第一章 细胞的基本功能
目的要求, 了解细胞膜的基本结构和
物质转运功能。掌握生物电产生和兴奋
传导的基本原理。
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一、细胞膜的基本结构（复习组织学有关内容）
脂质双分子层 （ 图 ）
细胞膜蛋白质 （ 图 ）
细胞膜糖类 （ 图 ）
第一节 细胞膜的基本结构和
跨膜物质转运功能
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单纯扩散：某些脂溶性物质，如 O2,CO2等
气体分子，通过细胞膜由高浓度一侧向低浓度
一侧作跨膜运动或转运的过程。体内一些类固
醇激素虽系脂溶性物质，理论上也能够靠单纯
扩散由细胞外液进入胞浆内，但同时它们也可
以在某些膜蛋白质的, 帮助, 下较快地进入细
胞。
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（一）单纯扩散（ simple diffusion）
二、细胞膜的跨膜物转运功能
（二）易化扩散（ facilitated diffusion）
易化扩散：指非脂溶性或脂溶性甚小的
物质（如葡萄糖、氨基酸,Na+,K+,Ca2+
等无机离子）在细胞膜一些特殊蛋白质的
,帮助, 下，由膜的高浓度（高电位）一侧
向低浓度（低电位）一侧扩散或转运的过程。
易化扩散至少可区分为两种类型：一种是以
蛋白质载体为中介（ Carrier medialed）的易
化扩散 （ 图 ） ；另一种是以离子通道（ ion
channel）为中介的易化扩散 （ 图 ）
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（三）主动转运（ active transport）
主动转运,指细胞通过本身的某种耗能过程将某
种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓
度一侧的过程。在细胞膜的主动转运中研究得最
充分的是对 Na+和 K+的主动转运过程。
钠 -钾泵 （ sodium-potassium pump）：是镶嵌在膜
的脂质双分子层中的、具有 ATP酶活性的特殊蛋
白质。它可被 Na+,K+和 Mg2+等离子所激活，
通过分解 ATP为物质主动转运提供能量 （ 图 ） 。
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1,初级主动转运（ Na+,K+的主动转运） （ 图 ）
2,继发性主动转运（葡萄糖的主动转运） （ 图 ）
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（三）主动转运
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（四）出胞（ exocytosis）
和入胞 （ endocytosis）
入胞：指细胞外某些大
分子物质或团块 （ 例如侵
入动物体内的细菌, 病毒
或大分子蛋白质等 ） 被整
批转入细胞的过程 。 如进
入的物质是固体物质, 便
称为吞噬 （ phagocytosis） ；
如进入的是液体物质,
则称为吞饮 （ pinocytosis） 。
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（四）出胞（ exocytosis）和入胞（ endocytosis）
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出胞：指某些大分
子物质或团块由细
胞排出的过程。例
如，腺细胞分泌某
些酶和粘液，内分
泌腺分泌激素以及
神经末稍释放递质
等都属于出胞作用
第二节 细胞的跨膜信息传递功能
一、跨膜信息传递的概念
跨膜信息传递（ transmembrane signaling
transmission） (举例阐明其内涵 )
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二、跨膜信息传递的主要方式
（一）通过膜受体 -通道蛋白质完成的跨
膜信息传递
受体（ receptor）：指细胞中（包括细胞膜
和细胞内）某些能与激素、递质和其它生物活
性物质结合，并能引起特定生物学效应的特殊
结构。通常是存在于细胞膜或细胞内的特殊蛋
白质，主要是球状蛋白，也有的是糖蛋白或脂
蛋白。
通道（ ion channel）可分为化学门控通道
（ chemically-gated channel）和电压门控通道
（ voltage-gated channel） (图 ) 。
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（二）由膜受体,G蛋白和膜的效应器酶
组成的跨膜信息传递系统
1,由膜受体,G蛋白和腺苷酸环化酶组成的跨膜信息
传递系统
2,由膜受体,G蛋白和磷脂酶 C组成的跨膜信息传递
系统
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G蛋白, 鸟苷酸结合蛋白的简称，有 10多种亚型，但
其结构和功能极为相似。 G蛋白通常由 α,β和 γ3个亚单
位组成，其中 α亚单位起催化作用。无活性的 G蛋白
（抑制性 G蛋白）与 1分子 GDP结合；已激活的 G蛋白
（兴奋性 G蛋白）其 α亚单位与 GDP和其它 2个亚单位分
离，而与 1分子 GTP结合，并对膜的效应器酶起催化作
用，后者的激活可引起胞浆中第二信使生成增加或减少
（ 图 ） 。
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（二）由膜受体,G蛋白和膜的效应器酶
组成的跨膜信息传递系统
第二信使, 在细胞内继续传递激素所携带的调节信息的
特殊化学物质，称为第二信使。含氮类激素的第二信使为
cAMP，甾体类激素的第二信使为细胞内的激素 -受体复合
物。此外,Ca2+,cGMP、前列腺素、三磷酸肌醇（ IP3）
和二酰甘油（ DG）也可作为第二信使。 （ 图 ）
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（二）由膜受体,G蛋白和膜的效应器酶
组成的跨膜信息传递系统
（三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信息传递
如 胰岛素 和 细胞生长因子 等的跨膜信息传递过程，其特点,
1,无 G蛋白参与
2,无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活
3,该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化的位点是
底物蛋白中的酪氨酸残基，并由此实现细胞外信息对细
胞功能的调节。
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第三节 细胞的兴奋性和生物电现象
一、细胞的兴奋性
（一）兴奋性和兴奋的含义
兴奋性 （ excitability）：细胞受到刺激后具有产
生动作电位的能力或特性，称为兴奋性。
兴奋 （ excitation）：细胞受刺激后产生了动作电
位，称为兴奋 。
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1,刺激的强度
阈强度 （ threshold intensity）：引起组织细胞产生兴奋
的最小刺激强度。阈刺激 阈下刺激 阈上刺激
2,刺激的持续时间
时间阈值,引起组织产生兴奋的最短刺激作用时间
3,强度 -时间变化率
强度 — 时间变化曲线 （ 图 ）
基强度（ rheobase） 时值（ chronaxie）
（二）刺激引起兴奋的条件
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（三）组织兴奋性的变化
绝对不应期（ absolute refractory period）
相对不应期（ relative refractory period）
超常期（ supranormal period）
低常期（ subnormal period）
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生物电现象, 细胞在静息或活动状态下所伴随的各种电现象（离子电流、
溶液导电、静息电位、动作电位等）总称为生物电现象。
极化 （ polarization）：静息状态下，细胞膜外为正电位，膜内为负电位
的状态，称为极化。
去极化 （ depolarization）：生物膜受到刺激或损伤后，膜内外的电位差
逐渐减小，极化状态逐步消徐，此种过程称为去极化。
超极化 （ hyperpolarization）：原有极化程度增强，静息电位的绝对值增
大，兴奋性降低的状态。
复极化 （ repolarization）：由去极化状态恢复到静息时膜外为正、膜内
为负的极化状态的过程，称为复极化。
二、细胞的生物电现象
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1,静息电位的概念
静息电位（ resting potential）：细胞未受刺激时，存
在于膜内外两侧的电位差。
K+的平衡电位（ equilibrium potential）：当膜内外
K+浓度差所形成的向外扩散力量和阻止 K+继续外流的
电场力达到动态平衡时,K+的净通量为零，此时所形
成的电位差稳定于某一数值而不再增加，此电位差称为
K+的平衡电位。
（一）静息电位
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Nernst 公式,Ek= RT ZF ·ln [K
+]0
[K+]i
2,静息电位形成的机理
1,动作电位的概念
动作电位（ action potential）：细胞膜受到刺激后，在静
息电位的基础上膜两侧电位所发生的快速、可逆的倒转和复
原。
（二）动作电位
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2,动作电位形成的机理
锋电位（ spike potential）：构成动作电位主
要部分的一次短促而尖锐的脉冲样变化，是细
胞兴奋的标志。
后电位（ after potential）：继锋电位后所出
现的电位波动，可分为负后电位（去极化后电
位）和正后电位（超极化后电位）。它代表细
胞兴奋后兴奋性的恢复过程。 （ 图 ）
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3,动作电位传导
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(1)无髓神经纤维的传导
(2)有髓神经纤维 （ 图 ） 的传导
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刺
激
强
度
时 值
基强度
刺激作用的时间
强 度 — 时 间 曲 线
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目的要求, 了解细胞膜的基本结构和
物质转运功能。掌握生物电产生和兴奋
传导的基本原理。
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一、细胞膜的基本结构（复习组织学有关内容）
脂质双分子层 （ 图 ）
细胞膜蛋白质 （ 图 ）
细胞膜糖类 （ 图 ）
第一节 细胞膜的基本结构和
跨膜物质转运功能
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单纯扩散：某些脂溶性物质，如 O2,CO2等
气体分子，通过细胞膜由高浓度一侧向低浓度
一侧作跨膜运动或转运的过程。体内一些类固
醇激素虽系脂溶性物质，理论上也能够靠单纯
扩散由细胞外液进入胞浆内，但同时它们也可
以在某些膜蛋白质的, 帮助, 下较快地进入细
胞。
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（一）单纯扩散（ simple diffusion）
二、细胞膜的跨膜物转运功能
（二）易化扩散（ facilitated diffusion）
易化扩散：指非脂溶性或脂溶性甚小的
物质（如葡萄糖、氨基酸,Na+,K+,Ca2+
等无机离子）在细胞膜一些特殊蛋白质的
,帮助, 下，由膜的高浓度（高电位）一侧
向低浓度（低电位）一侧扩散或转运的过程。
易化扩散至少可区分为两种类型：一种是以
蛋白质载体为中介（ Carrier medialed）的易
化扩散 （ 图 ） ；另一种是以离子通道（ ion
channel）为中介的易化扩散 （ 图 ）
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（三）主动转运（ active transport）
主动转运,指细胞通过本身的某种耗能过程将某
种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓
度一侧的过程。在细胞膜的主动转运中研究得最
充分的是对 Na+和 K+的主动转运过程。
钠 -钾泵 （ sodium-potassium pump）：是镶嵌在膜
的脂质双分子层中的、具有 ATP酶活性的特殊蛋
白质。它可被 Na+,K+和 Mg2+等离子所激活，
通过分解 ATP为物质主动转运提供能量 （ 图 ） 。
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2,继发性主动转运（葡萄糖的主动转运） （ 图 ）
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（三）主动转运
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（四）出胞（ exocytosis）
和入胞 （ endocytosis）
入胞：指细胞外某些大
分子物质或团块 （ 例如侵
入动物体内的细菌, 病毒
或大分子蛋白质等 ） 被整
批转入细胞的过程 。 如进
入的物质是固体物质, 便
称为吞噬 （ phagocytosis） ；
如进入的是液体物质,
则称为吞饮 （ pinocytosis） 。
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（四）出胞（ exocytosis）和入胞（ endocytosis）
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出胞：指某些大分
子物质或团块由细
胞排出的过程。例
如，腺细胞分泌某
些酶和粘液，内分
泌腺分泌激素以及
神经末稍释放递质
等都属于出胞作用
第二节 细胞的跨膜信息传递功能
一、跨膜信息传递的概念
跨膜信息传递（ transmembrane signaling
transmission） (举例阐明其内涵 )
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二、跨膜信息传递的主要方式
（一）通过膜受体 -通道蛋白质完成的跨
膜信息传递
受体（ receptor）：指细胞中（包括细胞膜
和细胞内）某些能与激素、递质和其它生物活
性物质结合，并能引起特定生物学效应的特殊
结构。通常是存在于细胞膜或细胞内的特殊蛋
白质，主要是球状蛋白，也有的是糖蛋白或脂
蛋白。
通道（ ion channel）可分为化学门控通道
（ chemically-gated channel）和电压门控通道
（ voltage-gated channel） (图 ) 。
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（二）由膜受体,G蛋白和膜的效应器酶
组成的跨膜信息传递系统
1,由膜受体,G蛋白和腺苷酸环化酶组成的跨膜信息
传递系统
2,由膜受体,G蛋白和磷脂酶 C组成的跨膜信息传递
系统
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G蛋白, 鸟苷酸结合蛋白的简称，有 10多种亚型，但
其结构和功能极为相似。 G蛋白通常由 α,β和 γ3个亚单
位组成，其中 α亚单位起催化作用。无活性的 G蛋白
（抑制性 G蛋白）与 1分子 GDP结合；已激活的 G蛋白
（兴奋性 G蛋白）其 α亚单位与 GDP和其它 2个亚单位分
离，而与 1分子 GTP结合，并对膜的效应器酶起催化作
用，后者的激活可引起胞浆中第二信使生成增加或减少
（ 图 ） 。
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（二）由膜受体,G蛋白和膜的效应器酶
组成的跨膜信息传递系统
第二信使, 在细胞内继续传递激素所携带的调节信息的
特殊化学物质，称为第二信使。含氮类激素的第二信使为
cAMP，甾体类激素的第二信使为细胞内的激素 -受体复合
物。此外,Ca2+,cGMP、前列腺素、三磷酸肌醇（ IP3）
和二酰甘油（ DG）也可作为第二信使。 （ 图 ）
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组成的跨膜信息传递系统
（三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信息传递
如 胰岛素 和 细胞生长因子 等的跨膜信息传递过程，其特点,
1,无 G蛋白参与
2,无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活
3,该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化的位点是
底物蛋白中的酪氨酸残基，并由此实现细胞外信息对细
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第三节 细胞的兴奋性和生物电现象
一、细胞的兴奋性
（一）兴奋性和兴奋的含义
兴奋性 （ excitability）：细胞受到刺激后具有产
生动作电位的能力或特性，称为兴奋性。
兴奋 （ excitation）：细胞受刺激后产生了动作电
位，称为兴奋 。
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阈强度 （ threshold intensity）：引起组织细胞产生兴奋
的最小刺激强度。阈刺激 阈下刺激 阈上刺激
2,刺激的持续时间
时间阈值,引起组织产生兴奋的最短刺激作用时间
3,强度 -时间变化率
强度 — 时间变化曲线 （ 图 ）
基强度（ rheobase） 时值（ chronaxie）
（二）刺激引起兴奋的条件
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（三）组织兴奋性的变化
绝对不应期（ absolute refractory period）
相对不应期（ relative refractory period）
超常期（ supranormal period）
低常期（ subnormal period）
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生物电现象, 细胞在静息或活动状态下所伴随的各种电现象（离子电流、
溶液导电、静息电位、动作电位等）总称为生物电现象。
极化 （ polarization）：静息状态下，细胞膜外为正电位，膜内为负电位
的状态，称为极化。
去极化 （ depolarization）：生物膜受到刺激或损伤后，膜内外的电位差
逐渐减小，极化状态逐步消徐，此种过程称为去极化。
超极化 （ hyperpolarization）：原有极化程度增强，静息电位的绝对值增
大，兴奋性降低的状态。
复极化 （ repolarization）：由去极化状态恢复到静息时膜外为正、膜内
为负的极化状态的过程，称为复极化。
二、细胞的生物电现象
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1,静息电位的概念
静息电位（ resting potential）：细胞未受刺激时，存
在于膜内外两侧的电位差。
K+的平衡电位（ equilibrium potential）：当膜内外
K+浓度差所形成的向外扩散力量和阻止 K+继续外流的
电场力达到动态平衡时,K+的净通量为零，此时所形
成的电位差稳定于某一数值而不再增加，此电位差称为
K+的平衡电位。
（一）静息电位
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Nernst 公式,Ek= RT ZF ·ln [K
+]0
[K+]i
2,静息电位形成的机理
1,动作电位的概念
动作电位（ action potential）：细胞膜受到刺激后，在静
息电位的基础上膜两侧电位所发生的快速、可逆的倒转和复
原。
（二）动作电位
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锋电位（ spike potential）：构成动作电位主
要部分的一次短促而尖锐的脉冲样变化，是细
胞兴奋的标志。
后电位（ after potential）：继锋电位后所出
现的电位波动，可分为负后电位（去极化后电
位）和正后电位（超极化后电位）。它代表细
胞兴奋后兴奋性的恢复过程。 （ 图 ）
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3,动作电位传导
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刺激作用的时间
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