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第一章 细胞的结构与功能

发布时间:2016-09-19 发布人:唐晓伟

 【学习目标】

知识要求

1.掌握各种细胞器的功能;细胞的跨膜物质转运功能;细胞的生物电现象。

2.熟悉细胞结构、功能及细胞增殖周期。

3.了解细胞膜的基本结构;细胞的跨膜信号转导功能。

技能要求

1.能够正确操作普通光学显微镜。

2.熟练应用显微镜观察细胞的结构。

【重点难点】


重点

难点

第一节

细胞膜的结构、成分

细胞核

细胞膜的液态镶嵌模型

 

 

 

 

第二节

 

 

 

细胞增殖周期

分裂间期

有丝分裂

单纯扩散

载体、通道介导的易化扩散

原发主动转运、

出胞与入胞

静息电位

极化、去极化、复极化和超级化概念

静息电位产生的机制

动作电位的定义、“全或无”现象

局部电位的特点

 

 

 

继发性主动转运

 

通道介导的跨膜信号转导

G蛋白介导的跨膜信号转导

 

动作电位产生的机制

阈电位与阈强度

 

 

第三节

动作电位的传导与局部电流


 [学时] 9h                                                                   

[教材] 唐晓伟主编,《人体解剖与生理》,中国医药科技出版社,2013

 

第一节  细胞

C膜、C质、C

是人体结构和功能的最小单位

光学显微镜(light microscopeLM)即可观察到。

一、细胞的形态:细胞的大小不一,形态多样,功能各异。

二、细胞的结构

(一)细胞膜:细胞质与外界相隔的一层薄膜,又称质膜

电镜下可见两暗夹一明,通常将膜的三层结通称为单位膜

1. 膜的基本结构

脂质双分子层:70%磷脂、30%胆固醇                 

           特点:液态和可流动性功能

          功能:屏障作用

蛋白质:

功能:细胞膜的大部分功能由膜蛋白的功能决定,例如物质转运功能(转运蛋白)、受体功能、连接功能等                                                                         

糖类:膜上糖链的单糖排列顺序不同而给不同细胞做了不同的记号或使细胞具有了不同的标志。例如, 血型

2. 膜的功能

使细胞内容物与外界环境分离(屏障功能)

参与几乎所有的细胞活动:物质运输、能量转换、信息传递、激素作用、细胞识别和细胞免疫

(二)细胞质:基质、细胞器和包含物三部分组成

基质:细胞质的液态部分

细胞器:具有一定形态和某种特殊功能的有形成分,如粗面内质网是细胞合成蛋白质的重要场所、滑面内质网与脂类等合成有关、核蛋白体是合成蛋白质的基地、线粒体与细胞能量代谢有关、溶酶体与细胞内物质的分解与消化有关

包含物:贮存在细胞内的糖原、脂滴等,

(三)细胞核

   核膜、染色质(体)、核仁和核基质

   染色质和染色体是同一物质在间期和分裂期时不同的形态表现。主要由蛋白质和脱氧核糖核酸组成。人体染色体为46条,即23对,其中22对为常染色体,决定身体各种性状,一对为性染色体,女性为两条XX染色体,男性为XY染色体。

第二节 细胞的增殖

细胞增殖:一个细胞分裂成为两个新细胞的过程

细胞周期:细胞从前一次分裂结束起到下一次分裂结束为止所经历的过程,分为分裂间期和分裂期

(一)分裂间期

    DNA合成前期(G1期):为DNA复制做准备

    DNA合成期(S期):完成DNA的复制

    DNA合成后期(G2期):为细胞分裂准    备物质条件

(二)有丝分裂期(M期)

前期:中心粒分裂为二并向两极移动,纺垂体形成;染色质成染色体,纵裂为两个染色单体;核膜、核仁消失

中期:纺锤丝牵引染色体排列在赤道板上

后期:纺锤丝牵引染色单体向两极移动,赤道板处细胞膜开始凹陷

末期:染色体成染色质,核膜、核仁再现,细胞分裂为二

第三节 细胞的基本功能

一、细胞的跨膜物质转运功能

细胞膜或质膜:

使细胞内容物与外界环境分离(屏障功能)

细胞和外界的物质能量交换(选择性交换功能)

膜的基本结构

 

 

 

 

 

 


脂质双分子层:70%磷脂、30%胆固醇                 

   特点:液态和可流动性功能

  功能:屏障作用

蛋白质:功能:细胞膜的大部分功能由膜蛋白的功能决定,例如物质转运功能(转运蛋白)、受体功能、连接功能等                                                                         

糖类:膜上糖链的单糖排列顺序不同而给不同细胞做了不同的记号或使细胞具有了不同的标志。例如:血型

1.被动转运(passive transport

1)单纯扩散(simple diffusion):物质分子或离子根据物理学扩散原理顺电-化学梯度通过细胞膜的方式。

A.转运方式:扩散

B.转运动力:浓度梯度

C.影响因素:浓度差,通透性

D.举例:O2CO2

2)易化扩散(facilitated diffusion):某些非脂溶性小分子物质或某些离子,借助于膜结构中的特殊蛋白质(载体或通道)的帮助所实现的顺电-化学梯度的跨膜转运。

载体运输:载体蛋白通过变构将物质从高浓度侧转运到低浓度侧

A. 转运方式:扩散

B. 转运动力:浓度梯度         

C. 特点:特异性、 饱和现象、竞争性抑制

D. 举例:葡萄糖、氨基酸

 通道运输:物质通过通道蛋白由高浓度侧转运到低浓度侧

A. 转运方式:扩散

B. 转运动力:浓度梯度

电化学梯度

                 电位梯度

C. 特点:速度快、选择性小、结构和功能状态因细胞内外各种理化因素的影响而迅速改变(化学门控通道、电压门控通道)

D. 举例:K+、Na+、Ca2+、Cl

E.阻断剂:K+通道阻断剂-四乙基胺,Na+通道阻断剂-河豚毒,Ca2+通道阻断剂-异博定

2.主动转运(active transport):细胞膜通过本身的某种耗能作用过程,将某种分子或离子逆化学梯度或电位梯度转运。

1)钠-钾泵(钠泵):Na+-K+依赖式ATP酶的蛋白质

A能量来源:ATP     ADP

B作用方式:膜内侧面结合NaATP     ADP

                膜外侧面释放Na+,结合K

C转运比例:1ATP     ADP,出3Na+入2K

D意义 a.造成膜内高K+,是许多代谢反应进行的必要条件。

b.保持膜内Na+为一定水平,防止细胞肿胀而至结构破裂。

c.建立势能储备。

2)协同转运

3.入胞和出胞作用

1)入胞(胞吞 endocytosis):吞噬、吞饮

2)出胞(胞吐 exocytosis

二、细胞膜的受体功能

1.受体:位于细胞上能与某种化学物质特异性结合引起特定生理效应的结构

2.种类:膜受体、胞浆受体、核受体

3.特征:特异性、饱和性、可逆性

4.激动剂:与受体结合后能引发特定生理效应的物质称为该受体的激动剂;

    阻断剂:能与受体结合,但不能引发特定的生理效应或使这种效应减弱称为该受体的阻断剂。

二、细胞的生物电现象

1.静息电位(resting potentialRP

1)实验:

2)概念:活细胞处于安静状态时存在与细胞膜两侧的电位差,在大多数细胞中表现为稳定的内负外正的极化状态。

3)产生机制:K+外流

A 膜内外Na+和K+高浓度差(K+内高外低)

B 内外液“正”由阳离子产生,“负”由不能透过膜的物质产生

不同状态膜对离子的通透性不同(静息状态膜对K+的通透性大,对Na+的通透性小)

4)影响静息电位大小的因素:

A K+外向流的多少:若K+外向流增加,静息电位绝对值则增加,K+外向流减少静息电位绝对值则降低。如改变浸浴液中K+的浓度,若K+浓度增加,则K+外向流减少RP绝对值降低,若K+浓度降低,则K+外向流增加RP绝对值增加;如Ach能普遍提高K+通道的开放概率,促使外向K+流,导致静息电位绝对值增加;四乙基铵可单独阻断K+通道,K+外向流减少静息电位绝对值则降低。

B 细胞代谢障碍将使静息电位逐渐减小甚至消失

2. 动作电位(action potentionAP

1)实验

2)概念:可兴奋细胞受外来的适当刺激时,膜电位在原有的静息电位基础上发生一次短暂的、可逆的扩布性电位变化。

3)产生机制:Na+内流构成动作电位的上升支,K+外流构成动作电位的下降支

A 膜内外Na+和K+高浓度差(K+内高外低,Na+外高内低)

B 内外液“正”由阳离子产生,“负”由不能透过膜的物质产生

C 不同状态膜对离子的通透性不同(静息状态膜对K+的通透性大,对Na+的通透性小,受到刺激后,膜对Na+的通透性开始增大,少量Na+内流静息电位减小,当减小到一定值(阈电位)时引起细胞膜对Na+的通透性进一步增大,Na+迅速大量内流,导致膜内电压升高形成动作电位的上升相,当膜内正电位电压差形成的阻力与浓度差产生的动力相等时,就是Na+的平衡电位,Na+通道失活,K+通道开放,K+快速外流,膜内电压下降,成为动作电位的下降支)

4)影响动作电位大小的因素:

A 静息电位和阈电位的差值:与兴奋性呈反变关系

B 锋电位大小:Na+内向流的多少。如改变浸浴液中Na+的浓度;如河豚毒可单独阻断Na+通道。

C 复极化速度和幅度:K+外向流的多少。

5)特点:全或无现象、不衰减性、脉冲式

3. 其它相关概念

1)阈电位(threshold potentialTP):在刺激作用下,静息电位从最大值降低到将能引起扩布性动作电位的膜电位称为阈电位。

2)极化(polarization):指静息状态时的膜内为负,膜外为正的稳定电位差的状态。

3)去极化(depolarization):以静息电位为准,膜内、外电位差向减小的方向变化的过程。

4)复极化(repolarization):膜去极化后又向原初的极化状态恢复的过程。

5)超极化(hyperpolarization):由静息电位向膜两侧电位差(内负外正)加大的方向变化。

6)锋电位(spike potential):神经或骨骼肌细胞动作电位开始的短促而尖锐的脉冲变化部分。

7)负后电位:处于低除极状态的后电位,由于此时更靠近阈电位,所以也被称为超常期或除极后电位。

A-B极化

B-E去极化

C阈电位

C-E-F锋电位

D-E超射

E-H复极化

F-G负后电位

G-H正后电位(超级化)

H-I 极化                            

 

 

8)反极化:指极化状态的反转,膜电位转变为内正外负的状态。

4.局部兴奋(local excitation)与局部反应

1)定义:阈下刺激引起膜去极化距阈电位近,再接受刺激时易产生兴奋,兴奋性高。这种兴奋性升高的状态称为局部兴奋。

2)局部兴奋的基本特征:不是“全或无”;

                        不在膜上作远距离的传播;

可以互相叠加   空间性总和

                                      时间性总和

5.动作电位的传导与局部电流

1)传导和传递:在同一细胞上动作电位的传播称为传导,动作电位在两个细胞间的传播称为传递。

2)传导方式:局部电流

3)传导速度:有髓神经纤维比无髓神经纤维快