(生理学)细胞的基本功能总结
生理学第二章_细胞的基本功能
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
第二章细胞的基本功能细胞的基本功能，包括①细胞的物质跨膜转运功能②信号转导功能③生物电现象④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、细胞膜的结构概述质膜的组成磷脂>70% 磷脂酰胆碱>磷脂酰丝氨酸>磷脂酰乙醇胺>磷脂酰肌醇脂质胆固醇<30%糖脂<10%细胞膜=质膜蛋白质：功能活跃的细胞，其膜蛋白含量较高糖类膜结构：液态镶嵌模型膜的基架是液态的脂质双分子层，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。
(一) 脂质双分子层1、磷脂、胆固醇和糖脂都是双嗜性分子。
●磷脂分子中的磷酸和碱基、胆固醇分子中的羟基以及糖脂分子中的糖链等亲水性基团分别形成各自分子中的亲水端，分子的另一端则是疏水的脂肪酸烃链。
这些分子以脂质双层的形式存在于质膜中，亲水端朝向细胞外液或胞质，疏水的脂肪酸烃链则彼此相对，形成膜内部的氨基酸的磷脂(磷脂酰丝氨酸，磷脂酰乙醇胺，磷脂酰肌醇)主要分布在膜的近胞质的内层，而磷脂酰胆碱的大部分和全部糖脂都分布在膜的外层。
2、膜脂质的熔点较低，在体温条件下呈液态，因而膜具有流动性；但脂质双层的流动性只允许脂质分子作侧向运动→使嵌入脂质双分子层中的膜蛋白也发生移动、聚集和相互作用→膜上功能蛋白的相互作用、入胞、出胞、细胞的运动、分裂、细胞间连接的形成。
●影响膜流动性的因素包括：①胆固醇的含量。
胆固醇分子中的类固醇核与膜磷脂分子的脂肪酸烃链平行排列，在膜中起“流度阻尼器”的功能，可降低膜的流动性。
②脂肪酸烃链的长度和饱和度。
如果脂肪酸烃链较短，饱和度较低，则膜的流动性较大；反之，如果烃链较长，饱和度较高，则膜的流动性就较小。
③膜蛋白的含量。
镶嵌的蛋白质越多，膜的流动性越低。
(二)性残基为主，肽键之间易形成氢键，因而以仅螺旋结构存在；暴露于膜外表面或内表面的肽段是亲水性的，形成连接这些α跨膜螺旋的细胞外环或细胞内环。
由于脂质双层中疏水区的厚度约3nm，因而穿越质膜疏水区的跨膜片段约需18～21个氨基酸残基，以形成足够跨越疏水区厚度的α螺旋。
《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。
医学基础知识生理学第二章细胞的基本功能
第二章细胞的基本功能第一节细胞膜的基本结构和跨膜物质的转运功能细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成。
细胞膜分子的排列结构：“液态镶嵌模型”细胞膜是以液态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。
第二节细胞膜的跨膜物质转运扩散：溶液中的所有物质粒子都处于不断的热运动中，将两种不同浓度含有同种物质的溶液放在一起，溶液中的粒子有高浓度向低浓度的方向转移，这种现象称为扩散。
被动转运：顺浓度差扩散、不需要消耗能量的转运方式称为被动转运。
分为单纯扩散和易化扩散两种。
单纯扩散：在生物体中，细胞外液和细胞内液中的脂溶性分子顺浓度差跨膜转运的方式。
如O2、CO2和类固醇等物质就是通过这种方式转运。
易化扩散：体内有些物质虽不溶于脂质或在脂质中的溶解度很下，不能直接跨膜转运，但它们在细胞膜结构中的特殊蛋白质协助下，也能从膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动扩散，这种转运方式称为易化扩散。
如细胞外液中葡萄糖进入胞内，Na+、K+、Ca2+结构特异性高；2）饱和现象；3）竞争性抑制。
门控通道：通道的开放（激活）或关闭（失活）是通过“闸门”来调控的，故通道又称门控通道。
分类：1化学门控通道：由化学物质引起闸门开关。
2电压门控通道：由膜两侧电位差变化引起闸门开关。
3机械门控通道：由机械刺激引起闸门开关。
主动转运：细胞膜通过本身的某种耗能过程将某些物质分子或离子浓度差或逆电位差进行的转运过程，称为主动转运。
主动转运消耗的能量几乎都是由ATP水解提供。
生物泵：实际是细胞膜上的一种具有酶活性的特殊蛋白，它能分解ATP使之释放能量，把物质从低浓度一侧“泵”到高浓度一侧。
例如钠—钾泵和钙泵。
钠—钾泵（简称钠泵）生理意义：○1造成细胞内高K+ ○2将Na+逐之细胞外，调节细胞内外水电解质平衡以保持细胞正常体积○3逆浓度差和电位差进行转运，建立一种势能贮备。
继发主动转运：在主动转运中，由于钠泵的作用形成的势能贮备也为某些非离子物质进行跨膜转运提供了能量，因而这种类型的转运称为继发性主动转运或协同转运。
专升本生理学第2章细胞的基本功能
第二章细胞的基本功能一、名词解释1.单纯扩散2.易化扩散3.经载体的易化扩散4.经通道的易化扩散5.被动转运6.主动转运7.受体8.静息电位9.极化10.去极化11.超级化12.复极化13.动作电位14.阈电位15.局部兴奋16.绝对不应期17.终板电位18.兴奋--收缩耦联19.前负荷20.后负荷21.等长收缩22.等张收缩23.单收缩24.强直收缩答案： 1.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。
2.易化扩散是指某些非脂溶性或脂溶性很小的物质，在膜蛋白的帮助下顺浓度差的跨膜转运。
3.经载体的易化扩散是指一些亲水性小分子物质经载体蛋白的介导，顺浓度梯度的跨膜转运。
4.经通道的易化扩散是指各种带电离子经通道蛋白的介导，顺浓度梯度或电位梯度的跨膜转运。
5.被动转运是指物质顺浓度梯度和(或)电位梯度进行的跨膜转运，不需消耗能量。
包括单纯扩散和易化扩散。
6.主动转运是指某些物质在膜蛋白的帮助下由细胞代谢提供能量而实现的逆电-化学梯度的跨膜转运。
7.受体是指存在于细胞膜上或细胞内，能识别并结合特异性化学信息，进而引起细胞产生特定生物学效应的特殊蛋白质。
8.静息电位是指静息时细胞膜两侧存在的电位差。
9.极化是指静息电位存在时细胞膜所处的“外正内负”的稳定状态。
10.去极化是指静息电位的减小即细胞内负值的减小。
11.超极化是指静息电位的增大即细胞内负值的增大。
12.复极化是指细胞膜去极化后再向静息电位方向的恢复。
13.动作电位是指在静息电位基础上，给细胞一个有效的刺激，可触发其产生可传播的膜电位波动。
它是细胞产生兴奋的标志。
14.阈电位是指能触发动作电位的膜电位临界值。
15.局部兴奋是指细胞受到阈下刺激时产生的较小的、只限于膜局部的去极化。
16.绝对不应期是指组织细胞在兴奋后最初的一段时间，无论给予多大的刺激也不能使它再次兴奋。
17.终板电位是指神经-骨骼肌接头处的终板膜产生的去极化电位。
生理学-细胞1
医教园
第二节 细胞的信号转导
第二节 细胞的信号转导
各种化学物质以及非化学性的外界刺激信号， 大多数作用到细胞膜上，通过通过跨膜信号，引 起细胞功能活动的改变。
第一信使：激素、神经递质和细胞因子
医教园
第二节 细胞的信号转导
根据膜受体的结构和功能特性，跨膜信号转导的路径 可分为以下三大类：
一、离子通道型受体介导的信号转导 二、G蛋白耦联受体介导的信号转导 三、酶联型受体介导的信号转导
➢ 激素、酶类、神经递质等物质 囊泡，并贮存在胞浆中。
运出细胞的方式
③ 当细胞分泌时，引起局部膜中
的Ca2+通道开放，Ca2+内流。
④ 诱发小泡被运送到细胞膜的内
侧面，与细胞膜融合后胞裂外
排将内容物一次性排出。
⑤ 囊泡膜变成细胞膜的一部分。
医教园
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
运动神经纤维末稍释放ACh属于：D A、单纯扩散 B、易化扩散 C、主动转运 D、出胞作用 E、入胞作用
Na+-K+泵
大分子物质 入胞 出胞
大分子、团块
均可
进入 细胞
排出细胞
膜动 耗能
细胞膜运动
吞噬 吸收
释放分泌
医教园
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
葡萄糖从肠道进入肠上皮细胞的方式是： D
A、入胞
B、单纯扩散
C、易化扩散
D、主动转云
X与发生细胞生物电有关的跨膜物质转运形式有：BC D A、经载体易化扩散 B、经化学门控通道易化扩散 C、经电压门控通道易化扩散 D、原发性主动转运
医教园
第二节 细胞的信号转导
主要的G蛋白耦联受体信 号转导途径 1. 受体-G蛋白-AC途径
生理学笔记——第二章细胞的基本功能
⼀、细胞膜的基本结构——液态镶嵌模型 该模型的基本内容：以液态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分⼦，并连有⼀些寡糖和多糖链。
特点： （1）脂质膜不是静⽌的，⽽是动态的、流动的。
（2）细胞膜两侧是不对称的，因为两侧膜蛋⽩存在差异，同时两侧的脂类分⼦也不完全相同。
（3）细胞膜上相连的糖链主要发挥细胞间"识别"的作⽤。
（4）膜蛋⽩有多种不同的功能，如发挥转动物质作⽤的载体蛋⽩、通道蛋⽩、离⼦泵等，这些膜蛋⽩主要以螺旋或球形蛋⽩质的形式存在，并且以多种不同形式镶嵌在脂质双分⼦层中，如靠近膜的内侧⾯、外侧⾯、贯穿整个脂质双层三种形式均有。
（5）细胞膜糖类多数*露在膜的外侧，可以作为它们所在细胞或它们所结合的蛋⽩质的特异性标志。
⼆、细胞膜物质转运功能 物质进出细胞必须通过细胞膜，细胞膜的特殊结构决定了不同物质通过细胞的难易。
例如，细胞膜的基架是双层脂质分⼦，其间不存在⼤的空隙，因此，仅有能溶于脂类的⼩分⼦物质可以⾃由通过细胞膜，⽽细胞膜对物质团块的吞吐作⽤则是细胞膜具有流动性决定的。
不溶于脂类的物质，进出细胞必须依赖细胞膜上特殊膜蛋⽩的帮助。
物质通过细胞膜的转运有以下⼏种形式： （⼀）被动转运：包括单纯扩散和易化扩散两种形式。
1.是指⼩分⼦脂溶性物质由⾼浓度的⼀侧通过细胞膜向低浓度的⼀侧转运的过程。
跨膜扩散的最取决于膜两侧的物质浓度梯度和膜对该物质的通透性。
单纯扩散在物质转运的当时是不耗能的，其能量来⾃⾼浓度本⾝包含的势能。
2.易化扩散：指⾮脂溶性⼩分⼦物质在特殊膜蛋⽩的协助下，由⾼浓度的⼀侧通过细胞膜向低浓度的⼀侧移动的过程。
参与易化扩散的膜蛋⽩有载体蛋⽩质和通道蛋⽩质。
以载体为中介的易化扩散特点如下：（1）竞争性抑制；（2）饱和现象；（3）结构特异性。
以通道为中介的易化扩散特点如下：（1）相对特异性；（2）⽆饱和现象；（3）通道有"开放"和"关闭"两种不同的机能状态。
生理学第二章细胞的基本功能
2021/4/21
36
2.肌丝滑行
终池膜上的钙通道开放 终池内的Ca2+进入肌浆
Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型改变 原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点 横桥与结合位点结合， 分解ATP释放能量
横桥摆动 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行
肌节2缩021/短4/21=肌细胞收缩
按任意键 飞入横桥摆动动画
37
四、骨骼肌收缩的形式
（一）等长收缩与等张收缩 等长收缩:收缩时,只有张力增加而长度不
变的收缩,称为等长收缩。
等张收缩:收缩时,只有长度缩短而张力不
变的收缩,称为等张收缩。
2021/4/21
38
（二）单收缩与强直收缩
Na+-K+泵又称Na+-K+-ATP酶，简称钠泵。
当膜内钠离 子↑ 或膜外 钾离子↑时， 都被激活， ATP 分 解 产 生能量，将 胞 内 3 个 Na+ 移至胞外和 将胞外2个 K+ 移 入 胞 内 。
2021/4/21
7
钠泵活动的意义：
•生物电产生的基础； •是其它物质继发主动转运的动力 •细胞内高钾是胞浆内许多代谢反应所必需的 •防止细胞内水肿
转运的物质：氧气、二氧化碳、脂类等
决定扩散速度的因素：浓度差；膜的通透性
2021/4/21
3
2.易化扩散
概念：非脂溶性或脂溶性小的小分子、离子物 质在膜蛋白的帮助下，由高浓度一侧向 低浓度一侧移动通过细胞膜的方式
转运的物质：葡萄糖；氨基酸；无机盐
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
肌节缩短
舒张过程： 无动作电位传来时
↓
终池膜钙泵摄入Ca2+
↓
Ca2+与肌钙蛋白分离 引起肌钙蛋白的构型复
原
↓
原肌凝蛋白重新掩盖肌动 蛋白上结合位点
↓
横桥与细肌丝分离
↓
细肌丝回位
↓
肌节延长
感谢下 载
去极化达阈电位水平，“全 或无”，阈或阈上刺激产生 动作电位幅度相同。
不应期
有
总和效应
无
传播特点 以局部电流方式不衰减性传播
阈下刺激引起的小幅度去极 化反应 。
阈下刺激 少量
在阈电位以下波动，反应等级 性，随阈下刺激增加而增大。
无
时间和空间性总和
电紧张性扩布，衰减性传播
动作电位（AP）产生机制
去极化相
钠泵活动使膜超极 化，膜电位与阈电 位距离加大
神经-肌肉接头兴奋传递
当神经冲动传到轴突末梢 膜Ca2＋通道开放，Ca2＋内流
接头前膜ACh释放 ACh与终板膜上的N2受体结合 终板膜对Na＋、K＋ (尤其是Na＋)通透性↑ 终板膜去极化（Na＋内流为主，少量K＋外流）
终板电位（局部电位） 邻近膜去极化达到阈电位， 爆发肌细胞膜动作电位
骨骼肌兴奋-收缩耦联（肌丝滑行）
收缩过程： 肌膜动作电位沿横管膜传至三联管
↓
终池膜上的钙通道开放 终池内Ca2+进入肌浆
↓
Ca2+与肌钙蛋白结合 引起肌钙蛋白的构型改变
↓
原肌凝蛋白发生位移 暴露出肌动蛋白上与横桥结合位点
↓
横桥与结合位点结合 激活ATP酶作用,分解ATP
↓
横桥摆动
↓
牵拉细肌丝朝肌节中央滑行
神经或肌肉产生一次动作电位后兴奋性周期性 变化及其原因
分期 与动作电位的对应关系 兴奋性
绝对制不应期
锋电位
降至0
相对不应期
负后电位前期
逐渐恢复
持续时间(ms) 机
0.30.4 3.0
钠通道失活 钠通道部分复活
超常期 低常期
负后电位后期 正后电位
高于正常 低于正常
12.0 70.0
钠通道大部分复活， 且膜电位靠近阈电位
刺激作用于胞膜
少量Na+ 通道开放,少量 Na+ 内流
更多Na+ 通道开放,更 多 Na+ 内流 膜去极化达阈电位水平
复极化相 Na+ 关闭, 更多K+ 通道开放
更多 K+ 外流
快速复极化
后极化相 K+ 外流减慢
负后电位
Na+泵生电作 用
正后电位
电压门控 Na+ 通道开 放
大量 Na+ 快速内 流 快速去极化，反极 化
非脂溶性物质在载体蛋白质的帮助 下，从高浓度侧向低浓度侧的跨膜 扩散。
离子在通道蛋白质的帮助下，顺浓 度差或电位差的跨膜扩散。
顺浓度差，高度特异性， 饱和现象，竞争性抑制
顺相对特异性，按门控机制 可分电压门控通道、化学门 控通道、机械门控通道
物质在通道蛋白质的帮助下，逆浓 Na+-K+-ATP酶（钠泵）
第二章 细胞的基本功能
细胞膜的物质转运功能
特点或举例
转运形式
概念
被动转 运（物 质顺电浓度梯 度运动， 不耗能）
单纯扩散 载体转运
易 化 扩 散 通道转运
主动过
原发性主动转
程（物 运
质逆电-
浓度梯 度 耗运能动 ），运 继发性主动转
出胞
耗能
Hale Waihona Puke 入胞脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧 的跨膜扩散。
扩散速率与膜两侧浓度差 成正比，与物质的脂溶性 成正比，与分子量成反比。
极化状态（内负外正）
随着K+外流，膜内正电场力渐增
促K+外流浓度驱动力 =正电场阻力
K+ 净移动 = 0
RP 稳定在某一水平
局部反应与动作电位的比较
项目
动作电位
概念 局部反细应胞受到适当刺激后，膜电位发生
短暂、可逆、可扩布的电位变化。
刺激强度
阈刺激或阈上刺激
开放的钠通道数量
大量
电位变化与刺激 强度关系
吞噬：细胞摄取颗粒物质
主要的细胞信号转导机制
1.G蛋白耦连受体信号转导途径 第一信使与胞膜受体结合
激活G蛋白
腺苷酸环化酶激活或抑制
磷脂酶C激活或抑制
ATP
c-AMP增多或减
少
蛋白激酶A激活或抑制
IP3增多或减少 胞浆钙浓度增 高或下降
DG增多或减少 蛋白激酶C激活 或抑制
功能变 化
主要的细胞的信号转导机制
2.通道耦连受体信号转导途径 3.酶耦连受体信号转导途
第一信使与胞膜受体结合
径第一信使与胞膜受体结合
受体内通道开放或关闭
受体胞内区域酶激活或抑制
离子流入或流出增多或减少 胞内蛋白质磷酸化增强或受抑
膜电位改变
功能变 化
功能变 化
静息电位（RP）概念
细胞安静时存在于膜 内外两侧的电位差。
RP产生机制
浓度梯度 + 较高的膜通透 性 K+外流, 蛋白质- 滞留膜内
度或电位差的跨膜转运，需消耗能
量（ATP）。
在伴随Na+转运的同时转运其他物质，小肠、肾小管上皮细胞吸收
由钠泵消耗能量。
葡萄糖和氨基酸
细胞内物质通过膜上暂时出现的裂 内分泌细胞分泌激素，神经
孔而被排出细胞的过程。
末梢释放递质
大分子颗粒或团块物质通过膜的变 胞饮：细胞摄取液体物质
形活动而被摄入细胞的过程。