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第二章nbsp细胞的基本功能

一、细胞膜的结构概述

细胞膜主要有脂质和蛋白质组成,此外还有少量的糖类物质。液态镶嵌模型,即膜的基架是液态的脂质双分子层,其中镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。

1.脂质双分子层

(1)成分:膜脂质主要由磷脂、胆固醇和少量糖脂构成。

(2)结构:磷脂、胆固醇和糖脂都是一些双嗜性分子,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,形成膜内部的疏水区。

二、物质的跨膜转运

1.单纯扩散

(1)概念:脂溶性的和少数分子很小的水溶性的物质通过脂质双层由高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程,称为单纯扩散。如氧气、二氧化碳、水等的跨膜转运。

(2)特点:不需要外力帮助,也不消耗能量,是一被动过程。

2.易化扩散

(1)经通道易化扩散:根据对不同刺激的敏感性,离子通道通常可分为化学门控通道、电压门控通道以及机械门控通道等。例如各种离子的转运。

(2)经载体易化扩散:特征是:①饱和现象;②载体与溶质的结合具有结构特异性;③结构相似的溶质经同一载体转运时有竞争抑制。例如葡萄糖、氨基酸、核苷酸的跨膜转运。

(3)特点:需要膜蛋白帮助,但不消耗能量,是一被动过程。

3.主动转运

1)原发性主动转运:在细胞膜上普遍存在的离子泵是钠-钾泵,简称钠泵,也称Na+-K+-ATP酶。

特点是:物质转运是逆电-化学梯度进行的,消耗能量,是一主动过程。

3)继发性主动转运:如葡萄糖在小肠黏膜上皮的主动吸收,就是由Na+-葡萄糖同向转运体和钠泵的耦联活动而完成的。

3.出胞和入胞

出胞和入胞主要是依靠细胞本身的活动来完成的,也需要细胞代谢供能。出胞的例子如内分泌腺细胞将合成的激素分泌到血液、组织液,外分泌腺细胞将酶原、黏液分泌到腺管的官腔中,神经纤维末梢突触囊泡内神经递质的释放。入胞主要见于多肽激素、抗体、病毒、大分子营养物质进入细胞。

三、静息电位及其产生机制

1.细胞的静息电位

(1)概念:静息时,质膜两侧存在着外正内负的电位差称为静息电位。

(2)注意:①平稳的静息电位存在时细胞膜电位外正内负的状态称为极化;②静息电位(的绝对值)增大的过程或状态称为超极化;③静息电位(的绝对值)减小的过程或状态称为去极化或除极化;④去极化至零电位后膜电位如进一步变为正值,则称为反极化,膜电位高于零电位的部分称为超射;⑤细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复的过程,称为复极化。

2.静息电位产生的机制

机制:静息电位主要是由K+外流形成的,非常接近于K+的平衡电位。

四、动作电位及其产生机制

1.细胞的动作电位

(1)概念:在静息电位的基础上,给细胞一个适当的刺激,可触发其产生可传播的膜电位波动,称为动作电位。

(2)特征:①“全或无”特性;②不衰减性传播;③具有不应期特性。

2.动作电位的产生机制

(1)动作电位产生的过程1)锋电位的上升支:接近于Na+的平衡电位。2)锋电位的下降支:是K+外流所致。3)后电位:一般认为是生电性钠泵作用的结果。

五、局部电位

特点:①其幅度与刺激强度相关;②电紧张传播,其随传播距离增加而逐渐衰减;③总和反应。

六、可兴奋细胞及其兴奋性

1.兴奋性和可兴奋细胞:兴奋性是指细胞受到刺激后产生动作电位的能力。凡在接受刺激后能产生动作电位的细胞,称为可兴奋细胞。一般认为,神经细胞、肌肉细胞和腺细胞都属于可兴奋细胞。

2.阈刺激:任何刺激要引起组织兴奋必须使刺激的强度、刺激的持续时间以及刺激强度对时间的变化率达到某个最低有效值。在刺激的持续时间以及刺激强度对时间的变化率不变的情况下,刚能引起细胞兴奋或产生动作电位的最小刺激强度,称为阈强度。阈强度(阈值)一般可作为衡量细胞兴奋性的指标,二者呈反比关系。

3.细胞兴奋后兴奋性的变化:绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期。

七、骨骼肌收缩

1.骨骼肌神经-肌接头处兴奋的传递

(1)结构基础:骨骼肌的神经-肌接头。

(2)传递过程:当动作电位沿着神经纤维传至神经末梢时,引起接头前膜电压门控性Ca2+通道的开放→Ca2+在电化学驱动力作用下内流进入轴突末梢→末梢内Ca2+浓度增加→Ca2+触发囊泡向前膜靠近、融合、破裂、释放递质ACh,ACh通过接头间隙扩散到接头后膜(终板膜)并与后膜上的ACh受体结合→终板膜对Na+通透性增高→Na+内流→后膜去极化,称为终板电位,终板电位具有局部电位的特征,可以总和→邻近肌细胞膜去极化达到阈电位水平而产生动作电位。ACh发挥作用后被终板膜表面的胆碱脂酶分解失活。

(3)特点:①单向传递;②时间延搁;③1对1的关系;④易受环境因素和药物的影响。

2.横纹肌的收缩机制:肌丝滑行理论。

3.横纹肌的兴奋-收缩耦联

(1)概念:将电兴奋和机械收缩联系起来的中介机制,称为兴奋-收缩耦联。

(2)关键部位为三联管结构(骨骼肌)或二联管结构(心肌)。Ca2+在兴奋-收缩耦联过程中发挥着关键的作用。

4.影响横纹肌收缩效能的因素:

(1)前负荷:肌肉在收缩前所承受的负荷,称为前负荷。

(2)后负荷:肌肉在收缩过程中所承受的负荷,称为后负荷。

(3)肌肉收缩能力:是指与负荷无关的、决定肌肉收缩效能的内在特性。主要取决于肌肉兴奋-收缩耦联过程中胞质内Ca2+的水平和肌球蛋白的ATP酶活性。

5.骨骼肌的收缩形式

(1)等张收缩和等长收缩

等张收缩:肌肉收缩时仅表现为肌肉的张力不变而长度缩短的收缩形式。

等长收缩:收缩是指肌肉收缩时只有张力的增加而长度保持不变的收缩形式。

(2)单收缩和强直收缩

骨骼肌受到一次短促刺激时,可发生一次动作电位,随后出现一次收缩和舒张,称为单收缩。当骨骼肌受到连续刺激时,若连续脉冲刺激频率较高,刺激间隔时间短于单个单收缩持续的时间时,肌肉发生收缩的总和,称为强直收缩。强直收缩分为:①不完全强直收缩:每次新的收缩都出现在前次收缩的舒张期过程中,表现为锯齿形的收缩曲线;②完全性强直收缩:刺激频率更高时,每次新的收缩都出现在前次收缩的收缩期过程中,表现为机械反应的平缓增加。通常所说的强直收缩是指完全性强直收缩。









































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