簡(jiǎn)介:2024/4/1,1,,02,,11,,12,1,,植物生理學(xué),PLANTPHYSIOLOGY,,,內(nèi)蒙古農(nóng)大學(xué)植物生理教研室,,INNERMONGOLIAAGRICULTURALUNIVERSITY,2024/4/1,2,第三章植物的光合作用第一節(jié)光合作用的研究意義第二節(jié)葉綠體和葉綠體色素第三節(jié)光合作用的機(jī)理第四節(jié)光呼吸第五節(jié)影響光合作用的因素第六節(jié)光合作用與作物生產(chǎn)第七節(jié)光合作用產(chǎn)物的運(yùn)輸與分配,2024/4/1,3,1早期研究,光合作用的早期研究基本概念碳素同化作用自養(yǎng)生物將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物的過(guò)程。碳素同化作用包括細(xì)菌光合作用綠色植物光合作用化能合成作用綠色植物光合作用綠色植物吸收光能、同化CO2和水、合成有機(jī)物、釋放氧的過(guò)程,如下式所表達(dá),2024/4/1,4,歷程,早期研究歷程18世紀(jì)初,尚未認(rèn)識(shí)到氣體的營(yíng)養(yǎng)作用;1727年,HALES提出植物營(yíng)養(yǎng)也可能來(lái)自于空氣;1771年,JPRIESTLEY做薄荷枝條、小鼠、燃燒蠟燭的鐘罩試驗(yàn)。是年被定為光合作用的發(fā)現(xiàn)年代;1782年,JSENEBIER證明CO2為必需,O2為產(chǎn)物;1804年,NTDESAUSSURE指出水參與光合作用;1864年,JVSACHS觀測(cè)到淀粉粒的生成;19世紀(jì)末,光合作用總反應(yīng)式完成。,2024/4/1,5,二十世紀(jì)初確定了光合作用的總反應(yīng)式光6CO26H2O───→C6H12O66O2綠色植物后來(lái)又將其簡(jiǎn)化為光CO2H2O───→CH2OO2葉綠體光合作用的意義1、合成有機(jī)物;2、蓄積太陽(yáng)能;3、凈化空氣,2024/4/1,6,,FIGURE31,第二節(jié)葉綠體和葉綠體色素1、葉綠體11葉綠體的發(fā)育、形態(tài)及分布12葉綠體的基本結(jié)構(gòu)(1)葉綠體被膜;(2)基質(zhì)及內(nèi)含物;(3)類(lèi)囊體,2024/4/1,7,,,圖31玉米的葉綠體(A)和類(lèi)囊體(B)的超微結(jié)構(gòu)CE被摸;GL基粒片層;P基粒;SL基質(zhì)片層;S基質(zhì)。GRANUM(基粒);STROMA(間質(zhì));THYLAKOID(類(lèi)囊體);LUMEN(通道);STROMATHYLAKOID(間質(zhì)片層);APPRESSEDREGION();NONAPPRESSEDREGION(),2024/4/1,8,2、葉綠體色素21葉綠體色素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)葉綠素(2)類(lèi)胡蘿卜素(3)藻膽素22葉綠體色素的吸收光譜(1)輻射能量QHΥΥC/ΛENHΥNHC/Λ(2)吸收光譜23葉綠素的生物合成及其與環(huán)境條件的關(guān)系231葉綠素的生物合成232影響葉綠素形成的條件1光2溫度3營(yíng)養(yǎng)元素4氧5水,2024/4/1,9,2光合色素,2光合色素21光合色素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)光合色素的種類(lèi)葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素、藻膽素。1葉綠素A和B葉綠素是一個(gè)雙羧酸的酯類(lèi),其羧基分別被葉醇和甲醇所酯化,不溶于水,溶于有機(jī)溶劑葉綠素A藍(lán)綠色,B黃綠色;雙羧酸酯,可發(fā)生皂化反應(yīng)。,2024/4/1,10,CHL結(jié)構(gòu),葉綠素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)頭部卟啉環(huán)中,MG帶正電荷,N帶負(fù)電荷,具極性,親水,易與蛋白質(zhì)結(jié)合;尾部葉醇長(zhǎng)鏈親脂,決定了葉綠素的脂溶性;MG原子可被H、CU、ZN置換;卟啉環(huán)的共扼雙鍵與,中央MG原子受光激發(fā)后,以直接能量傳遞方式(共扼傳遞)或電子傳遞方式表現(xiàn)出光化學(xué)性質(zhì)。,2024/4/1,11,2類(lèi)胡蘿卜素,不溶于水,溶于有機(jī)溶劑胡蘿卜素呈橙黃色,葉黃素呈黃色;不易被光氧化破壞;保護(hù)葉綠素免受光氧化破壞;吸收和傳遞光能。,2024/4/1,12,波長(zhǎng)能量,波長(zhǎng)與能量的關(guān)系ENHΝNHC/ΛE每MOL光子即愛(ài)因斯坦的能量KJ;N阿伏伽德羅常數(shù)6021023;H普郎克常數(shù)66310–34JS;Ν頻率C光速Λ波長(zhǎng)幾種光波的能量,2024/4/1,13,激退激發(fā),323熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象激發(fā)藍(lán)光激發(fā)葉綠素分子能量上升至第一單線(xiàn)態(tài)紅光激發(fā)葉綠素分子能量上升至第二單線(xiàn)態(tài)退激發(fā)①第二單線(xiàn)態(tài)→第一單線(xiàn)態(tài),放熱;②第一單線(xiàn)態(tài)→基態(tài),熒光;③第一單線(xiàn)態(tài)→三線(xiàn)態(tài),放熱;④三線(xiàn)態(tài)→基態(tài),磷光;⑤第一單線(xiàn)態(tài)→A,光化學(xué)反應(yīng),2024/4/1,14,2024/4/1,15,生物合成,324葉綠素的生物合成特點(diǎn)1以谷安酸和Α酮戊二酸為原料,合成過(guò)程復(fù)雜(2)主要分為兩個(gè)階段生物氧化階段和光氧化階段;前者主要受酶調(diào)節(jié),后者主要受光調(diào)節(jié)。(3)合成與分解代謝旺盛,葉綠素更新迅速(4)葉綠素與血紅素合成同出一源,結(jié)構(gòu)功能各異(5)葉綠素的生物合成受內(nèi)、外因素的調(diào)控外界條件主要有光、溫度、營(yíng)養(yǎng)元素、氧和水等方面。1)光照為必需條件,光照不足發(fā)生“黃化現(xiàn)象”,但許多植物種類(lèi)可在暗中合成葉綠素,機(jī)制尚不明;2)為酶促反應(yīng),受溫度影響很大,最適溫度20~30℃;3)N、MG是葉綠素的組分,F(xiàn)E、CU、MN、ZN是酶促輔因子,缺乏會(huì)導(dǎo)致植物缺綠癥,尤以缺N影響最大;4)缺水抑制葉綠素合成,加速其分解;“白化現(xiàn)象”受遺傳因素的控制,不是生理現(xiàn)象。,2024/4/1,16,,FIGURE38,2024/4/1,17,第三節(jié)光合作用的機(jī)理光合作用總過(guò)程可以分為兩個(gè)部分,34個(gè)階段光反應(yīng)-必須在光下進(jìn)行,定位于類(lèi)囊體膜。包括原初反應(yīng)、電子傳遞與光合磷酸化,水的光解;暗反應(yīng)-酶促化學(xué)反應(yīng),定位于基質(zhì)。光、暗條件下皆可進(jìn)行。主要是碳同化。1、原初反應(yīng)指葉綠素分子受光激發(fā)到引起第一個(gè)光化學(xué)反應(yīng)為止的過(guò)程。它是光合作用的起點(diǎn),包括光物理和光化學(xué)兩個(gè)反應(yīng)。光物理反應(yīng)是指色素分子對(duì)光能的吸收與傳遞;光化學(xué)反應(yīng)指由受光激發(fā)的葉綠素分子失去電子所引起的氧化還原反應(yīng)。11光能的吸收與傳遞;12光化學(xué)反應(yīng)2、電子傳遞與光合磷酸化3、碳同化31C3途徑;32C4途徑;33景天酸代謝途徑(CAM途徑),2024/4/1,18,2024/4/1,19,,,,一,,光能的吸收與傳遞,1,光合作用單位,反應(yīng)中心色素,-它具有光化學(xué)活性,既能捕獲光能,,又能將光能轉(zhuǎn)換為電能,,稱(chēng)為,陷阱,,少數(shù)特殊狀態(tài)的葉,綠素,A,分子屬于此類(lèi)。,聚光色素,-又稱(chēng)天線(xiàn)色素,它沒(méi)有光化學(xué)活性,只能進(jìn),行光物理過(guò)程,把吸收的光能傳遞到反應(yīng)中心色素,絕大,多數(shù)色素,,包括大部分,CHLA,和全部的,CHLB,、,胡蘿卜素、葉黃,素等〕都屬于此類(lèi)。,光合作用單位,-,吸收與傳遞,1,個(gè)光量子到反應(yīng)中心所需,的起協(xié)同作用的色素分子。,2024/4/1,20,FIGURE39PRIMARYREACTION,2024/4/1,21,2024/4/1,22,2024/4/1,23,2024/4/1,24,2024/4/1,25,2024/4/1,26,2024/4/1,27,2024/4/1,28,2024/4/1,29,2024/4/1,30,2024/4/1,31,2024/4/1,32,2024/4/1,33,2024/4/1,34,2024/4/1,35,2024/4/1,36,,FIGURE319,2024/4/1,37,2024/4/1,38,2024/4/1,39,2024/4/1,40,2024/4/1,41,2024/4/1,42,2024/4/1,43,2024/4/1,44,2024/4/1,45,2024/4/1,46,2024/4/1,47,2024/4/1,48,第四節(jié)光呼吸1、光呼吸的生化歷程光呼吸的全過(guò)程需要由葉綠體、過(guò)氧化體和線(xiàn)粒體三種細(xì)胞器協(xié)同完成,這是一個(gè)環(huán)式變化過(guò)程。光呼吸實(shí)際就是乙醇酸代謝途徑,由于乙醇酸是C2化合物,因此光呼吸途徑又叫做C2光呼吸碳氧化途徑,簡(jiǎn)稱(chēng)C2循環(huán)如圖315。2、光呼吸的生理功能(1回收碳素(2維持C3光合碳循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)(3防止強(qiáng)光對(duì)光合機(jī)構(gòu)的破壞4消除乙醇酸3、C3植物和C4植物的光合特征31解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)32生理特點(diǎn),2024/4/1,49,2024/4/1,50,,,,圖,3,,15,光呼吸途徑及其在細(xì)胞內(nèi)的定位,①,RUBISCO,;,②,磷酸乙醇酸磷酸酯酶;,③乙醇酸氧化酶;,④谷氨酸乙醛酸轉(zhuǎn)氨酶;,⑤絲氨酸乙醇酸轉(zhuǎn)氨酶;⑥甘氨酸脫羧酶;⑦絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶;⑧羥基丙酮酸還原酶;⑨甘油酸激酶,2024/4/1,51,2024/4/1,52,2024/4/1,53,2024/4/1,54,2024/4/1,55,第五節(jié)影響光合作用的因素1、內(nèi)部因素對(duì)光合作用的影響11葉齡12葉片結(jié)構(gòu)13光合產(chǎn)物的輸出光合產(chǎn)物積累影響光合速率的原因①反饋抑制。②淀粉粒的影響。2、外部因素對(duì)光合作用的影響21光照1光強(qiáng)光強(qiáng)-光合曲線(xiàn)強(qiáng)光傷害-光抑制2光質(zhì)22CO21CO2-光合曲線(xiàn)2CO2供應(yīng)23溫度24水分25礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)26光合作用的日變化,2024/4/1,56,2024/4/1,57,1光強(qiáng)-光合曲線(xiàn),2024/4/1,58,2024/4/1,59,2024/4/1,60,2024/4/1,61,二CO21CO2-光合曲線(xiàn)2CO2供應(yīng),2024/4/1,62,2024/4/1,63,2024/4/1,64,三溫度,2024/4/1,65,第六節(jié)光合作用與作物生產(chǎn)一、光能利用率通常把單位土地面積上植物光合作用積累的有機(jī)物中所含的化學(xué)能占入射光能量的百分率稱(chēng)為光能利用率EU。△WH;EU(%)────100;ΣS△W為測(cè)定期間干物質(zhì)的增量,單位是GM2;H為每G干物質(zhì)所含能量,可按碳水化合物含能量167176KJG1的平均值172KJG1計(jì)算ΣS為測(cè)定期間太陽(yáng)輻射能的累計(jì)值,單位為KJM2,2024/4/1,66,二、提高作物產(chǎn)量的途徑經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量=(光合能力光合面積光合時(shí)間)-消耗經(jīng)濟(jì)系數(shù)。經(jīng)濟(jì)系數(shù)是指作物經(jīng)濟(jì)器官的產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比值。一提高光合能力二增加光合面積三延長(zhǎng)光合時(shí)間四減少有機(jī)物質(zhì)消耗五提高經(jīng)濟(jì)系數(shù),2024/4/1,67,第七節(jié)植物體內(nèi)有機(jī)物的運(yùn)輸與分配1有機(jī)物運(yùn)輸?shù)母艣r有機(jī)物運(yùn)輸速度、形式、方向、途徑和運(yùn)輸系統(tǒng)2有機(jī)物運(yùn)輸?shù)臋C(jī)理1、同化物如何從葉肉細(xì)胞進(jìn)入篩管;(有機(jī)物質(zhì)的裝載);2、韌皮部運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力(源動(dòng)力、中間動(dòng)力);3、同化物如何從篩管釋放到庫(kù)細(xì)胞;(有機(jī)物質(zhì)的卸出);3有機(jī)物的分配有機(jī)物的分配原則、規(guī)律。4有機(jī)物運(yùn)輸與分配的調(diào)控影響有機(jī)物運(yùn)輸和分配的因素和條件。,2024/4/1,68,第一節(jié)有機(jī)物運(yùn)輸?shù)母艣r一、有機(jī)物運(yùn)輸?shù)男问蕉⒂袡C(jī)物運(yùn)輸?shù)耐緩剑ㄒ唬┒叹嚯x運(yùn)輸(二)長(zhǎng)距離運(yùn)輸三、有機(jī)物運(yùn)輸?shù)姆较颍ㄒ唬┐x源與代謝庫(kù)及其相互關(guān)系(二)有機(jī)物運(yùn)輸?shù)姆较蛩?、有機(jī)物運(yùn)輸?shù)乃俾剩ㄒ唬┯袡C(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸速度(二)有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸率,2024/4/1,69,,,2024/4/1,70,,圖53韌皮部與木質(zhì)部的轉(zhuǎn)移細(xì)胞(箭頭表示溶質(zhì)轉(zhuǎn)移方向),2024/4/1,71,,圖55分別施用14C及32P觀察雙向運(yùn)輸?shù)难b置,2024/4/1,72,,一、有機(jī)物運(yùn)輸?shù)男问秸崽鞘怯袡C(jī)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)闹饕问健@醚料x(chóng)吻刺法(圖51)和同位素示蹤等測(cè)知,蔗糖占篩管汁液干重的90%以上,是輸導(dǎo)系統(tǒng)中的重要物質(zhì)。以蔗糖作為主要運(yùn)輸形式有以下優(yōu)點(diǎn)①蔗糖是非還原性糖,具有很高的穩(wěn)定性,其糖苷鍵水解需要很高的能量;②蔗糖的溶解度很高,在0℃時(shí),100ML水中可溶解蔗糖179G,100℃時(shí)溶解487G。③蔗糖的運(yùn)輸速率很高。,2024/4/1,73,,,圖51用蚜蟲(chóng)吻刺法搜集篩管汁液A將蚜蟲(chóng)的吻刺連同下唇一起切下;B切口溢出篩管汁液;C用毛細(xì)管吸取汁液,圖72蚜蟲(chóng)吻刺法測(cè)定細(xì)胞液成分和流速,2024/4/1,74,二、有機(jī)物運(yùn)輸?shù)耐緩剑ㄒ唬┒叹嚯x運(yùn)輸1、胞內(nèi)運(yùn)輸共質(zhì)體運(yùn)輸2、胞間運(yùn)輸質(zhì)外體運(yùn)輸交替運(yùn)輸、橫向運(yùn)輸。(二)長(zhǎng)距離運(yùn)輸韌皮部長(zhǎng)距離運(yùn)輸木質(zhì)部長(zhǎng)距離運(yùn)輸,2024/4/1,75,三、有機(jī)物運(yùn)輸?shù)姆较颍ㄒ唬┐x源與代謝庫(kù)及其相互關(guān)系1代謝源指能夠制造或輸出有機(jī)物質(zhì)的組織、器官或部位。2代謝庫(kù)指接納、消耗或貯藏有機(jī)物質(zhì)的組織、器官或部位。3源庫(kù)關(guān)系源與庫(kù)是相對(duì)的。(二)有機(jī)物運(yùn)輸?shù)姆较蚩偟姆较蚴怯稍吹綆?kù)。韌皮部的運(yùn)輸方向是雙向運(yùn)輸,木質(zhì)部是單向運(yùn)輸。,2024/4/1,76,,四、有機(jī)物運(yùn)輸?shù)乃俾剩ㄒ唬┯袡C(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸速度(二)有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸率比集運(yùn)量(SMT)或比集運(yùn)量轉(zhuǎn)運(yùn)率(SMTR)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位韌皮部橫截面的數(shù)量,單位GCM2H1。單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移的物質(zhì)量(GH1〕SMTR韌皮部的橫截面積(CM2〕或=VC(V流速〔CMH1);C濃度(GCM3〕,2024/4/1,77,第二節(jié)有機(jī)物運(yùn)輸?shù)臋C(jī)理一、有機(jī)物在源端的裝載(一)裝載途徑(二)裝載機(jī)理1同化物從光合細(xì)胞向質(zhì)外體釋放2同化物在質(zhì)外體中的轉(zhuǎn)運(yùn)3同化物進(jìn)入篩管伴胞復(fù)合體二、有機(jī)物在庫(kù)端的卸出(一卸出途徑(二)卸出機(jī)理三、有機(jī)物運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力(一)壓力流動(dòng)學(xué)說(shuō)(二)細(xì)胞質(zhì)泵動(dòng)學(xué)說(shuō)(三)收縮蛋白學(xué)說(shuō),2024/4/1,78,,圖56蔗糖裝載到篩管分子伴胞的協(xié)同運(yùn)輸,2024/4/1,79,圖57蔗糖卸出到庫(kù)組織的可能途徑蔗糖(S)從質(zhì)外體進(jìn)入細(xì)胞①②,或從胞間連絲③進(jìn)入細(xì)胞。蔗糖進(jìn)入細(xì)胞前分解為葡萄糖(G)和果糖(F)①,也可以不變化②,有些蔗糖是在細(xì)胞質(zhì)中水解為果糖和葡萄糖④,有些蔗糖則進(jìn)入液泡后⑤才分解⑥。進(jìn)入液泡葡萄糖和果糖又可再合成蔗糖,貯存在液泡中,2024/4/1,80,,圖58壓力流動(dòng)模型,2024/4/1,81,圖59白蠟樹(shù)樹(shù)干地面不同高度的含糖濃度1秋天落葉后總糖量;2甘露糖醇;3水蘇糖;4總MOL濃度;5蔗糖;6棉子糖,2024/4/1,82,,圖510篩管中的胞縱連束模式圖,2024/4/1,83,,1圖510篩管中的胞縱連束模式圖細(xì)胞內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)示意圖AB表示絲狀物質(zhì)連接細(xì)胞壁或順軸穿行,靠絲狀物的擺動(dòng),促使溶液集體流動(dòng);C沿軸絲狀體靠外面柱狀物的泵動(dòng);D管壁上的纖毛推動(dòng)溶液集體流動(dòng),2024/4/1,84,第三節(jié)有機(jī)物的分配一、有機(jī)物分配的方向二、有機(jī)物分配的特點(diǎn)(一)優(yōu)先分配給生長(zhǎng)中心生長(zhǎng)中心是指生長(zhǎng)旺盛、代謝強(qiáng)的部位或器官。(二就近供應(yīng),同側(cè)運(yùn)輸(三)功能葉之間無(wú)同化物供應(yīng)關(guān)系三、有機(jī)物的再分配與再利用四、光合產(chǎn)物的分配與產(chǎn)量形成的關(guān)系源的供應(yīng)能力,庫(kù)的競(jìng)爭(zhēng)能力和輸導(dǎo)系統(tǒng)的運(yùn)輸能力經(jīng)濟(jì)系數(shù)=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物產(chǎn)量。影響作物產(chǎn)量形成的因素有三種類(lèi)型1.源限制型2.庫(kù)限制型3.源庫(kù)互作型,2024/4/1,85,,,圖512小麥植株光合產(chǎn)物形成和分配黑點(diǎn)多少代表同化物積累強(qiáng)度,箭頭粗細(xì)代表同化物運(yùn)輸?shù)南鄬?duì)速度,2024/4/1,86,,第四節(jié)有機(jī)物運(yùn)輸與分配的調(diào)控一、代謝調(diào)節(jié)(一)細(xì)胞內(nèi)蔗糖濃度(二)能量代謝的調(diào)節(jié)二、激素調(diào)節(jié)三、環(huán)境因素對(duì)同化物運(yùn)輸?shù)挠绊懀ㄒ唬囟龋ǘ┕庹眨ㄈ┧郑ㄋ模┑V質(zhì)元素N、P、K、B。,2024/4/1,87,表51各種激素對(duì)菜豆同化物運(yùn)輸?shù)挠绊懱幚砥骄?jì)量標(biāo)準(zhǔn)差脈沖數(shù)/分鐘1、細(xì)胞分裂素236172、赤霉素(GA)8481693、激動(dòng)素(KT)5811784、吲哚乙酸(IAA)453414314、IAAGA849627865、IAAKT889425546、IAAKT+GA194313124,2024/4/1,88,植物激素促進(jìn)同化物運(yùn)輸?shù)臋C(jī)理,目前不十分清楚,可能有以下幾個(gè)方面的解釋IAA可能與質(zhì)膜上的受體結(jié)合,產(chǎn)生去極化作用,降低膜勢(shì),并可能產(chǎn)生暫時(shí)的離子通道,有利于離子及同化物的運(yùn)輸。也有人提出IAA是膜上KH交換泵的活化劑,通過(guò)刺激膜上的KH交換,促進(jìn)物質(zhì)運(yùn)輸;植物激素能改變膜的理化性質(zhì),提高膜透性。如IAA、GA、CTK均有提高膜透性的功能;植物激素能促進(jìn)RNA和蛋白質(zhì)的合成,合成某些與同化物運(yùn)輸有關(guān)的酶,如GA誘導(dǎo)Α淀粉酶合成,CTK誘導(dǎo)和活化硝酸還原酶等。,
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簡(jiǎn)介:心功能不全,CARDIACINSUFFICIENCY,溫州醫(yī)學(xué)院病生教研室倪世容,每年全世界有1000萬(wàn)人心臟病發(fā)作,死亡人數(shù)約720萬(wàn)人。2002年中國(guó)因心臟病死亡人數(shù)為703萬(wàn)人,每15秒鐘就有一位中國(guó)人因心血管疾病死亡;每22秒鐘就有一位中國(guó)人因此失去工作能力。,心血管疾病,人類(lèi)“第一殺手”,,授課內(nèi)容,,心臟基本的功能是什么,,心泵功能,,舒張期充盈,收縮期射血,心臟的收縮和或舒張功能發(fā)生障礙,心力衰竭HEARTFAILURE,35–55L,充血性心衰CONGESTIVEHEARTFAILURE,CHF,,指心衰呈慢性經(jīng)過(guò)時(shí),最終體內(nèi)血容量增多、靜脈淤血明顯,組織液增多的病理過(guò)程。,P202,心功能不全,,,心功能不全,正常代償期失代償期心力衰竭,,,病因,,,心肌舒縮功能障礙,,,,病因,心臟負(fù)荷過(guò)重,病因,心肌舒縮功能障礙,,,壓力負(fù)荷后負(fù)荷心室收縮時(shí)承受的負(fù)荷,,,,負(fù)荷,容量負(fù)荷前負(fù)荷心室舒張時(shí)承受的負(fù)荷,心臟負(fù)荷過(guò)重,,二尖瓣關(guān)閉不全,,,主動(dòng)脈瓣狹窄(開(kāi)放不全),肺動(dòng)脈高壓,,,,,,,,,,各種感染,,,,心律失常,水電酸堿平衡紊亂,氣候急劇變化,,情緒激動(dòng),,妊娠、分娩,,體力負(fù)荷過(guò)重,,過(guò)多過(guò)快輸液,,,心力衰竭,凡能引起心肌損害或增加心臟負(fù)荷的因素都可成為心衰的誘因,誘因,感染,,發(fā)熱→交感興奮→血管收縮→心臟負(fù)荷↑發(fā)熱→代謝率↑→心率↑→心肌耗氧量↑,供氧↓內(nèi)毒素?fù)p傷心肌,抑制心肌收縮呼吸道感染加重右心負(fù)荷,影響心肌供血供氧,,心律失常,快速緩慢,房室協(xié)調(diào)性紊亂,導(dǎo)致心室充盈不足,射血功能障礙;舒張期縮短,冠脈血流不足,心肌缺血缺氧;心率加快,耗氧量增加,加劇缺氧。,,過(guò)多過(guò)快輸液,,血容量增加,,心臟前負(fù)荷,,水電解質(zhì)及酸堿平衡紊亂,高鉀血癥抑制心肌動(dòng)作電位復(fù)極化期CA內(nèi)流↑→心肌收縮性↓心肌傳導(dǎo)性降低,水電解質(zhì)及酸堿平衡紊亂,酸中毒H競(jìng)爭(zhēng)抑制CA與肌鈣蛋白的結(jié)合;抑制CA內(nèi)流與肌漿網(wǎng)CA釋放H抑制肌球蛋白頭部ATP酶活性氧化過(guò)程障礙,ATP產(chǎn)生↓,,水電解質(zhì)及酸堿平衡紊亂,妊娠和分娩,妊娠期血容量增加,稀釋性貧血分娩期,交感腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮心率心肌耗氧量增加冠脈供血不足,心肌缺氧外周小血管收縮,循環(huán)阻力升高,,,,,,其他,治療措施不當(dāng)勞累緊張激動(dòng),分類(lèi),,,LEFTSIDEDHEARTFAILURE,肺循環(huán)淤血,心排量降低,呼吸困難,肺水腫,組織灌流不足,,,RIGHTSIDEDHEARTFAILURE,體循環(huán)淤血,臟器功能障礙,頸靜脈怒張,胸腹水,,,WHOLEHEARTFAILURE,右心衰竭,全心衰竭,左心衰竭,,,,發(fā)病部位,發(fā)生速度心輸出量的高低,急性慢性,,,高心輸出量低心輸出量,ACUTEHEARTFAILURE,CHRONICHEARTFAILURE,LOWOUTPUTHEARTFAILURE,HIGHOUTPUTHEARTFAILURE,,,,,,低輸出量型心衰,高輸出量型心衰前,高輸出量型心衰,正常心輸出量,,正常人,,CO相對(duì)?,CO絕對(duì)?,病情嚴(yán)重程度,輕度心力衰竭M(jìn)ILDHEARTFAILURE中度心力衰竭M(jìn)ODERATEHEARTFAILURE重度心力衰竭SEVEREHEARTFAILURE,,心肌舒縮功能,收縮性衰竭SYSTOLICHEARTFAILURE舒張性衰竭DIASTOLICHEARTFAILURE,,分級(jí),,心功能不全的代償,A,神經(jīng)體液機(jī)制的激活,B,心臟自身代償,C,心外代償,,神經(jīng)體液調(diào)節(jié)機(jī)制激活,,心輸出量↓,ANGⅡ↑,,,腎素血管緊張素醛固酮系統(tǒng)激活,,,交感神經(jīng)系統(tǒng)激活,兒茶酚胺↑,,心肌肥大,心臟擴(kuò)張,心率加快,1,2,3,心臟本身的代償反應(yīng),,心力衰竭的發(fā)病機(jī)制,A,心肌收縮性減弱,B,心肌舒張功能障礙,C,心臟各部舒縮活動(dòng)的不協(xié)調(diào)性,,,心肌收縮性減弱,相關(guān)收縮蛋白破壞能量代謝障礙興奮收縮耦聯(lián)障礙CA2轉(zhuǎn)運(yùn)異常,,,心肌收縮相關(guān)蛋白減少,,心肌細(xì)胞數(shù)量減少,1心肌細(xì)胞壞死2心肌細(xì)胞凋亡,,自由基↑,,,,心肌收縮相關(guān)蛋白減少,心肌細(xì)胞數(shù)量減少,常見(jiàn)的心力衰竭病因,,,,,心肌舒縮功能障礙,心臟負(fù)荷過(guò)重,心肌損害,代謝異常,心肌梗死心肌炎心肌病心肌纖維化藥物毒性,,VITB1缺乏缺血缺氧,容量負(fù)荷過(guò)重壓力負(fù)荷過(guò)重,瓣膜關(guān)閉不全室間隔缺損甲亢動(dòng)靜脈瘺慢性貧血,高血壓主動(dòng)脈瓣狹窄肺栓塞肺源性心臟病肺動(dòng)脈高壓,,,,,,血管、線(xiàn)粒體密度↓,,,心肌能量代謝障礙,,能量生成障礙,丙酮酸脫氫酶,三羧酸循環(huán),脂肪酸丙酮酸乙酰COA葡萄糖,,,,X,VB1,嚴(yán)重缺血缺氧,冠心病休克、嚴(yán)重貧血心肌肥大,磷酸肌酸CP,心肌肥大時(shí),磷酸肌酸激酶活性↓,儲(chǔ)能的CP↓.,能量?jī)?chǔ)備障礙,能量利用障礙,,,,,ATP酶,肌球蛋白,心肌過(guò)度肥大,,,,心肌興奮收縮耦聯(lián)障礙,CA2內(nèi)流障礙,肌鈣蛋白與CA2結(jié)合障礙,肌漿網(wǎng)攝取、貯存和釋放CA2障礙,,,,心肌過(guò)度肥大,酸中毒競(jìng)爭(zhēng)抑制肌鈣蛋白與CA2結(jié)合,,,,,ATP,,CA2,,,CA2,肌漿網(wǎng),肌漿網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)CA2攝取儲(chǔ)存釋放障礙,,,過(guò)度肥大,過(guò)度肥大,過(guò)度肥大,過(guò)度肥大,,CA,CA,CA,CA,CA,CA,CA,,,,ATP,,CA2,,肌漿網(wǎng),,,,NE,Β,,過(guò)度肥大,過(guò)度肥大,過(guò)度肥大,胞外CA2內(nèi)流障礙,過(guò)度肥大,,,,,,ATP,,CA2,,肌漿網(wǎng),,,,NE,Β,,,,,,,,,,,肌鈣蛋白與CA2結(jié)合障礙,,,,H,H,H,H,,,H,,代表CA2,,,心肌收縮能力降低,心肌舒張功能障礙,,,,ATP,,CA2,,肌漿網(wǎng),,,NE,Β,,CA2復(fù)位,ATP,CA2,,,,,心肌舒張,復(fù)極化,,細(xì)胞內(nèi)CA2外流(鈣泵),,肌漿網(wǎng)攝取回收CA2(鈣泵),,胞漿CA2↓105107M,舒張閾值,,,CA2與肌鈣蛋白分離,,肌鈣蛋白、向肌球蛋白恢復(fù)原型,,肌球肌動(dòng)蛋白復(fù)合體解離(ATP,,細(xì)肌絲復(fù)位、肌節(jié)伸長(zhǎng),,,,,心肌舒張功能障礙,ATP↓,心室收縮功能↓,僵硬度↑,ATP↓,,鈣離子復(fù)位延緩肌球肌動(dòng)蛋白復(fù)合體解離障礙心室舒張勢(shì)能減少心室順應(yīng)性↓,大量的出血,引起心包填塞。,心室順應(yīng)性↓,,心臟各部分舒縮活動(dòng)不協(xié)調(diào),肌球肌動(dòng)蛋白復(fù)合體解離障礙,橫橋拆除障礙,,ATP減少,,機(jī)制,壓力感受器容量感受器化學(xué)感受器,心率加快,,,,利,在一定范圍內(nèi),心輸出量↑,弊,心率過(guò)快180次/分對(duì)機(jī)體不利增加心肌耗氧量心臟舒張期過(guò)短冠脈血流過(guò)少;心室充盈不足,,FRANKSTARLING定律,,,,17212236?M,收縮力,肌節(jié)初長(zhǎng),,,緊張?jiān)葱詳U(kuò)張,肌源性擴(kuò)張,心肌緊張?jiān)葱詳U(kuò)張,遵循FRANKSTARLING定律,心臟作功的增加是通過(guò)增加心室腔大小的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。,,,,,正常狀態(tài)下,,肌節(jié)長(zhǎng)度22?M粗細(xì)肌絲最佳重疊,有效橫橋數(shù)最多,產(chǎn)生最大收縮力,,緊張?jiān)葱詳U(kuò)張心室容量加大并伴有收縮力增強(qiáng)的心臟擴(kuò)張,肌源性擴(kuò)張心肌拉長(zhǎng)不伴有收縮力增強(qiáng)的心臟擴(kuò)張,心肌細(xì)胞體積增大,重量增加,心肌肥大MYOCARDIALHYPERTROPHY,,男>350G女>300G,離心性肥大,向心性肥大,在長(zhǎng)期壓力負(fù)荷作用下,肌纖維并聯(lián)增生,肌纖維增粗,室壁厚度↑,心腔無(wú)明顯擴(kuò)大。,在長(zhǎng)期容量負(fù)荷作用下,肌纖維串聯(lián)增生,肌纖維長(zhǎng)度↑,心腔擴(kuò)大。,向心性肥大,離心性肥大,心肌肥大,離心性心肌肥大,正常心臟橫切面,向心性心肌肥大,心肌肥大,利是慢性心功能不全極為重要的代償方式。心臟總體收縮功能↑。,心肌肥大,,,弊(500G)心肌過(guò)度肥大,可因心肌的不平衡生長(zhǎng)而發(fā)生心力衰竭。,心肌的不平衡生長(zhǎng),單位重量心肌交感神經(jīng)分布密度↓肥大心肌毛細(xì)血管數(shù)量增加不足線(xiàn)粒體數(shù)目相對(duì)↓肥大心肌的肌球蛋白ATP酶活性下降肌漿網(wǎng)ATP酶活性下降,,心臟本身的代償反應(yīng),心輸出量↓,180,22,500,,非心肌細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)的變化,心肌細(xì)胞重塑,心肌細(xì)胞肥大,心肌細(xì)胞表型改變,,,心室重塑,,ATP酶活性↓,重構(gòu)心肌V1↓,V3↑,,肌球蛋白ATP酶同工酶有三種V1ΑΑ活性最高V2ΑΒ活性次之V3ΒΒ活性最低,,,心肌細(xì)胞表型改變,MYOCARDIALDISARRAYDIFFERENTASPECTSADWITHINCREASEDINTERSTITIALFIBROSIS,非心肌細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)的變化,心外代償,血容量增加,血流重分布,,A,,B,組織利用氧能力增強(qiáng),,D,紅細(xì)胞增多,,C,血容量增加,,鈉水潴留,水鈉重吸收↑,積極作用心室充盈↑CO↑維持動(dòng)脈血壓不利影響心性水腫,心臟負(fù)荷↑耗氧↑,血容量增加,,,意義,利維持血壓,保證重要器官血液供應(yīng);弊周?chē)鞴偃毖?,心臟后負(fù)荷增加。,,交感興奮↑,代謝產(chǎn)物↑,皮膚內(nèi)臟血管收縮,心、腦血管擴(kuò)張,,,,,意義,血流重分布,,,紅細(xì)胞增多組織細(xì)胞利用氧的能力增強(qiáng)細(xì)胞線(xiàn)粒體數(shù)量增多,酶活性增高肌紅蛋白含量增多,利增加氧的攜帶,改善周?chē)M織的供氧;弊增加血黏度,心臟負(fù)荷增大。,增加組織對(duì)氧的利用能力,儲(chǔ)存能力。,,正常心肌舒縮的分子基礎(chǔ),肌節(jié),粗肌絲,,細(xì)肌絲,,,,細(xì)肌絲肌動(dòng)蛋白,粗肌絲肌球蛋白,,,具ATP酶活性,,,肌動(dòng)蛋白,向肌球蛋白,肌鈣蛋白,,,收縮蛋白,,,調(diào)節(jié)蛋白,,①②稱(chēng)為收縮蛋白③④稱(chēng)為調(diào)節(jié)蛋白,肌絲滑行過(guò)程條件收縮蛋白、調(diào)節(jié)蛋白、CA2、ATP,,肌肉收縮模式,,,肌漿網(wǎng)釋放CA2,,,,心肌收縮,去極化,,細(xì)胞外CA2內(nèi)流,,,,,,CA2與肌鈣蛋白結(jié)合,,,肌球肌動(dòng)蛋白復(fù)合體形成,,細(xì)肌絲向肌節(jié)中央滑行,肌節(jié)縮短,,向肌球蛋白旋轉(zhuǎn)到肌動(dòng)蛋白溝中,肌球蛋白頭部ATP酶激活,水解ATP,釋放能量,,胞漿CA2↑107105M,收縮閾值,,,心肌舒張,復(fù)極化,,細(xì)胞內(nèi)CA2外流(鈣泵),,肌漿網(wǎng)攝取回收CA2(鈣泵),,,胞漿CA2↓105107M,舒張閾值,,,CA2與肌鈣蛋白分離,,肌鈣蛋白、向肌球蛋白恢復(fù)原型,,肌球肌動(dòng)蛋白復(fù)合體解離(ATP,,細(xì)肌絲復(fù)位、肌節(jié)伸長(zhǎng),,,,,正常的舒縮活動(dòng),必須具備三個(gè)條件,CA2運(yùn)轉(zhuǎn)正常,能量代謝正常,收縮蛋白與調(diào)節(jié)蛋白性能正常,1,2,3,常見(jiàn)的心力衰竭病因,,,,,心肌舒縮功能障礙,心臟負(fù)荷過(guò)重,心肌損害,代謝異常,心肌梗死心肌炎心肌病心肌纖維化藥物毒性,,VITB1缺乏缺血缺氧,容量負(fù)荷過(guò)重壓力負(fù)荷過(guò)重,瓣膜關(guān)閉不全室間隔缺損甲亢動(dòng)靜脈瘺慢性貧血,高血壓主動(dòng)脈瓣狹窄肺栓塞肺源性心臟病肺動(dòng)脈高壓,,,,,,,,,低輸出量型心衰,高輸出量型心衰前,高輸出量型心衰,正常心輸出量,,正常人,,CO相對(duì)?,CO絕對(duì)?,甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)癥嚴(yán)重貧血維生素B1缺乏病動(dòng)靜脈瘺妊娠,,高動(dòng)力循環(huán)狀態(tài),,,,,,,,心輸出量↓,,,,,,頸靜脈怒張,,右心衰竭表現(xiàn),,右心衰竭,左心衰竭,,,心輸出量↓,,體循環(huán)淤血,,肺循環(huán)淤血,,,,,,,,腎少尿,,皮膚蒼白,,骨骼肌疲乏,,,腦暈厥,組織器官缺血缺氧,,,,右心衰竭,左心衰竭,,,心輸出量↓,,體循環(huán)淤血,,,,,,,,腎少尿,,皮膚蒼白,,骨骼肌疲乏,,,腦暈厥,組織器官缺血缺氧,,,肺循環(huán)淤血,,,定義僅在體力活動(dòng)時(shí)出現(xiàn)呼吸困難,休息后減輕或消失。,勞力性呼吸困難(DYSPNEAONEXERTION,回心血量?肺淤血?心率?左心室充盈?肺淤血?耗氧量?缺氧刺激呼吸中樞,機(jī)制體力活動(dòng)時(shí),,,,,,,定義平臥時(shí)加重呼吸困難而被迫采取端坐位或半臥位,以減輕呼吸困難的程度。,端坐呼吸(ORTHOPNEA,機(jī)制①端坐時(shí)部分血液轉(zhuǎn)移到軀體下半部,肺淤血減輕②端坐時(shí)胸腔容積增大,肺活量增加③端坐位可減少水腫液的吸收,肺淤血減輕,端坐呼吸(ORTHOPNEA,定義患者夜間入睡后突然感到氣悶被驚醒,在端坐咳嗽后緩解。,夜間陣發(fā)性呼吸困難(PAROXYSMALNOCTURNALDYSPNEA,機(jī)制①平臥后下肢靜脈血回流增多,肺淤血加重;②入睡后迷走神經(jīng)興奮,使支氣管收縮;③入睡后中樞對(duì)傳入刺激的敏感性降低。,夜間陣發(fā)性呼吸困難(PAROXYSMALNOCTURNALDYSPNEA,H2O,肺水腫PULMONARYEDEMA,H2O,H2O,H2O,,家兔肺水腫,,右心衰竭,左心衰竭,,,心輸出量↓,,體循環(huán)淤血,,,,,,,,腎少尿,,皮膚蒼白,,骨骼肌疲乏,,腦暈厥,組織器官缺血缺氧,,,肺循環(huán)淤血,,防治原發(fā)病,消除誘因改善心臟的舒縮功能減輕心臟前、后負(fù)荷,提高心輸出量對(duì)癥處理,心力衰竭防治的病理生理基礎(chǔ),本章要求,掌握,心力衰竭的概念;心力衰竭的心臟的代償機(jī)制;心力衰竭的發(fā)生機(jī)制;心衰時(shí)呼吸困難的發(fā)生機(jī)制;,熟悉,心衰的病因、誘因;臨床表現(xiàn)的病生基礎(chǔ)。,了解,心力衰竭的分類(lèi);心臟以外的代償機(jī)制;心力衰竭防治的病理生理學(xué)基礎(chǔ)。,THANKYOU,心泵功能障礙,組織器官供血↓,,快速啟動(dòng)的功能性調(diào)整,,神經(jīng)體液調(diào)節(jié)機(jī)制,,緩慢持久的結(jié)構(gòu)性適應(yīng),,代償反應(yīng)總結(jié),心輸出量↓,,
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簡(jiǎn)介:,,,肌漿網(wǎng),,,,,,,,,,①胞外CA2內(nèi)流②肌漿網(wǎng)攝取釋放CA2③肌鈣蛋白與CA2結(jié)合,,,肌鈣蛋白,,,,CA2,,,,心肌興奮收縮耦聯(lián)障礙(CA2),,,H競(jìng)爭(zhēng)抑制肌鈣蛋白與CA2結(jié)合,心肌收縮能力降低,,,,心肌舒張功能障礙(20~40),,,,ATP,,CA2,,肌漿網(wǎng),,,CA2復(fù)位,ATP,CA2,,,,,,復(fù)極化,,細(xì)胞內(nèi)CA2外流(鈣泵),,肌漿網(wǎng)攝取回收CA2(鈣泵),,,胞漿CA2↓105107M,舒張閾值,,,CA2與肌鈣蛋白分離,,肌鈣蛋白、向肌球蛋白恢復(fù)原型,,肌球肌動(dòng)蛋白復(fù)合體解離(ATP,,細(xì)肌絲復(fù)位、肌節(jié)伸長(zhǎng),,心肌舒張,,,,,,,,心肌舒張功能障礙,鈣離子復(fù)位延緩肌球肌動(dòng)蛋白復(fù)合體解離障礙,ATP↓,3心室舒張勢(shì)能減少,心室收縮功能↓,4心室順應(yīng)性↓,僵硬度↑,,ATP↓,,,大量的出血引起心包填塞。,,心室順應(yīng)性↓,,,,,,心肌舒張功能障礙,心肌收縮功能降低,心力衰竭發(fā)生機(jī)制,心臟各部分舒縮活動(dòng)不協(xié)調(diào),,,,第五節(jié)心功能不全時(shí)臨床表現(xiàn),,,,,,,心輸出量↓,,,,,,頸靜脈怒張,,右心衰竭表現(xiàn),,,右心衰竭,左心衰竭,,,心輸出量↓,,體循環(huán)淤血,,肺循環(huán)淤血,,,,,,,,腎少尿,,皮膚蒼白,,骨骼肌疲乏,,,腦暈厥,組織器官缺血缺氧,,,右心衰竭,左心衰竭,,,心輸出量↓,,體循環(huán)淤血,,,,,,,,腎少尿,,皮膚蒼白,,骨骼肌疲乏,,,腦暈厥,組織器官缺血缺氧,,,肺循環(huán)淤血,,,,定義僅在體力活動(dòng)時(shí)出現(xiàn)呼吸困難,休息后減輕或消失。,1勞力性呼吸困難(DYSPNEAONEXERTION,,,,定義平臥時(shí)加重呼吸困難而被迫采取端坐位或半臥位,以減輕呼吸困難的程度。,2端坐呼吸(ORTHOPNEA,,,,機(jī)制①端坐時(shí)部分血液轉(zhuǎn)移到軀體下半部,肺淤血減輕②端坐時(shí)胸腔容積增大,肺活量增加③端坐位可減少水腫液的吸收,肺淤血減輕,2端坐呼吸(ORTHOPNEA,,,,定義患者夜間入睡后突然感到氣悶被驚醒,在端坐咳嗽后緩解。,3夜間陣發(fā)性呼吸困難(PAROXYSMALNOCTURNALDYSPNEA,,,,3夜間陣發(fā)性呼吸困難,機(jī)制①平臥后下肢靜脈血回流增多,肺淤血加重;②入睡后迷走神經(jīng)興奮,使支氣管收縮;③入睡后中樞對(duì)傳入刺激的敏感性降低。,,右心衰竭,左心衰竭,,,心輸出量↓,,體循環(huán)淤血,,,,,,,,腎少尿,,皮膚蒼白,,骨骼肌疲乏,,腦暈厥,組織器官缺血缺氧,,,肺循環(huán)淤血,H2O,,,,肺水腫PULMONARYEDEMA,H2O,H2O,H2O,,,,,家兔肺水腫,,本章要求,
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