大学精品课件:2第三章人体的基本生理功能.ppt
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- 大学 精品 课件 第三 人体 基本 生理功能
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1、2020/4/3,1,第三章 细胞的基本功能,(第二周),2020/4/3,2,第一节 细胞膜的转运功能,被动转运:单纯扩散 易化扩散 主动转运:原发主动转运 继发主动转运 入胞和出胞,2020/4/3,3,物质的跨膜转运方式(一),单纯扩散 (simple diffusion ) 脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧跨膜转运。体内依靠单纯扩散通过细胞膜的物质有脂溶性气体分子O2和CO2。 特点: 沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散; 不需要提供能量; 没有膜蛋白的协助。,2020/4/3,4,物质的跨膜转运方式(二),易化扩散(facilitated diffusion)是不溶于脂质的物质,借助于细胞
2、膜中特殊蛋白质的帮助,顺浓度差通过细胞膜的扩散方式。 特点: 比自由扩散转运速率高; 运输速率同物质浓度成非线性关系; 特异性;饱和性。 载体:离子通道载体和载体蛋白两种类型。,2020/4/3,5,运输速率同物质浓度成非线性关系,有饱和性,被动扩散,易化扩散,2020/4/3,6,离子通道载体,通道的结构和功能状态可以因细胞内外各种理化因素的影响而迅速改变,2020/4/3,7,载体蛋白,在这些蛋白质上有与被转运物质特异的结合位点,在高浓度一侧结合,在低浓度一侧释放.,特异性,饱和性,竞争性,2020/4/3,8,单纯扩散和易化扩散的共同特点是:物质均顺浓度差转运,不需耗能,所以又称被动转运
3、。,2020/4/3,9,物质的跨膜转运方式(三),主动转运:物质从低浓度一侧向高浓度一侧转运. 特点: 逆浓度梯度(逆化学梯度)运输; 需要能量; 都有载体蛋白。 例如:钠钾泵(原发主动转运),2020/4/3,10,2020/4/3,11,2020/4/3,12,继发主动转运,2020/4/3,13,物质的跨膜转运方式(四),出胞和入胞 细胞内吞较大的固体颗粒物质,如细菌、细胞碎片等,称为吞噬作用。 细胞吞入液体或极小的颗粒物质,称为胞饮作用,2020/4/3,14,包含大分子物质的小囊泡从细胞内部移至细胞表面,与质膜融,将物质排出细胞之外。,出胞(胞粒外排),2020/4/3,15,第二
4、节 细胞的跨膜信号传导功能,激素、递质和药物以及非化学外界剌激 信号与膜受体结合或作用于感受结构 跨膜信号传递细胞电变化或功能改变。,2020/4/3,16,不同细胞的跨膜信号传递方式有三大类 由膜的特异受体蛋白、蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号传导系统 化学门控通道 由具有感受结构 电压门控通道 的通道蛋白 机械门控通道 酶耦联受体介导的信号转导,2020/4/3,17,一、由具有特异感受结构的通道蛋白完成 的跨膜信号传递 (一)化学门控通道:终板膜N-型Ach门控通 道,2020/4/3,18,2020/4/3,19,运动神经末稍释放递质(乙酰胆碱, Ach) 终板膜 Ach 门控通道变构
5、(开放) Na+ 内流(和K+外流) 终板电位肌肉兴奋和 收缩。该通道蛋白分子由五个亚单位 连结成梅花状,通道开放是由两个 -亚单 位与两分子Ach结合引起的(化学门控)。,2020/4/3,20,(二)电压门控通道: 体内的神经和肌肉细胞 存在感受电压变化的通道蛋白, 属于电压门 控通道。 其在跨膜信息传递中的作用为: 膜电位变化电压门控通道开闭离子跨膜 运动和膜电位变化功能效应(收缩、分泌)。 此类通道蛋白分子内,有对电压敏感的极性基团(带正电荷的精或赖氨酸残基), 感受 膜电位变化剌激时产生变构, 并诱发闸门开 闭。,2020/4/3,21,2020/4/3,22,(三)机械门控通道:如
6、内耳毛细胞顶部细胞 膜的通道蛋白,可被听毛弯曲(机械振动引起) 变形牵拉而激活。,2020/4/3,23,二、 由膜的特异受体蛋白、 G蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号传递系统。 信号传递途径: 胞外信号(第一信使)膜受体 G蛋白 效应器酶胞内信使(第二信使) 功能效应。 G蛋白:即鸟苷酸结合蛋白, 位于膜的胞浆侧, 由 三个亚单位组成, -亚单位为活性亚基, 并与GDP结合(G蛋白无活性)。当受体与胞外信息结合而变构激活时, 受体便与G-蛋白结合, 后者-亚基GDP被GTP取代而激活, 并与、 亚基解离, -GTP则可激活(或抑制) 效应器酶, 进而影响胞内信使物质的含量。,2020/4/3
7、,24,2020/4/3,25,酶耦联受体介导的信号转导,受体分子既是受体,又有酶的功能;或者受体分子可与其他酶分子发生联系并使之激活。,酪氨酸激酶受体介导的信号转导 结合酪氨酸激酶受体介导的信号转导 鸟苷酸环化酶受体介导的信号转导,2020/4/3,26,第三节 细胞的生物电现象与 兴奋性,2020/4/3,27,细胞的生物电现象及产生机制,伴随生命活动的电现象,称为生物电(心电图、脑电图、肌电图等)。 本节着重以神经纤维为例讨论细胞水平生物电的表现形式,即静息电位和动作电位。,2020/4/3,28,静息电位,静息电位是指细胞在安静状态下,存在于细胞膜的电位差。 这个差值在不同的细胞是不一
8、样的,就神经纤维而言为膜外电位比膜内电位高7090mv。如规定膜外电位为0,则膜内电位当为负值(-70-90mv)。细胞在安静状态时,保持比较稳定的外正内负的状态,称为极化。极化状态是细胞处于生理静息状态的标志。以静息电位为准,膜内负电位增大,称为超极化。膜内负电位减小,称为去或除极化。细胞兴奋后,膜电位又恢复到极化状态,称为复极化。,2020/4/3,29,测量膜电位的示意图,2020/4/3,30,神经纤维的膜电位示意图,2020/4/3,31,神经纤维的静息电位,2020/4/3,32,静息电位产生机制(离子学说),2020/4/3,33,离子学说,“离子学说”认为,细胞水平生物电产生的
9、前提有二,2020/4/3,34,细胞内外离子分布和浓度不同。就正离子来说,膜内K+浓度较高,约为膜外的30倍。膜外Na+浓度较高约为膜内的10倍。从负离子来看,膜外以Cl-为主,膜内则以大分子有机负离子(A-)为主。 细胞膜在不同的情况下,对不同离子的通透性并不一样,如在静息状态下,膜对K+的通透性大,对Na+的通透性则很小。对膜内大分子A-则无通透性。,2020/4/3,35,2020/4/3,36,由于膜内外存在着K+浓度梯度,而且在静息状态下,膜对K+又有较大的通透性(K+通道开放),所以一部分K+便会顺着浓度梯度由膜内向膜外扩散,即K+外流。膜内带负电荷的大分子A-,由于电荷异性相吸
10、的作用,也应随K+外流,但因不能透过细胞膜而被阻止在膜的内表面,致使膜外正电荷增多,电位变正,膜内负电荷增多,电位变负。这样膜内外之间便形成了电位差,它在膜外排斥K+外流,在膜内又牵制K+的外流,于是K+外流逐渐减少。当促使K+外流的浓度梯度和阻止K+外流的电梯度这两种抵抗力量相等时,K+的净外流停止,使膜内外的电位差保持在一个稳定状态。因此,可以说静息电位主要是K+外流所形成的电-化学平衡电位。,2020/4/3,37,静息电位和 K+平衡电位,1)安静时细胞膜对K+有通透性 2)细胞内外K+有势能贮备 3)K+经细胞膜易化扩散 4)扩散到膜外的K+形成阻碍K+继续 扩散的正电场力 5)达到
11、K+的电化学平衡电位,2020/4/3,38,动作电位,细胞受刺激时,在静息电位的基础上发生一次短暂的扩布性的电位变化,这种电位变化称为动作电位。,2020/4/3,39,实验观察,动作电位包括一个上升相和一个下降相(图)。上升相代表膜的去极化过程。以 0mv电位为界,上升相的下半部分为膜的去极化,是膜内负电位减小,由-70-90mv.变为0mv;上升相的上半部分是膜的反极化(超射),是膜电位的极性发生倒转即膜外变负,膜内变正,由0mv上升到+2040mv。上升相膜内电位上升幅度约为90130mv。下降相代表膜的复极化过程。它是膜内电位从上升相顶端下降到静息电位水平的过程。由于动作电位幅度大、
12、时间短,不超过2ms,波形很象一个尖峰,故又称峰电位。在峰电位完全恢复到静息电位水平之前,膜两侧还有微小的连续缓慢的电变化,称为后电位。,2020/4/3,40,动作电位产生的机制与静息电位相似,都与细胞膜的通透性及离子转运有关。,动作电位产生的机制,2020/4/3,41,去极化过程 当细胞受刺激而兴奋时,膜对Na+通透性增大,对K+通透性减小,于是细胞外的Na+便会顺其浓度梯度和电梯度向胞内扩散,导致膜内负电位减小,直至膜内电位比膜外高,形成内正外负的反极化状态。当促使Na+内流的浓度梯度和阻止Na+内流的电梯度,这两种拮抗力量相等时,Na+的净内流停止。因此,可以说动作电位的去极化过程相
13、当于Na+内流所形成的电-化学平衡电位。,2020/4/3,42,复极化过程 当细胞膜除极到峰值时,细胞膜的Na+通道迅速关闭,而对K+的通透性增大,于是细胞内的K+便顺其浓度梯度向细胞外扩散,导致膜内负电位增大,直至恢复到静息时的数值。 可兴奋细胞每发生一次动作电位,总会有一部分Na+在去极化中扩散到细胞内,并有一部分K+在复极过程中扩散到细胞外。这样就激活了Na+K+依赖式ATP酶即Na+K+泵,于是钠泵加速运转,将胞内多余的Na+泵出胞外,同时把胞外增多的K+泵进胞内,以恢复静息状态的离子分布,保持细胞的正常兴奋性。 如果说静息电位是兴奋性的基础,那么,动作电位是可兴奋细胞兴奋的标志。,
14、2020/4/3,43,阈电位,阈电位 可兴奋细胞(如神经细胞)受刺激后,首先是膜上Na+通道少量开放,出现Na+少量内流,使膜内负电位减小。当膜电位减小到某一临界值时,受刺激部分的Na+通道大量开放,使Na+快速大量内流,表现为扩布性电位,即动作电位。这个引起膜对Na+通透性突然增大的临界电位值,称为阈电位。阈电位是可兴奋细胞的重要生理参数之一。一般它与静息电位相差约20毫伏。如果两者差距减小,则可兴奋细胞的兴奋性升高。反之,则降低。,重要概念,2020/4/3,44,局部电位,局部电位 可兴奋细胞在受阈下刺激时细胞膜对Na+的通透性轻度增加,使膜内负电位减小,发生去极化但达不到阈电位,所以
15、不产生动作电位。这种去极产生的电位称为局部电位或局部反应。 特点:刺激越强,局部电位的幅度越大。随扩布距离的增加而减小,不能远传。局部反应可以总合,即多个局部电位可叠加起来达到阈电位而引起动作电位。局部电位除了上述的去极化形式外,还可表现为超极化的形式。,重要概念,2020/4/3,45,超极化,2020/4/3,46,2020/4/3,47,动作电位的特征,全或无:“全”:给予阈上刺激时,同一细胞产生的动作电位是相同的(它不随刺激强度的增强而增加);动作电位一旦发生,就能向整个细胞膜传播。“无”:阈下刺激不产生动作电位。 细胞膜传导过程不减衰 锋电位之间不融合或叠加,2020/4/3,48,
16、细胞发生动作电位时兴奋性的变化,在兴奋的最初阶段,对任何强大的又一次刺激,都不能再产生兴奋,称为绝对不应期。 紧接着绝对不应期之后,细胞对超过原来阈强度的又一次刺激有可能产生新的兴奋;最初需要很强的刺激,随后刺激强度可逐渐减小,说明兴奋性在逐渐恢复,这段时间称为相对不应期。在相对不应期之后,细胞的兴奋性又经历轻度增高,继而又低于正常的缓慢变化过程,分别称为超常期和低常期。,2020/4/3,49,神经冲动的传导,神经冲动,就是在神经纤维上传导的动作电位,它是通过局部电流来实现。,2020/4/3,50,动作电位的传导机制,神经纤维在未受到刺激时,膜外正电位、膜内负电位 当受到刺激产生兴奋时,兴
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