【生理學(xué)】02

1、第二章 細(xì)胞的基本功能,第一節(jié) 細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,第三節(jié) 細(xì)胞的跨膜電變化,第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮功能,第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能,第一節(jié) 細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu),,（一）脂質(zhì)雙分子層 液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層（二）細(xì)胞膜蛋白質(zhì) 鑲嵌或貫穿于脂質(zhì)雙分子層中,（三）細(xì)胞膜糖類 多為短糖鏈，形成糖脂或糖蛋白。有些作為抗原決定族=免

2、疫信息（血型）；有些作為膜受體的“可識別”部分，能特異地與激遞質(zhì)等結(jié)合。,,二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能（一）被動轉(zhuǎn)運(passive transport) 概念：物質(zhì)順電位或化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運過程。 特點： ①不耗能（依賴電-化學(xué)梯度的勢能） ②依靠或不依靠特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助” ③順電-化學(xué)梯度進(jìn)行 分類： ①單純擴(kuò)散 ②易化擴(kuò)散,1.單純擴(kuò)散(simple diffusion) (1)

3、概念: 一些脂溶性物質(zhì)由膜的高濃度一側(cè)向低濃度 一側(cè)移動的過程。,(2)特點: ①擴(kuò)散速率高 ②無飽和性 ③不依靠特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助” ④不需另外消耗能量 ⑤擴(kuò)散量與濃度梯度、溫度和膜通透性呈正相關(guān)，用擴(kuò)散通量（mol or mol數(shù)/min.cm2)表示。,(3)轉(zhuǎn)運的物質(zhì)： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、類固醇類激素 等少數(shù)幾種。

4、 注：∵膜對H2O具高度通透性，∴H2O除單純擴(kuò)散外，還可通過水通道跨膜轉(zhuǎn)運。,,2.易化擴(kuò)散(facilitated diffusion) (1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物質(zhì),需特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”下,由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。,(2)分類: ①經(jīng)通道的易化擴(kuò)散 ②經(jīng)載體的易化擴(kuò)散,(3)特點: ①需依靠特殊膜蛋白質(zhì) ②不需另外消耗能量 ③選擇性 ④飽和性

5、⑤竟?fàn)幮? ⑥濃度和電壓依從性,(二)主動轉(zhuǎn)運(active transport) 指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運過程。 特點：①需要消耗能量,能量由分解ATP來提供； ②依靠特殊膜蛋白質(zhì)(泵)的“幫助”； ③是逆電-化學(xué)梯度進(jìn)行的。 分類：①原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運； 如:Na+-K+泵、H+-K+泵等 ②繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運； ③入胞和出胞式轉(zhuǎn)

6、運。,泵轉(zhuǎn)運——Na+-K+泵（Na+-K+-ATPase）,,,維持[Na+]o高、[K+]i高原先的不均勻分布狀態(tài),2K+泵至細(xì)胞內(nèi);3Na+泵至細(xì)胞外,分解ATP產(chǎn)生能量,當(dāng)[Na+]i↑/[K+]o↑激活,鈉-鉀泵:,,,,2.繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運概念： 即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉(zhuǎn)運時，能量來自膜兩側(cè)[Na+]差，而[Na+]差是Na+-K+泵分解ATP釋放的能量建立的。,,3.入胞和出胞式轉(zhuǎn)運 出胞:指細(xì)胞

7、把成塊的內(nèi)容物由細(xì)胞內(nèi)排出的過程。,入胞:指細(xì)胞外的大分子物質(zhì)或團(tuán)塊進(jìn)入細(xì)胞的過程，包括吞噬和吞飲。,,分泌物排出,融合處出現(xiàn)裂口,囊泡向質(zhì)膜內(nèi)側(cè)移動,膜性結(jié)構(gòu)包被=分泌囊泡,高爾基復(fù)合體,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成蛋白性分泌物,出胞：,,,,,,,,囊泡膜與質(zhì)膜的某點接觸并融合,囊泡的膜成為細(xì)胞膜的組成部分,細(xì)胞膜上的受體對物質(zhì)的“辨認(rèn)”,發(fā)生特異性結(jié)合=復(fù)合物,復(fù)合物向膜表面的“有被小窩”移動,“有被小窩”處的膜凹陷,凹陷膜與細(xì)胞膜斷離=吞食泡

8、,吞食泡與胞內(nèi)體的膜性結(jié)構(gòu)相融合,,,,,,入胞:,第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能 跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)主要涉及到：胞外信號的識別與結(jié)合、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、胞內(nèi)效應(yīng)等三個環(huán)節(jié)。 跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式大體有以下三類： ① 離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) ② G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) ③ 酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),一、離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 離子通道大體有：化學(xué)、電壓、機(jī)械性門控通道如：,化學(xué)性胞

9、外信號(ACh),ACh + 受體=復(fù)合體,終板膜變構(gòu)=離子通道開放,Na+內(nèi)流,終板膜電位,骨骼肌收縮,,,,,,,二、G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(一) cAMP信號通路,神經(jīng)遞質(zhì)、激素等（第一信使）,興奮性G蛋白(GS),激活腺苷酸環(huán)化酶(AC),ATP,cAMP,細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng),,,,,,,激活cAMP依賴的蛋白激酶A,,結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體,激活G蛋白,,(二) 磷脂酰肌醇信號通路,激素（第一信使）,興奮性G蛋白(GS),激活

10、磷脂酶C(PLC),PIP2,(第二信使）IP3 和 DG,,,,,,,激 活蛋白激酶C,,,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+,,激活G蛋白,細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng),結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體,三、酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 受體本身具有酶的活性，又稱受體酪氨酸激酶。,概 述 恩格斯在100多年前就指出：“地球上幾乎沒有一種變化發(fā)生而不同時顯示出電的變化”。人體及生物體活細(xì)胞在安靜和活動時都存在電活動，這種電活動稱為生物電

11、現(xiàn)象（bioelectricity）。,第三節(jié) 細(xì)胞的跨膜電變化,“,一、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象（一）靜息電位(resting potential RP) 1.概 念 ： 細(xì)胞處于相對安靜狀態(tài)時，細(xì)胞膜內(nèi)外存在 的電位差。 ,2.RP實驗現(xiàn)象：,3.證明RP的實驗：,（甲）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差。,（乙）當(dāng)A電極位于細(xì)胞膜外， B電極插入膜內(nèi)時，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。,（

12、丙）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差。,4.與RP相關(guān)的概念：   靜息電位:細(xì)胞處于相對安靜狀態(tài)時，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的電位差。 膜電位:因電位差存在于膜的兩側(cè)所以又稱為膜電位（membrane potential）。 RP值描述: RP的絕對值 (-70→-90mV) 超極化 RP的絕對值↓(-70→-50mV) 去極化,,（二）動作

13、電位(action potential AP) 1.概 念：,2.AP實驗現(xiàn)象：,,去 極 化,,上 升 支,,下降支,3.動作電位的圖形,刺激,局部電位,閾電位,去極化,零電位,反極化（超射）,復(fù)極化,（負(fù)、正）后電位,,,,,,,,4.動作電位的特征： ①是非衰減式傳導(dǎo)的電位 ②具有“全或無”的現(xiàn)象5.動作電位的意義： AP的產(chǎn)生是細(xì)胞興奮的標(biāo)志。,6.與AP相關(guān)的概念:極

14、 化:以膜為界，外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)。,去極化:膜內(nèi)外電位差向小于RP值的方向變化的過程。,超極化:膜內(nèi)外電位差向大于RP值的方向變化的過程。,復(fù)極化:去極化后再向極化狀態(tài)恢復(fù)的過程。,,,反極化:細(xì)胞膜由外正內(nèi)負(fù)的極化狀態(tài)變?yōu)閮?nèi)正外負(fù)的極性反轉(zhuǎn)過程。,閾電位:引發(fā)AP的臨界膜電位數(shù)值。,,局部電位:低于閾電位的去極化電位。,后電位：鋒電位下降支最后恢復(fù)到RP水平以前，一種時間較長、波動較小的電位變化過程。,二、生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制（一）化

15、學(xué)現(xiàn)象,,要在膜兩側(cè)形成電位差，必須具備兩個條件：①膜兩側(cè)的離子分布不均，存在濃度差；②對離子有選擇性通透的膜。 膜兩側(cè)[K+]差是促使K+擴(kuò)散的動力，但隨著K+的不斷擴(kuò)散，膜兩側(cè)不斷加大的電位差是K+繼續(xù)擴(kuò)散的阻力，當(dāng)動力和阻力達(dá)到動態(tài)平衡時，K+的凈擴(kuò)散通量為零→膜兩側(cè)的平衡電位。,(1)靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)、外離子分布不勻 [Na+]i＞[Na+]o≈1∶10, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-]i＞

16、[Cl-]o≈1∶14, [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1,（二）靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制,1.靜息電位的產(chǎn)生條件,主要離子分布：,膜內(nèi)：,膜外：,(2)靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對離子的通透性具有選擇性 通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-,靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)外主要離子分布 及膜對離子通透性,,,2.RP產(chǎn)生機(jī)制的膜學(xué)說:,[K＋]i順濃度差向膜外擴(kuò)散[A-]i不能向膜外擴(kuò)散,[K+]i↓、[A-]i↑→膜內(nèi)電位↓(負(fù)電場)

17、 [K+]o↑→膜內(nèi)電位↑(正電場),膜外為正、膜內(nèi)為負(fù)的極化狀態(tài),當(dāng)擴(kuò)散動力與阻力達(dá)到動態(tài)平衡時=RP,結(jié)論:RP的產(chǎn)生主要是K＋向膜外擴(kuò)散的結(jié)果。 ∴RP=K+的平衡電位,,,,1.AP產(chǎn)生的基本條件:①膜內(nèi)外存在[Na+]差:[Na+]i＞[Na+]O ≈ 1∶10；②膜在受到閾刺激而興奮時，對離子的通透性增加： 即電壓門控性Na+、K+通道激活而開放。,（三）動作電位的產(chǎn)生機(jī)制,當(dāng)細(xì)胞受

18、到刺激,細(xì)胞膜上少量Na+通道激活而開放,Na+順濃度差少量內(nèi)流→膜內(nèi)外電位差↓→局部電位,當(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時→Na＋通道大量開放,Na+順電化學(xué)差和膜內(nèi)負(fù)電位的吸引→再生式內(nèi)流,膜內(nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支）,Na+通道關(guān)→Na+內(nèi)流停+同時K+通道激活而開放,K＋順濃度差和膜內(nèi)正電位的吸引→K＋迅速外流,膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到RP水平（AP下降支）,∵ [Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵,Na+泵

19、出、K+泵回，離子恢復(fù)到興奮前水平→后電位,2.AP的產(chǎn)生機(jī)制:,,,,,,,,,,,結(jié)論：①AP的上升支由Na＋內(nèi)流形成，下降 支是K＋外流形成的，后電位是Na＋－K＋泵活動引起的。 ②AP的產(chǎn)生是不消耗能量的，AP的恢復(fù)是消耗能量的（Na＋－K＋泵的活動）。 ③AP=Na＋的平衡電位。,三、細(xì)胞興奮后興奮性的變化（一)有關(guān)概念興奮性：活組織或細(xì)胞對外界刺激產(chǎn)生AP的能力。 興奮：組織受刺激后由靜息→活動。

20、抑制：組織受刺激后由活動→靜息。刺激：能引起細(xì)胞或組織發(fā)生反應(yīng)的所有內(nèi)、外環(huán)境的變化。反應(yīng)：可興奮性組織對刺激的應(yīng)答表現(xiàn)。,（二) 細(xì)胞興奮后興奮性的變化,分 期 興奮性 與AP對應(yīng)關(guān)系 機(jī) 制絕對不應(yīng)期 降至零 鋒電位 鈉通道失活相對不應(yīng)期 漸恢復(fù) 負(fù)后電位前期 鈉通道部分恢復(fù)超常期 ＞正常 負(fù)后電位后期 鈉通道大部

21、恢復(fù)低常期 ＜正常 正后電位 膜內(nèi)電位呈超極化,,,,四、局部興奮,概念： 閾下刺激引起的低于閾電位的去極化（即局部電位），稱局部興奮。,特點： ①不具有“全或無”現(xiàn)象。 ②電緊張方式擴(kuò)布。 ③具有總和效應(yīng)：時間性和空間性總和。。,時間性總和,空間性總和,五、興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)（一）傳導(dǎo)機(jī)制：局部電流,靜息部位膜內(nèi)為負(fù)電位，膜外為正電位興奮部位膜內(nèi)為正電位，

22、膜外為負(fù)電位,在興奮部位和靜息部位之間存在著電位差,膜外的正電荷由靜息部位向興奮部位移動膜內(nèi)的負(fù)電荷由興奮部位向靜息部位移動,形成局部電流,膜內(nèi)：興奮部位相鄰的靜息部位的電位上升膜外：興奮部位相鄰的靜息部位的電位下降,去極化達(dá)到閾電位，觸發(fā)鄰近靜息部位膜爆發(fā)新的AP,局部電流,,,,,,（二）傳導(dǎo)方式：,無髓鞘N纖維為近距離局部電流,有髓鞘N纖維為遠(yuǎn)距離(跳躍式)局部電流,（三）傳導(dǎo)特點 1、生理完整性 

23、 2、雙向性  3、相對不疲勞性  4、絕緣性 5、不衰減性或“全或無”現(xiàn)象,第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮功能 一、肌細(xì)胞的收縮功能（一）N—M接頭處的興奮傳遞,1、N-M接頭結(jié)構(gòu) 接頭前膜 接頭間隙 接頭后膜終板膜。,接頭間隙,2.N-M接頭處的興奮傳遞過程,當(dāng)神經(jīng)沖動傳到軸突末,膜Ca2＋通道開放，膜外Ca2＋向膜內(nèi)流動,接頭前膜內(nèi)囊泡移動、融合、破裂，囊泡中ACh釋放(量子釋放),ACh與終

24、板膜上的N2受體結(jié)合，受體蛋白分子構(gòu)型改變,終板膜對Na＋、K＋ (尤其是Na＋)通透性↑,終板膜去極化→終板電位（EPP）,EPP電緊張性擴(kuò)布至肌膜,去極化達(dá)到閾電位,爆發(fā)肌細(xì)胞膜動作電位,,,,,,,,,,3.N-M接頭處的興奮傳遞特征: （1）是電-化學(xué)-電的過程：N末梢AP→ACh＋受體→EPP→肌膜AP （2）具1對1的關(guān)系,4.影響N-M接頭處興奮傳遞的因素： （1）阻斷ACh受體：箭毒和α銀環(huán)蛇毒，肌松劑

25、（馳肌碘）。 （2）抑制膽堿酯酶活性：有機(jī)磷農(nóng)藥，新斯的明。 （3）自身免疫性疾?。褐匕Y肌無力（抗體破壞ACh受體），肌無力綜合征（抗體破壞N末梢Ca2+通道）。 （4）接頭前膜Ach釋放↓：肉毒桿菌中毒。 5.EPP的特征：無“全或無”現(xiàn)象；無不應(yīng)期；有總和現(xiàn)象；EPP的大小與Ach釋放量呈正相關(guān)。,（二）骨骼肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu),2.肌小節(jié): 是肌細(xì)胞收縮的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。,1.肌管系統(tǒng)： 橫管系統(tǒng)：T管 縱管系統(tǒng)

26、：L管 三聯(lián)管,3.肌原纖維： 粗肌絲: 由肌球（肌凝蛋白）組成，其頭部有一膨大部——橫橋 細(xì)肌絲:肌動蛋白：表面有與橫橋結(jié)合的位點，靜息時被原肌球蛋白掩蓋； 原肌球蛋白：靜息時掩蓋橫橋結(jié)合位點； 肌鈣蛋白：與Ca2+結(jié)合變構(gòu)后,使原肌球蛋白位移，暴露出結(jié)合位點。,1.興奮-收縮耦聯(lián) 2.肌絲滑行,（三）骨骼肌收縮機(jī)制,1.興奮-收縮耦聯(lián)—— 三個主要步驟： ①肌

27、膜電興奮的傳導(dǎo) ②三聯(lián)管處的信息傳遞 ③肌漿網(wǎng)（縱管系統(tǒng)）中Ca2+的釋放 Ca2+是興奮-收縮耦聯(lián)的耦聯(lián)物,肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮,牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行,橫橋擺動,橫橋與結(jié)合位點結(jié)合，分解ATP釋放能量,原肌球蛋白位移，暴露細(xì)肌絲上的結(jié)合位點,Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合肌鈣蛋白的構(gòu)型,終池膜上的鈣通道開放終池內(nèi)的Ca2+進(jìn)入肌漿,2.肌絲滑行,,,,,,,運動神經(jīng)沖動傳至末梢↓N末梢對Ca2+通透性

28、增加 Ca2+內(nèi)流入N末梢內(nèi)↓接頭前膜內(nèi)囊泡向前膜移動、融合、破裂↓ACh釋放入接頭間隙↓ ACh與終板膜受體結(jié)合↓受體構(gòu)型改變↓終板膜對Na+、K+(尤其Na+)的通透性增加↓產(chǎn)生終板電位(EPP)↓EPP引起肌膜AP,↓肌膜AP沿橫管膜傳至三聯(lián)管↓終池膜上的鈣通道開放終池內(nèi)Ca2+進(jìn)入肌漿↓Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合 引起肌鈣蛋白的構(gòu)型改變↓原肌凝蛋白發(fā)生位移暴露出細(xì)肌絲上與橫橋結(jié)合位點

29、↓橫橋與結(jié)合位點結(jié)合激活A(yù)TP酶作用,分解ATP↓橫橋擺動↓牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行↓肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮,小結(jié)：骨骼肌收縮全過程,1.興奮傳遞 2.興奮-收縮（肌絲滑行）耦聯(lián),肌絲滑行幾點說明: 1.肌細(xì)胞收縮時肌原纖維的縮短,并不是肌絲本身縮短,而是細(xì)肌絲向肌節(jié)中央(粗肌絲內(nèi))滑行。,2.橫橋的循環(huán)擺動，細(xì)肌絲向肌節(jié)中央(粗肌絲內(nèi))滑行，滑行中由于肌肉的負(fù)荷而受阻，便產(chǎn)生張力。

30、 3.橫橋的循環(huán)擺動在肌肉中是非同步地，從而肌肉產(chǎn)生恒定的張力和連續(xù)的縮短。 4.橫橋循環(huán)擺動的參入數(shù)目及擺動速率，是決定肌肉縮短程度、速度和肌張力的關(guān)鍵因素。,（四）骨骼肌舒張機(jī)制,興奮-收縮耦聯(lián)后,肌膜電位復(fù)極化,終池膜對Ca2+通透性↓肌漿網(wǎng)膜Ca2+泵激活,肌漿網(wǎng)膜[Ca2+]↓,Ca2+與肌鈣蛋白解離,原肌凝蛋白復(fù)蓋的橫橋結(jié)合位點,骨骼肌舒張,,,,,,,二、骨骼肌收縮的形式,(一)收縮形式 1.單收

31、縮與復(fù)合收縮: 單收縮：肌肉受到一次刺激，引起一次收縮和舒張的過程。 復(fù)合收縮:肌肉受到連續(xù)刺激，前一次收縮和舒張尚未結(jié)束，新的收縮在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的過程。 ①不完全強(qiáng)直收縮 ② 完全強(qiáng)直收縮 機(jī)制:強(qiáng)直收縮是各次單收縮的機(jī)械疊加現(xiàn)象,2.等長收縮與等張收縮 等長收縮:肌肉收縮時,只有張力增加而長度不變的收縮,稱為等長收縮。 等張收縮:肌肉收縮時,只有長度縮短而張力不變的收縮,稱為

32、等張收縮。 注：①當(dāng)負(fù)荷小于肌張力時,出現(xiàn)等張收縮； ②當(dāng)負(fù)荷等于或大于肌張力時,出現(xiàn)等長收縮； ③正常人體骨骼肌的收縮大多是混合式的,而且總是等長收縮在前,當(dāng)肌張力增加到超過后負(fù)荷時,才出現(xiàn)等張收縮。,(二)影響收縮因素 1.前負(fù)荷： ∵前負(fù)荷→肌節(jié)初長度→粗細(xì)肌絲的重疊程度→肌張力。 肌節(jié)最適初長（2.0-2.2?m）時，粗細(xì)肌絲重疊佳，肌縮速度、幅度和張力最大；

33、 ∴ 前負(fù)荷↑或↓→肌節(jié)最適初長↑或↓→肌張力↓。,2.后負(fù)荷： 在等張收縮條件下觀察 后負(fù)荷為0→肌縮速度、幅度↑和張力最?。?后負(fù)荷↑→肌縮速度、幅度↓和張力↑； 后負(fù)荷↓→肌縮速度、幅度↑和張力↓。,,曲線1：張力-速度曲線曲線2：速度×張力=功率,3.肌縮能力： 肌縮能力↑→肌縮速度、幅度和張力↑； 肌縮能力↓→肌縮速度、幅度和張力↓。 ①決定肌縮效應(yīng)的內(nèi)在