第四章 人 体 的 基 本 生 理 功 能

结合位点
载体转运模式
载体转运的三大特点： 载体转运的三大特点： 严格的结构特异性：即载体蛋白具有识别功能， ① 严格的结构特异性：即载体蛋白具有识别功能， 如葡萄糖的物理旋光性不同分为左旋和右旋， 如葡萄糖的物理旋光性不同分为左旋和右旋，细胞 膜上的G载体只识别右旋。 膜上的 载体只识别右旋。 载体只识别右旋 饱和现象：载体蛋白的数量有限， ② 饱和现象：载体蛋白的数量有限，当扩散物质达 到一定浓度后，其扩散量已达最大。 到一定浓度后，其扩散量已达最大。 竞争性抑制： 二种物质很相似时， ③ 竞争性抑制：当A、B二种物质很相似时，载体 、 二种物质很相似时 蛋白转运浓度高的一种为主。 蛋白转运浓度高的一种为主。如黄胺类药物所含的 苯环与细菌所需的对氨基苯甲酸结构很相似。 苯环与细菌所需的对氨基苯甲酸结构很相似。
人体解剖生理学
《生 理 学 部 分》
刘少金
武汉大学基础医学院生理学系
第四章
人体的基本生理功能
生命活动的基本特征
第一节 一、新陈代谢
生物体不断自我更新的过程。 生物体不断自我更新的过程。分同化作用和异化 作用。 作用。 二、兴奋性 机体对环境变化发生反应的能力。 机体对环境变化发生反应的能力。 刺激—反应 刺激 反应 兴奋—抑制 兴奋 抑制
第二节 细胞膜的结构和物质转运功能
细胞膜（ 细胞膜（cell membrane）又称质膜（plasma ）又称质膜（ membrane），自从生命体—蛋白质诞生后，细胞膜 ），自从生命体 蛋白质诞生后 ），自从生命体 蛋白质诞生后， 使它成为一个完整体。 使细胞独立、稳定， 使它成为一个完整体。① 使细胞独立、稳定，并能 进行正常功能和代谢； 屏障细胞外的各种影响因素； 进行正常功能和代谢；②屏障细胞外的各种影响因素； ③建立起与周围环境物质交换的门户和通道。 建立起与周围环境物质交换的门户和通道。
2.膜蛋白质 膜蛋白质 完成细胞的主要功能，分为： 完成细胞的主要功能，分为： 表面蛋白—分布在膜的内、外表面，以离子键、 表面蛋白 分布在膜的内、外表面，以离子键、 分布在膜的内 氢键与脂质的极性头端结合。 氢键与脂质的极性头端结合。 整合蛋白—膜蛋白的主要成分， 整合蛋白 膜蛋白的主要成分，占蛋白质总量 膜蛋白的主要成分 的70-80%。以其单条肽链一次或多次穿越脂质双分 。 子层， 子层，故称穿膜蛋白 ，并通过非极性氨基酸与脂质 分子的疏水键结合使其嵌入膜中。主要功能为通道、 分子的疏水键结合使其嵌入膜中。主要功能为通道、 载体、受体、离子泵等。 载体、受体、离子泵等。
示波器
超极化
动作电位相当于Na 动作电位相当于 +平衡电位 通道受激活而开放； ① Na+通道受激活而开放； 膜二侧的电-化梯度促进 化梯度促进Na 内流。 ② 膜二侧的电 化梯度促进 +内流。
化学力量
电学力量
Na+ 环境AP不产生 无Na+环境 不产生
二、细胞的兴奋及兴奋性的变化 活体细胞接受刺激后，产生反应的能力或特性。 活体细胞接受刺激后，产生反应的能力或特性。 接受刺激后，组织由不活动到活动， 接受刺激后，组织由不活动到活动，或由偌活动到强 称为兴奋，反之称为抑制。 活动 ，称为兴奋，反之称为抑制。 衡量组织兴奋性的高低是用刺激，所需刺激强度 衡量组织兴奋性的高低是用刺激， 小的兴奋性高，反之，兴奋性低。 小的兴奋性高，反之，兴奋性低。 组织细胞一次兴奋后，其兴奋性会发生周期性变 组织细胞一次兴奋后， 化，经历了绝对不应期、相对不应期、超常期、低常 经历了绝对不应期、相对不应期、超常期、 期。
（四）出胞和入胞 指大分子或团块状物质进出细胞的过程。 指大分子或团块状物质进出细胞的过程。 1.出胞作用（exocytosis） 出胞作用（ 出胞作用 ） 主要见于细胞分泌的过程， 主要见于细胞分泌的过程，如内分泌细胞分泌激 素，神经末梢释放递质等。 神经末梢释放递质等。
释放递质 胞裂外排 末梢修复
刺激的种类：机械、化学、 刺激的种类：机械、化学、光、声、电、生物学
刺激的强度：阈刺激、阈上刺激、 刺激的强度：阈刺激、阈上刺激、阈下刺激 刺激的三要素：刺激强度、作用时间、强度/时间变化率 刺激的三要素：刺激强度、作用时间、强度 时间变化率
波宽
强 度
τ
方 波
b
时间
三、生殖 机体能产生与自己相似的子代。 机体能产生与自己相似的子代。
3.糖类 糖类 糖类较少（不足 ），在细胞膜外表面与蛋白 糖类较少（不足1%），在细胞膜外表面与蛋白 ）， 质或脂质以寡糖链结合成糖蛋白或糖脂， 质或脂质以寡糖链结合成糖蛋白或糖脂，其意义是 作为细胞的特异性标志， 作为细胞的特异性标志，与细胞的免疫识别功能有 关（如红细胞的A、B凝集原）。 凝集原）。 如红细胞的 、 凝集原
二、受体-G蛋白 效应器酶跨膜信号转导 蛋白-效应器酶跨膜信号转导 受体 蛋白
s s
R βγ E βγ E
α
GDP
R
α
GDP
s s
R βγ E βγ E
α
GDP
R
α
GTP 第二信使
第四节
神经与肌肉的一般生理
一、细胞的生物电现象及其产生原理 （一）细胞的静息电位（resting potential，RP） 细胞的静息电位（ ， ） 细胞在安静状态时存在于膜两侧的电位差。 细胞在安静状态时存在于膜两侧的电位差。
插 入 膜 电 极
电流计 电流计
内
cell
cell
膜内外电位相差约70mV 膜内外电位相差约 膜外为 0，则膜内 ，则膜内-70mV
玻璃微电极 记录） （记录） 参 考 电 极
神经
放大器
示波器
枪乌贼 神经轴突
细胞内电位记录示意图
膜内K 高于膜外30倍 安静时膜对K 有通透性， 膜内 +高于膜外 倍，安静时膜对 +有通透性， 静息电位相当于K 静息电位相当于 +平衡电位
O2
O2
代谢 cell
CO2
CO2
（二）易化扩散（facilitated diffusion） 易化扩散（ ） 非脂溶性物质通过细胞膜扩散时， 非脂溶性物质通过细胞膜扩散时，必须在膜蛋 白质的帮助下才能完成。分为二种形式： 白质的帮助下才能完成。分为二种形式： 1.载体介导的易化扩散（载体转运 carrier ） 载体介导的易化扩散（ 载体介导的易化扩散 载体是一种跨膜蛋白质，但转运的机制不甚明了。 载体是一种跨膜蛋白质，但转运的机制不甚明了。
糖脂
整合蛋白
糖蛋白
膜 的 厚 度
脂
蛋白
细胞膜结构示意图
脂质的熔点较低，正常体温下呈液态， 脂质的熔点较低，正常体温下呈液态，即膜具 有流动性。主要表现为磷脂分子的位置两两互换。 有流动性。主要表现为磷脂分子的位置两两互换。 一般以同层互换为多（ ），调头较少 一般以同层互换为多（105-7次 /s），调头较少。位 ），调头较少。 置互换率越高，膜的流动性越强， 置互换率越高，膜的流动性越强，促生长物质进入 细胞越多。而胆固醇对磷脂的位置互换有阻尼作用。 细胞越多。而胆固醇对磷脂的位置互换有阻尼作用。 以往对膜的研究主要是针对膜蛋白， 以往对膜的研究主要是针对膜蛋白，认为脂质 除屏障作用外并无其它功能。现认为， 除屏障作用外并无其它功能。现认为，磷脂酰肌醇 作为第二信使。 （磷脂的一种）可生成IP3和DG作为第二信使。 磷脂的一种）可生成 作为第二信使
神经末梢
神经末梢释放递质示意图
2.入胞作用（endocytosis） 入胞作用（ 入胞作用 ） 分为吞噬（ 分为吞噬（phagocytosis）和吞饮（pincytosis） ）和吞饮（ ） 最典型的是中性粒细胞摄入异物的过程
第三节
细胞的跨膜信号转运
一、通道蛋白的信号转导 （一）化学门控通道 最早研究的是骨骼肌终板膜上的N 型胆碱能受体 型胆碱能受体， 最早研究的是骨骼肌终板膜上的 2-型胆碱能受体， 个亚单位形成的5聚体 由4个亚单位形成的 聚体（即α2βγδ）， 5聚体相互 个亚单位形成的 聚体（ ）， 聚体相互 吸引，包绕成通道结构。其中 结合部， 吸引，包绕成通道结构。其中α2为Ach结合部，Ach 结合部 与其结合，引起通道开放，产生 内流， 与其结合，引起通道开放，产生Na+内流，形成终 板电位。 板电位。
（二）电压门控通道 此通道的分子结构与化学门控类似， 此通道的分子结构与化学门控类似，通道的开启和 关闭受膜内外电压的控制。 关闭受膜内外电压的控制。如存在于神经细胞膜上 通道。 的Na+通道。 Na+
Na+通道
s m s
备用状态
h
激活状态
（三）机械门控通道 存在于感受机械刺激的细胞，如内耳毛细胞， 存在于感受机械刺激的细胞，如内耳毛细胞，当声 波振动时弯曲，引起通道开放。 波振动时弯曲，引起通道开放。
（三）主动转运（active tranport） 主动转运（ ） 目前，对钠 钾泵的研究最清楚 还有钙泵、 钾泵的研究最清楚。 目前，对钠-钾泵的研究最清楚。还有钙泵、氢 泵、碘泵等。 碘泵等。 钾泵（ ），简称钠泵 钠-钾泵（sodium-potassium pump），简称钠泵， 钾泵 ），简称钠泵， 全称：Na+-K+依赖式的ATP酶 全称： 依赖式的 酶 ●本质为蛋白质，贯穿于整个细胞膜 本质为蛋白质， 酶活性， ●具有ATP酶活性，分解 具有 酶活性 分解ATP而获得能量 而获得能量 建立起膜内外的Na ●逆浓度梯度转运Na+、K+，建立起膜内外的 +、 逆浓度梯度转运 K+浓度梯度
糖类 外侧
β αα β
脂质双分子层
内侧 蛋白亚基
ATP
钠-钾 泵 结 构 模 式 图 钾
膜外 β α αα β 膜内
ATP ATP
Na+ Na+ Na+