細胞的基本功能
考綱要求
1.細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運。
2.細胞的生物電現(xiàn)象以及細胞興奮的產(chǎn)生和傳導(dǎo)的原理。
3.神經(jīng)-骨骼肌接頭的興奮傳遞。
考綱精要
一、細胞膜的基本結(jié)構(gòu)——液態(tài)鑲嵌模型
該模型的基本內(nèi)容：以液態(tài)脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同生理功能的蛋白質(zhì)分子，并連有一些寡糖和多糖鏈。
特點：
（1）脂質(zhì)膜不是靜止的，而是動態(tài)的、流動的。
（2）細胞膜兩側(cè)是不對稱的，因為兩側(cè)膜蛋白存在差異，同時兩側(cè)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(zhuǎn)動物質(zhì)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(zhì)的形式存在，并且以多種不同形式鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中，如靠近膜的內(nèi)側(cè)面、外側(cè)面、貫穿整個脂質(zhì)雙層三種形式均有。
（5）細胞膜糖類多數(shù)裸露在膜的外側(cè)，可以作為它們所在細胞或它們所結(jié)合的蛋白質(zhì)的特異性標志。
二、細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能
物質(zhì)進出細胞必須通過細胞膜，細胞膜的特殊結(jié)構(gòu)決定了不同物質(zhì)通過細胞的難易。例如，細胞膜的基架是雙層脂質(zhì)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(zhì)可以自由通過細胞膜，而細胞膜對物質(zhì)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(zhì)，進出細胞必須依賴細胞膜上特殊膜蛋白的幫助。
物質(zhì)通過細胞膜的轉(zhuǎn)運有以下幾種形式：
（一）被動轉(zhuǎn)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(zhì)由高濃度的一側(cè)通過細胞膜向低濃度的一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程�？缒U散的最取決于膜兩側(cè)的物質(zhì)濃度梯度和膜對該物質(zhì)的通透性。單純擴散在物質(zhì)轉(zhuǎn)運的當(dāng)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(zhì)在特殊膜蛋白的協(xié)助下，由高濃度的一側(cè)通過細胞膜向低濃度的一側(cè)移動的過程。參與易化擴散的膜蛋白有載體蛋白質(zhì)和通道蛋白質(zhì)。
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(jié)構(gòu)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(guān)閉”兩種不同的機能狀態(tài)。
（二）主動轉(zhuǎn)運，包括原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運和繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運。
主動轉(zhuǎn)運是指細胞消耗能量將物質(zhì)由膜的低濃度一側(cè)向高濃度的一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程。主動轉(zhuǎn)運的特點是：（1）在物質(zhì)轉(zhuǎn)運過程中，細胞要消耗能量；（2）物質(zhì)轉(zhuǎn)運是逆電-化學(xué)梯度進行；（3）轉(zhuǎn)運的為小分子物質(zhì)；（4）原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運主要是通過離子泵轉(zhuǎn)運離子，繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運是指依賴離子泵轉(zhuǎn)運而儲備的勢能從而完成其他物質(zhì)的逆濃度的跨膜轉(zhuǎn)運。 醫(yī) 學(xué)全在線 f1411.cn
最常見的離子泵轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)亞單位構(gòu)成的細胞膜內(nèi)在蛋白，催化亞單位有與Na+、ATP結(jié)合點，具有ATP酶的活性。
（2）其作用是逆濃度差將細胞內(nèi)的Na+移出膜外，同時將細胞外的K+移入膜內(nèi)。
（3）與靜息電位的維持有關(guān)。
（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(nèi)，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(jīng)、肌肉組織具有興奮性的離子基礎(chǔ)。
（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(zhì)或物質(zhì)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(zhì)團塊進入細胞的過程。因特異性分子與細胞膜外的受體結(jié)合并在該處引起的入胞作用稱為受體介導(dǎo)式入胞。
記憶要點：（1）小分子脂溶性物質(zhì)可以自由通過脂質(zhì)雙分子層，因此，可以在細胞兩側(cè)自由擴散，擴散的方向決定于兩側(cè)的濃度，它總是從濃度高一側(cè)向濃度低一側(cè)擴散，這種轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運，另外，某些小分子藥物可以通過單純擴散轉(zhuǎn)運。
（2）非脂溶性小分子物質(zhì)從濃度高向濃度低處轉(zhuǎn)運時不需消耗能量，屬于被動轉(zhuǎn)運，但轉(zhuǎn)運依賴細胞膜上特殊結(jié)構(gòu)的“幫助”，因此，可以把易化擴散理解成“幫助擴散”。什么結(jié)構(gòu)發(fā)揮“幫助”作用呢？——細胞膜蛋白，它既可以作為載體將物質(zhì)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(zhì)通過，它關(guān)閉時不允許物質(zhì)通過。體液中的離子物質(zhì)是通過通道轉(zhuǎn)運的，而一些有機小分子物質(zhì)，例如葡萄糖、氨基酸等則依賴載體轉(zhuǎn)運。至于載體與通道轉(zhuǎn)運各有何特點，只需掌握載體轉(zhuǎn)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(zhì)從濃度低向濃度高處轉(zhuǎn)運時需要消耗能量，稱為主動轉(zhuǎn)運。體液中的一些離子，如Na+、K+、Ca2+、H+的主動轉(zhuǎn)運依靠細胞膜上相應(yīng)的離子泵完成。離子泵是一類特殊的膜蛋白，它有相應(yīng)離子的結(jié)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(zhuǎn)運離子，所以離子泵完成的轉(zhuǎn)運稱為原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運。體液中某些小分子有機物，如葡萄糖、氨基酸的主動轉(zhuǎn)運屬于繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運，它依賴離子泵轉(zhuǎn)運相應(yīng)離子后形成細胞內(nèi)外的離子濃度差，這時離子從高濃度向低濃度一側(cè)易化擴散的同時將有機小分子從低濃度一側(cè)耦聯(lián)到高濃度一側(cè)。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(zhuǎn)運。
（4）出胞和入胞作用是大分子物質(zhì)或物質(zhì)團塊出入細胞的方式。內(nèi)分泌細胞分泌激素、神經(jīng)細胞分泌遞質(zhì)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(zhì)，多為糖蛋白，也有脂蛋白或糖脂蛋白。不同受體的結(jié)構(gòu)不完全相同。
2.膜受體結(jié)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(chǎn)生。
局部電位——所有細胞受到閾下刺激時產(chǎn)生。
1.靜息電位：細胞處于安靜狀態(tài)下（未受刺激時）膜內(nèi)外的電位差。
靜息電位表現(xiàn)為膜個相對為正而膜內(nèi)相對為負。
（1）形成條件：
①安靜時細胞膜兩側(cè)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(nèi)流向細胞外，而不允許Na+、Ca2+由細胞外流入細胞內(nèi)。
（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(cè)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(nèi)電位較膜外電位為負，這種膜內(nèi)為負，膜外為正的狀態(tài)稱為極化狀態(tài)。而膜內(nèi)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(fù)稱為復(fù)極化。
2.動作電位：
（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(chǔ)上發(fā)生的快速、可逆轉(zhuǎn)、可傳播的細胞膜兩側(cè)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(cè)存在離子濃度差，細胞膜內(nèi)K+濃度高于細胞膜外，而細胞外Na+、Ca2+、Cl-高于細胞內(nèi)，這種濃度差的維持依靠離子泵的主動轉(zhuǎn)運。（主要是Na+ -K+泵的轉(zhuǎn)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(nèi)流→去極化至閾電位水平→Na+內(nèi)流與去極化形成正反饋（Na+爆發(fā)性內(nèi)流）→達到Na+平衡電位（膜內(nèi)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(nèi)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(nèi)流所致。
動作電位的幅度決定于細胞內(nèi)外的Na+濃度差，細胞外液Na+濃度降低動作電位幅度也相應(yīng)降低，而阻斷Na+通道（河豚毒）則能阻礙動作電位的產(chǎn)生。
動作電位下降支——K+外流所致。
