公衛(wèi)執(zhí)業(yè)醫(yī)師考點：生理學機能細胞膜

時間：2024-08-19 02:36:46 公衛(wèi)執(zhí)業(yè)醫(yī)師我要投稿

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　　生理機能是指人體在新陳代謝作用下，各器官系統(tǒng)工作的能力，其常見的衡量指標有脈搏、血壓、肺活量等。

　　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。

　　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。

　　(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。

　　(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的離子泵完成。離子泵是一類特殊的膜蛋白，它有相應離子的結(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)恢復稱為復極化。

　　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)。

　�、诩毎ぴ诓煌瑺顟B(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。

　�、劭膳d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。

　　(5)動作電位特征：①產(chǎn)生和傳播都是"全或無"式的。

　�、趥鞑サ姆绞綖榫植侩娏�，傳播速度與細胞直徑成正比。

　　③動作電位是一種快速，可逆的電變化，產(chǎn)生動作電位的細胞膜將經(jīng)歷一系列興奮性的變化：絕對不應期——相對不應期——超常期——低常期，它們與動作電位各時期的對應關系是：峰電位——絕對不應期;負后電位——相對不應期和超常期;正后電位——低常期。

　　④動作電位期間Na+、K+離子的跨膜轉(zhuǎn)運是通過通道蛋白進行的，通道有開放、關閉、備用三種狀態(tài)，由當時的膜電位決定，故這種離子通道稱為電壓門控的離子通道，而形成靜息電位的K+通道是非門控的離子通道。當膜的某一離子通道處于失活(關閉)狀態(tài)時，膜對該離子的通透性為零，同時膜電導就為零(電導與通透性一致)，而且不會受刺激而開放，只有通道恢復到備用狀態(tài)時才可以在特定刺激作用下開放。

　　3.局部電位：(1)概念：細胞受到閾下刺激時，細胞膜兩側(cè)產(chǎn)生的微弱電變化(較小的膜去極化或超極化反應)。或者說是細胞受刺激后去極化未達到閾電位的電位變化。

　　(2)形成機制：閾下刺激使膜通道部分開放，產(chǎn)生少量去極化或超極化，故局部電位可以是去極化電位，也可以是超極化電位。局部電位在不同細胞上由不同離子流動形成，而且離子是順著濃度差流動，不消耗能量。

　　(3)特點：①等級性。指局部電位的幅度與刺激強度正相關，而與膜兩側(cè)離子濃度差無關，因為離子通道僅部分開放無法達到該離子的電平衡電位，因而不是"全或無"式的。

　　②可以總和。局部電位沒有不應期，一次閾下刺激引起一個局部反應雖然不能引發(fā)動作電位，但多個閾下刺激引起的多個局部反應如果在時間上(多個刺激在同一部位連續(xù)給予)或空間上(多個刺激在相鄰部位同時給予)疊加起來(分別稱為時間總和或空間總和)，就有可能導致膜去極化到閾電位，從而爆發(fā)動作電位。

　�、垭娋o張擴布。局部電位不能像動作電位向遠處傳播，只能以電緊張的方式，影響附近膜的電位。電緊張擴布隨擴布距離增加而衰減。

　　4.興奮的傳播：(1)興奮在同一細胞上的傳導：可興奮細胞興奮的標志是產(chǎn)生動作電位，因此興奮的傳導實質(zhì)上是動作電位向周圍的傳播。動作電位以局部電流的方式傳導，直徑大的細胞電阻較小傳導的速度快。有髓鞘的神經(jīng)纖維動作電位以跳躍式傳導，因而比無髓纖維傳導快。

　　動作電位在同一細胞上的傳導是"全或無"式的，動作電位的幅度不因傳導距離增加而減小。

　　(2)興奮在細胞間的傳遞：細胞間信息傳遞的主要方式是化學性傳遞，包括突觸傳遞和非突觸傳遞，某些組織細胞間存在著電傳遞(縫隙連接)。

　　神經(jīng)肌肉接頭處的信息傳遞過程如下：神經(jīng)末梢興奮(接頭前膜)發(fā)生去極化→膜對Ca2+通透性增加→Ca2+內(nèi)流→神經(jīng)末梢釋放遞質(zhì)ACh→ACh通過接頭間隙擴散到接頭后膜(終板膜)并與N型受體結(jié)合→終板膜對Na+、K+(以Na+為主)通透性增高→Na+內(nèi)流→終板電位→總和達閾電位→肌細胞產(chǎn)生動作電位。

　　特點：①單向傳遞;②傳遞延擱;③易受環(huán)境因素影響。

　　記憶要點：①神經(jīng)肌肉接頭處的信息傳遞實際上是"電-化學-電"的過程，神經(jīng)末梢電變化引起化學物質(zhì)釋放的關鍵是Ca2+內(nèi)流，而化學物質(zhì)ACh引起終板電位的關鍵是ACh和受體結(jié)合后受體結(jié)構(gòu)改變導致Na+內(nèi)流增加。

　�、诮K板電位是局部電位，具有局部電位的所有特征，本身不能引起肌肉收縮;但每次神經(jīng)沖動引起的ACh釋放量足以使產(chǎn)生的終板電位總和達到鄰近肌細胞膜的閾電位水平，使肌細胞產(chǎn)生動作電位。因此，這種興奮傳遞是一對一的。

　�、墼诮宇^前膜無Ca2+內(nèi)流的情況下，ACh有少量自發(fā)釋放，這是神經(jīng)緊張性作用的基礎。

　　5.興奮性的變化規(guī)律：絕對不應期——相對不應期——超常期——低常期——恢復。

　　五、肌細胞的收縮功能

　　1.骨骼肌的特殊結(jié)構(gòu)：肌纖維內(nèi)含大量肌原纖維和肌管系統(tǒng)，肌原纖維由肌小節(jié)構(gòu)成，粗、細肌絲構(gòu)成的肌小節(jié)是肌肉進行收縮和舒張的基本功能單位。肌管系統(tǒng)包括肌原纖維去向一致的縱管系統(tǒng)和與肌原纖維垂直去向的橫管系統(tǒng)�？v管系統(tǒng)的兩端膨大成含有大量Ca2+的終末池，一條橫管和兩側(cè)的終末池構(gòu)成三聯(lián)管結(jié)構(gòu)，它是興奮收縮耦聯(lián)的關鍵部位。

　　2.粗、細肌絲蛋白質(zhì)組成：記憶方法：①肌肉收縮過程是細肌絲向粗肌絲滑行的過程，即細肌絲活動而粗肌絲不動。細肌絲既是活動的肌絲必然含有能"動"蛋白——肌凝蛋白。

　�、诩毤〗z向粗肌絲滑動的條件是肌漿內(nèi)Ca2+濃度升高而且細肌絲結(jié)合上Ca2+，因此細肌絲必含有結(jié)合鈣的蛋白——肌鈣蛋白。

　�、奂∪庠诎察o狀態(tài)下細肌絲不動的原因是有一種安靜時阻礙橫橋與肌動蛋白結(jié)合的蛋白，而這種原來不動的蛋白在肌肉收縮時變構(gòu)(運動)，這種蛋白稱原肌凝蛋白。

　　3.興奮收縮耦聯(lián)過程：①電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞深處。

　�、谌�(lián)管的信息傳遞。

　�、劭v管系統(tǒng)對Ca2+的貯存、釋放和再聚積。

　　4.肌肉收縮過程：肌細胞膜興奮傳導到終池→終池Ca2+釋放→肌漿Ca2+濃度增高→Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合→原肌凝蛋白變構(gòu)→肌球蛋白橫橋頭與肌動蛋白結(jié)合→橫橋頭ATP酶激活分解ATP→橫橋扭動→細肌絲向粗肌絲滑行→肌小節(jié)縮短。

　　5.肌肉舒張過程：與收縮過程相反。

　　由于舒張時肌漿內(nèi)鈣的回收需要鈣泵作用，因此肌肉舒張和收縮一樣是耗能的主動過程。

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