中国医科大学2005生理学笔记(2)

中国医科大学 /2007-11-12


主动转运是指细胞消耗能量将物质由膜的低浓度一侧向高浓度的一侧转运的过程。主动转运的特点是:(1)在物质转运过程中,细胞要消耗能量;(2)物质转运是逆电-化学梯度进行;(3)转运的为小分子物质;(4)原发性主动转运主要是通过离子泵转运离子,继发性主动转运是指依赖离子泵转运而储备的势能从而完成其他物质的逆浓度的跨膜转运。
最常见的离子泵转运为细胞膜上的钠泵(Na+ -K+泵),其生理作用和特点如下:
(1)钠泵是由一个催化亚单位和一个调节亚单位构成的细胞膜内在蛋白,催化亚单位有与Na+、ATP结合点,具有ATP酶的活性。
(2)其作用是逆浓度差将细胞内的Na+移出膜外,同时将细胞外的K+移入膜内。
(3)与静息电位的维持有关。
(4)建立离子势能贮备:分解的一个ATP将3个Na+移出膜外,同时将2个K+移入膜内,这样建立起离子势能贮备,参与多种生理功能和维持细胞电位稳定。
(5)可使神经、肌肉组织具有兴奋性的离子基础。
(三)出胞和入胞作用。(均为耗能过程)
出胞是指某些大分子物质或物质团块由细胞排出的过程,主要见于细胞的分泌活动。入胞则指细胞外的某些物质团块进入细胞的过程。因特异性分子与细胞膜外的受体结合并在该处引起的入胞作用称为受体介导式入胞。
记忆要点:(1)小分子脂溶性物质可以自由通过脂质双分子层,因此,可以在细胞两侧自由扩散,扩散的方向决定于两侧的浓度,它总是从浓度高一侧向浓度低一侧扩散,这种转运方式称单纯扩散。正常体液因子中仅有O2、CO2、NH3以这种方式跨膜转运,另外,某些小分子药物可以通过单纯扩散转运。
(2)非脂溶性小分子物质从浓度高向浓度低处转运时不需消耗能量,属于被动转运,但转运依赖细胞膜上特殊结构的“帮助”,因此,可以把易化扩散理解成“帮助扩散”。什么结构发挥“帮助”作用呢?——细胞膜蛋白,它既可以作为载体将物质从浓度高处“背”向浓度低处,也可以作为通道,它开放时允许物质通过,它关闭时不允许物质通过。体液中的离子物质是通过通道转运的,而一些有机小分子物质,例如葡萄糖、氨基酸等则依赖载体转运。至于载体与通道转运各有何特点,只需掌握载体转运的特异性较高,存在竞争性抑制现象。
(3)非脂溶性小分子物质从浓度低向浓度高处转运时需要消耗能量,称为主动转运。体液中的一些离子,如Na+、K+、Ca2+、H+的主动转运依靠细胞膜上相应的离子泵完成。离子泵是一类特殊的膜蛋白,它有相应离子的结合位点,又具有ATP酶的活性,可分解ATP释放能量,并利用能量供自身转运离子,所以离子泵完成的转运称为原发性主动转运。体液中某些小分子有机物,如葡萄糖、氨基酸的主动转运属于继发性主动转运,它依赖离子泵转运相应离子后形成细胞内外的离子浓度差,这时离子从高浓度向低浓度一侧易化扩散的同时将有机小分子从低浓度一侧耦联到高浓度一侧。肠上皮细胞、肾小管上皮细胞吸收葡萄糖属于这种继发性主动转运。
(4)出胞和入胞作用是大分子物质或物质团块出入细胞的方式。内分泌细胞分泌激素、神经细胞分泌递质属于出胞作用;上皮细胞、免疫细胞吞噬异物属于入胞作用。
三、细胞膜的受体功能
1.膜受体是镶嵌在细胞膜上的蛋白质,多为糖蛋白,也有脂蛋白或糖脂蛋白。不同受体的结构不完全相同。
2.膜受体结合的特征:①特异性;②饱和性;③可逆性。
四、细胞的生物电现象
生物电的表现形式:
静息电位——所有细胞在安静时均存在,不同的细胞其静息电位值不同。
动作电位——可兴奋细胞受到阈或阈上刺激时产生。
局部电位——所有细胞受到阈下刺激时产生。
1.静息电位:细胞处于安静状态下(未受刺激时)膜内外的电位差。
静息电位表现为膜个相对为正而膜内相对为负。
(1)形成条件:
①安静时细胞膜两侧存在离子浓度差(离子不均匀分布)。
②安静时细胞膜主要对K+通透。也就是说,细胞未受刺激时,膜上离子通道中主要是K+通道开放,允许K+由细胞内流向细胞外,而不允许Na+、Ca2+由细胞外流入细胞内。
(2)形成机制:K+外流的平衡电位即静息电位,静息电位形成过程不消耗能量。
(3)特征:静息电位是K+外流形成的膜两侧稳定的电位差。
只要细胞未受刺激、生理条件不变,这种电位差持续存在,而动作电位则是一种变化电位。细胞处于静息电位时,膜内电位较膜外电位为负,这种膜内为负,膜外为正的状态称为极化状态。而膜内负电位减少或增大,分别称为去极化和超级化。细胞先发生去极化,再向安静时的极化状态恢复称为复极化。
2.动作电位:
(1)概念:可兴奋组织或细胞受到阈上刺激时,在静息电位基础上发生的快速、可逆转、可传播的细胞膜两侧的电变化。动作电位的主要成份是峰电位。
(2)形成条件:
①细胞膜两侧存在离子浓度差,细胞膜内K+浓度高于细胞膜外,而细胞外Na+、Ca2+、Cl-高于细胞内,这种浓度差的维持依靠离子泵的主动转运。(主要是Na+ -K+泵的转运)。
②细胞膜在不同状态下对不同离子的通透性不同,例如,安静时主要允许K+通透,而去极化到阈电位水平时又主要允许Na+通透。
③可兴奋组织或细胞受阈上刺激。
(3)形成过程:≥阈刺激→细胞部分去极化→Na+少量内流→去极化至阈电位水平→Na+内流与去极化形成正反馈(Na+爆发性内流)→达到Na+平衡电位(膜内为正膜外为负)→形成动作电位上升支。
膜去极化达一定电位水平→Na+内流停止、K+迅速外流→形成动作电位下降支。
(4)形成机制:动作电位上升支——Na+内流所致。
动作电位的幅度决定于细胞内外的Na+浓度差,细胞外液Na+浓度降低动作电位幅度也相应降低,而阻断Na+通道(河豚毒)则能阻碍动作电位的产生。
动作电位下降支——K+外流所致。
(5)动作电位特征:
①产生和传播都是“全或无”式的。
②传播的方式为局部电流,传播速度与细胞直径成正比。
③动作电位是一种快速,可逆的电变化,产生动作电位的细胞膜将经历一系列兴奋性的变化:绝对不应期——相对不应期——超常期——低常期,它们与动作电位各时期的对应关系是:峰电位——绝对不应期;负后电位——相对不应期和超常期;正后电位——低常期。

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