1、一、生命的基本特征,新陳代謝（metabolism） 興奮性（excitability） 生殖（reproduction）,metabolism,定義：機體主動地與環(huán)境進行物質和能量交換的過程。 內容： a、物質運動方向 同化作用（合成代謝）吸能 異化作用（分解代謝）放能 b、運動形式 物質代謝 能量代謝,excitability,興奮性：可興奮細胞接受刺激后產生動作電位的能力。 可興奮細胞：動物組織中以NC、肌C、腺C具較高的興奮性。 刺激：引起反應的環(huán)境條件的變化。 活組織接受刺激而反應時，表現(xiàn)形式有兩種 A、興奮：靜止 顯著活動，弱 強 B、抑制：顯著活動 相對靜止，強 弱,抑制并不是無

2、反應，是與興奮相對立的一種主動過程，必須以興奮為前提。興奮與抑制都是活組織具有興奮性的表現(xiàn)。 適應性（adaptability）：環(huán)境改變時，機體或部分組織機能與結構將在某種限度內隨之改變，以求與所在環(huán)境保持動態(tài)平衡，機體的這種能力稱適應性。,reproduction,普通定義 ：個體生長發(fā)育到一定階段時，可產生相似的另一新個體的過程。 抽象定義：生命是一個能記載和表達信息、積累信息、保持和傳遞信息的信息系統(tǒng)。保持了種族的延續(xù)和進化成果的積累。 無性生殖 克隆技術、孤雌生殖,二、內環(huán)境與穩(wěn)態(tài)（internal environment and homeostasis）,1、內環(huán)境 定義：細胞外液

3、構成的機體細胞的直接生活環(huán)境。法國生理學家貝爾納提出。 意義：提供營養(yǎng)接受代謝終產物，保持成分、PH值、滲透壓、離子濃度以及溫度等性質的相對穩(wěn)定，保證新陳代謝活動和生理功能的進行。包括血漿、淋巴液、組織液和腦脊液。,2、穩(wěn)態(tài) 定義：內環(huán)境的成分和理化性質在一定范圍內波動，保持動態(tài)平衡。這種平衡狀態(tài)稱之。美國坎農提出。 解釋：消化提供營養(yǎng)、呼吸循環(huán)供O2排CO2、腎臟清除代謝終產物 意義 新陳代謝的重要保證，PH、溫度改變會影響酶活性，影響酶促反應，細胞正常興奮性的維持，依賴于膜內外離子濃度。內環(huán)境穩(wěn)定是機體具有適應能力的前提。,3、生物節(jié)律（biorhythm） 按一定的時間重復出現(xiàn)，周而復始

4、的功能活動變化節(jié)律叫生物節(jié)律 高頻：心律、呼吸 中頻：血壓、體溫 低頻：生殖機能,三、機體機能活動的調節(jié),1、神經調節(jié)（neuroregulation） 非條件反射：遺傳 延腦、脊髓 條件反射：條件刺激引起、后天 大腦皮層 方式基礎：反射弧。包括：感受器、傳入神經、神經中樞、傳出神經和效應器 特點：迅速、精確、持續(xù)時間短、高級動物的主要方式、有時會有神經支配內分泌腺，構成神經體液調節(jié)。,2、體液調節(jié)（humoral regulation）,方式：由血液中的某些化學物質，主要是內分泌細胞所分泌的激素所實現(xiàn)的一種調節(jié)方式。 特點：慢、作用部位廣泛、持續(xù)時間長、出現(xiàn)早。 另外：某些組織細胞所產生的化

5、學物質，可在局部組織液內擴散，以改變附近組織細胞的功能活動狀態(tài)。又可叫局部體液調節(jié)。 胰島素由胰島細胞分泌，可加速攝取、儲存、利用葡萄糖，結果使血糖水平降低，可反饋抑制胰島素分泌，使血糖恒定。,3、自身調節(jié),方式：指細胞、組織、器官在不依賴于外來的神經或體液調節(jié)情況下，自身對刺激發(fā)生的適應性反應過程。 心臟血量的維持；腦、腎血流量不隨血壓的升降而改變。特點：是作用精確的局部調節(jié)，維持細胞的自穩(wěn)態(tài)。 本節(jié)結束 請返回,細胞生理學的主要內容：,細胞膜和組成其它細胞器的膜性結構的化學組成和分子結構； 不同物質或分子的跨膜物質轉運機理； 以不同帶電離子跨膜運動為基礎的細胞生物電現(xiàn)象； 作為細胞接受外界

6、影響或細胞間相互影響基礎的跨膜信號傳遞； 肌細胞如何在膜電變化的觸發(fā)下出現(xiàn)機械性收縮活動。,發(fā)現(xiàn)原生質：,1839年，捷克生理學家浦金野把填滿細胞的膠狀液體定名為原生質，19世紀中葉后，法國植物學家默爾用原生質概括細胞中的所有內含物（質與核），德國解剖學家舒爾策強調，原生質是生命的物質基礎，并證明在所有細胞里，不論是動物或植物，他們的原生質基本相似。,一、細胞膜的基本結構和功能,細胞膜：是細胞表面一層連續(xù)而封閉的界膜，又叫質膜或漿膜。 生物膜：指細胞膜、核被膜及構成各種細胞器（線粒體、內質網、高爾基復合體、溶酶體）等膜的統(tǒng)稱。,（一）膜的化學組成和分子結構,主要物質：脂類、蛋白和糖類 以紅細胞

7、為例：蛋白占52，脂類占40，糖類占8。 Singer和Nicholson（1972）液體鑲嵌模型的基本內容：以液態(tài)的脂質雙分子層為基架，其中鑲嵌著不同分子結構和不同生理功能的蛋白質，或者主要以螺旋或球形蛋白的形式存在。,液體鑲嵌模型,1脂質雙分子層,脂質以磷脂為主，占脂類總量的70，其次是膽固醇。 磷脂的基本結構：一分子甘油的兩個羥基同兩分子脂肪酸結合，另一個與磷酸結合，再同一個堿基結合。據堿基不同，可分為四種磷脂：磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇。 磷酸堿基，親水性極性基團，位于表面； 脂肪酸，疏水性非極性基團，位于內部。 特點：自由能最低，最穩(wěn)定；熔點低，體溫下呈液態(tài)，

8、具流動性（同一分子層內橫向運動）；可承受較大張力，不易破裂，可自動融合修復。,2膜蛋白,有兩種存在形式與脂質結合： 以肽鏈中的帶電基團與脂質極性基團吸引，附于膜表面，稱表面蛋白； 疏水的螺旋與膜內輸水性羥基吸引，肽鏈兩端露在膜兩側，稱結合蛋白。 功能：與膜的物質轉運機能有關；作為受體，能識別、接受環(huán)境中的刺激和信息；作為細胞的標志，參與抗體免疫。,3膜糖,含量甚少，主要是寡糖和多糖，以共價鍵形式與脂質和蛋白質結合，大多裸露在膜外側。 意義：單糖排列順序的特異性，作為所在細胞或他們所結合的蛋白質的特異性標志抗原決定簇；作為膜受體的可識別部分，特異的與某種遞質、激素或其他化學信號分子相結合。,Fo

9、r example,AABO血型系統(tǒng) B完整的淋巴細胞(lymphocyte)循環(huán)回到脾臟或外淋巴結，而除去唾液酸或巖藻酸的淋巴細胞很快進入肝臟，存在所謂歸巢現(xiàn)象(homing)。 又如紅細胞衰老時，其表面唾液酸減少，有更多的半乳糖露在表面，因而衰老紅細胞被脾臟破壞吸收。,（二）細胞膜的功能,1物質轉運 主要的轉運形式：,被動轉運，由高濃度到低濃度，消耗勢能，無需細胞提供能量。速度與濃度差、物質的分子大小、電荷和在脂質層中的溶解度有關。 （1）單純擴散：在生物體系中，只有O2、N2、苯等疏水性小分子及CO2、甘油、尿素等小的極性分子能迅速經擴散通過脂雙層膜，是單純的物理過程，此種轉運方式為單純

10、擴散。 （2）易化擴散(fecilitated diffusion)非脂溶性或水溶性高的物質（葡萄糖、氨基酸或小的帶電離子）在膜蛋白的幫助下，由膜的高濃度一側向低濃度一側擴散的過程，擴散速率明顯增大。,A以載體介導，(carrier-mediated)依靠膜蛋白的結合與釋放。 特性：特異性，右旋葡萄糖比左旋葡萄糖跨膜快；飽和現(xiàn)象，被轉運物質濃度增大到一定值后，不能再加快，即載體和結合位點均已進入活動狀態(tài)；存在競爭性抑制。,B以通道介導，(channel-mediated)常與一些離子K+、Na+、Ca2+等由膜的高濃度向低濃度一側移動有關。 特點：通道蛋白隨分子構象或構型的改變，可以處于不同的

11、功能狀態(tài)，開放時，允許特定離子移動，關閉時又對離子不通透。 據引起開放的不同條件，可分為： 電壓依從性通道：啟閉決定于通道蛋白所在膜兩側的電位差。 化學依從性通道：決定于膜環(huán)境中存在的化學信息，例如，膜外某種神經遞質或膜內某些離子濃度的改變。,主動轉運 a特點：低濃度高濃度，耗能；逆濃度梯度或電化學勢的主動轉運機制。 B鈉泵：一種具有ATP酶活性的特殊蛋白質（Na+-K+依賴式ATP酶）與膜質結合形成的具有特定結構的復合物，分子量在25萬40萬之間，由催化亞單位和一個糖蛋白以四聚體的形式存在于膜上。功能是排鈉攝鉀。神經和肌肉細胞中，正常時膜內鉀為膜外的30倍，膜外鈉為膜內的12倍，依賴于Na-

12、K泵的維持。,C鈉泵的轉運機制 D意義 一般細胞，約把它代謝所獲得能量的2030用于鈉泵活動。 細胞內高鉀是許多代謝反應進行的必備條件。 建立勢能儲備，供細胞其他耗能過程用；還可維持細胞的靜息電位，使其稱為可興奮細胞。,a. 出胞 細胞內物質先被囊泡裹入形成分泌泡，然后與細胞膜接觸，融合并向外釋放被裹入的物質。對象，腺細胞分泌酶和黏液；內分泌腺分泌激素；神經末梢釋放遞質。 過程，大部分在內質網形成高爾基復合體加工形成分泌顆?；蚰遗菀葡蛸|膜內側，與其接觸融合出現(xiàn)裂孔內容物排出。需鈣離子進入膜內，以及膜內微絲、微管等蛋白結構改變對移動有作用。,入胞：細胞吸附大分子顆粒，被細胞膜的一部分包圍、內陷，

13、從細胞膜上脫落下來而形成含有射入物質的細胞內囊泡的過程。也叫內吞。 對象，細菌、病毒或血漿中的脂蛋白，大分子蛋白等。 過程，異物被受體識別接觸膜的功能結構改變內陷或伸出偽足包繞異物最后膜融合、斷裂進入胞漿。 形式，吞噬（固形物）、胞飲（微滴）、受體介導式入胞，被內吞物（配體）與細胞表面專一性膜蛋白（受體）結合為起始的入胞稱為。,2、信息傳遞的功能,三種基本的信息傳遞方式： 電信號和化學信號在細胞間直接傳遞。 旁分泌、自分泌或神經調質進行的局部化學通訊 電信號和化學信號結合的長距離通訊,受體：細胞中某些能與激素、遞質以及其它化學性物質發(fā)生相互作用，并能觸發(fā)特定生物學效應的特殊結構部分。通常存在于

14、細胞膜或細胞內的特殊蛋白質，主要是球狀蛋白，也有糖蛋白或脂蛋白，具有一定的結構特異性。,信號分子對靶細胞的作用機理,1、由本身帶有離子通道的受體蛋白質進行跨膜信號傳遞 1)由化學門控通道完成的跨膜信號傳遞：化學門控通道直接受神經末梢釋放的神經遞質等化學物質的控制。如N型乙酰膽堿受體的通道由1、2、五個亞單位組成梅花狀通道樣結構，其中1、2與Ach具有較高的特異性結合能力。,2）由電壓門控通道完成的跨膜信號傳遞 電壓門控通道受膜去極化水平的影響，當膜去極化達到一定水平時，載體分子的構象發(fā)生變化，通道被打開。目前發(fā)現(xiàn)的至少有3種Na+通道、5種K+通道、3種Ca2+通道。如Na+通道由質量大的亞單

15、位、兩個較小的1、2亞單位組成，其中亞單位包括4個結構類似的結構域，在膜中以螺旋形式存在，包繞成一個通道樣結構。,2、與G蛋白偶聯(lián)進行信號傳遞,外界化學因子與受體結合激活與其耦聯(lián)的G蛋白G蛋白的-亞單位與其他兩種亞單位分離作用于效應器酶： A.腺苷酸環(huán)化酶導致cAMP為第二信使含量增加并發(fā)揮作用。 B.以三磷酸肌醇（IP3）和二?；视停―AG）為第二信使的信息傳遞系統(tǒng) 磷脂酰肌醇系激素：胰島素、血管緊張素、生長激素。,3、原癌基因作為第三信號參與跨膜信號傳遞,第二信使激活一類核蛋白（稱之為第三信使，即刻早期基因，屬于原癌基因家族）核蛋白與靶基因的特異序列結合發(fā)揮轉錄因子的作用。,二、細胞的興

16、奮性與生物電現(xiàn)象,（一）細胞的生物電現(xiàn)象 （二）生物電現(xiàn)象產生機理 （三）興奮性和刺激引起興奮的條件 （四）局部電流學說,（一）細胞的生物電現(xiàn)象,1、靜息電位（resting potential）和動作電位（action potential） （1）靜息電位：細胞未受刺激時，存在于細胞膜內外兩側的電位差。膜外為正，膜內為負的極化狀態(tài)。不同細胞此電位不同，同種細胞，此電位穩(wěn)定。若以膜外為生理零電位表示，大小指絕對值。神經和肌細胞靜息電位較大65100mv；紅細胞較小10mv。 （2）動作電位：可興奮組織受到刺激而發(fā)生興奮時，細胞膜原來的極化狀態(tài)消失，并繼而發(fā)生倒轉和復原等一系列電位變化，稱為動作

17、電位。,動作電位的階段：鋒電位尤其是上升支表示細胞處于興奮狀態(tài)，神經沖動指一個個沿著神經纖維傳導的動作電位。,（二）生物電現(xiàn)象產生機理,（1）靜息電位產生機制 當細胞處于安靜狀態(tài)時，細胞膜主要對鉀離子有通透性，膜的鉀離子通道開放，鉀離子順濃度差向細胞外擴散，而膜內帶負電的蛋白質離子卻不能透出膜外，于是因鉀離子外移而形成膜外正電膜內負電的狀態(tài)，這是細胞安靜時處于極化狀態(tài)的基礎。 鉀離子受到向外的擴散力和向內的電場力相等時，凈移動為零，達到電化學平衡。相當于鉀離子的跨膜平衡電位。,（2）動作電位產生的機制,A,達到閾強度的刺激電流從微電極流入細胞內使細胞內正電荷增加，部分的減少靜息電位，出現(xiàn)緩慢的

18、去極化。 B，當膜電位達到閾電位，膜上的部分鈉通道開放，允許鈉離子流入細胞，在閾值之下時，鉀離子通過靜息時開放的鉀通道足以抵消鈉離子內流帶入的電荷。鈉離子內流開始超過鉀離子外流的電位是閾電位。 C，凈內向電流引起膜的進一步去極化。去極化變成再生性的，因為正電荷的增加引起正電位的增高，又引起新的鈉通道開放，進一步加速鈉離子內流，因而造成正電荷新的增加產生更高的正電位（Hodgkin循環(huán)）。產生動作電位的上升相。 D,鈉通道失活，關閉。動作電位逐漸下降，鉀通道開放，出現(xiàn)復極化。逐漸回到靜息水平。負后電位（鉀離子在膜外蓄積，阻礙了鉀離子的外流），鋒形變慢。 E,正后電位，鈉泵啟動，排鈉攝鉀，泵出3個鈉離子，泵入2個鉀離子，呈現(xiàn)超極化狀態(tài)。,幾個概念,極化: 在靜息狀態(tài)下，細胞膜兩側存在的內負外正的電荷狀態(tài)，為極化 去極化: 細胞受刺激而興奮后，細胞膜兩側存在的內負外正的電荷狀態(tài)轉變?yōu)閮日庳摰碾姾蔂顟B(tài)，為去極化 復極化: 細胞興奮后，細胞膜兩側的電