考纲要求
①细胞的跨膜物质转运:单纯扩散、经载体和经通道易化扩散、原发性和继发性主动转运、出胞和入胞。②细胞的跨膜信号转导:由G蛋白偶联受体、离子通道受体和酶偶联受体介导的信号传导。③神经和骨骼肌细胞的静息电位和动作电位及其简要的产生机制。④刺激和阈刺激,可兴奋细胞(或组织),组织的兴奋、兴奋性及兴奋后的兴奋性变化。⑤动作电位(或兴奋)的引起和它在同一细胞上的传导。⑥神经-骨骼肌接头处的兴奋传递。⑦骨骼肌的收缩、收缩的外部表现和力学分析。
复习要点
一、细胞膜的物质转运
细胞的跨膜物质转运方式包括单纯扩散、经载体和经通道易化扩散、原发性和继发性主动转运、出胞和入胞。
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单纯扩散 |
易化扩散 |
主动转运 |
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举例 |
O2、CO2、N2、NH3、H2O、 乙醇、尿素等的跨膜转运 |
葡萄糖进入RBC、普通细胞 离子(K+、Na+、Cl—、Ca2+) |
肠及肾小管吸收葡萄糖 Na+泵、Ca2+泵、H+-K+泵 |
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移动方向 |
物质分子或离子从高浓度的一侧移向低浓度的一侧 |
物质从高浓度梯度或高电位梯度一侧移向低梯度的一侧 |
物质分子或离子从低浓度一侧移向高浓度一侧 |
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移动过程 |
无需帮助,自由扩散 |
需离子通道或载体的帮助 |
需“泵”的参与 |
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终止条件 |
达细胞膜两侧浓度相等 或电化学势差=0时停止 |
达细胞膜两侧浓度相等 或电化学势差=0时停止 |
受“泵”的控制 |
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能量消耗 |
不消耗所通过膜的能量 能量来自高浓度本身势能 |
不消耗所通过膜的能量 属于被动转运 |
消耗了能量 由膜或膜所属细胞供给 |
注意:①葡萄糖的转运既可通过载体介导的易化扩散,又可通过继发性主动转运进行:
红细胞和普通细胞摄取葡萄糖——载体介导的易化扩散;
小肠上皮细胞和肾小管上皮吸收葡萄糖——伴随Na+重吸收的继发性主动转运。
②水分子透过细胞膜——单纯扩散+通道介导的易化扩散。
记忆:①单纯扩散在于“简单” ——不消耗能量,不需要载体;
②易化扩散在于“容易” ——不消耗能量,但需要载体(或者通道);
③主动转运在于“主动” ——需要消耗能量。
④继发性主动转运在于“继发” ——能量是借助原动力。
A.单纯扩散
B.载体中介的易化扩散
C.通道中介的易化扩散
D.原发性主动转运
E.继发性主动转运
【例题1】1999葡萄糖通过小肠粘膜或肾小管吸收属于
【例题2】1999葡萄糖通过一般细胞膜属于
A.易化扩散
B.主动转运
C.两者都是
D.两者都不是
【例题3】1992氧由肺泡进入血液
【例题4】1992葡萄糖由血液进入脑细胞
【例题5】1997肠上皮细胞由肠腔吸收葡萄糖,是属于
A.单纯扩散
B.易化扩散
C.主动转运
D.入胞作用
E.吞噬
【例题6】1998葡萄糖从细胞外液进入红细胞内属于
A.单纯扩散
B.通道介导的易化扩散
C.载体介导的易化扩散
D.主动转运
E.入胞作用
【例题7】2004与肠黏膜细胞吸收葡萄糖关系密切的转运过程是
A.HCO3—的被动吸收
B.Na+的主动吸收
C.K+的主动吸收
D.Cl—的被动吸收
E.Ca2+的主动吸收
1.单纯扩散
单纯扩散的方向及速度取决于:①该物质在细胞膜两侧的浓度差;②膜对该物质的通透性。
2.易化扩散
易化扩散是指物质的扩散是在通道或载体帮助下完成的,这些通道或载体是位于细胞膜结构中的一些特殊蛋白质分子。易化扩散是非脂溶性物质的转运方式之一。
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通道介导的易化扩散 |
载体介导的易化扩散 |
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介导方式 |
借助于通道蛋白质的介导 |
借助于载体蛋白质的介导 |
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转运方向 |
顺浓度梯度或电位梯度进行 |
顺浓度梯度进行 |
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转运速率 |
快(106~108个离子/秒) |
慢(103~105个离子/秒) |
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特性 |
离子通道具有离子选择性和门控特性 |
载体与溶质结合有化学结构特异性 |
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特点 |
①相对特异性,特异性无载体蛋白质高 ②通道的导通有开放和关闭两种不同状态 ③无饱和现象 |
①结构特异性 ②竞争性抑制 ③饱和现象 |
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举例 |
带电离子K+、Na+、Cl—、Ca2+的快速移动 |
葡萄糖、氨基酸、核苷酸等进出细胞 |
3.原发性主动转运 如钠泵、钙泵、H+-K+泵。
(1)钠泵的特点
①维持细胞膜内外Na+、K+浓度差。正常时细胞内K+浓度约为细胞外液中的30倍左右,细胞外液中Na+浓度为胞质中的10倍左右(注意:2~5版教材此数据为12倍!)。一个细胞约将它所获能量的1/3以上用于钠泵的转运(注意:2~5版教材此数据为20%~30%!)。
②钠泵是镶嵌在细胞膜上的脂质双分子层中的一种特殊蛋白质。
③分子本身具有ATP酶的活性,可以分解ATP释放能量。每分解1分子ATP,可使3个Na+移出胞外,同时使2个K+移入胞内。
④钠泵活动最重要的意义在于建立一种势能储备,供细胞的其他耗能过程应用。
⑤钠泵活动能维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定。
⑥钠泵对维持细胞内pH的稳定具有重要意义。
⑦钠泵形成的膜内、外Na+浓度差也是Na+-Ca2+交换的动力,故对维持Ca2+浓度的稳定起重要作用。
⑧Na+在膜两侧浓度差也是其他许多物质继发性主动转运的动力(如葡萄糖、氨基酸的主动吸收)。
【例题8】2004细胞膜内外正常Na+和K+浓度差的形成和维持是由于
A.膜安静时K+通透性大
B.膜兴奋时Na+通透性大
C.Na+易化扩散的结果
D.膜上Na+泵的作用
E.膜上Ca2+泵的作用
【例题9】1998、1996细胞膜内、外,正常的Na+和K+浓度的维持主要是由于
A.膜在安静时对K+的通透性高
B.膜在兴奋时对Na+的通透性增加
C.Na+、K+易化扩散的结果
D.膜上Na+-K+泵的作用
E.膜上ATP的作用
【例题10】1991钠泵的生理作用是
A.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
B.阻止水分进入细胞
C.建立离子势能贮备
D.是神经、肌肉组织具有兴奋性的离子基础
注意:本题如按5版教材答案为ACD,如按6版生理学,作者认为答案为ABCD。因为6版P14、15,专门讲到了“钠泵”对胞质渗透压和细胞容积稳定性的影响:P15有原文一句:“如果用钠泵抑制剂哇巴因将钠泵活动抑制,则由于漏入胞质的Na+和 Cl—多于从胞质漏出的K+,使胞质的渗透压升高,于是水进入细胞内,使细胞发生肿胀”。这句话的含义表明:无钠泵,水分进入细胞内,反过来有钠泵,水分被阻止于细胞外。原给出的答案也为ACD。
【例题11】2003列关于Na+-K+泵的描述,错误的是
A.仅分布于可兴奋细胞的细胞膜上
B.是一种镶嵌于细胞膜上的蛋白质
C.具有分解ATP而获能的功能
D.能不断将Na+移出细胞膜外,而把K+移入细胞膜内
E.对细胞生物电的产生具有重要意义
(2)钙泵
钙泵主要分布在细胞膜、肌质网或内质网膜。
细胞膜钙泵每分解1分子ATP,可将1个Ca2+由胞质转运至胞外。
肌质网或内质网钙泵则每分解1分子ATP,可将2个Ca2+由胞质转运至肌质网或内质网内。
钙泵的主动运转和Na+-Ca2+交换体的活动,共同使静息状态下胞质Ca2+浓度保持为细胞外液的1/10000。这一状态对维持细胞的正常生理功能具有重要意义。
【例题12】1999下述哪些过程需要细胞本身耗能?
A.维持正常的静息电位
B.膜去极化达阈电位时的大量Na+内流
C.动作电位复极相中的K+外流
D.骨骼肌细胞胞浆中,Ca2+向肌浆网内部的聚集
4.继发性主动转运
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原发性主动转运 |
继发性主动转运 |
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转运方向 |
逆浓度梯度或电位梯度 |
逆浓度梯度或电位梯度 |
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是否耗能 |
必需消耗能量 |
必需消耗能量 |
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能量来源 |
钠泵分解ATP供能 直接利用ATP分解供能 |
来自Na+在膜两侧的浓度势能差 间接利用钠泵分解ATP的能量 |
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举例 |
Na+移出胞外 K+移入胞内 |
葡萄糖、氨基酸在小肠和肾小管的吸收 神经末梢在突触间隙摄取肽类神经递质 甲状腺上皮细胞聚碘,Na+-H+交换和Na+-Ca2+交换 |
5.出胞和入胞
小分子物质可以通过物理扩散或经膜蛋白的介导穿越细胞膜,但大分子物质或物质团块不能直接穿越细胞膜,它们必需借助细胞膜的“运动”,以入胞或出胞的方式完成跨膜转运。
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出胞 |
入胞 |
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主要见于细胞的分泌活动: ①内分泌腺细胞将激素分泌到细胞外液 ②外分泌腺细胞将酶原、粘液分泌到腺管的管腔中 |
见于细胞外某些团块物质进入细胞的过程: ①部分多肽类激素、抗体、运铁蛋白、LDH进入细胞 ②病毒(流感、脊灰)、大分子营养物质进入细胞 |
【例题13】2004运动神经纤维末梢释放Ach属于
A.单纯扩散 B.易化扩散 C.主动转运
D.出胞作用 E.入胞作用
6.几种常考物质的转运方式总结如下
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①葡萄糖从肠腔内吸收 |
继发性主动转运 |
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②葡萄糖从肾小管重吸收 |
继发性主动转运 |
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③葡萄糖被红细胞摄取 |
载体介导的易化扩散 |
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④葡萄糖被脑细胞摄取 |
载体介导的易化扩散 |
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⑤Na+的跨膜转运 |
主动转运、通道中介的易化扩散 |
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⑥单胺类、肽类递质、碘的摄取 |
继发性主动转运 |
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⑦O2、CO2、NH3 |
单纯扩散 |
【例题14】2001、2000下列各项跨膜转运中,哪一项没有饱和现象?
A.继发性主动转运 B.原发性主动转运 C.易化扩散
D.单纯扩散 E.Na+-Ca2+交换
注意:①无饱和现象者为:单纯扩散、通道介导的易化扩散。
②有饱和现象者为:载体介导的易化扩散、原发性主动转运、继发性主动转运、钠泵、钙泵。
【例题15】2000细胞膜的物质转运中,Na+跨膜转运的方式是
A.单纯扩散 B.易化扩散 C.易化扩散和主动转运
D.主动转运 E.单纯扩散和主动转运
【例题16】1994产生生物电的跨膜离子移动属于
A.单纯扩散 B.载体中介的易化扩散 C.通道中介的易化扩散
D.入胞 E.出胞
二、细胞的生物电现象
1.兴奋与兴奋性
(1)兴奋性 活细胞或组织对内外环境的刺激所具有的反应能力称兴奋性。或定义为活细胞在接受刺激时产生动作电位的能力。
(2)可兴奋细胞或组织 指神经细胞、肌细胞、某些腺细胞。
(3)可兴奋细胞的特征/共同点 产生动作电位。
(4)兴奋的标志 动作电位和锋电位的产生。
(5)兴奋性变化的规律 细胞在产生每个动作电位后,依次出现绝对不应期→相对不应期→超常期→低常期。
(6)刺激引起组织兴奋的条件 刺激强度、刺激持续时间、刺激强度对时间的变化率,这三个参数必须达到某个最小值。
(7)阈值 阈值指刚能引起可兴奋细胞、组织去极化并产生动作电位的最小刺激强度。它是衡量细胞或组织兴奋性大小的最好指标。阈下刺激只能引起低于阈电位值的去极化,不能发展为动作电位。在刺激超过阈强度后,动作电位的上升速度和所达到的最大值,就不再依赖于所给刺激的强度大小了。
【例题17】2002可兴奋细胞兴奋的共同标志是
A.反射活动 B.肌肉收缩 C.腺体分泌
D.神经冲动 E.动作电位
2.神经和骨骼肌细胞的静息电位、动作电位及其产生机制
上一章,我们讲到:静息状态下,细胞膜两侧离子的分布是不均匀的。①细胞膜内的K+浓度是膜外的30倍,而Na+、Cl—的细胞膜外浓度分别是细胞膜内的12、30倍。膜内的负离子主要以大分子为主,如蛋白质。②细胞对各种离子的通透性是具有选择性的。如静息状态下对K+的通透性最大,对Na+的通透性小,对蛋白质基本无通透性。因此导致K+的外移、几乎没有Na+的内移,达到平衡后,使膜内外形成外正内负的电位差,就是静息电位。不同的细胞其静息电位值不同。
上图为单一神经纤维静息电位和动作电位的模式图,其发生机制如下:上图中①~⑦的标示与下表中的标示一一对应,注意对比理解。这些内容是每年考试的重点。
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①静息电位 |
K+的外移(K+通道开放)停止,几乎没有Na+的内移(Na+通道关闭) |
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②阈电位 |
造成膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位 |
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兴奋的标志 |
细胞膜两侧出现电变化 |
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②动作电位上升支 |
膜对Na+通透性↑,超过了对K+的通透性。Na+向膜内易化扩散(Na+内移) |
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④锋电位(超射) |
大多数被激活的Na+通道进入失活状态,不再开放 |
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绝对不应期 |
Na+通道处于完全失活状态 |
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相对不应期 |
一部分失活的Na+通道开始恢复,部分Na+通道仍处于失活状态 |
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⑤动作电位下降支 |
Na+通道失活、K+通道开放(K+外流) |
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⑥负后电位 |
复极时迅速外流的K+蓄积在膜外侧附近,暂时阻碍了K+的外流 |
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⑦正后电位 |
生电性钠泵作用的结果 |
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极化 |
指静息状态下,膜两侧所保持的内负外正的状态 |
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超极化 |
指静息时膜内外电位差的数值向膜内负值加大的方向变化 |
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去极化或除极化 |
膜内外电位差的数值向膜内负值减小的方向变化 |
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复极化 |
指细胞去极化后,向正常安静时膜内所处的负值恢复的过程 |
记忆:①极化(正常膜电位内负外正的状态)是基础;
②去极化是“去掉”内负外正的状态(内负降低);
③复极化是“恢复”内负外正的状态;
④超极化是“超过”内负外正的状态(内负增大,即更负)。
【例题18】1991神经细胞动作电位的主要组成是
A.阈电位 B.锋电位 C.负后电位
D.正后电位 E.局部电位
【例题19】1992阈电位是指
A.造成膜对K离子通透性突然增大的临界膜电位
B.造成膜对K离子通透性突然减小的临界膜电位
C.超极化到刚能引起动作电位时的膜电位
D.造成膜对Na离子通透性突然增大的临界膜电位
E.造成膜对Na离子通透性突然减小的临界膜电位