心智圖資源庫 生理學第二章 細胞的基本功能
關於生理學第二章 細胞的基本功能性心智圖,細胞的基本功能包括細胞膜的物質轉運功能、細胞的生物電現象、肌肉細胞的收縮功能等,這些功能共同維持了細胞的正常生理活動。
編輯於2024-01-15 23:06:23Microbiologia medica, Infezioni batteriche e immunità riassume e organizza i punti di conoscenza per aiutare gli studenti a comprendere e ricordare. Studia in modo più efficiente!
La teoria cinetica dei gas rivela la natura microscopica dei fenomeni termici macroscopici e le leggi dei gas trovando la relazione tra quantità macroscopiche e quantità microscopiche. Dal punto di vista del movimento molecolare, vengono utilizzati metodi statistici per studiare le proprietà macroscopiche e modificare i modelli di movimento termico delle molecole di gas.
Este é um mapa mental sobre uma breve história do tempo. "Uma Breve História do Tempo" é um trabalho científico popular com influência de longo alcance. Ele não apenas introduz os conceitos básicos da cosmologia e da relatividade, mas também discute os buracos negros e a expansão. Do universo. questões científicas de ponta, como inflação e teoria das cordas.
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第二章 細胞的基本功能
第一節 細胞膜的物質轉運功能
細胞膜的結構
緻密帶—透明帶—緻密帶
細胞膜的基本結構
細胞膜:一種選擇性半透膜
結構:「液態鑲嵌模型」假說
組成:脂質,蛋白質,醣類
細胞膜的物質轉運
被動轉運
定義:物質順化學梯度或順電位梯度,不額外消耗ATP化學能的跨膜物質轉運過程
擴散的動力
電化學位能(濃度差,電位差)
擴散的先決條件
膜對該物質的通透性 (脂/水溶性,分子大小,帶電情況等)
分類
單純擴散
轉運的物質
脂溶性的小分子物質(O2,CO2)
易化擴散
定義
一些帶電離子和分子質量稍大的水溶性分子在膜蛋白的介導下,順濃度或順電位梯度跨膜擴散的過程
動力:濃度差,電位差
分類
載體介導的易化擴散
轉運的物質:營養物質
轉運方式:濃度高側結合→蛋白構形改變→濃度低側解離
特點
結構特異性
飽和現象
競爭性抑制
通道介導的易化擴散
離子通道
本質
有貫通膜內外的親水性孔道的通道蛋白
主要特徵
轉運速率高,有離子選擇性,門控特性:多具有閥門,開放、關閉
門控離子通道的分類
電壓門控通道
化學門控通道或配體門控通道
機械門控通道
水的跨膜轉運
動力:滲透壓差(水分子的濃度差)
大部分細胞:單純擴散
某些組織:水通道
透過特殊膜蛋白—水孔蛋白(AQP)進行快速跨膜轉運
主動轉運
定義
指在耗能的條件下逆濃度或逆電位梯度進行的物質跨膜轉運
分類
原發性主動轉運
定義:直接利用分解ATP產生的能量
介導的膜蛋白:離子泵
鈉鉀泵,鈣泵
作用:每分解一分子ATP,泵出3個Na ,泵入2個K
鈉泵的生理意義
造成細胞內高鉀離子濃度,是細胞內許多代謝過程所必需的
形成膜內外鈉離子濃度差,為繼發性主動轉運提供動力
有效維持細胞內外鈉離子和鉀離子的濃度差,是細胞生物電活動的前提
繼發性主動轉運
定義:間接利用ATP能量
需要:起耦作用的膜蛋白-轉運體
同向轉運
如:葡萄糖、胺基酸在小腸黏膜上皮的吸收,在腎小管上皮細胞的再吸收
逆向轉運
如:心肌鈉離子-鉀離子交換、腎小管鈉離子-氫離子交換
膜泡運輸
大分子物質或物質團塊進出細胞的方式,需要耗能,也是一種主動轉運
出胞
定義:指胞質內的大分子物質以分泌囊泡的形式排出細胞的過程
兩種形式:持續性出胞和間斷性出胞
入胞
過程
接觸-膜內陷或伸出偽足-包繞-膜融合、斷離,形成囊泡
分類
吞噬
固體物質,如嗜中性球,巨噬細胞吞噬細菌
吞飲
液體,又可分為液相入胞和受體介導入胞
總結
小分子、離子
被動轉運
順電化學梯度,不消耗能量
單純擴散
脂溶性小分子物質
如:O2,CO2跨膜轉運
易化擴散
非脂溶性小分子物質,需膜蛋白幫助
載體介導~
如:人體組織細胞轉運葡萄糖、胺基酸等營養物質
通道介導~
細胞生物電中鈉離子、鉀離子的跨膜流動
主動轉運
逆電化學梯度,消耗能量
原發性~
直接利用ATP能量
鈉鉀泵
繼發性~
小腸上皮細胞吸收葡萄糖、胺基酸等營養物質
大分子、物質團塊
膜泡運輸
出胞
神經末梢釋放傳導物質
入胞
嗜中性球吞噬細菌
第三章 細胞的生物電現象
膜電位
定義:細胞膜兩側的電位差,又稱跨膜電位
表現形式
靜止電位
概念及紀錄
定義
細胞在安靜狀態下,存在於細胞膜內外兩側的電位差,呈現內負外正的狀態
數值
以膜外為零電位,膜內負值表示
不同種類的細胞,靜止電位的數值大小不同
是一種穩定的直流電位
極化
靜止電位時膜兩側所維持的內負外正狀態
產生原理
基礎
細胞內外K 的不均衡分佈
膜兩側離子的濃度差-離子跨膜擴散的動力
胞內K 、帶負電的蛋白質大分子多,胞外Na 、Cl-多
安靜狀態下細胞膜主要對K 有通透性
離子通道開放-離子跨膜擴散的條件
靜止電位與K 平衡電位
安靜時,K 通道開放~K 濃度差(動力)外流~膜內帶負電的蛋白質大分子留在胞內~逐漸在膜兩側形成內負外正的電位差,此電位差為K 外流的阻力~當動力與阻力達到平衡時(膜兩側的電-化位能代數和為零),K 跨膜淨通量為零,膜電位穩定在某一數值(K 平衡電位)
動作電位
概念與特徵
定義
可興奮細胞在靜止電位的基礎上,接受一次有效刺激後所產生的一次迅速的、短暫的、可擴步的電位變化。
AP常作為細胞興奮的標誌
興奮的本質:產生動作電位的過程
概念的擴展
可興奮細胞:在受到適當刺激後能產生動作電位的細胞
興奮性:可興奮細胞受到刺激後產生動作電位的能力
相關術語
極化
靜止電位狀態
去極化
負值減小的電位變化過程
反極化/超射
內正外負狀態
復極化
去極化恢復極化的過程
超極化
膜電位負值加大
組成
鋒電位
神經和骨骼肌細胞AP的標誌
上升支
下降支
後電位
負後電位
正後電位
特徵
「全或無」現象
不衰減性擴布
具有不應期
產生原理
上升支,Na 內流,去極化 下降支,K 外流,再極化
上升支
有效刺激~Na 通道大量開放~由於外高內低的Na 濃度差和內負外正的電位差,Na 內流~形成動作電位去極相~反極化時,內正外負的電位差成為Na 的阻力~動力與阻力達到平衡時,Na 跨膜淨通量為零~達到Na 平衡電位(超射頂點)
下降支
Na 通道關閉,K 通透性增大~由於濃度差和內正外負的電位差,K 外流~膜電位複極化~恢復至靜息電位水平
復極後
生電性鈉泵轉運,恢復膜內外離子分佈
動作電位與靜止電位的本質差異
細胞興奮的引起與傳導
AP主要機制
有效刺激~Na 通道開放,Na 大量內流~動作電位上升支
刺激強弱不同時
較弱刺激~少量Na 通道開放,少量Na 內流~膜去極化程度小~局部電位
較強刺激~大量Na 通道開放,大量Na 內流~膜去極化程度大~閾電位~動作電位
刺激引起興奮的條件
衡量刺激大小的參數
刺激強度
持續時間
強度-時間變化率
閾值
定義
在刺激作用時間與強度-時間變化率固定不變的條件下,能造成組織細胞興奮的最小刺激強度
意義
是衡量細胞興奮性的常用指標
閾值小,興奮性高
閾刺激
強度達到閾值的刺激
閾下刺激
強度小於閾值的刺激
局部電位
閾上刺激
強度大於閾值的刺激
動作電位
有效刺激
能使細胞產生動作電位的閾刺激或閾上刺激
閾電位與動作電位
閾電位(TP)
定義
當增加刺激強度使膜電位去極化達到某一臨界值時,細胞膜上的電壓門控Na 通道被快速激活,大量Na 通道開放,Na 大量內流,出現動作電位的上升支,這個臨界值稱為閾電位
兩者差值大,細胞興奮性低
閾下刺激與局部電位
局部電位的概念
閾下刺激引起膜中少量Na 通道的開放,在受刺激的膜局部出現電位波動
局部興奮
少量Na 通道開放產生的去極化反應
特點
不是「全或無」的:幅度隨刺激的增強而增大
衰減性擴步:幅度隨距離增加而迅速減少以至消失
可以互相疊加:沒有不應期,可總和
意義:提高細胞膜的興奮性
動作電位的傳導
基本機制:局部電流學說
膜的已興奮部位與鄰近未興奮部位之間存在電位差~電荷移動形成局部電流~使鄰近未興奮膜發生去極化,至閾電位~爆發動作電位(興奮)~整個細胞膜依次發生興奮
有髓鞘神經纖維
局部電流在相鄰的郎飛結處產生,稱為跳躍式傳導
意義:傳導速度快,節能
細胞興奮後興奮性的週期性變化
週期性變化過程
絕對不應期:興奮性為0
相對不反應期:興奮性逐漸恢復
超常期:興奮性高於正常
意義:絕對不反應期相當於峰電位持續的時間,其長短決定了細胞在單位時間內所能接受刺激產生興奮的最大次數
肌肉細胞的收縮功能
橫紋肌細胞的收縮功能
微細結構
含有大量平行排列的肌原纖維和高度發達的肌管系統
排列高度規則有序
肌原纖維和肌節
肌原纖維
明帶:長度可變,其正中的暗線為Z線
細肌絲組成
暗帶:長度固定,正中相對透明區為H帶
粗肌絲組成
H帶中央的暗線為M線
肌肉節
每兩條相鄰Z線之間的區域
是肌肉細胞收縮和舒張的基本結構單位
電鏡觀察:肌絲的規則排列
粗肌絲
細肌絲
肌管系統
包繞在每一條肌原纖維周圍的膜性囊管狀結構
由兩套獨立的管道系統組成
橫管(T管)
由肌膜向內凹陷形成,膜上分佈有L型鈣通道
作用:將膜的電變化傳入細胞內部
縱管(肌質網,L管)
縱行肌質網:膜有鈣泵
連接肌質網(終池)
“Ca 幫浦”
膜上有鈣釋放通道
三(二)聯體
興奮-收縮耦聯的結構基礎
Ca
興奮-收縮耦聯的關鍵因子
橫紋肌細胞收縮的分子機制
肌絲滑音理論
主要內容:肌肉細胞收縮時,肌原纖維的縮短是細肌絲向粗肌絲中間滑行,粗、細肌絲重疊程度疊加的結果
表現:暗帶的寬度不變,H帶和明帶變窄。肌節縮短,導致整個肌原纖維、肌肉細胞和肌肉的長度縮短
肌絲的分子組成
粗肌絲:主要由肌球蛋白分子構成
細肌絲:由肌動蛋白、原肌球蛋白、肌鈣蛋白三種蛋白分子所構成
肌球蛋白、肌動蛋白為收縮蛋白
原肌球蛋白、肌鈣蛋白為調節蛋白
肌肉的收縮過程
靜止時原肌球蛋白遮蓋肌動蛋白上與橫橋結合的位點
當胞漿中Ca2 濃度升高到10-5M
Ca2 與TnC結合,肌鈣蛋白構形改變
原肌球蛋白變構,位置移動
暴露肌動蛋白上與橫橋結合的位點
橫橋與肌動蛋白結合,扭動,使細肌絲向M線滑行
ATP與橫橋結合,水解ATP,橫橋復位
橫橋週期,肌肉連續縮短或產生恆定張力
當胞漿中Ca2 濃度下降到10-7M以下時,Ca2 與肌鈣蛋白分離
在肌肉彈性牽引下,細肌絲滑回原位,肌肉舒張
總結
結構基礎:粗、細肌絲的蛋白質分子組成
能量提供:ATP
決定舒縮的關鍵因素:肌漿中Ca2 的濃度
決定肌肉縮短速度、縮短程度以及所產生張力的關鍵因素:能參與循環的橫橋數目以及橫橋循環活動的進行速率
橫紋肌細胞的興奮-收縮耦聯
概念:肌細胞的動作電位引發機械收縮的中介機制
基本流程
肌膜上的動作電位沿著肌膜和橫管膜傳播,活化肌膜和橫管膜上的L型鈣通道
透過通道構象的改變(骨骼肌)或內流的Ca2 (心肌)活化終池膜上的鈣釋放通道,Ca2 釋放入胞質,使胞質內的Ca2 濃度增加100倍以上
Ca2 與肌鈣蛋白結合,啟動肌絲滑行過程,肌肉細胞收縮
胞質內Ca2 濃度升高的同時活化縱行肌質網膜上的鈣泵,將胞質中Ca2 回收肌質網,胞漿內Ca2 濃度降低,肌肉舒張
橫紋肌收縮的形式與力學分析(骨骼肌)
肌肉的收縮形式
等長收縮與等張收縮
等長收縮
指肌肉收縮時長度不變只有張力增加
意義:保持一定體位
等張收縮
指肌肉收縮時只會發生長度縮短而張力不變
意義:完成一定的物理功
單收縮和強直收縮
單收縮
橫紋肌受到一次短暫的刺激時,產生一次動作電位,引發肌肉一次收縮和舒張
強直收縮產生的基礎
絕對不應期很短,故能接受較高頻率的刺激而再次興奮
收縮過程持續時間長,故可在收縮過程中接受新的刺激,發生新的興奮和收縮,新的收縮與前次收縮過程發生總和
整體內,軀體運動神經的傳出衝動總是連續成串的,骨骼肌的收縮都屬於強直性收縮
強直收縮的意義:產生更大程度的張力和縮短
肌肉收縮的力學分析
前負荷
前負荷:肌肉在收縮前所承受的負荷
決定了肌肉在收縮前被拉長的程度(即初長),故前負荷可用初長度來表示
最適初長度:在這初長度下,肌肉收縮可以產生最大的張力
後負荷
後負荷:肌肉在收縮過程中所承受的負荷。總是肌肉縮短的阻力
張力-速度關係曲線
P0:發生等長收縮
Vmax:發送等張收縮
肌肉收縮能力
指與負荷無關的能覺得肌肉收縮效能的內在特性
主要取決於:興奮-收縮耦過程中各因素,包括L型鈣通道活性、胞質內Ca2 濃度變化,橫橋功能,ATP酶活性等