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基础知识精讲班第 1 讲讲义
细胞的基本功能
(一)细胞的基本功能
:掌握膜结构的液态镶嵌模型,单纯扩散、膜蛋白介导的
跨膜转运和主动转运的定义和基本原理
:了解 G-蛋白耦联受体、离子受体和酶耦联受体介导的信号转导的
主要途径
:掌握静息电位和动作电位的定义、波形和产生机制
:掌握神经-骨骼肌接头处兴奋的传递过程、骨骼肌收缩的机制和兴奋-收
缩耦联基本过程
细胞是构成人体的最基本的功能单位。
它的基本功能包括:
细胞膜的物质转运功能、细胞的信号转导功能、细胞膜的生物电现象
和细胞的收缩功能。

(1)膜结构的液态镶嵌模型:细胞新陈代谢过程中需要不断选择性
地通过细胞膜摄入和排出某些物质。细胞膜和细胞器膜主要是由脂质
和蛋白质组成。根据膜结构的液态镶嵌模型,认为膜是以液态的脂质
双分子层为基架,其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。
(2)细胞膜的物质转运功能:物质的跨膜转运途径有:
①单纯扩散: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。容易通过的物质有 O2、CO2、N2、乙醇、尿素和水分
子等。
②经载体和通道膜蛋白介导的跨膜转运:属于被动转运,转运过程本
身不需要消耗能量,是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。
经载体易化扩散指葡萄糖、氨基酸、核苷酸等;经通道易化扩散指溶
液中的 Na+、C1-、Ca2+、K+等带电离子,离子通道分为电压门控通道、
化学门控通道和机械门控通道。
③主动转运:分原发性主动转运和继发性主动转运。原发性主动转运
的膜蛋白为离子泵(钠-钾泵,简称钠泵,也称 Na+-K+-ATP 酶)。继
发性主动转运:它是间接利用 ATP 能量的主动转运过程。

跨膜信号转导的路径大致分为 G-蛋白耦联受体介导的信号转导、离
子通道受体介导的信号转导和酶耦联受体介导的信号转导三类。

(1)静息电位及其产生机制:静息电位是指细胞在未受刺激时存在
于细胞膜内、外两侧的电位差。多数细胞的静息电位是稳定的负电位。
机制:①钠泵主动转运造成的细胞膜内、外 Na+和 K+ 的不均匀分布是
形成生物电的基础。②静息状态下细胞膜主要是 K+通道开放,K+受浓
度差的驱动向膜外扩散,膜内带负电荷的大分子蛋白质与 K+隔膜相
吸,形成膜外为正,膜内为负的跨膜电位差。当达到平衡状态时,K+
电-化学驱动力为零,此时的跨膜电位称为 K+平衡电位。
(2)动作电位及其产生机制:在静息电位的基础上,可兴奋细胞膜
受到一个适当的刺激,膜电位发生迅速的一过性的波动,这种膜电位
的波动称为动作电位。锋电位、去极化、复极化和后电位。产生机制:
①上升支的形成:当细胞受到阈刺激时,引起 Na+内流,去极化达阈
电位水平时,Na+通道大量开放,Na+迅速内流的再生性循环,造成膜
的快速去极化,使膜内正电位迅速升高,形成上升支。当 Na+内流达
到平衡时,此时存在于膜内外的电位差即 Na+的平衡电位。动作电位
的幅度相当于静息电位的绝对值与超射值之和。动作电位上升支主要
是 Na+的平衡电位。②下降支的形成:钠通道为快反应通道,激活后
很快失活,随后膜上的电压门控 K+通道开放,K+顺梯度快速外流,使
膜内电位由正变负,迅速恢复到刺激前的静息电位水平,形成动作电
位下降支。

(1)神经-骨骼肌接头处兴奋的传递过程:运动神经末梢与肌细胞特
殊分化的终板膜构成神经-肌接头。它主要是 Ca2+ 内流触发突触小泡
的出胞机制;终板膜主要对 Na+通透性增高,Na+内流,使终板膜去极
化产生终板电位。终板电位是局部电位,可通过电紧张活动使邻近肌
细胞膜去极化,达阈电位而暴发动作电位,表现为肌细胞的兴奋。
(2)骨骼肌收缩的机制:胞质内 Ca2+浓度升高促使细肌丝上肌钙蛋
白与 Ca2+结合,使原肌凝蛋白发生构型变化,暴露出细肌丝肌动蛋白
与横桥结合活化位点,肌动蛋白与粗肌丝肌球蛋白的横桥头部结合,
造成横桥头部构象的改变,通过横桥的摆动,拖动细肌丝向肌小节中
间滑行,肌节缩短,肌肉收缩。横桥 ATP 酶分解 ATP,为肌肉收缩做
功提供能量;胞质内 Ca2+浓度升高激活肌质网膜上的钙泵,钙泵将 Ca2+
回收入肌质网,使胞质中钙浓度降低,肌肉舒张。
(3)兴奋-收缩耦联基本过程:将肌细胞膜上的电兴奋与胞内机械性
收缩过程联系起来的中介机制,称为兴奋-收缩耦联。其过程是肌细
胞膜动作电位通过横管系统传向肌细胞深处,