生理学课件细胞基本功能
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生理学第二章_细胞的基本功能
特点：主动、耗能、蛋白质参与、膜面积改变 形式：出胞（exocytosis）、入胞（endocytosis）
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)
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。
南华大学生理学 细胞的基本功能课件
二、跨细胞膜的物质转运 (细胞膜的跨膜物质转运功能)
P11
细胞内外的物质交换必需通过细胞膜，不同物 质进出细胞的方式不同，归纳起来主要有以下 几种： 1.单纯扩散； 2 .易化扩散； 3.原发性主动转运（泵转运）； 4.继发性主动转运； 5.膜泡运输。
（一）.单纯扩散(simple diffusion)
膜蛋白的功能
• 1.细胞内外物质交换：如通道蛋白，载 体蛋白，离子泵，等。 • 2.各种受体，传递信息 • 3.酶类 • 4.与免疫功能有关的蛋白质：如能识别抗 原的膜蛋白等。
(三)细胞膜糖类
形式：多为短糖链，以共 价键的形式与膜脂质或蛋 白质结合，形成糖脂或糖 蛋白。 功能： 1.有些作为抗原决定簇=免 疫信息(血型抗原为糖脂)； 2.有些作为膜受体的“可 识别”部分，能特异地与 其递质等结合。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
钠-钾泵:
当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
分解ATP产生能量 2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外 维持[Na+]o高、[K+]i高 钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运的提供了 动力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-载体-葡萄糖、 Na+-载体-氨基酸的复合体形式进行的联合转运）(哇 巴因是钠-钾泵的特异性抑制剂)
Ca2+泵（ Ca2+ -ATPase ）：与肌肉的舒缩活动有关
分布于细胞膜、肌质网或内质网 膜Ca2+泵：分解1ATP，将1个Ca2+由胞质转运至胞外 肌质网或内质网Ca2+泵：分解1ATP，将2个Ca2+由胞质转运至 肌质网或内质网 •两种钙泵共同的作用:细胞质内低钙→细胞外液的Ca2+内流, 或肌质网和内质网内Ca2+的释放→细胞质内钙离子浓度↑→ 触发肌细胞的收缩,腺细胞的分泌,神经递质的释放,等.
《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。
生理学--细胞 ppt课件
• 磷脂双层 • 双嗜性:
• ~8 nm thick
亲水性的头 疏水性的尾
Phospholipid
磷脂分子
• 脂肪酸尾
– 疏水性
• 磷酸基团头
– 亲水性
• 排列成双层
磷酸基团 脂肪酸链
N + (C H 3)3 CH2 CH2 O O P OO CH2 CH CH2
OO C OC O R1 R2
极性端 非极性端
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
Transport Across Cell Membrane
细胞在正常的新陈代谢中,需要不断从环境中得到 氧和营养物质,排出二氧花碳和其他代谢产物,这就需要 进 行物质的跨膜转运。
被动转运(Passive transport): 指物质顺电位或化学梯度 的转运过程。
主动转运 (Active transport): 指物质逆浓度梯度或电位 梯度的转运过程。
（1）经通道的易化扩散/ Channel - mediated
[Na+]o ＞ [Na+]i
[K+]i ＞[K+]o 转运的物质:各种带电离子
…”
第一节 细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能
The Basic Organization and Transporting Function of Cell Membrane
Cell membrane 7.5 to 10 nanometers thick, pliable, elastic
分类：①单纯扩散 (Simple diffusion) ②易化扩散 (Facilitated diffusion)
1. 单纯扩散 (Simple Diffusion)
(1) 概念: 一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度 一侧移动的过程。
生理学 第2章细胞
（1）不是“全或无”的，而是随着阈下刺激的增大而增 大，呈等级性反应； （2）衰减性传播（电紧张性扩布）：局部电位可向周围
传播，但随着传播距离的增加，其电位变化幅度减
小最后消失故不能在膜上作远距离的传播； （3）可以总和 ①空间性总和 ②时间性总和
01:04
小结：局部反应与动作电位之比较
项 目 局 部 反 阈下刺激 较少 小（在阈电位以下波动） 有（时间或空间总和） 无 呈电紧张性扩布，随时间 和距离的延长迅速衰减， 不能连续向远处传播 应 动 作 电 多 大（达阈电位以上） 无 有 能以局部电流的形式 连续而不衰减地向远 处传播 位
01:04
（三）产生机制
产生条件主要有两个： • ①细胞内外各种离子的浓度分布不均（外Na+内K+状态）， 即存在浓度差； • ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。 安静状态时，细胞膜主要对K+通透，K+顺浓度差外流， 随着K+外流，膜内外K+浓度差（化学驱动力）↓ ， K+外 流引起的由细胞外向细胞内的电场力（阻力）↑，当动 力和阻力相等时，K+净移动为0，此时膜两侧的电位差 也稳定于某一数值，称为K+平衡电位。
01:04
受体是指细胞膜或细胞内一些能与某些化学物质特异 性结合并产生特定生理效应的蛋白质。可分为膜受体和胞 内受体，通常指膜受体。 受体基本功能： 1.能识别和结合体液中的特殊物质，具有高度特异性，
保证信息传递准确、可靠。
2.能转导各种化学信号，激发细胞内产生相应的生理 效应。
01:04
第三节 细胞的生物电现象
门控离子通道分为三类： 1) 电压门控通道：在膜去极化到一定电位时开放，如神经 元上的Na+ 通道；K+ 通道等。
传播，但随着传播距离的增加，其电位变化幅度减
小最后消失故不能在膜上作远距离的传播； （3）可以总和 ①空间性总和 ②时间性总和
01:04
小结：局部反应与动作电位之比较
项 目 局 部 反 阈下刺激 较少 小（在阈电位以下波动） 有（时间或空间总和） 无 呈电紧张性扩布，随时间 和距离的延长迅速衰减， 不能连续向远处传播 应 动 作 电 多 大（达阈电位以上） 无 有 能以局部电流的形式 连续而不衰减地向远 处传播 位
01:04
（三）产生机制
产生条件主要有两个： • ①细胞内外各种离子的浓度分布不均（外Na+内K+状态）， 即存在浓度差； • ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。 安静状态时，细胞膜主要对K+通透，K+顺浓度差外流， 随着K+外流，膜内外K+浓度差（化学驱动力）↓ ， K+外 流引起的由细胞外向细胞内的电场力（阻力）↑，当动 力和阻力相等时，K+净移动为0，此时膜两侧的电位差 也稳定于某一数值，称为K+平衡电位。
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受体是指细胞膜或细胞内一些能与某些化学物质特异 性结合并产生特定生理效应的蛋白质。可分为膜受体和胞 内受体，通常指膜受体。 受体基本功能： 1.能识别和结合体液中的特殊物质，具有高度特异性，
保证信息传递准确、可靠。
2.能转导各种化学信号，激发细胞内产生相应的生理 效应。
01:04
第三节 细胞的生物电现象
门控离子通道分为三类： 1) 电压门控通道：在膜去极化到一定电位时开放，如神经 元上的Na+ 通道；K+ 通道等。
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
《生理学基础》第二章细胞基本功能
44
促使外流的动力：膜两侧[]的浓度差， 阻止外流的阻力：膜两侧的电位差 当动力（浓度差）＝ 阻力（电位差） 的跨膜净通量 ＝ 零，此时的电位差 值称为的平衡电位。
∴静息电位（） 的平衡电位
45
.动作电位与的平衡电位 动作电位（）是细胞受到刺激后，在静息
电位基础上发生的一次可扩布的快速而可逆的 电位变化，
条件： ①安静时膜内高 ②安静时膜对的通透性高
只对有通透性 对其他离子通透性极低
—— 外流
外流的动力：膜内的高势能 外流的条件：安静时膜对有通透性
32
二、动作电位 （）
（一）动作电位的概念
v细胞受到有效刺激时，细胞膜在静息电位的基础上发生一次快速的、 可传导的电位变化，称为动作电位。是细胞兴奋的标志。
阈刺激和阈电位的概念不同，但对于导致细 胞最后产生动作电位的结果相同，故都能反映细 胞的兴奋性 。 阈电位一般比静息电位的绝对值小～， 如：神经和肌肉细胞，阈电位为～。
58
（三） 阈下刺激、局部反应及其总和 概念：阈下刺激引起的低于阈电位的去极 化（即 局部电位），称局部兴奋。
59
局部反应的特点：
19
三、主动转运
.定义 v 膜上“泵”的作用，由低浓度一侧向高浓度一侧转运。
.特点 v逆浓度差、逆电位差（低→高） v需要泵蛋白帮助 v消耗能量
.意义 v膜内外不均衡离子分布
20
v正常情况下，、在细胞内外的分布有很大 的不同，以神经细胞为例：
细胞内 倍
细胞外
倍
v这种不均衡的离子分布在所有细胞膜两侧普 v遍存在，是通过消耗能量来形成和维持的。
.物质转运功能：营养物质与代谢产物的 进入和排出都经过细胞膜转运。
.受体功能：细胞膜受体具有识别和接受 刺激信号的能力，并引起细胞内信号转 导过程。
促使外流的动力：膜两侧[]的浓度差， 阻止外流的阻力：膜两侧的电位差 当动力（浓度差）＝ 阻力（电位差） 的跨膜净通量 ＝ 零，此时的电位差 值称为的平衡电位。
∴静息电位（） 的平衡电位
45
.动作电位与的平衡电位 动作电位（）是细胞受到刺激后，在静息
电位基础上发生的一次可扩布的快速而可逆的 电位变化，
条件： ①安静时膜内高 ②安静时膜对的通透性高
只对有通透性 对其他离子通透性极低
—— 外流
外流的动力：膜内的高势能 外流的条件：安静时膜对有通透性
32
二、动作电位 （）
（一）动作电位的概念
v细胞受到有效刺激时，细胞膜在静息电位的基础上发生一次快速的、 可传导的电位变化，称为动作电位。是细胞兴奋的标志。
阈刺激和阈电位的概念不同，但对于导致细 胞最后产生动作电位的结果相同，故都能反映细 胞的兴奋性 。 阈电位一般比静息电位的绝对值小～， 如：神经和肌肉细胞，阈电位为～。
58
（三） 阈下刺激、局部反应及其总和 概念：阈下刺激引起的低于阈电位的去极 化（即 局部电位），称局部兴奋。
59
局部反应的特点：
19
三、主动转运
.定义 v 膜上“泵”的作用，由低浓度一侧向高浓度一侧转运。
.特点 v逆浓度差、逆电位差（低→高） v需要泵蛋白帮助 v消耗能量
.意义 v膜内外不均衡离子分布
20
v正常情况下，、在细胞内外的分布有很大 的不同，以神经细胞为例：
细胞内 倍
细胞外
倍
v这种不均衡的离子分布在所有细胞膜两侧普 v遍存在，是通过消耗能量来形成和维持的。
.物质转运功能：营养物质与代谢产物的 进入和排出都经过细胞膜转运。
.受体功能：细胞膜受体具有识别和接受 刺激信号的能力，并引起细胞内信号转 导过程。
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载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸的复合体形式进行 的联合转运）。
2.继发性主动转运
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。
即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量非 直 接 来 自 ATP 的 分 解 ， 是 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。
一、细胞的生物电现象 ●静息电位：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内
外存在的恒定电位差。
●动作电位：细胞活动时，细胞膜内外存在的变化
的电位波动。
2.RP实验现象：
（一）静息电位(resting potential RP)
1.概 念 ：细胞处于相对安静来自态时，细胞膜内外存在的电位差。
2.实验现象：
3.证明RP的实验：
当 [Na+]i↑ [K+ ]o↑ 时 ， 都可被激活， ATP 分 解 产 生能量，将 胞内的3个 Na+ 移 至 胞 外和将胞外 的 2 个 K+ 移 入胞内。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
钠-钾泵: 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
分解ATP产生能量
2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外
维持[Na+]o高、[K+]i高 原先的不均匀分布状态 钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运 的提供了动力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-
静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性
主要 离子
离子浓度
（mmol/L）
膜内 膜外
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
Na+ 14
142 1:10 通透性很小
K+ 155 5
31:1
通透性大
Cl- 8
110 1:14 通透性次之
A-
60
15
4:1
无通透性
2.RP产生机制的膜学说:
∵静息状态下①细胞膜内外离子分布不均；②细胞
浓度一侧移动的过程。
(2)分类: ①经通道的易化扩散 ②经载体的易化扩散
（1）经通道的易化扩散
[Na+]o ＞ [Na+]i
[K+]i ＞[K+]o 转运的物质:各种带电离子
（2）经载体的易化扩散
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
(3)特点: ①需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
②不需另外消耗能量 ③选择性（∵特殊膜蛋白质本身有结构特异性） ④饱和性（∵结合位点是有限的） ⑤竟争性（∵经同一特殊膜蛋白质转运） ⑥浓度和电压依从性（∵特殊膜蛋白质的变构是有条 件的，如化学门控通道、电压门控通道）
(二)主动转运(active transport)
概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
受体酪氨酸激酶介导的信号转导图示
复习思考题
1.细胞间通讯有哪些方式？各种方式之间有何不 同？
2.通过细胞表面受体介导的跨膜信号转导有哪几 种方式？比较各种方式之间的异同。
3.试述细胞信号转导的基本特征。 4.试比较G蛋白偶联受体介导的几种信号通路之 间的异同。 5.概述受体酪氨酸介酶介导的信号通路的组成、 特点及其主要功能。
的极性反转过程。
阈电位:引发AP的临界膜电位数值。 局部电位:低于阈电位的去极化电位。 后电位：锋电位下降支最后恢复到RP水平以前，一
种时间较长、波动较小的电位变化过程。 包括：负后电位=去极化后电位，
正后电位=超去极化后电位。
二、生物电现象的产生机制
（一）化学现象
要在膜两侧形成电位差，必
通透膜
须具备两个条件：①膜两侧的
多细胞生物体必须具备完善的信号转导系统以协 调其正常的生理功能。细胞间传递信息的物质多达 几百种：如递质、激素、细胞因子等。
跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与结 合、信号转导、胞内效应等三个环节。
跨膜信号转导方式大体有以下三类：
① 离子通道介导的信号转导 ② G蛋白偶联受体介导的信号转导 ③ 酶偶联受体介导的信号转导
（二）动作电位(action potential AP)
1.概 念：可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电
位基础上发生一次短暂的、可逆的,并可向周围扩布 的电位波动称为动作电位。
2.AP实验现象：
3.动作电位的图形
刺激
局部电位
上
阈电位
去
升
去极化
极
支
零电位
化
反极化（超射）
下
复极化
降
支 （负、正）后电位
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC) ATP cAMP（第二信
使）
激活cAMP依赖的蛋白激 酶A
细胞内生物效应
(二) 磷脂酰肌醇信号通路
激素（第一信使）
结合G蛋白偶联受体 膜外N端：识别、结合第一信使
膜内C端：激活G蛋白
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)
兴奋性G蛋白(GS)
4.动作电位的特征：
①是非衰减式传导的电位。
②具有“全或无”的现象：即同一细胞 上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改 变的现象。
5.动作电位的意义：
AP的产生是细胞兴奋的标志。
6.与AP相关的概念:
极 化:以膜为界，外正内负的状态。
去极化:膜内外电位差向小于RP值的方向变化的过程。 超极化:膜内外电位差向大于RP值的方向变化的过程。 复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。 反极化:细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负
(3)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。
注：∵膜对H2O具高度通透性，∴H2O除单纯扩散外， 还可通过水通道跨膜转运。
2.易化扩散(facilitated diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,需 特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低
∴RP=K+的平衡电位
证明：①Nernst公式的计算
EK=RT/ZF•ln[K+]O/[K+]i =59.5 log[K+]O/[K+]i
1.单纯扩散(simple diffusion)
(1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度
一侧移动的过程。 [O2]o ＞[O2]i
[CO2]i ＞ [CO2]o
(2)特点:
①扩散速率高 ②无饱和性
③不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
④不需另外消耗能量 ⑤扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关， 用扩散通量（mol or mol数/min.cm2)表示。
膜对离子的通透具有选择性:K+＞Cl-＞Na+＞A-
∴
[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↑→膜内电位↑(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。
第三节 细胞的生物电现象
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 化都存”在。电人活体动及生，物这体种活电“细活胞动在称安为静生和物活电动现时象 （bioelectricity）。细胞生物电现象是普遍 存在的，临床上广泛应用的心电图、脑电图、 肌电图及视网膜电图等就是这些不同器官和 组织活动时生物电变化的表现。
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。
分类： ①原发性主动转运（简称：泵转运）；
如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 ②继发性主动转运（简称：联合转运）； ③入胞和出胞式转运。
1.泵转运——Na+-K+泵
Na+-K+泵又称Na+-K+-ATPase，简称钠泵。
4、细胞膜的脂质双分子层是( A) A.细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.离子进出细胞的通道 D.受体的主要成分 E.抗原物质
5、葡萄糖进入红细胞膜是属于( C) A.单纯扩散 B.主动转运 C.易化扩散 D.入胞作用 E.吞饮
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
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、细胞膜的跨膜物质转运功能
●被动转运
指物质顺 电位或化学梯 度的转运过程。
●主动转运
指物质逆浓度 梯度或电位梯度 的转运过程。
（一）被动转运(passive transport)
概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。 特点： ①不耗能（转运动力依赖物质的电-化学梯度 所贮存的势能） ②依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ③顺电-化学梯度进行 分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
离子分布不均，存在浓度差；
②对离子有选择性通透的膜。
膜 两 侧 [K+] 差 是 促 使 K+ 扩
散的动力，但随着K+的不断扩
散，膜两侧不断加大的电位差
选择性通透膜
是K+继续扩散的阻力，当动力
和阻力达到动态平衡时，K+的
净扩散通量为零→膜两侧的平
衡电位。
（二）静息电位的产生机制
1.静息电位的产生条件
复习思考题
1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？
2.Na+-K+泵的作用意义？
2.继发性主动转运
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。
即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量非 直 接 来 自 ATP 的 分 解 ， 是 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。
一、细胞的生物电现象 ●静息电位：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内
外存在的恒定电位差。
●动作电位：细胞活动时，细胞膜内外存在的变化
的电位波动。
2.RP实验现象：
（一）静息电位(resting potential RP)
1.概 念 ：细胞处于相对安静来自态时，细胞膜内外存在的电位差。
2.实验现象：
3.证明RP的实验：
当 [Na+]i↑ [K+ ]o↑ 时 ， 都可被激活， ATP 分 解 产 生能量，将 胞内的3个 Na+ 移 至 胞 外和将胞外 的 2 个 K+ 移 入胞内。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
钠-钾泵: 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
分解ATP产生能量
2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外
维持[Na+]o高、[K+]i高 原先的不均匀分布状态 钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运 的提供了动力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-
静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性
主要 离子
离子浓度
（mmol/L）
膜内 膜外
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
Na+ 14
142 1:10 通透性很小
K+ 155 5
31:1
通透性大
Cl- 8
110 1:14 通透性次之
A-
60
15
4:1
无通透性
2.RP产生机制的膜学说:
∵静息状态下①细胞膜内外离子分布不均；②细胞
浓度一侧移动的过程。
(2)分类: ①经通道的易化扩散 ②经载体的易化扩散
（1）经通道的易化扩散
[Na+]o ＞ [Na+]i
[K+]i ＞[K+]o 转运的物质:各种带电离子
（2）经载体的易化扩散
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
(3)特点: ①需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
②不需另外消耗能量 ③选择性（∵特殊膜蛋白质本身有结构特异性） ④饱和性（∵结合位点是有限的） ⑤竟争性（∵经同一特殊膜蛋白质转运） ⑥浓度和电压依从性（∵特殊膜蛋白质的变构是有条 件的，如化学门控通道、电压门控通道）
(二)主动转运(active transport)
概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
受体酪氨酸激酶介导的信号转导图示
复习思考题
1.细胞间通讯有哪些方式？各种方式之间有何不 同？
2.通过细胞表面受体介导的跨膜信号转导有哪几 种方式？比较各种方式之间的异同。
3.试述细胞信号转导的基本特征。 4.试比较G蛋白偶联受体介导的几种信号通路之 间的异同。 5.概述受体酪氨酸介酶介导的信号通路的组成、 特点及其主要功能。
的极性反转过程。
阈电位:引发AP的临界膜电位数值。 局部电位:低于阈电位的去极化电位。 后电位：锋电位下降支最后恢复到RP水平以前，一
种时间较长、波动较小的电位变化过程。 包括：负后电位=去极化后电位，
正后电位=超去极化后电位。
二、生物电现象的产生机制
（一）化学现象
要在膜两侧形成电位差，必
通透膜
须具备两个条件：①膜两侧的
多细胞生物体必须具备完善的信号转导系统以协 调其正常的生理功能。细胞间传递信息的物质多达 几百种：如递质、激素、细胞因子等。
跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与结 合、信号转导、胞内效应等三个环节。
跨膜信号转导方式大体有以下三类：
① 离子通道介导的信号转导 ② G蛋白偶联受体介导的信号转导 ③ 酶偶联受体介导的信号转导
（二）动作电位(action potential AP)
1.概 念：可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电
位基础上发生一次短暂的、可逆的,并可向周围扩布 的电位波动称为动作电位。
2.AP实验现象：
3.动作电位的图形
刺激
局部电位
上
阈电位
去
升
去极化
极
支
零电位
化
反极化（超射）
下
复极化
降
支 （负、正）后电位
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC) ATP cAMP（第二信
使）
激活cAMP依赖的蛋白激 酶A
细胞内生物效应
(二) 磷脂酰肌醇信号通路
激素（第一信使）
结合G蛋白偶联受体 膜外N端：识别、结合第一信使
膜内C端：激活G蛋白
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)
兴奋性G蛋白(GS)
4.动作电位的特征：
①是非衰减式传导的电位。
②具有“全或无”的现象：即同一细胞 上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改 变的现象。
5.动作电位的意义：
AP的产生是细胞兴奋的标志。
6.与AP相关的概念:
极 化:以膜为界，外正内负的状态。
去极化:膜内外电位差向小于RP值的方向变化的过程。 超极化:膜内外电位差向大于RP值的方向变化的过程。 复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。 反极化:细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负
(3)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。
注：∵膜对H2O具高度通透性，∴H2O除单纯扩散外， 还可通过水通道跨膜转运。
2.易化扩散(facilitated diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,需 特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低
∴RP=K+的平衡电位
证明：①Nernst公式的计算
EK=RT/ZF•ln[K+]O/[K+]i =59.5 log[K+]O/[K+]i
1.单纯扩散(simple diffusion)
(1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度
一侧移动的过程。 [O2]o ＞[O2]i
[CO2]i ＞ [CO2]o
(2)特点:
①扩散速率高 ②无饱和性
③不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
④不需另外消耗能量 ⑤扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关， 用扩散通量（mol or mol数/min.cm2)表示。
膜对离子的通透具有选择性:K+＞Cl-＞Na+＞A-
∴
[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↑→膜内电位↑(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。
第三节 细胞的生物电现象
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 化都存”在。电人活体动及生，物这体种活电“细活胞动在称安为静生和物活电动现时象 （bioelectricity）。细胞生物电现象是普遍 存在的，临床上广泛应用的心电图、脑电图、 肌电图及视网膜电图等就是这些不同器官和 组织活动时生物电变化的表现。
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。
分类： ①原发性主动转运（简称：泵转运）；
如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 ②继发性主动转运（简称：联合转运）； ③入胞和出胞式转运。
1.泵转运——Na+-K+泵
Na+-K+泵又称Na+-K+-ATPase，简称钠泵。
4、细胞膜的脂质双分子层是( A) A.细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.离子进出细胞的通道 D.受体的主要成分 E.抗原物质
5、葡萄糖进入红细胞膜是属于( C) A.单纯扩散 B.主动转运 C.易化扩散 D.入胞作用 E.吞饮
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
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、细胞膜的跨膜物质转运功能
●被动转运
指物质顺 电位或化学梯 度的转运过程。
●主动转运
指物质逆浓度 梯度或电位梯度 的转运过程。
（一）被动转运(passive transport)
概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。 特点： ①不耗能（转运动力依赖物质的电-化学梯度 所贮存的势能） ②依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ③顺电-化学梯度进行 分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
离子分布不均，存在浓度差；
②对离子有选择性通透的膜。
膜 两 侧 [K+] 差 是 促 使 K+ 扩
散的动力，但随着K+的不断扩
散，膜两侧不断加大的电位差
选择性通透膜
是K+继续扩散的阻力，当动力
和阻力达到动态平衡时，K+的
净扩散通量为零→膜两侧的平
衡电位。
（二）静息电位的产生机制
1.静息电位的产生条件
复习思考题
1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？
2.Na+-K+泵的作用意义？