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授课教师：朱学江 生理学系 授课内容：第 9 ～ 18 章 E-mail: zhuxj@njmu

授课教师：朱学江 生理学系 授课内容：第 9 ～ 18 章 E-mail: zhuxj@njmu.edu.cn. 生理学电子教案. 第九章 细胞的基本功能. 生理学电子教案. 第一节 细胞膜的化学组成及基本结构. 细胞膜或质膜 （ plasma membrane ）. 1. 使细胞内容物与外界环境分离 ( 屏障功能 ) 2. 细胞和外界的物质能量交换 ( 选择性交换功能 ). 脂 质. 化学组成. 蛋白质. 糖 类. 一、膜的基本结构及功能.

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授课教师：朱学江 生理学系 授课内容：第 9 ～ 18 章 E-mail: zhuxj@njmu

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Presentation Transcript

  1. 授课教师：朱学江 生理学系 授课内容：第9～18章 E-mail: zhuxj@njmu.edu.cn

  2. 生理学电子教案 第九章 细胞的基本功能

  3. 生理学电子教案 第一节 细胞膜的化学组成及基本结构 细胞膜或质膜（plasma membrane） 1. 使细胞内容物与外界环境分离 (屏障功能) 2. 细胞和外界的物质能量交换 (选择性交换功能) 脂 质 化学组成 蛋白质 糖 类

  4. 一、膜的基本结构及功能 • 1、脂质双分子层：70％磷脂、30％胆固醇 特点：液态和可流动性功能 • 2、蛋白质：功能：细胞膜的大部分功能由膜蛋白的功能决定，例如物质转运功能（转运蛋白）、受体功能、连接功能等 • 3、糖类：膜上糖链的单糖排列顺序不同而给不同细胞做了不同的“记号”或使细胞具有了不同的“标志”。例如， 血型 脂质 屏障作用 化学组成 蛋白质 物质能量跨膜转运 糖类 细胞识别标志

  5. 生理学电子教案 第二节 细胞膜的跨膜转运功能 脂质双分子层构成了细胞内容物与外界环境的屏障，使得生命得以与非生命物质区别开来，然而要维持生命的存在，就一定要与外界环境进行物质和能量的交换。 O2， 能源物质 氨基酸 脂类 各种离子等 CO2 代谢尾产物 细 胞

  6. 生理学电子教案 一、单纯扩散（simplediffusion） 条件：既有水溶性 又有脂溶性 特点： 1、顺浓度差 2、不需要protion帮助 3、不消耗能量 只有O2、CO2可以 不需要帮助，自由 通过细胞膜实现跨 膜转运

  7. 生理学电子教案 二、易化扩散（facilitated diffusion） 定义：在某些特定细胞膜蛋白的帮助下，某种物质顺浓度梯度通 过细胞膜的过程。 易化扩散是细胞膜的一种重要的物质转运方式 特点： 1、顺浓度差 2、protion帮助 3、不消耗能量 根据膜蛋白的不同可分为：通道中介的易化扩散和载体中介的易化扩散。

  8. 生理学电子教案 （一）通道中介的易化扩散 命名：Na+通道等 状态：备用激活失活 复活 开关条件： 电压依赖 化学依赖 机械门控通道 转运对象：Na+, K+, Cl－, Ca2+......

  9. 电压门控 备用 激活 失活 化学门控

  10. 生理学电子教案 （二）载体转运的易化扩散 转运速度慢－载体需进行变构 严格的选择性－钥匙和锁 饱和现象－载体数目有限 竞争性抑制－选择性不是绝对的 转运对象：葡萄糖，氨基酸， 代谢产物...… 特点：1、特异性高 2、饱和现象 3、竞争性抑制

  11. 生理学电子教案 三、主动转运（active transport） 是指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物质的分子或离子由 膜的低浓度一侧移向高浓度一侧。 是细胞膜最为重要的一种转运方式 定义： 特点： 1、protin帮助 2、逆浓度差或电位差 3、耗能 种类：根据利用生物能和泵蛋白的方式，主动转运分为原发性和继发性两种

  12. 生理学电子教案 （一）原发性主动转运（ primary active transport） Na+-K+泵（sodium-potassium pump） 其他：钙泵，H+-K+泵等 钠泵活动的生理意义： • (1)建立或维持细胞内外之间的Na+、K+浓度势能贮备 • (2)维持细胞正常体积和防止水肿的作用; • (3)钠泵活动造成细胞内高浓度的K+是进行许多生物化学反应的必需条件

  13. 生理学电子教案 （二）继发性主动转运（secondary active transport） 利用Na+-K+泵活动产生的势能储备提供能量，逆浓度梯度进行跨膜转运。 不直接消耗ATP 同向转运，逆向转运 肠道和肾小管上皮细胞对葡萄糖 氨基酸等的主动转运 某些神经递质的重摄取

  14. 生理学电子教案 四 、出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis） 对于大分子物质或者固态和液态的物质团块，细胞采用更加复杂的方式 进行跨膜转运。 出胞：内分泌细胞分泌激素， 外分泌细胞分泌，神 经元释放神经递质等 入胞：巨噬细胞吞噬异物， 细胞摄取胆固醇等

  15. 生理学电子教案 第三节 细胞的信息传递 一、细胞信息的分子基础 （一）联系方式 （二）受体（receptor） 二、跨膜信号转导概念的提出 细胞膜 化学信号 各种激素、神经递质、 神经调质、细胞因子、 细 胞 内 应答反应 细 胞 外 机械，电 电磁波等 物理信号

  16. 生理学电子教案 三、几种主要的跨膜信号转导方式 （一）通过具有特殊感受结构的跨膜蛋白完成的跨膜信号转导 细胞膜 化学信号 特定的离子 神经递质 膜电位变化 细 胞 内 细 胞 外

  17. （二）、G-蛋白介导的信号转导

  18. 生理学电子教案 （三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导

  19. 生理学电子教案 电现象是生命活动的一个基本特征 第四节 细胞的生物电现象 静息电位:（resting potential） 动作电位:（action potential） 定义：指细胞受到刺激时，膜电位发生的一次快速、可逆的电位翻转。

  20. 成分 细胞内液(mEq/L) 细胞外液(mEq/L) 阳离子 Na+ 10 147 K+ 140 4 Ca2+ 5 2 Mg2+ 27 2 阴离子 Cl- 25 114 HPO42-- 80 2 HCO3- 10 30 生理学电子教案 一、静息电位的形成机制 （一）形成条件： 1、离子的不平衡分布 2、静息状态下膜对不同离子有选择性通透 （只有钾离子能自由通过，其他离子几乎不能）

  21. [K+]o Ek=59.5log (mV) [K+]i • 静息电位的产生机制： • 正常情况下，膜内K+浓度高（相差大约为35倍），静息时细胞膜对K+的通透性较大，K+向外扩散；由于细胞内的阴离子不能通过细胞膜，因此，出现所谓“内负外正”的跨膜电位差；随着K+向外扩散的进行，这种电位差加大；而这种电位差却是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+向外净扩散停止，膜电位差不再发生变化而稳定于某一数值，即所谓K+电-化学平衡电位，简称K+平衡电位。

  22. 二、动作电位的形成机制 生理学电子教案

  23. ①去极化：刺激引起细胞膜上Na+通道开放，Na+在膜两侧浓度差驱动下内流，膜发生去极化；当去极化到某个临界膜电位水平时，发生Na+通道大量开放。这个临界膜电位称为阈电位（threshold potential），Na+大量内流形成陡峭的动作电位上升支。 • ②反极化：当细胞膜为零时，Na+在膜两侧浓度差的驱动下继续内流，出现“内正外负”反极化电位。随着膜内电位的增大，Na+内流的阻力逐渐增大，Na+跨膜净移动逐渐减少直至为零，这时的膜内电位为Na+平衡电位。 • ③复极化：膜内电位达到Na+平衡电位时，Na+通道关闭， K+外流出现复极化，并最终达到K+平衡电位。 • ④超极化：这是由于细胞膜Na+-K+泵（生电性钠泵）运行导致膜内电位朝更负的方向进行的结果，随着该过程的减弱，膜内电位恢复到静息电位水平

  24. 三、细胞的兴奋性及兴奋的引起 • 1、兴奋性（excitation）的概念 • 有效刺激的三个条件： • ⑴ 一定的强度， • ⑵ 一定的作用时间， • ⑶ 一定的时间－强度变化率 • 2、阈强度（threshold intensity）的概念 • 是衡量兴奋性高低的指标，其大小与兴奋性成反比

  25. 3、影响兴奋性的因素 • ⑴ 静息电位水平， • ⑵ 阈电位水平， • ⑶ Na+通道的性状 • 阈强度小兴奋性高 • 阈强度大兴奋性低 • 4、兴奋性的周期性变化 绝对不应期（absolute refractory period） 相对不应期（relative refractory period） 超常期 低常期 恢复正常

  26. 三、动作电位的传导

  27. （一）无髓神经纤维动作电位的传导

  28. （二）有髓神经纤维动作电位的传导

  29. （三）动作电位的传导与临床 临床上常用局麻药：利多卡因（lidocaine）普鲁卡因（procaine） 作用机理： 能与神经细胞膜上的电压门控的NA＋通道结合， 抑制NA＋的内流，阻止动作电位的产生和动作 电位的传导。 所以，将局麻药注射在外周神经干附近，阻断了痛觉从传入神经纤维传向中中枢，起到麻醉作用

  30. 四：肌细胞的收缩功能 • （一）动作电位在神经－肌 • 细胞 之间的传递 • （二）肌细胞的动作电位引 • 起Ca2+ 的释放（兴奋 • －收缩耦联） • （三）肌细胞的收缩（滑行 • 学说）

  31. 生理学电子教案 • （一）动作电位在神经－肌 细胞 之间的传递

  32. 动作电位

  33. 动作电位在神经－肌细胞之间的传递过程 • 1、当神经纤维的动作电位到达神经末梢时，引起电压门控式Ca2+通道开放，导致Ca2+进入轴突末梢，触发大量囊泡向轴突膜的内侧面靠近，并通过囊泡膜与轴突膜的融合，使融合处出现裂口，将囊泡中的ACh全部进入接头间隙 • 2、接头间隙中ACh分子的扩散 • 3、ACh分子到达终板膜时，与化学门控通道上的Ach受体结合，通道开放，Na+内流和K+外流，其总的效应是使终板膜处原有的静息电位减小（去极化型局部电位，即所谓终板电位）。当终板电位叠加到阈电位时，导致终板膜邻接的肌细胞膜中电压门控Na+通道开放，引发一次向整个肌细胞膜作“全或无”式传导的动作电位。

  34. 影响神经-肌接头传递的-因素 • 影响ACh释放的因素：细胞外液低Ca2+或高Mg2+ → ACh释放↓ • 影响ACh与受体结合的因素：美洲箭毒、-银环蛇毒、肌肉松弛药 • 胆碱酯酶抑制剂：有机磷农药、新斯的明 • 终板膜上ACh门控通道的表达及其功能异常：重症肌无力

  35. （二）兴奋－收缩耦联 • 第一步：兴奋通过横管系统传向肌细胞的深处 • 第二步：三联管处的信息传递。 • 第三步：肌浆网对Ca2+的释放和再聚积

  36. 肌浆网对Ca2+的释放和再聚积 钙泵

  37. （三）肌细胞的收缩（滑行学说） 1、结构基础： • 肌肉 • 肌束 • 肌丝 • 肌细胞（肌纤维） • 肌原纤维 粗肌丝 细肌丝

  38. 2、肌小节：相邻两条Z线之间的结构

  39. 3、粗、细肌丝的组成及结构 粗肌丝组成： 肌凝蛋白 细肌丝组成： 肌动蛋白 原肌凝蛋白 肌钙蛋白

  40. 4、粗、细肌丝空间结构之间的关系

  41. 5、肌肉收缩时粗、细肌丝之间的变化

  42. 本章讲解要点 一、基本概念： 兴奋性、阈强度、阈电位、兴奋－收缩耦联 肌小节、静息电位、动作电位、主动转运 二、掌握内容： 1、简述物质的跨膜转运？ 2、钠泵的生理意义？ 3、静息电位的形成机制？ 4、动作电位的形成机制？ 5、兴奋在神经－肌接头处的传递过程及机制？

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