杉达细胞生理.ppt
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1、第二章 细胞和基本组织,第三节 细胞膜的物质转运功能 P40,第五节 肌细胞的收缩功能 P51,第四节 细胞的生物电现象和兴奋性 P45,第三节 细胞的跨膜物质转运功能 一、膜的化学组成和分子结构,(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、细胞膜的跨膜物质转运功能 (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: 不耗能(依赖电-化学梯度的势能)
2、依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 顺电-化学梯度进行 分类: 单纯扩散 易化扩散,1.单纯扩散(simple diffusion) (1)概念:一些脂溶性小分子物质由膜的高浓度一侧向低浓度 一侧移动的过程。,(2)特点: 扩散速率高 无饱和性 不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 不需另外消耗能量 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。,(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(facilita
3、ted 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浓度一侧移动 的过程。,(2)分类: 经通道的易化扩散 经载体的易化扩散,(1)经通道的易化扩散,转运的物质:各种带电离子, 需依靠膜通道蛋白质完成 不需另外消耗能量 主要转运物质:钠、钾、氯、钙等离子,故一 般称离子通道 具浓度和电压依从性(门控学说) 化学门控通道 电压门控通道,(2)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, 需膜载体蛋白质参与 不需另外消耗能量 特点:选择性 饱和性 竟争性抑制 主要转运物质:葡萄糖、氨基酸等 ,(二)主动转
4、运(active transport) 指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。 特点:需要消耗能量,能量由分解ATP来提供; 依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”; 是逆电-化学梯度进行的。 分类:原发性主动转运; 如:Na+-K+泵、H+-K+泵等 继发性主动转运; 入胞和出胞式转运。,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:,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N
5、a+差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。,3.入胞和出胞式转运 出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内排出的过程。,入胞:指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过 程,包括吞噬和吞饮。,出胞:,分泌物排出,融合处出现裂口,囊泡向质膜内侧移动,膜性结构包被=分泌囊泡,高尔基复合体,粗面内质网合成蛋白性分泌物,出胞:,囊泡膜与质膜的某点接触并融合,囊泡的膜成为细胞膜的组成部分,入胞:,细胞膜上的受体对物质的“辨认”,发生特异性结合=复合物,复合物向膜表面的“有被小窝”移动,“有被小窝”处的膜凹陷,凹陷膜与细胞膜断离=吞食泡,吞食泡与胞内体的膜性结构相融合,入胞:,概 述 恩格斯在100多年前就
6、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存在电活动,这种电活动称为生物电现象(bioelectricity)。,第四节 细胞的生物电现象和兴奋性,一、细胞的生物电现象和兴奋性 (一)静息电位(resting potential RP) 1.概 念 :细胞处于相对安静状态时,细胞膜内外存在 的电位差。 ,* RP实验现象:,* 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
7、明膜内无电位差。,* 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(membrane potential)。 RP值描述: 细胞安静时RP的数值保持内负外正的稳定状态-极化 RP的绝对值 (-70-90mV) -超极化 RP的绝对值(-70-50mV) -去极化,2.静息电位产生的机制,“离子流学说”认为要在膜两侧形成电位差,必须具备两个条件: 膜两侧的离子分布不均,存在浓度差; 对离子有选择性通透的膜。,(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 Na+iNa+o110-12, K+iK+o30-401 Cl-i
8、Cl-o114, A-iA-o 41,静息电位的产生条件,主要离子分布:,膜内:,膜外:,(2)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-,静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性, RP产生机制的膜学说:,Ki顺浓度差向膜外扩散(动力) A-i不能向膜外扩散,K+i、A-i膜内电位(负电场)(阻力) 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外流的结果。 RP=K+的平衡电位,(二)动作电位(action potential AP) 1.概 念:细胞受到刺激后,在静息电位的
9、基础上而 发生的一次迅速的电位变化过程。,* AP实验现象:,去 极 化,上 升 支,下降支,* 动作电位的形态,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,* 动作电位的特征: 是非衰减式传导的电位 具有“全或无”的现象 * 动作电位的意义: AP的产生是细胞兴奋的标志。,* 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的极性反转过程。,后电位:锋电位下
10、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。, AP产生的基本条件: (1)膜内外存在Na+差:Na+iNa+O 110; (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
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