。
4. 传递信号:细胞可以通过细胞膜和内部信号传导通路来感知和响应外部环境的变化,从而调节其内部的生命活动。
5. 调节物质的运输和交换:细胞通过细胞膜和细胞器来调节物质的运输和交换,保持细胞内部环境的稳定和适应外部环境的需要。
6. 保持形态和结构:细胞具有不同的形态和结构,可以根据不同的功能需求改变自己的形态和结构,从而适应不同的环境和任务。
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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。
第二章细胞的基本功能一.基本要求掌握: 1.膜蛋白介导的跨膜转运:经载体的易化扩散, 经通道的易化扩散, 主动转运;2.细胞静息电位和动作电位的产生原理;3.动作电位的引起及兴奋在同一细胞上的传导机制,局部兴奋和它向锋电位的转变;4. 神经-肌肉接头处的兴奋传递,骨骼肌的兴奋一收缩耦联;熟悉: 1. 膜的化学组成和分子结构:脂质双分子层,细胞膜蛋白,细胞膜糖类.2. 细胞膜的跨膜物质转运功能的单纯扩散, 继发性主动转运;3. 跨膜信号转导的概念;4. 静息电位和动作电位的特点,兴奋性及兴奋性的变化规律;5. 骨骼肌细胞中与兴奋和收缩活动有关的结构和功能;6. 负荷与肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩的影响;了解:1. 细胞膜的跨膜物质转运功能的入胞和出胞.2. 离子通道蛋白、G蛋白偶联受体、氨酸激酶受体介导的跨膜信号转导。
3. 生物电现象的观察和记录方法;4. 骨骼肌的收缩机制;5. 平滑肌的结构和生理特性;二. 基本概念流体镶嵌模型(fluid mosaic model),单纯扩散(simple diffusion),通透性(permeability),易化扩散(facilitated diffusion),离子通道(ion channel),化学门控通道(chemically-gated channel),电压门控通道(voltage-gated channel),机械性门控通道(mechanically-gated channel),主动转运(active transport),钠-钾泵(sodium-potassium pump),继发性主动转运(secondary active transport),出胞(exocytosis),入胞(endocytosis),跨膜信号转导(transmembrane signal transduction),促离子型受体(ionotropic receptor),促代谢性受体(metabotropic receptor), 兴奋性(excitability)、兴奋(excitation)、静息电位(resting potential)、极化(polarization)、超极化(hyperpolarization)、去极化或除极化(depolarization)、复极化(repolarization)、动作电位(action potential)、绝对不应期(absolute refractory period)、相对不应期(relative refractory period)、阈电位(threshold membrane potential)、阈强度(threshold intensity)、局部兴奋(local excitation)、量子式释放(quantal release)、终板电位(endplate potential)、肌原纤维(myofifbril)、肌小节(sarcomere)、肌管系统(sarcotubular system)、兴奋-收缩藕联(excitation-contraction coupling)细胞是人体和其他生物体的最基本结构和功能单位,体内所有的生理功能和生化反应,都是在细胞及其产物的物质基础上进行的,离开了对细胞及其亚单位结构和功能的认识,要阐明整个人体和各系统、器官生命活动的最基本原理,将是不可能的。