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醫(yī)學考研西醫(yī)綜合生理學復習筆記(二)細胞的基本功能

更新時間:2007/7/16 醫(yī)學考研論壇 在線題庫 評論

考綱要求
1.細胞膜的物質轉運。
2.細胞的生物電現(xiàn)象以及細胞興奮的產生和傳導的原理。
3.神經-骨骼肌接頭的興奮傳遞。


考綱精要

一、細胞膜的基本結構——液態(tài)鑲嵌模型
該模型的基本內容:以液態(tài)脂質雙分子層為基架,其中鑲嵌著具有不同生理功能的蛋白質分子,并連有一些寡糖和多糖鏈。
特點:
(1)脂質膜不是靜止的,而是動態(tài)的、流動的。
(2)細胞膜兩側是不對稱的,因為兩側膜蛋白存在差異,同時兩側的脂類分子也不完全相同。
(3)細胞膜上相連的糖鏈主要發(fā)揮細胞間“識別”的作用。
(4)膜蛋白有多種不同的功能,如發(fā)揮轉動物質作用的載體蛋白、通道蛋白、離子泵等,這些膜蛋白主要以螺旋或球形蛋白質的形式存在,并且以多種不同形式鑲嵌在脂質雙分子層中,如靠近膜的內側面、外側面、貫穿整個脂質雙層三種形式均有。
(5)細胞膜糖類多數(shù)裸露在膜的外側,可以作為它們所在細胞或它們所結合的蛋白質的特異性標志。

二、細胞膜物質轉運功能
物質進出細胞必須通過細胞膜,細胞膜的特殊結構決定了不同物質通過細胞的難易。例如,細胞膜的基架是雙層脂質分子,其間不存在大的空隙,因此,僅有能溶于脂類的小分子物質可以自由通過細胞膜,而細胞膜對物質團塊的吞吐作用則是細胞膜具有流動性決定的。不溶于脂類的物質,進出細胞必須依賴細胞膜上特殊膜蛋白的幫助。
物質通過細胞膜的轉運有以下幾種形式:
(一)被動轉運:包括單純擴散和易化擴散兩種形式。
1.是指小分子脂溶性物質由高濃度的一側通過細胞膜向低濃度的一側轉運的過程?缒U散的最取決于膜兩側的物質濃度梯度和膜對該物質的通透性。單純擴散在物質轉運的當時是不耗能的,其能量來自高濃度本身包含的勢能。
2.易化擴散:指非脂溶性小分子物質在特殊膜蛋白的協(xié)助下,由高濃度的一側通過細胞膜向低濃度的一側移動的過程。參與易化擴散的膜蛋白有載體蛋白質和通道蛋白質。
以載體為中介的易化擴散特點如下:(1)競爭性抑制;(2)飽和現(xiàn)象;(3)結構特異性。以通道為中介的易化擴散特點如下:(1)相對特異性;(2)無飽和現(xiàn)象;(3)通道有“開放”和“關閉”兩種不同的機能狀態(tài)。
(二)主動轉運,包括原發(fā)性主動轉運和繼發(fā)性主動轉運。
主動轉運是指細胞消耗能量將物質由膜的低濃度一側向高濃度的一側轉運的過程。主動轉運的特點是:(1)在物質轉運過程中,細胞要消耗能量;醫(yī).學.全.在.線.網(wǎng).站.提供.(2)物質轉運是逆電-化學梯度進行;(3)轉運的為小分子物質;(4)原發(fā)性主動轉運主要是通過離子泵轉運離子,繼發(fā)性主動轉運是指依賴離子泵轉運而儲備的勢能從而完成其他物質的逆濃度的跨膜轉運。
最常見的離子泵轉運為細胞膜上的鈉泵(Na+ -K+泵),其生理作用和特點如下:
(1)鈉泵是由一個催化亞單位和一個調節(jié)亞單位構成的細胞膜內在蛋白,催化亞單位有與Na+、ATP結合點,具有ATP酶的活性。
(2)其作用是逆濃度差將細胞內的Na+移出膜外,同時將細胞外的K+移入膜內。
(3)與靜息電位的維持有關。
(4)建立離子勢能貯備:分解的一個ATP將3個Na+移出膜外,同時將2個K+移入膜內,這樣建立起離子勢能貯備,參與多種生理功能和維持細胞電位穩(wěn)定。
(5)可使神經、肌肉組織具有興奮性的離子基礎。
(三)出胞和入胞作用。(均為耗能過程)
出胞是指某些大分子物質或物質團塊由細胞排出的過程,主要見于細胞的分泌活動。入胞則指細胞外的某些物質團塊進入細胞的過程。因特異性分子與細胞膜外的受體結合并在該處引起的入胞作用稱為受體介導式入胞。
記憶要點:(1)小分子脂溶性物質可以自由通過脂質雙分子層,因此,可以在細胞兩側自由擴散,擴散的方向決定于兩側的濃度,它總是從濃度高一側向濃度低一側擴散,這種轉運方式稱單純擴散。正常體液因子中僅有O2、CO2、NH3以這種方式跨膜轉運,另外,某些小分子藥物可以通過單純擴散轉運。
(2)非脂溶性小分子物質從濃度高向濃度低處轉運時不需消耗能量,屬于被動轉運,但轉運依賴細胞膜上特殊結構的“幫助”,因此,可以把易化擴散理解成“幫助擴散”。什么結構發(fā)揮“幫助”作用呢?——細胞膜蛋白,它既可以作為載體將物質從濃度高處“背”向濃度低處,也可以作為通道,它開放時允許物質通過,它關閉時不允許物質通過。體液中的離子物質是通過通道轉運的,而一些有機小分子物質,例如葡萄糖、氨基酸等則依賴載體轉運。至于載體與通道轉運各有何特點,只需掌握載體轉運的特異性較高,存在競爭性抑制現(xiàn)象。
(3)非脂溶性小分子物質從濃度低向濃度高處轉運時需要消耗能量,稱為主動轉運。體液中的一些離子,如Na+、K+、Ca2+、H+的主動轉運依靠細胞膜上相應的離子泵完成。離子泵是一類特殊的膜蛋白,它有相應離子的結合位點,又具有ATP酶的活性,可分解ATP釋放能量,并利用能量供自身轉運離子,所以離子泵完成的轉運稱為原發(fā)性主動轉運。體液中某些小分子有機物,如葡萄糖、氨基酸的主動轉運屬于繼發(fā)性主動轉運,它依賴離子泵轉運相應離子后形成細胞內外的離子濃度差,這時離子從高濃度向低濃度一側易化擴散的同時將有機小分子從低濃度一側耦聯(lián)到高濃度一側。腸上皮細胞、腎小管上皮細胞吸收葡萄糖屬于這種繼發(fā)性主動轉運。
(4)出胞和入胞作用是大分子物質或物質團塊出入細胞的方式。內分泌細胞分泌激素、神經細胞分泌遞質屬于出胞作用;上皮細胞、免疫細胞吞噬異物屬于入胞作用。

三、細胞膜的受體功能
1.膜受體是鑲嵌在細胞膜上的蛋白質,多為糖蛋白,也有脂蛋白或糖脂蛋白。不同受體的結構不完全相同。
2.膜受體結合的特征:①特異性;②飽和性;③可逆性。

四、細胞的生物電現(xiàn)象
生物電的表現(xiàn)形式:
靜息電位——所有細胞在安靜時均存在,不同的細胞其靜息電位值不同。
動作電位——可興奮細胞受到閾或閾上刺激時產生。
局部電位——所有細胞受到閾下刺激時產生。
1.靜息電位:細胞處于安靜狀態(tài)下(未受刺激時)膜內外的電位差。
靜息電位表現(xiàn)為膜個相對為正而膜內相對為負。
(1)形成條件:
①安靜時細胞膜兩側存在離子濃度差(離子不均勻分布)。
②安靜時細胞膜主要對K+通透。也就是說,細胞未受刺激時,膜上離子通道中主要是K+通道開放,允許K+由細胞內流向細胞外,而不允許Na+、Ca2+由細胞外流入細胞內。
(2)形成機制:K+外流的平衡電位即靜息電位,靜息電位形成過程不消耗能量。
(3)特征:靜息電位是K+外流形成的膜兩側穩(wěn)定的電位差。
只要細胞未受刺激、生理條件不變,這種電位差持續(xù)存在,而動作電位則是一種變化電位。細胞處于靜息電位時,膜內電位較膜外電位為負,這種膜內為負,膜外為正的狀態(tài)稱為極化狀態(tài)。而膜內負電位減少或增大,分別稱為去極化和超級化。細胞先發(fā)生去極化,再向安靜時的極化狀態(tài)恢復稱為復極化。
2.動作電位: 醫(yī).學全.在.線gydjdsj.org.cn
(1)概念:可興奮組織或細胞受到閾上刺激時,在靜息電位基礎上發(fā)生的快速、可逆轉、可傳播的細胞膜兩側的電變化。動作電位的主要成份是峰電位。
(2)形成條件:
①細胞膜兩側存在離子濃度差,細胞膜內K+濃度高于細胞膜外,而細胞外Na+、Ca2+、Cl-高于細胞內,這種濃度差的維持依靠離子泵的主動轉運。(主要是Na+ -K+泵的轉運)。
②細胞膜在不同狀態(tài)下對不同離子的通透性不同,例如,安靜時主要允許K+通透,而去極化到閾電位水平時又主要允許Na+通透。
③可興奮組織或細胞受閾上刺激。
(3)形成過程:≥閾刺激→細胞部分去極化→Na+少量內流→去極化至閾電位水平→Na+內流與去極化形成正反饋(Na+爆發(fā)性內流)→達到Na+平衡電位(膜內為正膜外為負)→形成動作電位上升支。
膜去極化達一定電位水平→Na+內流停止、K+迅速外流→形成動作電位下降支。
(4)形成機制:動作電位上升支——Na+內流所致。
動作電位的幅度決定于細胞內外的Na+濃度差,細胞外液Na+濃度降低動作電位幅度也相應降低,而阻斷Na+通道(河豚毒)則能阻礙動作電位的產生。
動作電位下降支——K+外流所致。

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