课件：神经肌肉.ppt

第二章 神经肌肉组织一般特征,第一节 细胞的跨膜物质转运和信号转导 细胞是人体的最基本结构单位。体内所有的生理功能和生化反应都是在细胞及其产物的物质基础上进行的。,核,核仁,核浆,胞浆,核膜,细胞膜,一）膜的化学组成和分子结构,一 细胞膜的基本结构,脂质双分子层 磷脂70% 三磷酸肌醇 二酰甘油 胆固醇30% 少量鞘脂 膜蛋白 酶蛋白、转运蛋白、受体蛋白 表面蛋白质 整合蛋白质：载体、通道、离子泵等 糖类 糖蛋白、脂蛋白,膜的流态镶嵌模型,磷脂,胆固醇,整合蛋白,糖蛋白,糖脂,亲水基团,疏水基团,磷脂,糖链,（一）单纯扩散 （二）膜蛋白介导的跨膜转运 .经载体易化扩散 .经通道易化扩散 .原发性主动转运 .继发性主动转运 （三）出胞与入胞,二 细胞膜的跨膜物质转运功能,被动转运,主动转运,被动转运,多细胞生物体具备完善的信号转导系统以协调其正常的生理功能。 细胞间传递信息的物质多达几百种：如递质、激素、细胞因子等。 跨膜信号转导主要涉及：胞外信号的识别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。 跨膜信号转导方式大体有以下三类： 1.G蛋白偶联受体介导的信号转导 2.离子通道介导的信号转导 3.酶偶联受体介导的信号转导,三 细胞的跨膜信号转导,离子通道介导的信号转导 如：N型Ach化学门控通道,化学性胞外信号(Ach),Ach + 受体=复合体,终板膜变构=离子通道开放,Na+内流,终板膜电位,骨骼肌收缩,电压门控通道 化学门控通道,通道蛋白 如Na+通道、K+通道,（机械门控通道）,刺激 神经兴奋 传导 传递 肌肉兴奋 收缩 兴奋性 接受刺激产生反应的能力 反应 强 弱 抑制（inhibition） 弱 强 兴奋（excitation） 兴奋：细胞对刺激产生反应的过程。 可兴奋细胞： 神经细胞 肌肉细胞 腺细胞,/font,第二节 神经肌肉细胞的兴奋性,一 神经和骨骼肌细胞的生物电现象,恩格斯在100多年前就指出：“地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的变化”。人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象（bioelectricity）。 细胞生物电现象是普遍存在的，临床上广泛应用的心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不同器官和组织活动时生物电变化的表现。,刺激三要素 强度 时间 强度时间变化率 阈强度：引起组织细胞产生兴奋的最小刺激强度。 阈上刺激：大于阈强度的刺激 阈刺激：阈强度的刺激 阈下刺激：小于阈强度的刺激,1937年, Hodgkin 玻璃微电极d=100um 材料：枪乌贼巨轴突(d=1mm,L=10cm),（一）静息电位和动作电位,mv,0,-70,静息电位（resting membrane potenial) 10110 mv 多数可兴奋细胞为稳定的极化状态（除心肌等有自律性的细胞外）,刺激神经纤维，产生快速电位反转 动作电位 历时1 ms （action potential) 上升相（去极化反极化） 110mv 快速 下降相（复极化） 缓慢,复极化,反极化,去极化,相关概念,极 化:以膜为界，外正内负的状态 超极化：膜内电位向负值方向增大。 去极化：膜内电位向负值方向减小。 复极化：去极化后又恢复到静息状态。,定义 静息电位：安静状态下，细胞膜内外的电位差。 动作电位：可兴奋细胞受刺激时，膜在静息电位基础上发生快速、可逆、扩布性的电位变化。,二 膜电位的产生机制离子学说,离子学说内容 细胞各种生物电的产生主要由于 1 一些带电离子在细胞膜两侧的不均衡分布 2 细胞膜在不同情况下对这些离子的通透性发生改变,静息电位产生机制： 1. 膜内K+膜外K+， 膜内Na+膜外Na+， 膜内Cl-膜外Cl- 2. 安静状态下， 细胞膜K+通道开放， 对K+具有通透性。 膜两侧K+浓度差促使K+扩散的动力，但随着K+的不断扩散， 膜两侧不断加大的电位差K+继续扩散的阻力， 当动力和阻力达到动态平衡时，K+的净扩散通量零， 此时，膜两侧的平衡电位称K+的平衡电位，即静息电位。,Nernst 公式 Ek= 59.5 Log K+ o/K+ i (mV) 理论值 87mV，实际值 77mV 实验证明： 改变细胞外液中的K+浓度 通道阻断剂四乙铵(TEA),动作电位产生机制,1.膜内K+膜外K+，膜内Na+膜外Na+， 膜内Cl-膜外Cl- 2.细胞膜受刺激后，细胞膜Na+通道开放，对Na+具有通透性。 膜两侧Na+浓度差促使Na+扩散的动力，但随着K+的不断扩散， 膜两侧不断加大的电位差Na+继续扩散的阻力， 当动力和阻力达到动态平衡时， Na+的净扩散通量零， 此时，膜两侧的平衡电位称Na+的平衡电位， 即动作电位的超射值。,Nernst 公式 ENa= 59.5 Log Na+ o/Na+ i (mV) 理论值 35mV， 相当于超射值 证明： 改变细胞外液中的Na+浓度 1 Na+ o 正常 2 Na+ o 降低 3 Na+ o 恢复正常 通道阻断剂河豚毒(TTX) 电压钳或膜片钳,三 神经冲动的产生和传导,阈电位 (7050 mv) 重新定义阈刺激,细胞膜受刺激,少量Na+缓慢内流，使膜电位下降,达到阈电位,Na+ 大量快速内流，直至Na+平衡电位,神经冲动的产生,钠通道开放快，失活也快，因此称作快通道。 去极化后，Na+通道失活，K+通道开放，K+顺着浓度差，电位差大量快速外流，细胞膜电位又恢复到静息状态。（复极化过程） Na+i、K+O 激活Na+K+泵活动,（去极化过程）,细胞受到刺激,细胞膜上少量Na+通道激活而开放,Na+顺浓度差少量内流膜去极化膜内外电位差,当膜内电位变化到阈电位时Na通道大量开放,Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引再生式内流, Na+i、K+O激活Na+K+泵,AP的产生机制:,膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支）,Na+通道关闭Na+内流停止，K+通道激活而开放,K顺浓度差和膜内正电位的吸引K迅速外流,膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支）,Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平后电位,结论：AP的上升支由Na内流形成， 下降支是K外流形成的， 后电位是NaK 泵活动引起的。 AP的产生不消耗能量， AP的恢复消耗能量（NaK泵的活动）。 AP=Na的平衡电位。 证明：Nernst公式的计算 AP达到的超射值（正电位值）相当于计算 所得的ENa值。 应用Na通道特异性阻断剂河豚毒后， 内向电流全部消失（AP消失）。,动作电位的特点,1.全或无性，同一细胞上AP大小不随刺激强度 和传导距离而改变。 2.动作电位不会发生融合 3.传导的非递减性 动作电位的意义 AP的产生是细胞兴奋的标志,兴奋性的变化,兴奋性多变，特别是一次兴奋发生以后，经历以下过程： 绝对不应期：0.3 ms, 兴奋性0 相对不应期：3 ms, 兴奋性有所恢复，低于正常 超常期：12 ms, 兴奋性回升，大于正常 低常期：70 ms, 兴奋性回落，低于正常 最后，兴奋性恢复到正常水平。,局部兴奋,阈下刺激,Na+通道少量开放,少量Na+内流,受刺激的局部出现一个较小的去极化，即局部反应或局部兴奋。,局部反应特点：,不具“全或无”特征，幅值随刺激强度的增大而增大。 电紧张扩布，其幅值随着传播距离的增加而减小 可以叠加、总和：时间性和空间性总和。,相关概念 阈电位:引发AP的临界膜电位数值。 局部电位:低于阈电位的去极化电位。 后电位：锋电位下降支最后恢复到RP水平以前，一种时间较长、波动较小的电位变化过程。 包括：负后电位=去极化后电位， 正后电位=超去极化后电位。,四 兴奋在同一细胞上的传导机制,以局部电流形式传导,跳跃式传导,朗飞氏结,第三节 神经肌肉间的兴奋传递,R,R,S.,神经细胞间 神经细胞腺细胞间 神经细胞肌肉细胞间,突触传递信息,接头前膜： 囊泡内含 ACh,并以囊泡为单位释放ACh（称量子释放）。 接头间隙：约50-60nm。 接头后膜（终板膜）： 皱褶，增厚； 存在ACh受体（N2受体），与ACh发生特异性结合； 无电压性门控性钠通道（对电不敏感，对化学物质敏感； 存在大量胆碱酯酶。,一 神经肌接头的结构,二 神经肌肉接头处的兴奋传递过程,神经冲动传到轴突末稍,末梢膜Ca2通道开放，Ca2向膜内流动,接头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的ACh释放(量子释放),ACh与终板膜上的Ach受体结合， 受体蛋白分子构型改变,终板膜对Na、K (尤其是Na)通透性,终板膜去极化 终板电位（EPP）,EPP电紧张性扩布至邻近肌膜,肌膜去极化达到阈电位,爆发肌细胞膜动作电位,肌肉兴奋收缩,银环蛇毒、筒箭毒,阻断,Ach受体通道亚单位,Ach,胆碱脂酶,乙酸+胆碱,肌肉舒张,EPP的特征：类似于局部电位，无“全或无”现象；无不应期；有总和现象；EPP的大小与Ach释放量呈正相关。 化学传递的特征 单向传递 有突触延搁 0.5ms 高敏感性 化学物质、物理因素 易疲劳,影响神经肌肉接头处兴奋传递的因素 Ca2+ ：Mg2+有竞争作用 阻断ACh受体：箭毒和银环蛇毒，肌松剂 抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药，新斯的明。 自身免疫性疾病：重症肌无力（抗体破坏ACh受体）， 肌无力综合征（抗体破坏N末梢Ca2+通道）。 接头前膜Ach释放：肉毒杆菌中毒。,第四节 肌细胞的收缩,一 肌肉收缩的机械变化 等张收缩：肌肉收缩时,只有长度缩短而张力不 变的收缩,称为等张收缩。 等长收缩：肌肉收缩时, 长度不变只有张力增加的收缩,称为等长收缩。 如 引体向上包括以上两种收缩 前负荷：收缩前已有负荷牵拉（初长度增加） 后负荷：收缩开始才受到负荷牵拉（初长度不变）,单收缩 潜伏期 10ms 收缩期 50ms 舒张期 60ms 阈强度 运动单位 最大刺激,强直收缩 不完成强直收缩 完成强直收缩 临界融和频率 问题：为什么肌肉收缩可以总和，而 肌细胞动作电位不能总和？,刺激间隔时间收缩期,收缩期刺激间隔时间舒张期,收缩总和,刺激间隔时间舒张期,二 肌肉收缩机制,横纹肌细胞结构 肌肉 肌纤维束 肌纤维 肌原纤维 粗丝细丝 肌小节1/2I+A+1/2I,(I带),A带,肌原纤维,粗肌丝： 肌凝蛋白（肌球蛋白） 头部有一膨大部横桥,横桥,1.可与细肌丝肌纤蛋白可逆性 结合,2. 具ATP酶活性，释放能量分解ATP 提供横桥扭动（肌丝滑行）和作功的能量。,细肌丝 肌动蛋白（actin)：表面有与横桥结合的位点，静息 时被原肌球蛋白掩盖 原肌球（凝）蛋白：在肌纤蛋白与横桥之间阻碍二者相互结合 肌钙蛋白：有3个亚单位 T亚单位：附着作用 C亚单位：与Ca+有亲和力 I亚单位：传递信息给原 肌凝蛋白,肌小节缩短=肌细胞收缩,牵拉细肌丝朝肌小节中央滑行,横桥摆动,横桥与肌动蛋白结合位点结合，分解ATP释放能量,原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点,Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型,终池膜上的钙通道开放 终池内的Ca2+进入肌浆,肌丝滑行学说,三 兴奋收缩耦联,结构基础肌管系统 横管（T管） 肌膜内凹而成与肌原纤维相垂直 作用：将肌细胞膜的兴奋沿T管膜迅速传入细胞内部； 纵管（L管）即肌浆网 与肌小节走向平行，包绕肌原纤 维的管道。 作用：Ca2+的储存、释放与再积聚。 终池：L管在靠近T管处膨大而成。 三联管：两侧终池之间的横管构成。 作用：肌细胞膜电变化和细胞内收缩过程耦联起来的关键部位,肌管系统示意图,Z 线,横管（T）,肌浆网（L）,终池,肌纤维,三管区,兴奋收缩耦联示意图,兴奋收缩耦联：肌膜兴奋的电变化为肌丝滑行机械变化的中介过程。 三个步骤： AP由横管系统迅速传向肌细胞深处，到达三联管和肌节附近； 三联管处的信息传递； 肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放和摄取。 Ca2+的摄取Ca2+泵（ Ca2+-Mg2+ ATP 酶) Ca2+是兴奋收缩的耦联因子 三联管是兴奋收缩耦联的结构基础,运动神经冲动传至末梢 N末梢对Ca2+通透性增加 Ca2+内流入N末梢内 接头前膜内囊泡 向前膜移动、融合、破裂 ACh释放入接头间隙 ACh与终板膜受体结合 受体构型改变 终板膜对Na+、K+(尤其Na+)的通透性增加 产生终板电位(EPP) EPP引起肌膜产生动作电位, 肌膜AP沿横管膜传至三联管 终池膜上的钙通道开放 终池内Ca2+进入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白结合 引起肌钙蛋白的构型改变 原肌凝蛋白发生位移 暴露出细肌丝上与横桥结合位点 横桥与结合位点结合 激活ATP酶作用,分解ATP 横桥摆动 牵拉细肌丝朝肌小节中央滑行 肌节缩短=肌细胞收缩,1.兴奋传递 2.兴奋-收缩（肌丝滑行）耦联,小结：骨骼肌收缩全过程,兴奋性：活组织或细胞对外界刺激发生反应的能力；或活组织或细胞对外界刺激产生AP的能力。 兴奋：组织受刺激后由静息活动或由活动弱强的过程。 抑制：组织受刺激后由活动静息或由活动强弱的过程。 刺激：能引起细胞或组织发生反应的所有内、外环境的变化。 反应：可兴奋性组织对刺激的应答表现。