第一章 细胞生理 （Cell Physiology）

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1 第一章 细胞生理 （Cell Physiology）
一、细胞膜的基本结构与物质转运功能 二、细胞间的信息传递

2 一、细胞膜的基本结构与物质转运功能 细胞生理 1、膜的化学组成和分子结构 2、膜物质转运功能——半透膜
单纯扩散（Simple diffusion） 易化扩散（Faciliated diffusion） 主动转运（Active transport） 入胞和出胞作用（Endocytosis and Exocytosis）

3 细胞生理 “液态镶嵌模型” （Fluid mosaic model ）
膜以液态的脂质双分子层为支架，其中镶嵌的不同结构和功能的蛋白质（Singer & Nicolson 1972 ）

4 细胞生理 膜 脂：磷脂、胆固醇 （构成膜的骨架） 膜蛋白：镶嵌于脂质双层（介导细胞功能的实现） 膜 糖： 糖脂、糖蛋白（起细胞标识的作用）

5 细胞生理 半透膜模式图

6 细胞生理 单纯扩散（Simple diffusion）：
指一些小的脂溶性物质依靠分子运动从浓度高的一侧通过细胞膜的脂质双分子层向浓度低的一侧扩散的方式。 （1）细胞膜两侧存在物质的浓度差或电位差； 条 件 （2）细胞膜对该物质有通透性。 靠这种方式进行转运的物质较少，例如：二氧化碳、氧气

7 细胞生理 易化扩散（Facilitated diffusion）： 特 点： （1）顺电-化学梯度进行转运，转运过程不消耗ATP；
某些物质能够依靠细胞膜上的特殊蛋白的帮助，顺电-化学梯度通过细胞膜的转运方式。 特 点： （1）顺电-化学梯度进行转运，转运过程不消耗ATP； （2）转运过程中必须有膜蛋白的帮助（介导）。 分 类： （1）载体介导的易化扩散； （2）离子通道介导的易化扩散。

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9 细胞生理 主动转运（Active transport）： 在细胞膜上载体的帮助下，通过消耗ATP，将某种物质逆浓度梯度进行转运的过程。
动画 特 点： （1）逆浓度梯度转运； （2）耗能（ATP） 。

10 细胞生理 入胞作用（Endocytosis）： 出胞作用（Exocytosis）：
是指某些物质与细胞膜接触，导致接触部位的质膜内陷以包被该物质，然后出现膜结构融合和断裂，使该物质连同包被它的质膜一起进入胞浆的过程，含吞饮（Pinocytosis）和吞噬（Phagocytosis）。 出胞作用（Exocytosis）： 动画 出胞与入胞相反，指某些大分子物质或颗粒从细胞排出的过程，主要见于细胞的分泌活动等。

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12 二、细胞间的信息传递 细胞生理 1、细胞的生物电现象及其产生机制 2、细胞膜的信号转导系统
动物体各种器官之间的功能协调以及整体统一性的维持主要依靠组织与组织之间、细胞与细胞之间的信息传递来完成的。 1、细胞的生物电现象及其产生机制 2、细胞膜的信号转导系统

13 （1）细胞的静息电位（Resting potential）
细胞生理 1、细胞的生物电现象及其产生机制： 一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都是存在电活动，这种电活动称为生物电现象。其中包括静息电位和动作电位。 （1）细胞的静息电位（Resting potential） （2）细胞的动作电位（Action potential） （3）兴奋的引起与传导

14 细胞生理 细胞在静息状态下存在于细胞膜两侧的电位差，称为静息电位，也称跨膜静息电位。 静息电位 静息电位产生的机制

15 细胞生理 静息电位 静息电位产生的机制 K+ Na+ Cl- 膜内 膜外 28 1 13 30 离子浓度差=电位差
在静息状态下，细胞膜内K+的高浓度和安静时膜主要对K+的通透性，是大多数细胞产生和维持静息电位的主要原因。（K+的平衡电位） 静息电位 静息电位产生的机制

16 细胞生理 指可兴奋细胞受到刺激而兴奋时，在静息电位的基础上膜两侧的电位发生快速而可逆的倒转和复原的过程。 动作电位 术语 动作电位产生的机制

17 细胞生理 动作电位 术语 动作电位产生的机制 极化（polarization）——膜两侧存在的内负外正的电位状态。
去极化（Depolarization）——膜电位绝对值逐渐减小的过程。 超极化（Over-polarization）——膜电位绝对值高于静息电位的状态。 复极化（Repolarization）——膜电位去极化后逐步恢复极化状态的过程。 动作电位 术语 动作电位产生的机制

18 细胞生理 动作电位 术语 动作电位产生的机制 第一阶段：动作电位上升支的形成 （去极化相的形成）
产生原因：由于刺激引起膜对Na+的通透性瞬间增大（Na离子通道被激活），膜外的Na+内流，使膜电位由-70mV增加至0mV，进而上升为+30mV，Na+通道随之失活。 动作电位 术语 动作电位产生的机制

19 细胞生理 动作电位 术语 动作电位产生的机制 第二阶段：动作电位下降支形成：
Na+通道失活后，膜恢复了对K+的通透性，大量的K+外流。使膜电位由正值向负值转变，形成了动作电位的下降支。 动作电位是在极短的时间内产生的，因此，在体外描记的图形为一个短促而尖锐的脉冲图形，似山峰般，称为峰电位（Spike potential）。 动作电位 术语 动作电位产生的机制

20 细胞生理 动作电位 术语 动作电位产生的机制 第三阶段：后电位的形成：
当膜电位接近静息电位水平时，K+的跨膜转运停止。随后，膜上的Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）被激活，将膜内的Na+离子向膜外转运，同时，将膜外的K+向膜内运输，形成了负后和正后电位。 动作电位 术语 动作电位产生的机制

21 细胞生理 兴奋的引起 兴奋的传导 兴奋性的变化 一切活组织在受到刺激时，都能够应答性地出现一些特殊的反应和暂时性的机能改变。
兴奋性（Exitability）——细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力。 兴 奋（Exitation）——细 胞受到刺激后产生动作电位的过程。 可兴奋组织（Exitable tissue）——受到刺激时，能够产生动作电位的组织。 兴奋的引起 兴奋的传导 兴奋性的变化

22 刺 激——引起组织产生反应的各种内外环境的变化。
细胞生理 刺 激——引起组织产生反应的各种内外环境的变化。 刺激引起兴奋的条件： 刺激强度 刺激时间 刺激强度对于时间的变化率 上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋。 兴奋的引起 兴奋的传导 兴奋性的变化

23 阈刺激——产生动作电位所需的最小刺激强度。 阈上刺激——大于阈刺激的刺激强度。 阈下刺激——小于阈刺激的刺激强度。
细胞生理 在比较不同组织的兴奋性时，采用强度-时间曲线较困难，因此，一般固定刺激时间，仅采用刺激强度大小来判断。 阈刺激——产生动作电位所需的最小刺激强度。 阈上刺激——大于阈刺激的刺激强度。 阈下刺激——小于阈刺激的刺激强度。 阈下刺激不能引起动作电位或组织、细胞的兴奋，但并非对组织细胞不产生任何影响。 兴奋的引起 兴奋的传导 兴奋性的变化

24 细胞生理 兴奋的引起 兴奋的传导 兴奋性的变化 “局部电流学说”——
细胞膜上任何一个部位受刺激后所产生的动作电位，都可以沿着细胞膜向周围扩布，使兴奋部位与未兴奋部位之间形成局部电流，导致整个细胞膜都经历一次跨膜离子移动，实现动作电位在膜上的传导。 兴奋的引起 兴奋的传导 兴奋性的变化

25 细胞生理 兴奋的引起 兴奋的传导 兴奋性的变化 1、绝对不应期： 锋电位上升支与下降支初期 特点：对任何刺激均不产生反应。 2、相对不应期：
锋电位下降支的后期 特点：对阈上刺激反应。 3、超常期：负后电位 特点：对阈下刺激产生反应。 4、低常期：正后电位 特点：对阈上刺激产生反应。 兴奋的引起 兴奋的传导 兴奋性的变化

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27 细胞生理 2、细胞膜的信号转导系统： 各种化学物质以及非化学性的外界刺激信号，大多数作用到细胞膜上，通过跨膜信号传递（transmembrane signaling），引起细胞功能活动的改变。 第一信使：激素、神经递质和细胞因子

28 细胞生理 1、G蛋白耦联受体介导的信号转导 2、酶耦联受体介导的信号转导 3、离子通道介导的信号转导
根据参与信号转导蛋白质种类的不同可将信号转导系统分为以下三大类： 1、G蛋白耦联受体介导的信号转导 2、酶耦联受体介导的信号转导 3、离子通道介导的信号转导

29 细胞生理 G蛋白耦联受体介导信号转导的主要步骤 配体+受体 G蛋白 G蛋白效应器 第二信使 第二信使效应器 腺苷酸环化酶
依赖于cGMP的磷酸二酯酶 磷酯酶C Ca2+或K+通道 环磷酸腺苷（cAMP） 环磷酸鸟苷（cGMP） 三磷酸酰肌醇（IP3） 二酰甘油（DG） 钙离子和NO等 G蛋白 蛋白激酶A（PKA） 蛋白激酶C（PKC） Na+、K+和Ca2+通道蛋白 G蛋白效应器 第二信使 第二信使效应器

30 第一章 细胞生理 （Cell Physiology）
一、细胞膜的基本结构与物质转运功能 二、细胞间的信息传递