细胞的基本功能.doc

【学习目标】
掌握：细胞膜的物质转运功能；静息电位、动作电位、阈电位等概念；神经-骨骼肌接头处兴奋传递过程及特点。
熟悉：极化、去极化、超极化等概念；静息电位及动作电位的产生机制，局部电位；骨骼肌的兴奋-收缩耦联；肌细胞收缩的原理；影响肌肉收缩效能的因素。
了解：细胞膜的结构；细胞的跨膜信号传导功能；兴奋在神经纤维上传导的机制。
【重点难点】
重点：静息电位、动作电位的概念及产生机制，神经-骨骼肌接头处的兴奋传递。
难点：静息电位及动作电位的产生机制；细胞的跨膜信号传导功能；骨骼肌的兴奋-收缩耦联过程；骨骼肌收缩的机制。
第二章细胞的基本功能

细胞是构成人体的基本结构和功能单位。体内所有的生理活动和生化反应都是在细胞的基础上进行的。因此，只有首先了解细胞的基本功能，才能深入地理解和认识人体各器官、系统的生理功能及其规律。人体的细胞有二百余种，在结构和功能上虽然有很大差异，但它们的基本功能活动是相似的。本章主要介绍细胞膜的物质转运功能、细胞的跨膜信号传导功能、细胞的生物电现象和肌细胞的收缩功能。
第一节细胞膜的物质转运功能
膜的化学组成和结构
细胞膜是将细胞内容物和细胞周围环境分隔开的一层薄膜，它能使细胞成为一个相对独立的单位。关于细胞膜的基本结构和组成，目前比较公认的是液态镶嵌模型，其基本内容是：细胞膜以液态的脂质双分子层为基架，在脂质双分子层中及其表面镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质，统称为膜蛋白；有些脂质分子和膜蛋白上结合着具有不同功能的糖链。（图2-1）

图2-1细胞膜结构模式图

二、细胞膜的物质转运功能
细胞的新陈代谢和多种功能都与细胞膜的物质转运功能有关。被转运物质的种类很多，有脂溶性和水溶性物质；有大分子和小分子物质；有带电和不带电物质。因此，细胞膜的物质转运形式也是多种多样的。
（一）单纯扩散
单纯扩散（simplediffusion）是指脂溶性小分子物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差）移动的过程。扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。单纯扩散过程的特点是：不需膜蛋白帮助和不消耗额外的能量。由于细胞膜是以脂质双分子层为基架，因而通过单纯扩散的物质是02、CO2、N2、NO、乙醇、尿素、类固醇激素等一些小分子脂溶性物质。水分子虽然是极性分子，但因分子小且不带电荷，也能以单纯扩散的方式转运；另外，水分子也可通过水通道进行跨膜转运。
（二）膜蛋白介导的跨膜转运
带电离子和大部分水溶性小分子需要由膜蛋白介导才能完成跨膜转运。根据转运方式不同，介导物质跨膜转运的膜蛋白可分为载体蛋白（简称载体）和通道蛋白（简称通道）。有些载体具有ATP酶的活性，称为离子泵。根据跨膜转运是否消耗能量可分为被动转运(passivetransport)和主动转运(activetransport)两大类。被动转运又分为经通道的易化扩散和经载体的易化扩散；主动转运包括原发性和继发性两种形式。
1．通道介导的跨膜转运溶液中的Na＋、K＋、Ca２＋、Cl-等带电离子在膜通道蛋白的介导下，顺浓度差或顺电位差的被动跨膜扩散，称为经通道的易化扩散。通道是一些贯穿脂质双层的、中央带有亲水性孔道的整合蛋白。当通道开放时，物质顺浓度差和（或）电位差经通道进行跨膜转运，此过程不消耗额外的能量；当通道关闭时，即使膜两侧存在浓度差和（或）电位差，物质也不能通过细胞膜（图2-2）。
图2-2经通道易化扩散模式图

离子通道具有两个基本特征：①离子选择性：每一种离子通道都对一种或几种离子有较大的通透性，而对其它离子则不易或不能通过。例如，K＋通道对K＋和Na＋的通透性之比约为100：1。根据通道对离子的选择性，可将细胞膜上的通道分为Na＋通道、、K＋通道、Ca２＋通道和非选择性阳离子通道等，甚至对同一种离子也存在结构和功能不同的通道亚型，如体内至少已发现三种以上的Ca2+通道和七种以上的K＋通道等。②门控特性：通道内具有“闸门”样的结构控制离子通道的开放（激活）或关闭（失活），这一过程称为门控。根据通道的门控机制，离子通道又可分为由膜电位变化引起闸门开关的电压门控通道、由某些化学物质引起闸门开关的化学门控通道和由机械刺激引起闸门开关的机械门控通道。闸门的开关是由通道蛋白构象改变引起的，从而导致通道的突然开放或关闭。
2．载体介导的跨膜转运载体是介导小分子物质和离子跨膜转运的另一类膜蛋白。当载体选择性地与某物质结合后，即引起载体蛋白的构象变化，从而把物质由膜的一侧转运到另一侧，二者随之分离。
（1）经载体的易化扩散：水溶性小分子物质在载体蛋白的介导下，顺浓度差进行的被动转运过程，称为经载体的易化扩散(facilitateddiffusion)。这种转运具有以下特性：①特异性：某种载体通过其结合位点选择