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当前位置:首页 > 行业资料 > 交通运输 > 《生理学》第二章 细胞的基本功能
第一节细胞膜的物质转运功能第二章细胞的基本功能一、细胞膜的结构(一)脂质双分子层液态的脂质双分子层(二)细胞膜蛋白质镶嵌或贯穿于脂质双分子层中(三)细胞膜糖类多为短糖链,形成糖脂或糖蛋白。有些作为抗原决定族=免疫信息(血型);有些作为膜受体的“可识别”部分,能特异地与激递质等结合。二、物质的跨膜转运(一)单纯扩散(二)易化扩散1、经载体的易化扩散2、经通道的易化扩散(三)主动转运1、原发性主动转运2、继发性主动转运(四)入胞和出胞(一).单纯扩散(1)概念:脂溶性小分子物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。(2)特点:A、扩散速率高B、无饱和性C、不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”D、不需另外消耗能量E、扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关,表示方法:扩散通量(molormmol数/min.cm2)F、转运的物质:O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素等少数几种。只需要有浓度差即可转运(二)易化扩散1、经通道的易化扩散(1)概念:一些水溶性或脂溶性很小的物质,在膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。1、经载体的易化扩散转运的物质:葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质定义:载体在细胞膜的一侧与被转运物质结合,本身构型改变将物质运至另一侧(3)特点:①特异性需依靠特殊膜蛋白质②饱和性③竟争性抑制④不需另外消耗能量⑤选择性⑥浓度和电压依从性2、经通道的易化扩散转运的物质:各种带电离子(1)、化学门控通道——由化学物质控制通道的开关如图示Ca2+Ca2+ActionpotentialFusingvesicleAchAchIonchannelreceptoraadgbNa+(2)电压门控通道——由膜电位改变控制通道的开关电压依从性钠通道1800个氨基酸形成4个结构相同的a-螺旋结构域(domain),每个结构域中有6个片段(S1~S6)。由4个S2围成了通道亲水性通路;由带精氨酸和赖氨酸等阳离子的S4形成了电压依从性门控机制。(3)、机械门控通道——由机械运动改变控制通道内耳毛细胞顶部的听毛弯曲时,引起其根部所在的膜变形,直接激活通道,改变其活动状态。(4)、细胞间通道图示细胞间隙细胞膜蛋白亚单位这种结构主要存在于心肌和平滑肌的肌细胞之间。定义:离子或小分子物质在膜上“泵”的作用下,逆浓度差或逆电位差的耗能转运过程1、原发性主动转运物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。原理:膜内外Na+-K+分布不均匀特点:①需要消耗能量,能量由分解ATP来提供;②依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”;③是逆电-化学梯度进行的。如:Na+-K+泵、H+-K+泵等三、主动转运1.泵转运——Na+-K+泵(Na+-K+-ATPase)通道转运与钠-钾泵转运模式图维持[Na+]o高、[K+]i高原先的不均匀分布状态2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外分解ATP产生能量当[Na+]i↑/[K+]o↑激活钠-钾泵:[Na+]外高内低[K+]外低内高2、继发性主动转运概念:即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时,能量来自膜两侧[Na+]差,而[Na+]差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。(四)入胞和出胞细胞膜转运大分子或团块物质出胞:细胞膜把大分子或团块物质由细胞内排出的过程。入胞:指细胞外的大分子物质或团块物质进入细胞的过程。1吞噬固体物质入胞2吞饮液态物质入胞出胞:入胞:练习:1.物质跨越细胞膜被动转运的主要方式有_______和_______2.单纯扩散时,随浓度差增加,扩散速度_______3.通过单纯扩散方式进行转动的物质可溶于_______。4.影响离子通过细胞膜进行被动转运的因素有_______,_______和_______1.钠泵的作用是逆电化学梯度将Na+运出细胞,并将K+运入细胞。()单纯扩散易化扩散增快脂肪通透性浓度差电位差√1.关于细胞膜结构与功能的叙述,哪项是错误的()A.细胞膜是具有特殊结构和功能的半透膜B.细胞膜是细胞接受其他因素影响的门户C.细胞膜的结构是以脂质双分子层为基架,镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质D.水溶性物质一般能自由通过细胞膜,而脂溶性物质则不能2.白细胞吞噬细菌是属于()A.主动转运B.C.被动转运D.入胞作用(胞纳)DD3.物质在特殊细胞膜蛋白质帮助下顺电化学递度通过细胞膜的过程属于()A.单纯扩散B.C.主动转运D.出胞(胞吐)4.在一般生理情况下,钠泵每活动一个周期可使()A.2个Na+B.2个K+C.3个Na+移出膜外,同时2个K+D.2个Na+移出膜外,同时3个K+移入膜内BC1.以载体为中介的易化扩散()A.有结构特异性B.C.有饱和现象D.不依赖细胞膜上的蛋白E.是一种被动转运2.Na+泵的作用有()A.将Na+B.将细胞外的K+C.将K+D.将细胞内Na+E.将Na+或K+同时转运至细胞外BDABCE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”。人体及生物体活细胞在安静和活动时都伴有电活动,这种电活动称为生物电现象,包括:静息电位动作电位第二节细胞的生物电现象一、静息电位(RP)及其产生机制(一)细胞的静息电位1.概念:细胞处于相对安静状态时,细胞膜内外两侧存在的电位差。膜外电位规定为02.RP实验现象:3.证明RP的实验:(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。4.与RP相关的概念:静息电位:细胞处于相对安静状态时,细胞膜内外存在的电位差。膜电位:因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位。极化:细胞在安静状态下,膜外为正电位、膜内为负电位的状态超极化:静息电位增大的过程或者状态(-70→-90mV)去极化:静息电位减小的过程或者状态(-70→-50mV)反极化:膜电位由负变正复极化:细胞去极化或者反极化后向静息电位方向恢复的过程(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀[Na+]I:[Na+]o≈1∶10,[K+]I:[K+]o≈30∶1[Cl-]I:[Cl-]o≈1∶14,[A-]I:[A-]o≈4∶1(二)静息电位产生的机制1.静息电位的产生条件膜内:膜外细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位•表2-1(枪乌大神经)离子胞外(mmol/L)胞质(mmol/L)平衡电位(mV)电化学驱动力(mV)Na+44050+55-115K+20400-75+15Cl-56052-600有机负离子385-60静息电位细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位表2-2(哺乳动物骨骼肌)离子胞外(mmol/L)胞质(mmol/L)平衡电位(mV)电化学驱动力(mV)Na+14512+67-157K+4155-98+8Cl-1204-900有机负离子155-90静息电位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-RP产生机制的膜学说:[K+]i顺浓度差向膜外扩散[A-]i不能向膜外扩散[K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓(负电场)[K+]o↑→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结论:RP的产生主要是K+向膜外扩散的结果。∴RP=K+的平衡电位二、动作电位(AP)及其产生机制AP概念:细胞接受刺激时,在静息电位基础上发生一次快速、可扩布性的电位变化AP实验现象:去极化上升支下降支(一)细胞的动作电位刺激局部电位阈电位去极化零电位反极化(超射)复极化(负、正)后电位1.电化学驱动力:决定离子跨膜流动的方向和速度,某离子电化学驱动力应等于膜电位与该离子平衡电位之差。如Na+:Em-ENa=-70mV-(+60mV)=-130mVAP产生的基本条件:①膜内外存在[Na+]差:[Na+]i:[Na+]O≈1∶10;②膜在受到阈刺激而兴奋时,对离子的通透性增加:即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。2、动作电位期间膜电导的变化(二)动作电位的产生机制当细胞受到刺激细胞膜上少量Na+通道激活而开放Na+顺浓度差少量内流→膜内外电位差↓→局部电位当膜内电位变化到阈电位时→Na+通道大量开放Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引→再生式内流膜内负电位减小到零并变为正电位(AP上升支)Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放K+顺浓度差和膜内正电位的吸引→K+迅速外流膜内电位迅速下降,恢复到RP水平(AP下降支)∵[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+-K+泵Na+泵出、K+泵回,离子恢复到兴奋前水平→后电位2.AP的产生机制:结论:1、AP的上升支由Na+内流形成,下降支是K+外流形成的,后电位是Na+-K+泵活动引起的2、AP的产生是不消耗能量的,AP的恢复是消耗能量的(Na+-K+泵的活动)。3、AP=Na+的平衡电位。4、动作电位的特点(1)全或无(2)传导性(3)不应期(三)、动作电位的传导1、动作电位的引起阈电位:能够引起细胞膜上钠离子通道突然大量开放的的临界膜电位值静息电位去极化达到阈电位(刺激)2、动作电位的传导定义:通过局部电流形成有效刺激沿着细胞膜不断产生新动作电位的过程原理:动作电位一旦在细胞的某一点发生,就会沿细胞膜传遍整个细胞传导:动作电位在同一细胞上的扩布神经冲动:动作电位的神经纤维上的传导3、传导机制:局部电流方向:未兴奋点兴奋点•3、传导方式:无髓鞘N纤维为近距离局部电流有髓鞘N纤维为远距离(跳跃式)局部电流4、传导特点1、不衰减性相对不疲劳2、双向传导3、“全或无”现象生理完整性4、绝缘性互不干扰(不触电)练习:1.正常状态下细胞内K+浓度_______细胞外,细胞外Na+浓度_______细胞内2.刺激作用可兴奋细胞,如神经纤维,使之细胞膜去极化达_______水平,继而出现细胞膜上_______的爆发性开放,形成动作电位的_______3.人为减少可兴奋细胞外液中_______的浓度,将导致动作电位上升幅度减少。4.可兴奋细胞安静时细胞膜对_______的通透性较大,此时细胞膜上相关的_______处于开放状态。高于高于.阈电位钠通道去极化钠离子K+K+通道蛋白1.只要是阈下刺激就不能引起兴奋细胞的任何变化。()2.阈下刺激可引起可兴奋细胞生产局部反应,局部反应具有“全或无”的特性。()3.局部反应就是细胞膜上出现的较局限的动作电位。()4.局部去极化电紧张电位可以叠加而增大,一旦达到阈电位水平则产生扩布性兴奋。()5.单一神经纤维动作电位的幅度,在一定范围内随刺激强度的增大而增大。()××××√1.静息电位大小接近于()A.Na+B.K+C.Na+平衡电位与K+D.锋电位与超射之差2.在神经细胞动作电位的去极相,通透性最大的离子是()A.K+B.Na+C.Ca2+D.Cl-3.细胞受刺激而兴奋时,膜内电位负值减少称作()A.极化B.去极化C.复极化D.超射4.安静时膜电位处于内负外正的状态,称为()A.极化B.去极化C.复极化D.超极化BBBA1.关于神经纤维动作电位的叙述()A.它是瞬时变化的电位B.它可作衰减性扩布C.它可作不衰减性扩布D.它是个极化反转的E.它具有“全或无”特性2.关于细胞膜电位的叙述,正确的是()A.动作电位的锋值接近Na+B.动作电位复极相主要由K+C.静息电位水平略低于K+D.E.动作电位复极后,Na+和K+顺电化学梯度复原ACDEABC第三节肌纤维的收缩功能肌纤维(肌细胞)收缩运动肌组织包括:骨骼肌、心肌、平滑肌一、骨骼肌收缩原理肌丝滑行学说:肌纤维收缩是细肌丝在粗肌丝之间滑行肌原纤维:粗肌丝:由肌球(肌凝蛋白)组成,其头部有一膨大部——横桥细肌丝:肌动蛋白:表面有与横桥结合的位点,静息时被原肌球蛋白掩盖;原肌球蛋白:静息时掩盖横桥结合位点;肌钙蛋白:与Ca2+结合变构后,使原肌球蛋白位移,暴露出结合位点。按任意键飞入横桥摆动动画肌节缩短=肌细胞收缩牵拉细肌丝朝肌节中央滑行横桥摆动横
本文标题:《生理学》第二章 细胞的基本功能
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