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生理学部分
第一单元 细胞的基本功能
细胞是构成人体的最基本的功能单位。每种细胞分布于机体的特定部位，执行特殊的功能。细胞的基本功能包括：细胞膜的物质转运功能、细胞的信号转导功能、细胞膜的生物电现象和肌细胞的收缩功能。
1.细胞膜的结构和物质转运功能
(1)膜结构的液态镶嵌模型 细胞新陈代谢过程中需要不断选择性地通过细胞膜摄入和排出某些物质。细胞膜和细胞器膜主要有脂质和蛋白质组成。根据膜结构的液态镶嵌模型，认为膜是以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。大部分物质的跨膜转运都与镶嵌在膜上的这些特殊蛋白质有关。
(2)细胞膜的物质转运功能 物质的跨膜转运途径有：
1)单纯扩散：是一种简单的物理扩散，即脂溶性高和分子量小的物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的跨膜运动。扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。脂溶性高、分子量小的物质容易通过细胞膜脂质双层，如O2、CO2、N2、乙醇、尿素和水分子等。扩散的最终结果是该物质在膜两侧的浓度差消失。
2)经载体和通道膜蛋白介导的跨膜转运：带电离子和水溶性分子的跨膜转运需要由膜蛋白的介导来完成。其中经载体和通道膜蛋白介导的易化扩散属于被动转运，转运过程本身不需要消耗能量，是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。①经载体易化扩散指葡萄糖、氨基酸、核苷酸等许多重要的营养物质借助载体蛋白顺浓度梯度跨膜转运的过程。②经通道易化扩散指溶液中的Na+、Cl-、Ca2+、K+等带电离子，借助通道蛋白的介导，顺浓度梯度或电位梯度跨膜扩散。通道对离子的导通表现出的开放与关闭两种状态，受膜电位、化学信号和机械刺激等调控，因此，离子通道又分为电压门控通道(细胞膜Na+、K+、Ca2+通道)、化学门控通道(终板膜ACh受体离子通道)和机械门控通道(听毛细胞离子通道)。
3)主动转运：是由离子泵和转运体膜蛋白介导的消耗能量、逆浓度梯度和电位梯度的跨膜转运，分原发性主动转运和继发性主动转运。①原发性主动转运:指细胞直接利用代谢产生的能量将物质(带电离子)逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运的过程。介导这一过程的膜蛋白为离子泵。在哺乳动物细胞膜上普遍存在的离子泵是钠-钾泵，简称钠泵，也称Na+-K+-ATP酶。钠泵每分解1分子ATP可将3个Na+移出胞外，同时将2个K+移入胞内，由此造成细胞内的K+的浓度为细胞外液中的30倍左右，而细胞外液中的Na+的浓度为胞质中10倍左右。钠泵活动的重要生理意义：维持细胞内高K+，是胞质内许多代谢反应所必需的，如核糖体合成蛋白质；膜外高Na+状态，为许多代谢反应正常进行提供必需条件；钠泵活动造成的膜内外Na+和K+的浓度差，是细胞生物电活动产生的前提条件；钠泵活动能维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定；Na+在膜两侧的浓度差是其他许多物质继发性主动转运(如葡萄糖、氨基酸，以及Na+-H+、Na+-Ca2+交换等)的动力；钠泵的活动对维持细胞内pH的稳定性也具有重要意义。②继发性主动转运：许多物质逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运时，所需能量不直接来自ATP分解，而是来自由Na+泵利用分解ATP释放的能量，在膜两侧建立的Na+浓度势能差，这种间接利用ATP能量的主动转运过程称为继发性主动转运。其机制是一种称为转运体的膜蛋白，利用膜两侧Na+浓度梯度完成的跨膜转运。如被转运的物质与Na+都向同一方向运动，称为同向转运，如葡萄糖在小肠黏膜重吸收的Na+-葡萄糖同向转运。如被转运的物质与Na+彼此向相反方向运动，则称为反向转运，如细胞普遍存在的Na+-H+交换和Na+-Ca2+交换。
2.细胞的跨膜信号转导 调节机体内各种细胞在时间和空间上有序的增殖、分化，协调它们的代谢、功能和行为，主要是通过细胞间数百种信号物质实现的。这些信号物质包括激素、神经递质和细胞因子等。根据细胞膜上感受信号物质的蛋白质分子的结构和功能的不同，跨膜信号转导的路径大致分为G-蛋白耦联受体介导的信号转导、离子通道受体介导的信号转导和酶耦联受体介导的信号转导三类。
(1)G-蛋白耦联受体信号转导的主要途径 已知有100多种配体可通过G-蛋白耦联受体实现跨膜信号转导，包括生物胺类激素如肾上腺素、去甲肾上腺素、组胺、5-羟色胺，肽类激素如缓激肽、黄体生成素、甲状旁腺激素，以及气味分子和光量子等。根据效应器酶以及胞内第二信使信号转导成分的不同，其主要反应途径有以下两条：
1)受体-G蛋白-Ac途径：激素为第一信使，带着内外界环境变化的信息，作用于靶细胞膜上的相应受体，经G-蛋白耦联，激活膜内腺苷酸环化酶(Ac)，在Mg2+作用下，催化ATP转变为环磷酸腺苷(cAMP)，则细胞内的cAMP作为第二信使，激活cAMP依赖的蛋白激酶(PKA)，进而催化细胞内多种底物磷酸化，最后导致细胞发生生物效应，如细胞的分泌，肌细胞的收缩，细胞膜通透性改变，以及细胞内各种酶促反应等。
2)受体-G蛋白-PLC途径：胰岛素、催产素、催乳素，以及下丘脑调节肽等与膜受体结合使其活化后，经G-蛋白耦联作用，激活膜内效应器酶一磷脂酶C(PLC)，它使磷脂酰二磷酸肌醇(PIP2)分解，生成三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DG)。IP3和DG作为第二信使，在细胞内发挥信息传递作用。IP3首先与内质网外膜上的Ca2+通道结合，使内质网释放Ca2+入胞浆，导致胞浆内Ca2+浓度明显增加，Ca2+与细胞内钙调蛋白(CaM)结合，激活蛋白激酶，促进蛋白质磷酸化，从而调节细胞的功能活动。DG的作用主要是特异性激活蛋白激酶C(PKC)。PKC与PKA一样可使多种蛋白质或酶发生磷酸化反应，进而调节细胞的生物效应。
(2)离子受体介导的信号转导途径 离子通道受体也称促离子型受体，受体蛋白本身就是离子通道，通道的开放既涉及离子本身的跨膜转运，又可实现化学信号的跨膜转导。例如，骨骼肌终板膜上N2型ACh受体为化学门控通道，当与ACh结合后，发生构象变化及通道的开放，不仅引起Na+和K+经通道的跨膜流动，而且它们的跨膜流动造成膜的去极化，并以终板电位的形式将信号传给周围肌膜，引发肌膜的兴奋和肌细胞的收缩，从而实现ACh的信号跨膜转导。
(3)酶耦联受体介导的信号转导途径 酶耦联受体具有和G-蛋白耦联受体完全不同的分子结构和特性，受体分子的胞质侧自身具有酶的活性，或者可直接结合与激活胞质中的酶。较重要的有酪氨酸激酶受体和鸟苷酸环化酶受体两类。①酪氨酸激酶受体本身具有酪氨酸蛋白激酶(PTK)活性，当激素与受体结合后，可使位于膜内区段上的PTK激活，进而使自身肽链和膜内蛋白底物中的酪氨酸残基磷酸化，经胞内一系列信息传递的级联反应，最终导致细胞核内基因转录过程的改变以及细胞内相应的生物效应。大部分生长因子、胰岛素和一部分肽类激素都是通过该类受体信号转导。②鸟苷酸环化酶受体与配体(心房钠尿肽)结合，将激活鸟苷酸环化酶(GC)，GC使胞质内的GTP环化，生成cGMP，cGMP结合并激活蛋白激酶G(PKG)，PKG对底物蛋白磷酸化，从而实现信号转导。
3.细胞的生物电现象 ......
生理学部分
第一单元 细胞的基本功能
细胞是构成人体的最基本的功能单位。每种细胞分布于机体的特定部位，执行特殊的功能。细胞的基本功能包括：细胞膜的物质转运功能、细胞的信号转导功能、细胞膜的生物电现象和肌细胞的收缩功能。
1.细胞膜的结构和物质转运功能
(1)膜结构的液态镶嵌模型 细胞新陈代谢过程中需要不断选择性地通过细胞膜摄入和排出某些物质。细胞膜和细胞器膜主要有脂质和蛋白质组成。根据膜结构的液态镶嵌模型，认为膜是以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。大部分物质的跨膜转运都与镶嵌在膜上的这些特殊蛋白质有关。
(2)细胞膜的物质转运功能 物质的跨膜转运途径有：
1)单纯扩散：是一种简单的物理扩散，即脂溶性高和分子量小的物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的跨膜运动。扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。脂溶性高、分子量小的物质容易通过细胞膜脂质双层，如O2、CO2、N2、乙醇、尿素和水分子等。扩散的最终结果是该物质在膜两侧的浓度差消失。
2)经载体和通道膜蛋白介导的跨膜转运：带电离子和水溶性分子的跨膜转运需要由膜蛋白的介导来完成。其中经载体和通道膜蛋白介导的易化扩散属于被动转运，转运过程本身不需要消耗能量，是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。①经载体易化扩散指葡萄糖、氨基酸、核苷酸等许多重要的营养物质借助载体蛋白顺浓度梯度跨膜转运的过程。②经通道易化扩散指溶液中的Na+、Cl-、Ca2+、K+等带电离子，借助通道蛋白的介导，顺浓度梯度或电位梯度跨膜扩散。通道对离子的导通表现出的开放与关闭两种状态，受膜电位、化学信号和机械刺激等调控，因此，离子通道又分为电压门控通道(细胞膜Na+、K+、Ca2+通道)、化学门控通道(终板膜ACh受体离子通道)和机械门控通道(听毛细胞离子通道)。
3)主动转运：是由离子泵和转运体膜蛋白介导的消耗能量、逆浓度梯度和电位梯度的跨膜转运，分原发性主动转运和继发性主动转运。①原发性主动转运:指细胞直接利用代谢产生的能量将物质(带电离子)逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运的过程。介导这一过程的膜蛋白为离子泵。在哺乳动物细胞膜上普遍存在的离子泵是钠-钾泵，简称钠泵，也称Na+-K+-ATP酶。钠泵每分解1分子ATP可将3个Na+移出胞外，同时将2个K+移入胞内，由此造成细胞内的K+的浓度为细胞外液中的30倍左右，而细胞外液中的Na+的浓度为胞质中10倍左右。钠泵活动的重要生理意义：维持细胞内高K+，是胞质内许多代谢反应所必需的，如核糖体合成蛋白质；膜外高Na+状态，为许多代谢反应正常进行提供必需条件；钠泵活动造成的膜内外Na+和K+的浓度差，是细胞生物电活动产生的前提条件；钠泵活动能维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定；Na+在膜两侧的浓度差是其他许多物质继发性主动转运(如葡萄糖、氨基酸，以及Na+-H+、Na+-Ca2+交换等)的动力；钠泵的活动对维持细胞内pH的稳定性也具有重要意义。②继发性主动转运：许多物质逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运时，所需能量不直接来自ATP分解，而是来自由Na+泵利用分解ATP释放的能量，在膜两侧建立的Na+浓度势能差，这种间接利用ATP能量的主动转运过程称为继发性主动转运。其机制是一种称为转运体的膜蛋白，利用膜两侧Na+浓度梯度完成的跨膜转运。如被转运的物质与Na+都向同一方向运动，称为同向转运，如葡萄糖在小肠黏膜重吸收的Na+-葡萄糖同向转运。如被转运的物质与Na+彼此向相反方向运动，则称为反向转运，如细胞普遍存在的Na+-H+交换和Na+-Ca2+交换。
2.细胞的跨膜信号转导 调节机体内各种细胞在时间和空间上有序的增殖、分化，协调它们的代谢、功能和行为，主要是通过细胞间数百种信号物质实现的。这些信号物质包括激素、神经递质和细胞因子等。根据细胞膜上感受信号物质的蛋白质分子的结构和功能的不同，跨膜信号转导的路径大致分为G-蛋白耦联受体介导的信号转导、离子通道受体介导的信号转导和酶耦联受体介导的信号转导三类。
(1)G-蛋白耦联受体信号转导的主要途径 已知有100多种配体可通过G-蛋白耦联受体实现跨膜信号转导，包括生物胺类激素如肾上腺素、去甲肾上腺素、组胺、5-羟色胺，肽类激素如缓激肽、黄体生成素、甲状旁腺激素，以及气味分子和光量子等。根据效应器酶以及胞内第二信使信号转导成分的不同，其主要反应途径有以下两条：
1)受体-G蛋白-Ac途径：激素为第一信使，带着内外界环境变化的信息，作用于靶细胞膜上的相应受体，经G-蛋白耦联，激活膜内腺苷酸环化酶(Ac)，在Mg2+作用下，催化ATP转变为环磷酸腺苷(cAMP)，则细胞内的cAMP作为第二信使，激活cAMP依赖的蛋白激酶(PKA)，进而催化细胞内多种底物磷酸化，最后导致细胞发生生物效应，如细胞的分泌，肌细胞的收缩，细胞膜通透性改变，以及细胞内各种酶促反应等。
2)受体-G蛋白-PLC途径：胰岛素、催产素、催乳素，以及下丘脑调节肽等与膜受体结合使其活化后，经G-蛋白耦联作用，激活膜内效应器酶一磷脂酶C(PLC)，它使磷脂酰二磷酸肌醇(PIP2)分解，生成三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DG)。IP3和DG作为第二信使，在细胞内发挥信息传递作用。IP3首先与内质网外膜上的Ca2+通道结合，使内质网释放Ca2+入胞浆，导致胞浆内Ca2+浓度明显增加，Ca2+与细胞内钙调蛋白(CaM)结合，激活蛋白激酶，促进蛋白质磷酸化，从而调节细胞的功能活动。DG的作用主要是特异性激活蛋白激酶C(PKC)。PKC与PKA一样可使多种蛋白质或酶发生磷酸化反应，进而调节细胞的生物效应。
(2)离子受体介导的信号转导途径 离子通道受体也称促离子型受体，受体蛋白本身就是离子通道，通道的开放既涉及离子本身的跨膜转运，又可实现化学信号的跨膜转导。例如，骨骼肌终板膜上N2型ACh受体为化学门控通道，当与ACh结合后，发生构象变化及通道的开放，不仅引起Na+和K+经通道的跨膜流动，而且它们的跨膜流动造成膜的去极化，并以终板电位的形式将信号传给周围肌膜，引发肌膜的兴奋和肌细胞的收缩，从而实现ACh的信号跨膜转导。
(3)酶耦联受体介导的信号转导途径 酶耦联受体具有和G-蛋白耦联受体完全不同的分子结构和特性，受体分子的胞质侧自身具有酶的活性，或者可直接结合与激活胞质中的酶。较重要的有酪氨酸激酶受体和鸟苷酸环化酶受体两类。①酪氨酸激酶受体本身具有酪氨酸蛋白激酶(PTK)活性，当激素与受体结合后，可使位于膜内区段上的PTK激活，进而使自身肽链和膜内蛋白底物中的酪氨酸残基磷酸化，经胞内一系列信息传递的级联反应，最终导致细胞核内基因转录过程的改变以及细胞内相应的生物效应。大部分生长因子、胰岛素和一部分肽类激素都是通过该类受体信号转导。②鸟苷酸环化酶受体与配体(心房钠尿肽)结合，将激活鸟苷酸环化酶(GC)，GC使胞质内的GTP环化，生成cGMP，cGMP结合并激活蛋白激酶G(PKG)，PKG对底物蛋白磷酸化，从而实现信号转导。
3.细胞的生物电现象 ......
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