第二章神经肌肉

1、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。核核核仁核仁核浆核浆胞浆胞浆核膜核膜细胞膜细胞膜一）膜的化学组成和分子结构一细胞膜的基本结构 l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l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l糖类糖蛋白、脂蛋白膜的流态镶嵌模型磷脂磷脂胆固醇胆固醇整合蛋白整合蛋白糖蛋白糖蛋白糖脂糖脂亲水基团亲水基团疏水基团疏水基团磷脂磷脂糖链糖链（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

2、.继发性主动转运（三）出胞与入胞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

3、道、k+通道（机械门控通道）（机械门控通道）刺激刺激 神经兴奋神经兴奋 传导传导 传递传递 肌肉兴奋肌肉兴奋 收缩收缩 兴奋性兴奋性 接受刺激产生反应的能力接受刺激产生反应的能力 反应反应 强强 弱弱 抑制（抑制（inhibitioninhibition） 弱弱 强强 兴奋（兴奋（excitationexcitation） 兴奋：细胞对刺激产生反应的过程。兴奋：细胞对刺激产生反应的过程。可兴奋细胞：可兴奋细胞： 神经细胞神经细胞 肌肉细胞肌肉细胞 腺细胞腺细胞第二节 神经肌肉细胞的兴奋性 恩格斯在恩格斯在100100多年前就指出：多年前就指出：“地球上几乎没有地球上几乎没有一种变化发生而不同时

4、显示出电的变化一种变化发生而不同时显示出电的变化”。人体及。人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为电活动称为生物电现象生物电现象（bioelectricitybioelectricity）。）。 细胞生物电现象是普遍存在的，临床上广泛应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。这些不同器官和组织活动时生物电变化的表现。l刺激三要素刺激三要素 强度强度 时间时间 强度时间变化率强度时间变化率 阈强度阈强度

5、：引起组织细胞产生兴奋的最小刺激强度。：引起组织细胞产生兴奋的最小刺激强度。l阈上刺激阈上刺激：大于阈强度的刺激：大于阈强度的刺激l阈刺激阈刺激：阈强度的刺激：阈强度的刺激l阈下刺激阈下刺激：小于阈强度的刺激：小于阈强度的刺激 1937年年, hodgkin 玻璃微电极玻璃微电极d=100um材料：枪乌贼巨轴突材料：枪乌贼巨轴突(d=1mm,l=10cm)刺激神经纤维，产生快速电位反转刺激神经纤维，产生快速电位反转动作电位动作电位 历时历时1 ms膜外膜外k+， 膜内膜内na+膜外膜外na+， 膜内膜内cl-膜外膜外k+，膜内，膜内na+膜外膜外na+， 膜内膜内cl-膜外膜外cl- 2.细胞

6、膜受刺激后，细胞膜细胞膜受刺激后，细胞膜na+通道开放，对通道开放，对na+具有通透性。具有通透性。膜两侧膜两侧na+浓度差浓度差促使促使na+扩散的扩散的动力动力，但随着，但随着k+的不断的不断扩散，扩散，膜两侧不断加大的膜两侧不断加大的电位差电位差na+继续扩散的继续扩散的阻力阻力，当动力和阻力达到动态平衡时，当动力和阻力达到动态平衡时， na+的净扩散通量零，的净扩散通量零，此时，膜两侧的平衡电位称此时，膜两侧的平衡电位称na+的平衡电位的平衡电位， 即动作即动作电位的超射值。电位的超射值。 nernst 公式公式 ena= 59.5 log na+ o/na+ i (mv) 理论值理论

7、值 35mv， 相当于超射值相当于超射值 证明：证明： 改变细胞外液中的改变细胞外液中的na+浓度浓度 1 na+ o 正常正常 2 na+ o 降低降低 3 na+ o 恢复正常恢复正常 通道阻断剂河豚毒通道阻断剂河豚毒(ttx) 电压钳或膜片钳电压钳或膜片钳阈电位阈电位 ( (707050 mv50 mv) )重新定义重新定义阈刺激阈刺激 细胞膜受刺激细胞膜受刺激少量少量nana+ +缓慢内流，使膜电位下降缓慢内流，使膜电位下降达到阈电位达到阈电位nana+ + 大量快速内流，直至大量快速内流，直至nana+ +平衡电位平衡电位钠通道开放快，失活也快，因此称作钠通道开放快，失活也快，因此称

8、作快通道快通道。去极化后，去极化后，nana+ +通道失活通道失活，k k+ +通道开放通道开放，k k+ +顺着浓度差，电位差大量顺着浓度差，电位差大量快速外流，细胞膜电位又恢复到静息状态。快速外流，细胞膜电位又恢复到静息状态。（复极化过程）（复极化过程）na+na+i i、k+k+o o 激活激活na+na+k+k+泵活动泵活动细胞受到刺激细胞受到刺激细胞膜上少量细胞膜上少量na+通道激活而开放通道激活而开放na+顺浓度差少量内流顺浓度差少量内流膜去极化膜去极化膜内外电位差膜内外电位差当膜内电位变化到阈电位时当膜内电位变化到阈电位时na通道大量开放通道大量开放na+顺电化学差和膜内负电位的

9、吸引顺电化学差和膜内负电位的吸引再生式内流再生式内流 na+i、k+o激活激活na+k+泵泵ap的产生机制的产生机制:膜内负电位减小到零并变为正电位（膜内负电位减小到零并变为正电位（ap上升支）上升支）na+通道关闭通道关闭na+内流停止，内流停止，k+通道激活而开放通道激活而开放k顺浓度差和膜内正电位的吸引顺浓度差和膜内正电位的吸引k迅速外流迅速外流膜内电位迅速下降，恢复到膜内电位迅速下降，恢复到rp水平（水平（ap下降支）下降支）na+泵出、泵出、k+泵回，泵回，离子恢复到兴奋前水平离子恢复到兴奋前水平后电位后电位结论：结论：ap的上升支由的上升支由na内流形成，内流形成， 下降支是下降支

10、是k外流形成的，外流形成的， 后电位是后电位是nak 泵活动引起的。泵活动引起的。 ap的产生不消耗能量，的产生不消耗能量， ap的恢复消耗能量（的恢复消耗能量（nak泵的活动）。泵的活动）。 ap=na的平衡电位。的平衡电位。 证明：证明：nernst公式的计算公式的计算 ap达到的超射值（正电位值）相当于计算达到的超射值（正电位值）相当于计算 所得的所得的ena值。值。 应用应用na通道特异性阻断剂河豚毒后，通道特异性阻断剂河豚毒后， 内向电流全部消失（内向电流全部消失（ap消失）。消失）。1.1.全或无性，同一细胞上全或无性，同一细胞上apap大小不随刺激强度大小不随刺激强度 和传导距离

11、而改变。和传导距离而改变。2.2.动作电位不会发生融合动作电位不会发生融合3.3.传导的非递减性传导的非递减性动作电位的意义动作电位的意义 apap的产生是细胞兴奋的标志的产生是细胞兴奋的标志阈下刺激阈下刺激nana+ +通道少量开放通道少量开放少量少量nana+ +内流内流受刺激的局部出现一个较受刺激的局部出现一个较小的去极化，即小的去极化，即局部反应局部反应或或局部兴奋局部兴奋。局部反应特点：局部反应特点：不不具具“全或无全或无”特征，特征，幅值幅值随刺激强度的增大随刺激强度的增大而增大。而增大。电紧张扩布，其幅值随着传播距离的增加而减电紧张扩布，其幅值随着传播距离的增加而减小小可以叠加、

12、总和：可以叠加、总和：时间性和空间性总和。时间性和空间性总和。 相关概念相关概念阈电位阈电位:引发引发ap的临界膜电位数值。的临界膜电位数值。局部电位局部电位:低于阈电位的去极化电位。低于阈电位的去极化电位。后电位后电位：锋电位下降支最后恢复到：锋电位下降支最后恢复到rp水平以前，水平以前，一种时间较长、波动较小的电位变化过程。一种时间较长、波动较小的电位变化过程。 包括：负后电位包括：负后电位=去极化后电位，去极化后电位， 正后电位正后电位=超去极化后电位。超去极化后电位。 以局部电流形式传导以局部电流形式传导跳跃式传导跳跃式传导接头前膜接头前膜：囊泡内含囊泡内含 ach,并以囊泡为单并以囊

13、泡为单位释放位释放ach（称量子释放）。（称量子释放）。 接头间隙接头间隙：约：约50-60nm。 接头后膜（终板膜）接头后膜（终板膜）：皱褶，增厚；皱褶，增厚；存在存在ach受体（受体（n2受体），受体），与与ach发生特异性结合；发生特异性结合；无电压性门控性钠通道（对无电压性门控性钠通道（对电不敏感，对化学物质敏感；电不敏感，对化学物质敏感；存在大量胆碱酯酶。存在大量胆碱酯酶。的结构的结构 二二 神经肌肉接头处的兴奋传递过程神经肌肉接头处的兴奋传递过程神经冲动传到轴突末稍神经冲动传到轴突末稍末梢膜末梢膜ca2通道开放，通道开放，ca2向膜内流动向膜内流动接头前膜内囊泡移动、融合、破裂，接

14、头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的囊泡中的ach释放释放(量子释放量子释放)ach与终板膜上的与终板膜上的ach受体结合，受体结合， 受体蛋白分子构型改变受体蛋白分子构型改变终板膜对终板膜对na、k (尤其是尤其是na)通透性通透性终板膜去极化终板膜去极化 终板电位（终板电位（epp）epp电紧张性扩布至邻近肌膜电紧张性扩布至邻近肌膜肌膜去极化达到阈电位肌膜去极化达到阈电位爆发肌细胞膜动作电位爆发肌细胞膜动作电位肌肉兴奋收缩肌肉兴奋收缩银环蛇毒、筒箭毒银环蛇毒、筒箭毒阻阻断断ach受体通道亚单位ach胆碱脂酶胆碱脂酶乙酸乙酸+胆碱胆碱epp的特征的特征：类似于局部电位，无：类似于局部电位

15、，无“全或无全或无”现象；无不应期；有总和现象；现象；无不应期；有总和现象；epp的大小的大小与与ach释放量呈正相关。释放量呈正相关。化学传递的特征化学传递的特征 单向传递单向传递 有突触延搁有突触延搁 0.5ms 高敏感性高敏感性 化学物质、物理因素化学物质、物理因素 易疲劳易疲劳 影响神经肌肉接头处兴奋传递的因素影响神经肌肉接头处兴奋传递的因素 ca2+ ：mg2+有竞争作用有竞争作用阻断阻断ach受体受体：箭毒和：箭毒和银环蛇毒，肌松剂银环蛇毒，肌松剂 抑制胆碱酯酶活性抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药，新斯的明。：有机磷农药，新斯的明。 自身免疫性疾病自身免疫性疾病：重症肌无力（抗体破坏：

16、重症肌无力（抗体破坏ach受体），受体）， 肌无力综合征（抗体破坏肌无力综合征（抗体破坏n末梢末梢ca2+通道）。通道）。 接头前膜接头前膜ach释放释放：肉毒杆菌中毒。：肉毒杆菌中毒。 一一 肌肉收缩的机械变化肌肉收缩的机械变化等张收缩：等张收缩：肌肉收缩时肌肉收缩时, ,只有长度缩短而张力不只有长度缩短而张力不 变的收缩变的收缩, ,称为等张收缩。称为等张收缩。 等长收缩：等长收缩：肌肉收缩时肌肉收缩时, , 长度不变只有张力增加长度不变只有张力增加的收缩的收缩, ,称为等长收缩。称为等长收缩。 如如 引体向上包括以上两种收缩引体向上包括以上两种收缩前负荷：前负荷：收缩前已有负荷牵拉（初长

17、度增加）收缩前已有负荷牵拉（初长度增加）后负荷：后负荷：收缩开始才受到负荷牵拉（初长度不变）收缩开始才受到负荷牵拉（初长度不变）l单收缩单收缩 潜伏期潜伏期 10ms 收缩期收缩期 50ms 舒张期舒张期 60ms 阈强度阈强度 运动单位运动单位 最大刺激最大刺激强直收缩强直收缩 不完成强直收缩不完成强直收缩 完成强直收缩完成强直收缩 临界融和频率临界融和频率问题：为什么肌肉收缩可以总和，而问题：为什么肌肉收缩可以总和，而 肌细胞动作电位不能总和？肌细胞动作电位不能总和？刺激间隔时间刺激间隔时间收缩期收缩期收缩期收缩期刺激间隔时间刺激间隔时间舒张期舒张期 (i带)a带粗肌丝：粗肌丝： 肌凝蛋白

18、（肌凝蛋白（肌球肌球蛋白）蛋白） 头部有一膨大部头部有一膨大部横桥横桥横横桥桥1.可与细肌丝肌纤蛋白可逆性可与细肌丝肌纤蛋白可逆性 结合结合2. 具具atp酶活性酶活性，释放能量分，释放能量分解解atp 提供横桥扭动（肌丝提供横桥扭动（肌丝滑行）和作功的能量。滑行）和作功的能量。细肌丝细肌丝肌动蛋白肌动蛋白（actin)：表面有与横桥结合的位点，静息：表面有与横桥结合的位点，静息 时时被原肌球蛋白掩盖被原肌球蛋白掩盖 原肌球（凝）蛋白原肌球（凝）蛋白：在肌纤蛋白与横桥之间阻碍二者相：在肌纤蛋白与横桥之间阻碍二者相互结合互结合肌钙蛋白肌钙蛋白：有：有3个亚单位个亚单位 t亚单位：附着作用亚单位：

19、附着作用 c亚单位亚单位：与：与ca+有亲和力有亲和力 i亚单位：传递信息给原亚单位：传递信息给原 肌凝蛋白肌凝蛋白肌小节缩短肌小节缩短=肌细胞收缩肌细胞收缩牵拉细肌丝朝肌小节中央滑行牵拉细肌丝朝肌小节中央滑行横桥摆动横桥摆动横桥与肌动蛋白结合位点结合，横桥与肌动蛋白结合位点结合，分解分解atp释放能量释放能量原肌球蛋白位移，原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点暴露细肌丝上的结合位点ca2+与肌钙蛋白结合与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型肌钙蛋白的构型终池膜上的钙通道开放终池膜上的钙通道开放 终池内的终池内的ca2+进入肌浆进入肌浆肌丝滑行学说肌丝滑行学说结构基础结构基础肌管系统肌管系统横管（

20、横管（t管）管） 肌膜内凹而成与肌原纤维相垂直肌膜内凹而成与肌原纤维相垂直作用作用：将肌细胞膜的兴奋沿：将肌细胞膜的兴奋沿t管膜迅速传入细胞内部；管膜迅速传入细胞内部；纵管（纵管（l管）管）即肌浆网即肌浆网 与肌小节走向平行，包绕肌原纤与肌小节走向平行，包绕肌原纤 维的管道。维的管道。作用作用：ca2+的储存、释放与再积聚。的储存、释放与再积聚。终池终池：l管在靠近管在靠近t管处膨大而成。管处膨大而成。三联管：三联管：两侧终池之间的横管构成。两侧终池之间的横管构成。作用作用：肌细胞膜电变化和细胞内收缩过程耦联起来的关肌细胞膜电变化和细胞内收缩过程耦联起来的关键部位键部位 兴奋收缩耦联：兴奋收缩

21、耦联：肌膜兴奋的电变化为肌丝滑行机械变肌膜兴奋的电变化为肌丝滑行机械变化的中介过程。化的中介过程。三个步骤：三个步骤：ap由横管系统迅速传向肌细胞深处，到达三联管和肌由横管系统迅速传向肌细胞深处，到达三联管和肌节附近；节附近； 三联管处的信息传递；三联管处的信息传递；肌浆网（纵管系统）中肌浆网（纵管系统）中ca2+的释放和摄取。的释放和摄取。ca2+的摄取的摄取ca2+泵（泵（ ca2+-mg2+ atp 酶酶)ca2+是兴奋收缩的耦联因子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运动神经冲动传至末梢 n末梢对末梢对ca2+通透性增加通透性增加 ca2+内流入内流入n末梢内末梢内 接头前膜内囊泡接头前膜内囊泡 向前膜移动、融合、破裂向前膜移动、融合、破裂 ach释放入接头间隙