Galería de mapas mentales Fisiología funciones básicas de las células.
Acerca de la fisiología: un mapa mental de las funciones básicas de las células, incluida la función de transporte de material de la membrana celular, la transducción de señales celulares, la contracción de las células musculares, la actividad eléctrica celular, etc.
Editado a las 2024-02-14 11:53:52,Este es un mapa mental sobre una breve historia del tiempo. "Una breve historia del tiempo" es una obra de divulgación científica con una influencia de gran alcance. No sólo presenta los conceptos básicos de cosmología y relatividad, sino que también analiza los agujeros negros y la expansión. del universo. temas científicos de vanguardia como la inflación y la teoría de cuerdas.
¿Cuáles son los métodos de fijación de precios para los subcontratos de proyectos bajo el modelo de contratación general EPC? EPC (Ingeniería, Adquisiciones, Construcción) significa que el contratista general es responsable de todo el proceso de diseño, adquisición, construcción e instalación del proyecto, y es responsable de los servicios de operación de prueba.
Los puntos de conocimiento que los ingenieros de Java deben dominar en cada etapa se presentan en detalle y el conocimiento es completo, espero que pueda ser útil para todos.
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funciones básicas de las células
Función de transporte de material de la membrana celular.
composición química de la membrana celular
lípidos
Fosfolípidos>70%, colesterol<30%, glicolípidos<10%; Contenido en fosfolípidos: fosfatidilcolina (capa exterior de la membrana) > fosfatidilserina > fosfatidiletanolamina > fosfatidilinositol (el más bajo, se puede utilizar como donante del segundo mensajero intracelular trifosfato de inositol IP3 y diacilglicerol DG)
proteína
Proteínas de la membrana superficial: 20% ~ 30%, principalmente adheridas a la superficie interna de la membrana celular; Proteínas integrales de membrana: 70% a 80%, cuyas cadenas peptídicas atraviesan la bicapa lipídica de la membrana una o repetidamente, en términos generales, las proteínas relacionadas con el transporte transmembrana de sustancias y las funciones del receptor son proteínas integrales de membrana, como transportadores, canales, bombas de iones, G; receptores acoplados a proteínas
carbohidrato
Principalmente algunas cadenas de oligosacáridos y polisacáridos, combinadas con proteínas de membrana o lípidos de membrana en forma de enlaces covalentes para formar glicoproteínas o glicolípidos.
Transporte de sustancias a través de membranas.
difusión simple
La difusión de sustancias a través de la membrana desde el lado de alta concentración de la membrana plasmática hasta el lado de baja concentración a través del espacio entre las moléculas de lípidos. Oxígeno, dióxido de carbono, etanol, urea, glicerina y otras sustancias liposolubles; Factores determinantes: diferencia de concentración en ambos lados de la membrana, permeabilidad de la membrana a la sustancia.
difusión facilitada
Se refiere al transporte transmembrana de sustancias de moléculas pequeñas no solubles en lípidos o iones cargados con la ayuda de proteínas transmembrana a lo largo del gradiente de concentración y el gradiente de potencial.
Difusión facilitada a través de canales: también llamados canales iónicos, sin capacidad de descomponer el ATP
También hay canales de agua.
Selectividad iónica
Propiedades de puerta
Canales dependientes de voltaje: regulados por potencial de membrana.
Canales regulados químicamente: regulados por ciertas sustancias químicas dentro o fuera de la membrana, y tienen funciones tanto de canal como de receptor.
Canales activados mecánicamente: regulados por estimulación mecánica, la membrana plasmática detecta la estimulación del estiramiento, lo que hace que los canales que contiene se abran.
Canales no cerrados: siempre abiertos, como los canales de fuga de potasio en las fibras nerviosas.
Difusión facilitada a través del portador.
El transporte de pequeñas moléculas solubles en agua a través de membranas a lo largo de un gradiente de concentración mediado por proteínas portadoras; Glucosa, aminoácidos, etc.
especificidad de estructura
fenómeno de saturación
inhibición competitiva
transporte activo
Ciertas sustancias se transportan a través de las membranas contra gradientes de concentración y gradientes de potencial con la ayuda de proteínas de membrana y energía proporcionada por el metabolismo celular. Según si las proteínas de membrana consumen energía directamente, se dividen en transporte activo primario y transporte activo secundario.
transporte activo primario
El proceso por el cual las células utilizan directamente la energía generada por el metabolismo para transportar sustancias contra gradientes de concentración o gradientes de potencial; La proteína de membrana o transportador que media en este proceso se llama bomba de iones, que es esencialmente una ATPasa.
Bomba sodio-potasio: Está compuesta por dos subunidades a (subunidad catalítica, que requiere la participación de iones sodio dentro de la membrana e iones potasio fuera de la membrana para tener actividad ATPasa) y b cada vez que se descompone una molécula de ATP, 3. Los iones de sodio salen de la célula y 2 iones de potasio ingresan a la célula.
Bomba de calcio: también llamada Ca2-ATPasa. La bomba de calcio en la membrana plasmática se llama ATPasa cálcica de la membrana plasmática (PMCA). Las bombas de calcio en el retículo sarcoplásmico y el retículo endoplásmico se llaman ATPasa cálcica del retículo sarcoplásmico y del retículo endoplásmico (SERCA); PMCA puede transportar 1 ion calcio desde el citoplasma al exterior de la célula por cada molécula de ATP descompuesta; SERCA puede transportar 2 iones de calcio desde el citoplasma al retículo endoplásmico por cada molécula de ATP descompuesta.
bomba de protones
Bomba de hidrógeno-potasio: Distribuida principalmente en la membrana apical de las células parietales de la glándula gástrica y las células intercalares del conducto colector renal, secreta iones de hidrógeno y absorbe iones de potasio, secreta iones de hidrógeno en el jugo gástrico o en la orina contra el gradiente de concentración y participa en la formación. de la función ácida gástrica y de la excreción renal.
Bomba de hidrógeno: Distribuida en las membranas de varios orgánulos, transporta iones de hidrógeno desde el citosol a los lisosomas, endosomas, complejo de Golgi, retículo endoplásmico y vesículas sinápticas.
transporte activo secundario
No proviene directamente de la descomposición del ATP, sino que utiliza el gradiente de concentración de iones sodio o iones hidrógeno establecido por el mecanismo de transporte activo primario para hacer que otras sustancias crucen la membrana contra el gradiente de concentración y el gradiente de potencial mientras los iones sodio o hidrógeno se difunden. a lo largo del gradiente de concentración.
Transporte simétrico: todas las moléculas o iones transportados se mueven en la misma dirección; como la reabsorción de glucosa en el epitelio de la mucosa del intestino delgado (2 iones de sodio y 1 de glucosa en la misma dirección) y la reabsorción en el epitelio del túbulo renal proximal (1 iones de sodio y 1 glucosa se mueve en la misma dirección) a través del transportador de sodio-glucosa
Antitransporte: Las moléculas o iones transportados se mueven en dirección contraria; Intercambiador de iones de sodio-calcio, intercambiador de iones de sodio-hidrógeno
Transporte de vesículas de membrana: las macromoléculas y las partículas que entran y salen de las células no pasan directamente a través de la membrana celular, sino que están rodeadas por la membrana para formar vesículas. El transporte se completa a través de una serie de procesos como la envoltura de la membrana, la fusión de la membrana y la membrana. separación.
Ingresa a la celda
Fagocitosis: la sustancia transportada ingresa a la célula en forma sólida.
Deglución: la sustancia transportada ingresa a la célula en forma líquida.
saliendo de la celda
Exocitosis continua: cuando la célula está en silencio, las vesículas secretoras se fusionan espontáneamente con la membrana celular y las sustancias macromoleculares de las vesículas se descargan continuamente de la célula.
Exocitosis regulada: cuando las células son inducidas por ciertas señales químicas (como hormonas) o eléctricas (como potenciales de acción), una gran cantidad de vesículas secretoras almacenadas en ciertas partes de la célula se fusionan con la membrana celular y expulsan el contenido de la vesícula. de la célula.
transducción de señales celulares
El proceso mediante el cual la información biológica (excitación o inhibición) se convierte y transmite entre células o dentro de las células y produce efectos biológicos, generalmente se refiere a la transducción de señales transmembrana, es decir, las sustancias biológicamente activas (hormonas, neurotransmisores, citoquinas, etc.) pasan a través de ellas. receptores El proceso de activar o inhibir funciones celulares a través de la acción de canales iónicos. Moléculas de señalización: Sustancias químicas implicadas en completar la comunicación de señales intercelulares o la transducción de señales intracelulares. Moléculas mensajeras: sustancias de moléculas pequeñas especializadas en transportar información biológica. Vía de transducción de señales: una cadena de moléculas de señales que completa la conversión y transmisión de información biológica entre células o dentro de las células.
mediado por canal iónico
Los canales activados químicamente tienen las funciones tanto de receptores como de canales iónicos, también conocidos como receptores de canales iónicos, por ejemplo, receptores nicotínicos de acetilcolina, receptores ionotrópicos de glutamato. Los canales activados por voltaje y los canales activados mecánicamente tienen funciones de transducción de señales "promotoras de iones" similares a los canales activados por sustancias químicas. También pueden clasificarse como receptores de tipo canal iónico, pero solo aceptan señales eléctricas o mecánicas.
Mediada por receptor acoplado a proteína G
Receptor acoplado a proteína G: se refiere a un tipo de receptor que, después de ser activado por un ligando, actúa sobre la proteína G acoplada a él y luego desencadena una serie de reacciones en cascada dominadas por proteínas de señalización para completar la transducción de señales transmembrana. Las moléculas de señalización implicadas en este tipo de transducción incluyen una variedad de proteínas de señalización (receptores acoplados a proteína G, proteínas G, efectoras de proteína G, proteínas quinasas) y segundos mensajeros.
Receptor acoplado a proteína G
Hay muchos tipos y están ampliamente distribuidos, y es un receptor transmembrana 7 después de ser activado por un ligando, el receptor acoplado a proteína G se une y activa la proteína G cambiando la conformación molecular.
Proteína G
La abreviatura de proteína de unión a guanilato es una proteína G trimérica que existe en el lado interno de la membrana celular y está compuesta por tres subunidades: a, b y g; La subunidad a es la unidad funcional principal y tiene la capacidad de unirse a GTP o GDP y la actividad GTPasa; las subunidades b y g forman un complejo funcional; La proteína G se une al GDP para formar un complejo trímero de proteína G-GDP, que está en estado inactivo, y se une al GTP para formar el estado activado (la proteína G activada se disocia en dos partes, el complejo a-GTP y bg, cada uno de los cuales activa Efectores posteriores, transduce señales a las células.
efector de proteína G
Los efectores de la proteína G, objetivos sobre los que actúan directamente las proteínas G, incluyen enzimas efectoras, canales iónicos de membrana y proteínas transportadoras de membrana; Las enzimas efectoras incluyen la adenilil ciclasa AC, la fosfolipasa C (PLC), la fosfolipasa A2 (PLA2) y la fosfodiesterasa PDE. Su función: catalizar la generación (o descomposición) de segundos mensajeros.
Segundo mensajero: se refiere a las moléculas mensajeras intracelulares producidas después de que las moléculas mensajeras extracelulares (primeros mensajeros), como hormonas, neurotransmisores y citocinas, actúan sobre los receptores de membrana. Por lo general, se refieren a enzimas efectoras activadas por proteínas G que luego se descomponen en células pequeñas. las moléculas producidas por sustratos pueden activar aún más las proteínas quinasas; Monofosfato de adenosina cíclico AMPc, trifosfato de inositol IP3, diacilglicerol DG, monofosfato de guanosina cíclico GMPc, ion calcio, ácido araquidónico AA
proteína quinasa
Tipo de enzima que transfiere el grupo fosfato de la molécula de ATP a la proteína sustrato para producir la fosforilación de proteínas; Si la proteína sustrato también es una proteína quinasa, puede desencadenar una fosforilación secuencial en forma de cascada, llamada reacción en cascada de fosforilación; La fosforilación causada por proteínas quinasas puede terminar mediante la desfosforilación del sustrato por la proteína fosfatasa presente en la célula. por ejemplo: proteína quinasa dependiente de AMPc (proteína quinasa A, PKA), proteína quinasa dependiente de Ca2 (proteína quinasa C, PKC)
Mediado por receptor ligado a enzima
Se refiere a un receptor de membrana que tiene por sí mismo actividad enzimática o está combinado con una enzima; Características estructurales: cada molécula receptora tiene un solo segmento transmembrana, el dominio extracelular contiene un sitio que puede unirse a ligandos y el dominio intracelular tiene actividad enzimática o un sitio que puede unirse a una enzima.
Receptor de tirosina quinasa TKR
El dominio intracelular tiene actividad tirosina quinasa, incluido el factor de crecimiento epidérmico, el factor de crecimiento derivado de plaquetas, el factor de crecimiento de fibroblastos, el factor de crecimiento de hepatocitos y la insulina; Se une al ligando - la tirosina quinasa se activa - fosforila los residuos de tirosina de las proteínas posteriores (si es una proteína estructural o funcional - cambia directamente la función celular; si es una proteína de señalización - desencadena procesos de transducción de señales posteriores)
Receptor de unión a tirosina quinasa TKAR
No tiene actividad enzimática. Después de la activación, se une a la tirosina quinasa en el citoplasma y la activa, fosforilando así los residuos de tirosina de las proteínas de señalización posteriores. Los ligandos que activan este tipo de receptores son diversos factores de crecimiento, como la eritropoyetina, el interferón, la interleucina, la hormona del crecimiento, la prolactina y la leptina.
Receptor de guanilil ciclasa GC
Es una única molécula α-helicoidal transmembrana con un dominio de unión a ligando en el extremo N extracelular y un dominio activo de GC en el extremo C intracelular; Péptido natriurético auricular ANP/péptido natriurético cerebral BNP - receptor de guanilil ciclasa - genera GTP para generar cGMP - cGMP activa la proteína quinasa dependiente de cGMP PKG - PKG actúa como sustrato para la serina/treonina proteína quinasa Fosforilación de sustancias para lograr la transducción de señales; El receptor sobre el que actúa el NO es un GC soluble libre en el citoplasma, que también produce efectos biológicos a través de la vía cGMP-PKG tras ser activado.
receptor de serina/treonina quinasa
El dominio intracelular de este tipo de receptor tiene actividad de serina/treonina quinasa. Después de la activación, fosforila los residuos de serina/treonina de la proteína Smad y se transloca al núcleo para regular la expresión de genes proteicos específicos.
mediado por receptor de reclutamiento
Un único receptor transmembrana. El dominio intracelular no tiene actividad enzimática. Sin embargo, una vez que el dominio extracelular se une a un ligando, su dominio intracelular puede reclutar quinasas o proteínas adaptadoras en el citoplasma para activar señales posteriores que no involucran vías de transducción clásicas. ; Regula principalmente las funciones de las células hematopoyéticas y de las células inmunes.
mediado por receptor nuclear
Los receptores intracelulares se denominan colectivamente receptores nucleares.
contracción de las células musculares
unión neuromuscular del músculo esquelético
Estructura
Es una estructura especializada entre las terminaciones nerviosas motoras y las células del músculo esquelético que inervan. Está compuesta por una membrana prearticular, una membrana postarticular y un espacio articular. Membrana prejuncional: parte de la membrana terminal del axón de un nervio motor. Membrana posarticular: la membrana de las células del músculo esquelético opuesta a la membrana prearticular, también llamada membrana de la placa terminal, es un surco poco profundo que está deprimido hacia adentro. La membrana de la placa terminal en la parte inferior del surco está hundida hacia adentro para formar muchas. arrugas.
proceso de transferencia de emoción
El AP transmitido desde la fibra nerviosa motora a la terminal del axón desencadena la salida de vesículas sinápticas dependientes de iones de calcio desde la membrana de la preunión y libera Ach en la brecha de la unión. La Ach activa el canal catiónico del receptor de Ach del tipo molécula de nitrógeno en la membrana de la placa terminal. producir cambios en el potencial de membrana
acoplamiento excitación-contracción
concepto
Mecanismo intermediario que vincula el proceso de excitación eléctrica de la AP producida por las células del músculo estriado con la contracción mecánica del deslizamiento de los miofilamentos.
Los pasos básicos
1. Conducción del potencial de acción de la membrana del túbulo T: el potencial de acción en el sarcolema se transmite a lo largo de la membrana del túbulo T hacia el interior de la célula y activa los canales de calcio tipo L en la membrana del túbulo T y el sarcolema.
2. Liberación de iones de calcio en el JSR: la despolarización del sarcolema hace que el músculo esquelético desencadene un mecanismo de liberación de calcio a través de cambios conformacionales. En el miocardio, el calcio induce un mecanismo de liberación de calcio, lo que hace que los iones de calcio en el JSR se liberen al citoplasma.
3. Los iones de calcio desencadenan el deslizamiento de los miofilamentos: el aumento en la concentración de iones de calcio citoplasmáticos hace que los iones de calcio se unan a Tnc y desencadenen la contracción muscular.
4. El JSR recupera los iones de calcio: en el músculo esquelético, casi todos los iones de calcio del citoplasma se devuelven al SR a través de la bomba de calcio en la membrana del LSR activada. La mayoría de los iones de calcio del citoplasma del miocardio se recuperan. Reciclado, una pequeña parte se descarga al exterior de la célula mediante el intercambiador de iones de sodio-calcio y la bomba de calcio en el sarcolema.
deslizamiento de miofilamentos
actividad eléctrica celular
Las células se acompañan de fenómenos eléctricos cuando realizan actividades vitales, lo que se denomina bioelectricidad celular; Se genera por el flujo de algunos iones cargados a través de la membrana y se manifiesta como un cierto potencial transmembrana, denominado potencial de membrana.
Potencial de reposo RP
concepto
La diferencia de potencial entre el negativo interno y el positivo externo que existe en ambos lados de la membrana celular en estado de reposo.
mecanismo de producción
Causa básica: Transporte de iones cargados a través de membranas; En un estado de reposo, la permeabilidad de la membrana celular a varios iones es mayor con los iones de potasio, y el potencial de reposo está más cerca del potencial de equilibrio de los iones de potasio (debido a que la membrana celular todavía tiene una cierta permeabilidad a los iones de sodio en reposo, la la medición real es ligeramente menor que el potencial de equilibrio de los iones de potasio)
potencial de acción AP
concepto
Después de que las células reciben una estimulación efectiva basada en el potencial de reposo, generan una rápida fluctuación del potencial de membrana que puede propagarse a distancia.
composición
Ir a los extremos
Fase repolar
Potencial máximo
potencial de retorno
Después del potencial de despolarización ADP
después del potencial de hiperpolarización AHP
Características
El fenómeno del “todo o nada”
propagación sin atenuación
Entrega de pulso
mecanismo de producción
Dos factores: 1. Fuerza impulsora electroquímica 2. Permeabilidad de la membrana celular a los iones; La generación de potencial de acción es el resultado de cambios en el potencial de reposo.
La tetrodotoxina (TTX) bloquea los canales de sodio; la tetraetilamina (TEA) bloquea los canales de potasio.
disparador AP
Intensidad umbral: El estímulo mínimo que puede hacer que las células generen potenciales de acción. Los estímulos equivalentes a la intensidad umbral se denominan estímulos umbral mayores o menores que la intensidad umbral se denominan estímulos supraumbral y estímulos subumbral respectivamente. Potencial de umbral: el valor crítico del potencial de membrana que puede desencadenar el potencial de acción se denomina potencial de umbral; La intensidad del estímulo umbral es suficiente para despolarizar el potencial de reposo de la célula hasta el nivel de potencial umbral.
Propagación de AP
Difundir en la misma celda
Se propaga en forma de corriente local; conduce de forma saltadora sobre fibras nerviosas mielinizadas.
propagarse entre las células
Algunos tejidos, como el núcleo interno del cerebro, el músculo cardíaco y ciertos tipos de músculo liso, tienen uniones entre células; Hay sinapsis eléctricas y químicas entre las células nerviosas.
Cambios periódicos en la excitabilidad después de la excitación celular.
período refractario absoluto
período refractario relativo
periodo sobrenatural
periodo normal bajo
potencial electrotónico
concepto
El potencial de membrana cuya distribución espacial y cambios temporales están determinados por las propiedades eléctricas pasivas de la membrana se denomina potencial de tensión puntual.
Alcance extendido
Descrito por una constante espacial, se refiere a la distancia espacial extendida cuando el potencial de membrana decae al 37% de su valor máximo, representado por l; Aumentar la resistencia de la membrana o reducir la resistencia axial puede aumentar l
Velocidad de generación
La constante de tiempo se utiliza para describir las características de cambio de tiempo del potencial electrotónico, que se refiere al tiempo necesario para que el potencial de membrana aumente al 63% del valor máximo durante la carga o caiga al 37% del valor inicial durante la descarga, representado por t; La reducción de la capacitancia de la membrana acorta el tiempo que tarda el potencial electrotónico en alcanzar un valor estable.
polaridad
Inyectar una carga positiva en una celda exhibe un potencial electrotónico despolarizante; inyectar una carga negativa en una celda exhibe un potencial electrotónico hiperpolarizante.
característica
potencial graduada
conducción atenuante
Los potenciales se pueden fusionar
potencial local
concepto
Después de que la célula es estimulada, el cambio en el potencial de membrana que se forma por las características activas de la membrana, es decir, la apertura de algunos canales iónicos, y no puede propagarse a largas distancias, se llama potencial local.
característica
potencial graduada
conducción atenuante
sin periodo refractario
Las reacciones pueden superponerse, sumarse en el tiempo, sumarse en el espacio.