生理学细胞基本功能
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
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 第二章 细胞的基本功能 名词解释
生理学第二章细胞的基本功能名词解释1.单纯扩散：脂溶性的小分子物质顺浓度差通过细胞膜的跨膜转运过程，称为单纯扩散。
2.易化扩散：是指一些非脂溶性或脂溶性低的物质在膜转运蛋白（载体或通道）的帮助下，顺化学和电位梯度的跨膜转运过程，称为易化扩散。
3.原发性主动转运：是指物质依靠细胞膜上的离子泵，逆浓度梯度或电位梯度通过细胞膜的过程。
这个过程需要消耗能量。
4.继发性主动转运：是指某一物质的逆浓度差转运需要依赖另一物质的浓度差所造成的势能而实现的主动转运过程。
5.钠钾泵:也称为Na-K-ATP酶,简称钠泵。
是细胞膜上的一种具有ATP活性的特殊蛋白质分子,它能使ATP分解释放能量,并利用此能量进行Na和K的逆浓度差主动转运。
6.G蛋白:即鸟苷酸结合蛋白,它是耦联膜受体与下游效应器的膜蛋白,存在于质膜的胞质面,通常由a、β、Y三个亚单位形成。
7.刺激:能引起活组织或机体发生反应的内外环境变化。
8.静息电位:活细胞处于安静状态时存在于细胞膜两侧的电位差,称为静息电位9.极化:指在大多数细胞中把静息电位存在时细胞膜电位呈稳定的内负外正的状态称为极化。
10.超极化:指静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化的过程。
11.去极化:指静息电位的数值向膜内负值减小的方向变化的过程。
12.反极化:细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负的极化反转过程。
13.超射:指去极化至零电位后膜电位进一步变为正值,我们把膜电位高于零电位的部分称为超射。
14.复极化:指细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复的过程。
15.动作电位:可兴奋细胞受到刺激而兴奋时,细胞膜在静息电位的基础上产生的一次迅速、可逆、可扩布性的电位变化,称为动作电位。
它由锋电位和后电位两部分组成。
它是可兴奋细胞兴奋的标志。
16.阈电位:是指细胞膜上某种离子通道大量开放、离子迅速内流而爆发动作电位时所需的临界膜电位值。
它的绝对值通常比静息电位的绝对值小10~20mV。
17.后电位:是指锋电位在其完全恢复到静息水平之前所经历的一些微小而缓慢的波动,称为后电位。
生理学 细胞的基本功能(二)2024
生理学细胞的基本功能（二）引言概述：细胞是生物体内最基本的结构和功能单位，它们承载着一系列基本的生理学功能。
本文将深入探讨细胞的基本功能，并从五个大点详细阐述这些功能。
这些大点包括细胞的物质交换过程、细胞的能量转化、细胞的运动性、细胞的感知与响应、以及细胞的生殖和增殖。
正文：1. 物质交换过程a. 细胞膜的渗透与透析：细胞膜通过渗透作用实现对物质的选择性吸收和排出。
b. 细胞内部产生与利用的物质：细胞通过代谢过程产生必需的分子，并以此维持生命活动。
c. 基因传递：细胞通过DNA和RNA，将遗传信息传递给新细胞。
2. 能量转化a. 细胞呼吸：细胞通过将有机物氧化分解为CO2和H2O来释放能量。
b. 光合作用：植物和一些原核生物通过吸收光能将二氧化碳和水转化为有机物，并放出氧气。
c. ATP合成：细胞利用酶将化学能转化为ATP，并以ATP作为能量载体。
3. 运动性a. 细胞骨架：细胞内的微丝、中间丝和微管系统可支持细胞的形态维持和运动。
b. 肌原纤维收缩：肌原纤维通过肌动蛋白和肌间蛋白的结合，实现肌肉收缩和运动。
c. 鞭毛和纤毛运动：细胞表面的纤毛和鞭毛通过节律性摆动，推动细胞或周围液体的运动。
4. 感知与响应a. 受体与转导：细胞表面的受体感知外界信号，并通过信号转导途径传递到细胞内。
b. 细胞间通讯和信号传递：细胞通过细胞间连接和细胞外化学信号传递，实现信息的共享和协作。
c. 反应性调节：细胞根据外界和内部刺激作出相应反应，如分泌物质或改变细胞膜的通透性。
5. 生殖和增殖a. 有丝分裂和无丝分裂：细胞通过有丝分裂和无丝分裂两种方式进行增殖和生殖。
b. 细胞周期：细胞按照一定的顺序进行分裂和生长，即细胞周期。
c. 分化和特化：细胞在生长过程中经历分化和特化过程，形成各类器官和组织。
总结：细胞作为生物体最基本的单位，具有多样的功能。
本文从物质交换过程、能量转化、运动性、感知与响应，以及生殖和增殖等五个大点详细阐述了细胞的基本功能。
生理学细胞的基本功能(一)
生理学细胞的基本功能（一）引言概述：细胞是生命的基本单位，而了解细胞的基本功能对于理解生理学至关重要。
本文将探讨生理学细胞的基本功能，包括细胞的结构、代谢、通信、增殖和分化。
通过深入了解细胞的这些基本功能，我们可以更好地理解生命的运行机制。
一、细胞的结构1. 细胞膜：细胞的外边界，控制物质的进出和细胞内外环境的平衡。
2. 细胞质：包括细胞器、细胞骨架和细胞液等组成，支持细胞的形态和运动。
3. 细胞核：细胞的控制中心，包含遗传物质DNA，指导细胞的生命活动。
二、细胞的代谢1. 能量转换：细胞通过代谢途径将化学能转化为细胞所需的能量。
2. 合成与降解：细胞利用代谢途径合成各种有机物质，并通过降解代谢废物来维持正常运作。
3. 细胞呼吸：细胞利用氧气和有机物质进行呼吸，产生ATP以供能量需求。
三、细胞的通信1. 细胞信号传导：细胞利用信号通路进行内外信息的传递和响应。
2. 细胞因子：细胞释放细胞因子来调节和调解细胞与细胞之间的相互作用。
3. 受体：细胞膜上的受体能够接收外界信号分子，触发细胞内信号传导。
四、细胞的增殖1. 有丝分裂：细胞通过有丝分裂产生两个完全相同的子细胞。
2. 减数分裂：生殖细胞通过减数分裂产生四个具有基因变异的细胞。
3. 细胞周期：细胞的生长和分裂过程按照细胞周期进行。
五、细胞的分化1. 多能细胞：多能细胞具有分化为不同类型细胞的潜能。
2. 分化：细胞通过基因的表达调控，逐渐转变为特定类型细胞。
3. 组织器官形成：细胞分化为不同类型细胞，最终形成特定的组织和器官。
总结：生理学细胞的基本功能包括细胞的结构、代谢、通信、增殖和分化。
细胞的结构决定了细胞的功能和特性，细胞的代谢保证了细胞的生命活动正常进行，细胞的通信实现了细胞之间的相互作用，细胞的增殖和分化维持了生物体的生长和发展。
通过深入了解细胞的基本功能，我们可以更好地理解生命的奥秘。
生理学课件 第二章 细胞的基本功能
原发性主动转运
主动转运
继发性主动转运
扩展
扩展
四、入胞和出胞
概念：一些大分子物质或团块通过细胞膜变形活动进出细胞的过程，需细 胞消耗能量 入胞 吞噬 吞饮 出胞
二、易化扩散
概念：水溶性或脂溶性很小的物质，在特殊膜蛋白的帮助下，由高浓度一 侧通过细胞膜向低浓度一侧扩散的现象。 特点：①顺浓度差：不需细胞消耗能量 ②需要特殊膜蛋白的帮助 载体转运 分类： 通道转运
1.载体转运
物质：葡萄糖、氨基酸等
特点：① 高度的特异性：一种载体一般只能第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的物质转运功能
细胞膜的结构：脂质双分子层液态镶嵌结构
一、单纯扩散
概念：是指脂溶性的小分子物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转 运的过程。 特点：顺浓度差；不需细胞消耗能量 物质：CO2、O2、NH3、乙醇等 注：某种物质能否通过单纯扩散方式过膜，除了取决于膜两侧浓度差， 还取决于细胞膜的通透性。
③ 竞争性抑制：一种载体同时转运两种或两种以上结构相似的物质 时，一种物质的增加，将减弱对另一物质的转运。
CONTENTS
2.通道转运
物质：无机离子、水 特点：通道的开或关 受化学因素的调控——化学门控通道 受电压因素的调控——电压门控通道
三、主动转运
概念：借助细胞膜泵蛋白的作用，将物质由低浓度一侧转运到高浓度一侧
一、骨骼肌的收缩原理
滑行学说——肌肉的缩短是通过肌小节中细肌丝与粗肌丝相互滑行的结 果（其间肌丝本身的长度不变）。
生理学细胞基本功能习题及答案
第一章细胞的基本功能【习题】一、名词解释1.易化扩散2.阈强度3.阈电位4.局部反应二、填空题1.物质跨越细胞膜被动转运的主要方式有_______和_______。
2.一些无机盐离子在细胞膜上_______的帮助下，顺电化学梯度进行跨膜转动。
3.单纯扩散时，随浓度差增加，扩散速度_______。
4.通过单纯扩散方式进行转动的物质可溶于_______。
5.影响离子通过细胞膜进行被动转运的因素有_______，_______和_______。
6.协同转运的特点是伴随_______的转运而转运其他物质，两者共同用同一个_______。
7.易化扩散必须依靠一个中间物即_______的帮助，它与主动转运的不同在于它只能浓度梯度扩散。
8.蛋白质、脂肪等大分子物质进出细胞的转动方式是_______和_______。
9.O2和CO2通过红细胞膜的方式是_______；神经末梢释放递质的过程属于。
10.正常状态下细胞内K＋浓度_______细胞外，细胞外Na＋浓度_______细胞内。
11.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_______。
12.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。
13.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。
14.单一细胞上动作电位的特点表现为_______和_______。
15.衡量组织兴奋性常用的指标是阈值，阈值越高则表示兴奋性_______。
16.细胞膜上的钠离子通道蛋白具有三种功能状态，即_______，_______和_______。
17.神经纤维上动作电位扩布的机制是通过_______实现的。
18.骨骼肌进行收缩和舒张的基本功能单位是_______。
当骨骼肌细胞收缩时，暗带长度，明带长度_______，H带_______。
细胞的基本功能-医学生理学-课件1-02
钠离子
钾离子
2. 电压门控通道 (voltage-gated ion channel)
电压门控通道跨膜信号 转导过程：
跨膜电位的改变； 结构域中精氨酸或赖 氨酸产生位移； 诱发通道“闸门”的 开放； 细胞膜出现新的电变 化。
钠离子 钾离子
上海第二医科大学生理教研室
3.机械门控通道（mechanically- gated channel） 触发因素是机械性刺激： 如内耳毛细胞听毛 受基底膜振动。
又称Ca2+-ATP酶 分布在细胞膜、肌浆网和内质网 分解一个ATP 胞浆 胞外 1Ca++ 1Ca++ 机制 作用是维持细胞内外的钙离子浓度梯度
4.继发性主动转运
（secondary active transport）
定义
—许多物质在进行逆浓度梯度或
电位梯度的跨膜转运时，所 需的能量并不直接来自ATP 的分解，而是来自Na+在膜两 侧的浓度势能差，后者是钠 泵利用分解ATP释放的能量建立 的。这种间接利用ATP能量的主 动转运过程称为~。
第二章 细胞的基本功能
细胞—人体的最基本的功能单位
本章内容： 细胞膜的物质转运功能 细胞膜的生物电现象 细胞的信号转导功能 肌细胞的收缩功能
第一节
细胞膜的结构和物质转运功能
细胞膜的作用： 细胞膜是细胞和环境之间的屏障； 细胞膜有物质转运功能； 细胞膜还有跨膜信息传递功能。
一、膜的化学组成和分子结构
钠-钾泵的作用
维持细胞膜两侧 Na+、K+的不均衡 分布； 其活动是生电性的
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二、细胞的动作电位
（一）细胞的动作电位
定义：细胞膜受到阈刺激或阈上刺
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（3）竞争性抑制
通道介导的易化扩散
1.通道蛋白 2.代表物：Na+、 K+、 Ca2+ 、Cl-等。
3.通道分类：（1）电压门控通道 （2）化学门控通道
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第二章 细胞的基本功能
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 二、物质的跨膜转运方式
下降支
去极化 反极化
+30mv
0mv
-90mv
复极化
-70
后电位
-90
(mv)
时程（ms)
AP= 锋电位 + 后电位
静息电位
第三节 细胞的生物电现象
动作电位
一、静息电位（Resting Potential, RP) 二、动作电位（Action Potential ,AP) (一）AP概念 （二）AP的组成 （三）AP产生机制
细胞受到有效刺激时，膜电位发生的快速、可逆波动。
静息电位
第三节 细胞的生物电现象
动作电位
一、静息电位（Resting Potential, RP) 二、动作电位（Action Potential ,AP) (一）AP概念 （二）AP的组成
上升支 -90mv
0mv
+30mv
+30
膜 内0
电
位
上升支
神经细胞、骨骼肌细胞的静息电位为-90mv， 红细胞约为-10mv。
静息电位
第三节 细胞的生物电现象
动作电位
一、静息电位（Resting Potential, RP) (一）概念 （二）产生机制
1、前提（1）安静时，［K+］内>>［K+］外 （2）膜只对K+有通透性
2、假设 静息电位产生前，膜内外均呈电中性
3、过程
K+
K+
4、计算公式 (Nernst公式)
RP= -60lg =-60lg30
［K+］内 ［K+］外
=-60lg(3×10)
=-60(lg3+lg10) =-60(0.4771+1) =-90mV
静息电位
第三节 细胞的生物电现象
动作电位
一、静息电位（Resting Potential, RP) 二、动作电位（Action Potential ,AP) (一）AP概念
1、安静时，［Na+］外 》［Na+］内（浓度差） 细胞内为负、细胞外为正（电位差）
促使Na+内流趋势
2、细胞受到有效刺激，膜上Na+通道少量开放， Na+少量内流 局部去极化
3、一旦膜电位达-70mv，
膜上Na+通道大量开放， Na+大量内流
AP上升支 阈电位---引起通道大量开放的临界膜电位。
无髓纤维上AP的传导方式----依次传导
有髓纤维上AP的传导方式----跳跃式传导
静息电位
第三节 细胞的生物电现象
动作电位
一、静息电位（Resting Potential, RP) 二、动作电位（Action Potential ,AP) (一）AP概念 （二）AP的组成 （三）AP产生机制 （四）AP的传导 （五）AP期间细胞兴奋性的变化
(B)安静时，细胞膜内各点的电位 相等；
(C)安静时，细胞内、外存在电位 差，膜内的电位较低（较负）
静息电位
第三节 细胞的生物电现象
动作电位 一、静息电位（Resting Potential, RP)
(一）概念 静息状态下，细胞膜两侧存在的电位差。
极化状态---安静时，膜内为负、膜外为正的状态。（内负外正）
4、当浓度差
电位差 （Na+平衡电位） Na+通道关闭
5、K+通道开放， K+外流
AP下降支
6、激活Na+泵，Na+、K+离子复位
静息电位
第三节 细胞的生物电现象
动作电位
一、静息电位（Resting Potential, RP) 二、动作电位（Action Potential ,AP) (一）AP概念 （二）AP的组成 （三）AP产生机制 （四）AP的传导
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 二、物质的跨膜转运方式
（一）单纯扩散 （二）易化扩散
非脂溶性小分子物质，借助膜上蛋白质的帮助， 顺电-化学梯度的转运。
据参与的蛋白质不同，易化扩散分两种：
载体介导的易化扩散
1.载体蛋白
2.代表物：葡萄糖、氨基酸等。
3.转运特点: （1）相对结构特异性 （2）饱和现象
-90
绝对不应期 相对不应期 超常期 低常期
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静息电位
第三节 细胞的生物电现象
动作电位
一、静息电位（Resting Potential, RP) 二、动作电位（Action Potential ,AP)
(一）AP概念 细胞受到有效刺激时，膜电位发生的快速、可逆波动。 （二）AP的组成 （三）AP产生机制 （四）AP的传导 （五）AP期间细胞兴奋性的变化 （六）AP的特点 1、“全或无”现象2、不衰减传导 3、脉冲式发放
12Na+
细胞兴奋时（动作电位产生时） Na+进入细胞内，K+移到细胞外
激活膜上Na+、 K+ 泵 逆电-化学梯度转运Na+、 K+ Na+、 K+的不均匀分布恢复
2020/11/1414来自第二章 细胞的基本功能
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 二、物质的跨膜转运方式
（一）单纯扩散 （二）易化扩散 （三）主动转运 （四）出胞和入胞 大分子物质进出细胞的方式。
（一）单纯扩散 （二）易化扩散 （三）主动转运
在膜上“泵”的作用下，将物质作逆电-化学梯度的转 运.
Na+-K+泵 (Na+泵, Na+-K+依赖式 ATP酶)
30K+
Na+
细胞内外Na+、k+的不均匀分布是兴奋的基础. 这种分布状态经常会被打破，而恢复这种不均匀 分布靠的就是Na+-K+泵。
K+
生理学细胞基本功能
第二章 细胞的基本功能
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 二、物质的跨膜转运方式
（一）单纯扩散
脂溶性小分子物质，由膜的高浓度侧向低浓度侧的转运。 顺浓度差（顺浓度梯度） 不耗能，被动
扩散速率
通透性 典型代表物： O2 、 CO2 、NH3等
浓度差
第二章 细胞的基本功能
1、出胞
神经末梢释放递质； 内分泌细胞分泌激素； 外分泌细胞分泌酶原、粘液等。
2、入胞
吞噬细胞的吞噬过程。
静息电位
第三节 细胞的生物电现象
动作电位
一、静息电位（Resting Potential, RP) (一）概念 静息状态下，细胞膜两侧存在的电位差。
(A)安静时，细胞膜外各点的电位 相等；