第二章细胞的基本功能

1、第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜信号转导功能细胞的跨膜信号转导功能细胞的生物电现象细胞的生物电现象肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能本章的主要内容本章的主要内容 细胞是人体的基本结构和功能单位。人体的生细胞是人体的基本结构和功能单位。人体的生理活动是在细胞功能的基础上进行的。理活动是在细胞功能的基础上进行的。 机体的每个细胞都被细胞膜所包裹机体的每个细胞都被细胞膜所包裹细胞膜细胞膜是包被在细胞表面的薄膜，是具是包被在细胞表面的薄膜，是具 有特殊结构和功能的有特殊结构和功能的半透膜半透膜；将细胞内容物与细胞外液将细胞内容物与细胞外液分

2、隔分隔开，开， 使细胞独立地存在；使细胞独立地存在；直接与内环境接触，是细胞新陈直接与内环境接触，是细胞新陈代谢过程中与内环境物质交换的代谢过程中与内环境物质交换的必经必经之路。之路。细胞膜的作用细胞膜的作用1、屏障作用、屏障作用严格限制一些物质的进出，严格限制一些物质的进出，使细胞内容物不致流失，使细胞内容物不致流失，保持细胞内成分相对稳定。保持细胞内成分相对稳定。2、跨膜物质交换作用、跨膜物质交换作用选择性地允许某些选择性地允许某些物质物质通过；通过；细胞膜的结构细胞膜的结构分子组成分子组成：细胞膜主要由细胞膜主要由脂质脂质、蛋白质蛋白质和少量的和少量的糖类物质糖类物质构成。构成。分子排列

3、：液态镶嵌模型分子排列：液态镶嵌模型 液态脂质双分子层构成膜的基架液态脂质双分子层构成膜的基架 蛋白质分子镶嵌在脂质双分子层中蛋白质分子镶嵌在脂质双分子层中 糖链结合在膜脂质和蛋白质上糖链结合在膜脂质和蛋白质上液态镶嵌模型液态镶嵌模型 1972年年Singer和和Nicholson提出：以脂质双分子层提出：以脂质双分子层为基架，其中镶嵌着不同结构和功能的蛋白质。为基架，其中镶嵌着不同结构和功能的蛋白质。脂质双分子层脂质双分子层 亲水头部亲水头部（磷酸）（磷酸）疏水尾部疏水尾部（脂肪酸）（脂肪酸）双分子层排列双分子层排列亲水性基团亲水性基团朝向膜的内、外表面朝向膜的内、外表面疏水性基团疏水性基团

4、在膜的内部两两相对在膜的内部两两相对细胞膜蛋白质细胞膜蛋白质两种存在形式两种存在形式 表面蛋白表面蛋白 整合蛋白整合蛋白主要功能主要功能 受体受体 酶酶 收缩作用收缩作用 载体、通道或离子泵载体、通道或离子泵细胞膜的糖类细胞膜的糖类 以寡糖为主，形成糖脂和糖蛋白，位于细胞膜的外侧以寡糖为主，形成糖脂和糖蛋白，位于细胞膜的外侧, 作为受体或抗原作为受体或抗原第一节第一节 细胞的跨膜物质转运功能细胞的跨膜物质转运功能物质的跨膜转运的种类和方式：物质的跨膜转运的种类和方式： . 脂溶性小分子物质脂溶性小分子物质可通过单纯扩散透过质膜；可通过单纯扩散透过质膜； . 水溶性小分子物质水溶性小分子物质和和

5、带电离子带电离子需要借助于相关需要借助于相关膜蛋白的介导来完成转运；膜蛋白的介导来完成转运； . 大分子物质大分子物质和和物质团块物质团块通过出胞和入胞方式进通过出胞和入胞方式进出细胞；出细胞； 单纯扩散单纯扩散单纯扩散：脂溶性小分子物质从单纯扩散：脂溶性小分子物质从高高浓度一侧向浓度一侧向低低浓度一侧跨细胞膜转运的过程。浓度一侧跨细胞膜转运的过程。O2 转运对象：转运对象：脂溶性的小分子物质：脂溶性的小分子物质：O2、CO2、NH3、N2、尿素、尿素、NO、乙醇、甘油等、乙醇、甘油等 动力：动力：浓度差的化学位能浓度差的化学位能 转运方向：转运方向：顺浓度梯度顺浓度梯度 转运速率：转运速率：

6、与浓度差和通透性成正变与浓度差和通透性成正变 结果：结果：膜两侧浓度差为零，膜两侧浓度差为零，净净移动为零移动为零OO2 2 o o OO2 2 i iCOCO2 2 i i COCO2 2 o o易化扩散易化扩散定义定义 水溶性或脂溶性很小的物质，在膜蛋白帮助下顺水溶性或脂溶性很小的物质，在膜蛋白帮助下顺浓度差的跨膜转运。浓度差的跨膜转运。 分类分类 经通道的易化扩散经通道的易化扩散 经载体的易化扩散经载体的易化扩散 经通道的易化扩散经通道的易化扩散 转运对象转运对象：带电离子（：带电离子（Na+、K + 、Ca2+等）等） 扩散动力扩散动力：浓度差的化学位能和电位差的电场位：浓度差的化学位

7、能和电位差的电场位能的合力，简称电能的合力，简称电-化学梯度化学梯度 扩散方向扩散方向：顺电：顺电-化学梯度化学梯度 扩散速率扩散速率：与电：与电-化学梯度成正变，化学梯度成正变， 膜通道的功能状态膜通道的功能状态 结果结果：电：电-化学梯度为零，这种状态称为电化学梯度为零，这种状态称为电-化学化学平衡。平衡。 NaNa+ + o o NaNa+ + i iKK+ + i i KK+ + o o特性特性: :1.1.转运速率高：转运速率高：每秒每秒10106 610108 8个离子个离子2.2.离子选择性离子选择性：即每种通道都对一种或几种离子：即每种通道都对一种或几种离子有较高的选择性，其他

8、离子则不易或不能通过。有较高的选择性，其他离子则不易或不能通过。如：钾通道对如：钾通道对K K+ +、NaNa+ +的通透性之比约为的通透性之比约为100100：1 1根据离子选择性，可将通道分为钠通道、钾通根据离子选择性，可将通道分为钠通道、钾通道、氯通道、钙通道、非选择性阳离子通道等道、氯通道、钙通道、非选择性阳离子通道等。3.3.门控特性门控特性 ：通道的开关由：通道的开关由 “闸门闸门”控制控制 A.A.电压电压门控通道门控通道( (通道的开闭受膜两侧电位差控制）通道的开闭受膜两侧电位差控制） B.B.化学化学门控通道门控通道( (通道的开闭受化学物质控制）通道的开闭受化学物质控制）

9、C.C.机械机械门控通道门控通道( (通道的开闭受机械刺激控制）通道的开闭受机械刺激控制）经载体的易化扩散经载体的易化扩散 转运对象转运对象：葡萄糖、氨基酸、核苷酸等：葡萄糖、氨基酸、核苷酸等 转运动力转运动力：浓度差的化学位能：浓度差的化学位能 转运方向转运方向：顺浓度梯度：顺浓度梯度 转运速率转运速率：与浓度差成正相关、：与浓度差成正相关、 与载体数量成正相关与载体数量成正相关 转运结果转运结果：浓度梯度为零：浓度梯度为零 转运特点转运特点：特异性、饱和现象、竞争性抑制：特异性、饱和现象、竞争性抑制 思考：单纯扩散与易化扩散的异同？思考：单纯扩散与易化扩散的异同？ 提示：转运对象、转运动力

10、、转运方向、转运速提示：转运对象、转运动力、转运方向、转运速率、转运结果、是否需要膜蛋白帮助率、转运结果、是否需要膜蛋白帮助 单纯扩散与易化扩散均不需要细胞代谢供能，故单纯扩散与易化扩散均不需要细胞代谢供能，故将它们称为将它们称为被动转运被动转运。主动转运主动转运 定义定义：水溶性小分子物质或离子在膜蛋白的帮助下：水溶性小分子物质或离子在膜蛋白的帮助下由细胞代谢提供能量而实现逆浓度梯度或电位梯度由细胞代谢提供能量而实现逆浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。进行的跨膜转运。 按利用能量的方式不同分为：按利用能量的方式不同分为：原发性主动转运原发性主动转运和和继继发性主动转运发性主动转运1、原发性主

11、动转运、原发性主动转运 直接利用细胞代谢的能量（直接利用细胞代谢的能量（ATP）进行的主动转运。）进行的主动转运。人体内原发性主动转运的方式主要有钠人体内原发性主动转运的方式主要有钠-钾泵、钙泵、质子泵等钾泵、钙泵、质子泵等其中研究最透彻，耗能最多的是钠其中研究最透彻，耗能最多的是钠-钾泵。钾泵。 钠钠-钾泵（简称钠泵）钾泵（简称钠泵） 结构结构：一种膜蛋白质，由：一种膜蛋白质，由和和两种亚单位构成，具两种亚单位构成，具有有ATP酶的活性，又叫钠酶的活性，又叫钠-钾依赖式钾依赖式ATP酶。酶。 激活条件激活条件：细胞内：细胞内Na+浓度升高或细胞外浓度升高或细胞外K+浓度升浓度升高时高时 功能

12、功能：每分解：每分解1分子分子ATP可将可将3个个Na+从胞内泵出胞从胞内泵出胞外，同时将外，同时将2个个K+从胞外泵入胞内从胞外泵入胞内 转运结果转运结果：形成并维持细胞膜内高钾，细胞膜外高：形成并维持细胞膜内高钾，细胞膜外高钠的离子分布状态。钠的离子分布状态。 ATP：Na+：K+1：3：2 (生电性钠泵生电性钠泵)思考：钠钾泵的活动对膜电位有何影响？思考：钠钾泵的活动对膜电位有何影响？钠钾泵的生理意义钠钾泵的生理意义钠泵活动造成的胞内高钠泵活动造成的胞内高K+为胞质内许多代谢反应所为胞质内许多代谢反应所必需必需维持胞内渗透压和细胞容积维持胞内渗透压和细胞容积建立一种势能贮备，供细胞其他耗

13、能过程利用建立一种势能贮备，供细胞其他耗能过程利用细胞产生生物电的基础细胞产生生物电的基础生电性钠泵可直接影响膜静息电位生电性钠泵可直接影响膜静息电位哇巴因哇巴因是一种钠泵的特异性抑制剂是一种钠泵的特异性抑制剂其他重要的泵其他重要的泵 钙泵钙泵( Ca2+-ATP酶酶 )和质子泵和质子泵( H+,K+-ATP酶和酶和 H+-ATP酶酶)也是人体内较为重要的离子泵，在也是人体内较为重要的离子泵，在人体内发挥着重要的作用。人体内发挥着重要的作用。 利用原发性主动转运建立的利用原发性主动转运建立的Na+势能差，即间接势能差，即间接利用细胞代谢的能量（利用细胞代谢的能量（ATP）所进行的主动转运。）所

14、进行的主动转运。继发性主动转运又叫继发性主动转运又叫联合转运联合转运。介导联合转运的膜。介导联合转运的膜蛋白称为蛋白称为转运体转运体。继发性主动转运继发性主动转运同向转运同向转运：葡萄糖、氨基酸在小肠上皮：葡萄糖、氨基酸在小肠上皮细胞的吸收和在肾小管上皮细胞的重吸收细胞的吸收和在肾小管上皮细胞的重吸收逆向转运逆向转运： Na+-Ca2+交换、交换、 Na+-H+交换交换分类分类出胞和入胞出胞和入胞入胞：入胞：细胞外大分子或团块状物质进入细胞的过程。细胞外大分子或团块状物质进入细胞的过程。 分为吞噬和吞饮分为吞噬和吞饮出胞：胞内大分子物质被排出细胞的过程称为出胞。出胞：胞内大分子物质被排出细胞的

15、过程称为出胞。内分泌腺分泌内分泌腺分泌激素激素到细胞外液到细胞外液外分泌腺分泌外分泌腺分泌酶原颗粒酶原颗粒和和粘液粘液到腺管管腔到腺管管腔神经末梢分泌神经末梢分泌神经递质神经递质到突触间隙到突触间隙如如注意：出胞与入胞的过程也是耗能的注意：出胞与入胞的过程也是耗能的本节小结本节小结1、物质的跨膜转运方式有哪几种？各转运什么物质？、物质的跨膜转运方式有哪几种？各转运什么物质？2、比较单纯扩散和易化扩散的异同。、比较单纯扩散和易化扩散的异同。 转运对象、转运对象、 转运方向、转运方向、 是否需要膜蛋白参与、是否需要膜蛋白参与、 能量来源、能量来源、 转运结果转运结果3、钠泵的本质、激活条件、作用及

16、生理意义。、钠泵的本质、激活条件、作用及生理意义。4、主动转运与被动转运的区别？、主动转运与被动转运的区别？ 转运方向转运方向 能量来源能量来源 转运结果转运结果 n1.人体的人体的NH3通过细胞膜的方式是（通过细胞膜的方式是（2012） A.单纯扩散单纯扩散 B.异化扩散异化扩散 C.原发性主动转运原发性主动转运 D.继发性主动转运继发性主动转运 2.离子通过细胞膜的扩散量取决于离子通过细胞膜的扩散量取决于 (多选多选)（2012） A.膜两侧该离子的浓度梯度膜两侧该离子的浓度梯度 B.膜对该离子的通透性膜对该离子的通透性 C.该离子的化学性质该离子的化学性质 D.该离子所受的电场力该离子所

17、受的电场力 3.用哇巴因抑制钠泵活动后，细胞功能发生的变用哇巴因抑制钠泵活动后，细胞功能发生的变化有化有(多选多选) （2008）nA静息电位绝对值减小静息电位绝对值减小B动作电位幅度降低动作电位幅度降低CNa+ -Ca2+ 交换增加交换增加D胞质渗透压升高胞质渗透压升高细胞间信号转导的意义细胞间信号转导的意义: 是不同细胞、不同组织、不是不同细胞、不同组织、不同器官、不同系统之间相互联系、相互协同、相互同器官、不同系统之间相互联系、相互协同、相互制约，完成各种生命活动的必要条件。制约，完成各种生命活动的必要条件。细胞间信号转导的类型细胞间信号转导的类型：一、直接电联系一、直接电联系，也叫电突

18、触，也叫电突触结构基础：缝隙连接结构基础：缝隙连接特点：双向传递，传递速度快特点：双向传递，传递速度快例如：心肌细胞间的联系例如：心肌细胞间的联系意义：心肌细胞同步活动，有利于心室的充盈和射血意义：心肌细胞同步活动，有利于心室的充盈和射血二、化学性联系：二、化学性联系：化学物质介导的细胞间信息传递化学物质介导的细胞间信息传递分类：神经细胞和神经细胞之间分类：神经细胞和神经细胞之间 神经细胞和效应器细胞之间神经细胞和效应器细胞之间 内分泌细胞与靶细胞之间：激素内分泌细胞与靶细胞之间：激素信息物质可分为脂溶性和非脂溶性两类：信息物质可分为脂溶性和非脂溶性两类：1、脂溶性的信息物质：类固醇激素、脂溶

19、性的信息物质：类固醇激素2、非脂溶性的信息物质：含氮类激素、神经递质、非脂溶性的信息物质：含氮类激素、神经递质神经递质神经递质本节只讨论非脂溶性物质介导的信号转导方式本节只讨论非脂溶性物质介导的信号转导方式 1、离子通道型受体离子通道型受体介导的信号转导介导的信号转导 2、G-蛋白耦联受体蛋白耦联受体介导的信号转导介导的信号转导 3、酶耦联受体酶耦联受体介导的信号转导介导的信号转导1、离子通道受体介导的信号转导、离子通道受体介导的信号转导 离子通道受体就是离子通道受体就是化学门控通道化学门控通道，具有受体和，具有受体和通道两种功能。当信息物质与之结合或解离的时通道两种功能。当信息物质与之结合或

20、解离的时候通道开放或关闭。这种受体在外周主要存在于候通道开放或关闭。这种受体在外周主要存在于神经神经-肌肉接头的终板膜上和植物神经节的突触肌肉接头的终板膜上和植物神经节的突触后膜上，在中枢主要存在于某些以氨基酸类作为后膜上，在中枢主要存在于某些以氨基酸类作为递质的突触后膜上。递质的突触后膜上。 此类受体介导的信号转导过程详见第四节。此类受体介导的信号转导过程详见第四节。 电压门控通道和机械门控通道也可以认为是离电压门控通道和机械门控通道也可以认为是离 子通道受体介导的信号转导子通道受体介导的信号转导 2、G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导 主要的信号膜蛋白：受体、主

21、要的信号膜蛋白：受体、G蛋白、蛋白、G蛋白效应器蛋白效应器每种受体都是由一条每种受体都是由一条7次次穿膜穿膜的肽链构成的肽链构成,故也称故也称为为7次跨膜受体次跨膜受体胞外侧和跨膜螺旋内部有胞外侧和跨膜螺旋内部有配体的结合部位配体的结合部位膜内胞质侧有膜内胞质侧有结合结合G-蛋蛋白的部位白的部位G-蛋白耦联受体与配体蛋白耦联受体与配体结合后，通过构象变化结结合后，通过构象变化结合并激活合并激活G-蛋白蛋白.受体受体G-蛋白蛋白： 鸟苷酸结合蛋白鸟苷酸结合蛋白，简称，简称G-蛋白，通常是指由蛋白，通常是指由三个亚单位形成的异源三聚体三个亚单位形成的异源三聚体G-蛋白。有激活和蛋白。有激活和失活两

22、种状态：失活状态结合失活两种状态：失活状态结合GDP ，被激活后结，被激活后结合合GTP，具有，具有GTP酶活性酶活性 、和和亚单位亚单位 组成的异三聚体组成的异三聚体 GDP G-蛋白效应器蛋白效应器：主要指催化生成（或分解）第二信使的酶。主要指催化生成（或分解）第二信使的酶。 主要有主要有: 腺苷酸环化酶（腺苷酸环化酶（AC） 磷脂酶磷脂酶C（PLC） 磷脂酶磷脂酶A2(PLA2) 鸟苷酸环化酶鸟苷酸环化酶(GC) cGMP磷酸二酯酶磷酸二酯酶(PDE)第二信使第二信使:是指激素、递质等信号分子（第一信使）作用于细是指激素、递质等信号分子（第一信使）作用于细胞膜受体后产生的细胞内活性物质。

23、胞膜受体后产生的细胞内活性物质。如如: cAMP、IP3、DG、cGMP、Ca2+、前列腺素等、前列腺素等以以cAMP为例介绍信号转导的过程为例介绍信号转导的过程3、酶耦联受体介导的信号转导、酶耦联受体介导的信号转导酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶结合型受体酪氨酸激酶结合型受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶受体本节小结本节小结1、细胞信号转导的意义、类型。、细胞信号转导的意义、类型。2、离子通道型受体的分布。、离子通道型受体的分布。3、第二信使的概念和种类、第二信使的概念和种类4、以、以cAMP为第二信使的信号转导过程为第二信使的信号转导过程5、酪氨酸激酶受体介导的信号转导过程、酪氨酸激酶

24、受体介导的信号转导过程n1.需要依靠细胞内cAMP来完成跨膜信号转导的膜受体是（2010） AG-蛋白藕联受体 B离子通道型受体 C. 酪氨酸激酶受体 D.鸟苷酸环化酶受体第三节第三节 细胞的电活动细胞的电活动生物电现象生物电现象一切活细胞无论处于静息状态还是活动状态都存一切活细胞无论处于静息状态还是活动状态都存在电现象，这种电现象称为在电现象，这种电现象称为生物电生物电。生物电生物电的临床应用：的临床应用：心电图、脑电图、肌电图心电图、脑电图、肌电图跨膜电位跨膜电位n两种形式：静息电位、动作电位两种形式：静息电位、动作电位静息电位静息电位n静息电位（静息电位（RPRP）：）：静息时，质膜两侧

25、存在的静息时，质膜两侧存在的外正外正内负内负的电位差。的电位差。n静息电位的测量静息电位的测量（甲）当（甲）当A、B电极都位电极都位于细胞膜外，无电位改变，于细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差证明膜外无电位差（乙）当（乙）当A电极位于细电极位于细胞膜外，胞膜外， B电极插入膜电极插入膜内时，有电位改变，证内时，有电位改变，证明膜内、外间有电位差明膜内、外间有电位差（丙）当（丙）当A、B电极都位电极都位于细胞膜内，无电位改于细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差变，证明膜内无电位差 n静息电位的数值静息电位的数值一般相当稳定，呈直流电位一般相当稳定，呈直流电位记录方式：膜外为记录方式：膜外为

26、0，膜内电位低于膜外，记作负，膜内电位低于膜外，记作负值，一般在值，一般在10 100mv之间之间 细胞不同，细胞不同，RP的数值也的数值也不同不同 骨骼肌细胞：骨骼肌细胞：-90mv 神经细胞：神经细胞：-70mv 平滑肌细胞：平滑肌细胞：-55mv 红细胞：红细胞：-10mv膜电位变化的几个概念膜电位变化的几个概念n极化极化 平稳的静息电位存在时细胞膜电位外正平稳的静息电位存在时细胞膜电位外正内负的内负的状态状态。n去极化（除极）去极化（除极）膜电位由静息电位水平减小膜电位由静息电位水平减小的过程或状态。的过程或状态。 -80mv -60mvn复极化复极化质膜去极化后，再向静息电位方向恢质

27、膜去极化后，再向静息电位方向恢复的过程。复的过程。 -90mv -60mv -90mv n超极化超极化膜电位由静息电位水平增大的过程或状膜电位由静息电位水平增大的过程或状态。态。 -80mv -90mvn反极化反极化膜两侧电位发生倒转，膜外为负，膜内膜两侧电位发生倒转，膜外为负，膜内为正，又称为正，又称超射超射 -60mv +30mv静息电位和极化是一个现象的两种表达方式静息电位和极化是一个现象的两种表达方式: 静息电位静息电位 膜内外的电位差膜内外的电位差 极化极化 膜两侧电荷的分布膜两侧电荷的分布 安静状态的标志安静状态的标志静息电位形成的机制静息电位形成的机制原因：原因：离子的跨膜扩散（

28、离子流）离子的跨膜扩散（离子流）两个条件两个条件：细胞膜内外的离子分布不均衡；：细胞膜内外的离子分布不均衡； 在不同状态下细胞膜对各种离子的通透性不同在不同状态下细胞膜对各种离子的通透性不同细胞细胞外外液离子浓度液离子浓度（mmol/L）细胞细胞内内液离子浓度液离子浓度（mmol/L）Na+14512K+4155Cl1203.8A155表表41 哺乳动物骨骼肌细胞内、外主要离子的浓度哺乳动物骨骼肌细胞内、外主要离子的浓度 nK+平衡电位可按平衡电位可按Nernst公式计算：公式计算：(mV)KK59.5lg(mV)KKlnZFRTEioiOKR:气体常数气体常数 T:绝对温度绝对温度 Z:离子

29、价离子价 F:法拉第常数法拉第常数计算值比测定值稍高，主要是静息时有少量计算值比测定值稍高，主要是静息时有少量Na+、Cl-内流，抵消部分内流，抵消部分K+外移造成的电位差数值。外移造成的电位差数值。n静息电位的形成小结静息电位的形成小结 前提条件前提条件： 膜两侧存在膜两侧存在K+浓度差浓度差 静息时膜主要允许静息时膜主要允许K+通透通透 结论结论: 静息电位主要是由静息电位主要是由K+外流外流形成的；接近于形成的；接近于 K+平衡电位。平衡电位。影响静息电位的因素影响静息电位的因素细胞膜内外细胞膜内外K+浓度差浓度差 浓度差越大浓度差越大RP越越？细胞膜对细胞膜对K+和和Na+通透性通透性

30、 对对K+通透性大时通透性大时RP？对对Na+通透性大时通透性大时RP？钠泵的生电作用钠泵的生电作用 钠泵活动减弱（哇巴因）时钠泵活动减弱（哇巴因）时RP？细胞的氧化代谢细胞的氧化代谢 减弱时减弱时RP？动作电位动作电位n动作电位动作电位（AP）：）：细胞受到一个有效刺激时细胞受到一个有效刺激时,膜膜电位在静息电位基础上发生的迅速、可逆、可电位在静息电位基础上发生的迅速、可逆、可传播的电位波动传播的电位波动.动作电位的测量与组成动作电位的测量与组成锋电位锋电位后电位后电位动作电位动作电位动作电位的快速上升支和快速下降支共同形成的尖锋动作电位的快速上升支和快速下降支共同形成的尖锋样的电位变化，称

31、为样的电位变化，称为锋电位锋电位锋电位是动作电位的标志锋电位是动作电位的标志动作电位是细胞兴奋的标志动作电位是细胞兴奋的标志 快速上升支（去极相）快速上升支（去极相） 快速下降支（复极相）快速下降支（复极相） 负后电位（后去极化电位）负后电位（后去极化电位） 正后电位（后超极化电位）正后电位（后超极化电位） 动作电位的特点动作电位的特点“全或无全或无”性性：刺激达不到阈值时动作电位不出现：刺激达不到阈值时动作电位不出现（无）；刺激达到阈值时，动作电位出现，同时幅度（无）；刺激达到阈值时，动作电位出现，同时幅度达到最大值（全），不随刺激强度的增加而增大。达到最大值（全），不随刺激强度的增加而增大

32、。不衰减性传导不衰减性传导：在同一细胞上动作电位的幅度和波形：在同一细胞上动作电位的幅度和波形不因传导距离的增加而减小不因传导距离的增加而减小连续刺激不融合（脉冲式）：连续刺激不融合（脉冲式）：动作电位不可叠加动作电位不可叠加动作电位的产生机制动作电位的产生机制内向电流：膜外正电荷流入膜内内向电流：膜外正电荷流入膜内 膜发生膜发生去极化去极化 外向电流：正电荷由膜内流至膜外外向电流：正电荷由膜内流至膜外 膜发生膜发生复极化复极化或或超极化超极化 浓度差浓度差电化学驱动力电化学驱动力 方向和速度方向和速度 电位差电位差 在在静息电位静息电位条件下条件下NaNa+ +受到很强的受到很强的内向驱动力

33、内向驱动力 在在锋电位锋电位期间期间K K+ +受到很强的受到很强的外向驱动力外向驱动力 Na+通道：通道：Na+通道有通道有三种状态：三种状态：备用、激活、失活备用、激活、失活电压依从性，在阈电位水平（电压依从性，在阈电位水平（-55mv）被激活）被激活激活快，失活快，激活快，失活快， Na+内流速度快内流速度快快钠通道快钠通道阻断剂：河豚毒（阻断剂：河豚毒（TTX）备用状态备用状态激活状态激活状态失活状态失活状态复活复活上升支上升支下降下降支支膜对膜对NaNa+ +通透性突然增加通透性突然增加NaNa+ +迅速迅速内流、膜去极化内流、膜去极化膜去极化达膜去极化达阈电位阈电位水平水平Na+迅

34、速内流，超射达迅速内流，超射达NaNa+ +平衡电位平衡电位 K+外流、复极化至接近静息电位水平外流、复极化至接近静息电位水平快快NaNa+ +通道失活、通道失活、 K+通透性增加通透性增加细胞膜受有效刺激细胞膜受有效刺激再生性再生性Na+内流内流动作电位产生条件动作电位产生条件阈电位：能触发动作电位的膜电位临界值阈电位：能触发动作电位的膜电位临界值阈电位的生理意义：阈电位的生理意义： 给出动作电位的产生条件给出动作电位的产生条件. 动作电位的产生条件是膜电位去极化达阈电位，或动作电位的产生条件是膜电位去极化达阈电位，或单次刺激的强度达到或超过阈值单次刺激的强度达到或超过阈值 提供了兴奋性的指

35、标，即膜电位和阈电位的差值，提供了兴奋性的指标，即膜电位和阈电位的差值，差值小兴奋性高，差值大兴奋性低差值小兴奋性高，差值大兴奋性低小小 结结AP的产生机制：的产生机制： 上升支上升支：Na +快速内流形成快速内流形成 下降支下降支：K +外流形成外流形成AP的产生不消耗能量，恢复是需消耗能量的的产生不消耗能量，恢复是需消耗能量的 AP的锋值相当于的锋值相当于Na+的平衡电位的平衡电位阈电位及其意义阈电位及其意义动作电位的传导动作电位的传导传导：传导：动作电位在同一细胞上的传播动作电位在同一细胞上的传播传导机制（局部电流学说）传导机制（局部电流学说） 局部电流的产生：局部电流的产生：兴奋部位与

36、邻近未兴奋部位兴奋部位与邻近未兴奋部位之间存在电位差，形成的电流就是之间存在电位差，形成的电流就是局部电流局部电流 局部电流的方向：膜外从未兴奋部位到兴奋部局部电流的方向：膜外从未兴奋部位到兴奋部位，膜内从已兴奋部位到未兴奋部位位，膜内从已兴奋部位到未兴奋部位 局部电流的作用：使临近未兴奋部位去极化达局部电流的作用：使临近未兴奋部位去极化达阈电位，产生动作电位。阈电位，产生动作电位。 此过程反复进行，动作电位传遍整个细胞此过程反复进行，动作电位传遍整个细胞传导特点：双向、不衰减传导特点：双向、不衰减未兴奋未兴奋兴奋兴奋未兴奋未兴奋在无髓神经纤维上动作电位依次传导。在无髓神经纤维上动作电位依次传

37、导。在有髓鞘的神经纤维上是跳跃式传导，其特点是传在有髓鞘的神经纤维上是跳跃式传导，其特点是传导速度快，节能（参与跨膜转运的离子数量少）。导速度快，节能（参与跨膜转运的离子数量少）。局部电位局部电位局部电位局部电位：阈下刺激引起膜上：阈下刺激引起膜上Na+通道少量开放，通道少量开放，在受刺激膜的局部出现较小的去极化。在受刺激膜的局部出现较小的去极化。n局部电位的特点：局部电位的特点： 幅度与刺激强度正相关幅度与刺激强度正相关：可随阈下刺激强度增大而增大，：可随阈下刺激强度增大而增大，不具全或无特性；不具全或无特性； 衰减式传导衰减式传导：随传播距离的增大而减小，不能远距离传：随传播距离的增大而减

38、小，不能远距离传播；播； 反应可以总和反应可以总和：时间性总和、空间性总和。：时间性总和、空间性总和。时间性总和：多个阈下刺激连续时间性总和：多个阈下刺激连续先后先后作用于某一点作用于某一点空间性总和：多个阈下刺激空间性总和：多个阈下刺激同时同时作用于相邻近的部位作用于相邻近的部位总和后达阈电位时可产生动作电位。总和后达阈电位时可产生动作电位。动作电位的产生可由一次阈刺激或阈上刺激引起，也可由多动作电位的产生可由一次阈刺激或阈上刺激引起，也可由多次阈下刺激总和后产生。次阈下刺激总和后产生。兴奋和可兴奋细胞兴奋和可兴奋细胞兴奋：兴奋：即即动作电位动作电位 受刺激后能够产生动作电位的组织或细胞称为

39、可兴受刺激后能够产生动作电位的组织或细胞称为可兴奋组织或可兴奋细胞奋组织或可兴奋细胞可兴奋细胞可兴奋细胞：神经细胞、肌细胞、腺细胞：神经细胞、肌细胞、腺细胞不同的可兴奋细胞兴奋后具体表现不同不同的可兴奋细胞兴奋后具体表现不同如神经细胞传导、肌细胞收缩、腺细胞分泌如神经细胞传导、肌细胞收缩、腺细胞分泌但其但其共同标志是产生动作电位共同标志是产生动作电位。可兴奋细胞及其兴奋性可兴奋细胞及其兴奋性兴奋性和阈刺激兴奋性和阈刺激兴奋性传统定义：组织或细胞感受兴奋性传统定义：组织或细胞感受刺激刺激并发生并发生反应反应的能力或特性的能力或特性 刺激刺激机体内外环境条件的变化。机体内外环境条件的变化。物理性刺

40、激、化学性刺激、生物性刺激、社会心物理性刺激、化学性刺激、生物性刺激、社会心理性刺激理性刺激 反应反应 刺激引起机体功能活动和结构的变化刺激引起机体功能活动和结构的变化 兴奋：兴奋：静止静止 活动活动或或活动弱活动弱 强强 抑制：抑制：活动活动 静止静止或或活动强活动强 弱弱近代生理学近代生理学 兴奋性定义：组织或细胞接受刺激后产生兴奋性定义：组织或细胞接受刺激后产生动作电位动作电位的能力的能力 刺激三要素：刺激三要素： 刺激强度、刺激持续的时间、刺激强度对时间的变刺激强度、刺激持续的时间、刺激强度对时间的变化率化率 三要素作不同的组合可得到各种各样的刺激。三要素作不同的组合可得到各种各样的刺

41、激。阈强度阈强度：将刺激的持续时间和刺激强度对时间的变化：将刺激的持续时间和刺激强度对时间的变化率固定，刚能引起组织发生兴奋的最小刺激强度称为率固定，刚能引起组织发生兴奋的最小刺激强度称为阈强度阈强度，简称，简称阈值阈值。 阈刺激：阈刺激： 刺激强度刺激强度 = 阈强度阈强度 阈下刺激：刺激强度阈下刺激：刺激强度阈强度阈强度 阈上刺激：刺激强度阈上刺激：刺激强度阈强度阈强度 阈阈值的生理意义：是衡量兴奋性高低的指标，与兴值的生理意义：是衡量兴奋性高低的指标，与兴奋性的关系奋性的关系？ 给出了刺激引起反应的条件给出了刺激引起反应的条件 细胞兴奋后兴奋性周期性变化细胞兴奋后兴奋性周期性变化对任何刺

42、激对任何刺激不起反应不起反应零零对阈上刺激对阈上刺激起反应起反应低于正常低于正常对阈下刺激对阈下刺激可起反应可起反应稍高于正常稍高于正常对阈上刺激对阈上刺激起反应起反应稍低于正常稍低于正常兴奋性兴奋性对第二对第二个刺激个刺激的反应的反应刺激刺激动作电位与兴奋性变化的关系动作电位与兴奋性变化的关系神经纤维中神经纤维中相邻两个锋相邻两个锋电位的时间电位的时间间隔至少应间隔至少应大于其绝对大于其绝对不应期不应期本节小结本节小结1 1、静息电位的概念及其形成机制。、静息电位的概念及其形成机制。2 2、膜电位变化的几个概念：极化、超极化、去极化、复极、膜电位变化的几个概念：极化、超极化、去极化、复极化、

43、反极化、超射。化、反极化、超射。3 3、影响静息电位水平的因素。、影响静息电位水平的因素。4 4、动作电位的概念、组成、特点及形成机制。、动作电位的概念、组成、特点及形成机制。5 5、动作电位的传导。、动作电位的传导。6 6、动作电位的产生条件及阈电位的概念。、动作电位的产生条件及阈电位的概念。7 7、局部电位的概念及特点。、局部电位的概念及特点。8 8、兴奋性的概念及衡量兴奋性高低的指标。、兴奋性的概念及衡量兴奋性高低的指标。9 9、细胞兴奋后兴奋性的周期性变化及其意义。、细胞兴奋后兴奋性的周期性变化及其意义。n1.与Nernst公式计算相比，静息电位值（2011）A、恰等于K+平衡电位 B

44、、恰等于Na+平衡电位C、接近于Na+平衡电位 D、接近于K+平衡电位 n2.外加刺激引起细胞兴奋的必要条件是（2010）A刺激达到一定的强度 B刺激达到一定的持续时间 C膜去极化达到阈电位 D局部兴奋必须发生总和nANa+ BK+ CCa2+ DCI-(2010)n 3当神经细胞处于静息电位时，电化学驱动力最小的离子是n 4当神经细胞处于静息电位时，电化学驱动力最大的离子是n5.神经细胞在兴奋过程中，Na +内流和K +外流的量取决于(2008)A各自平衡电位 B细胞的阈电位C钠泵活动程度 D所给刺激强度第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能运动神经的兴奋如何传递给骨骼肌运动神经的兴

45、奋如何传递给骨骼肌？肌细胞的兴奋如何引起肌肉收缩肌细胞的兴奋如何引起肌肉收缩？骨骼肌细胞的收缩机制骨骼肌细胞的收缩机制？骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式？影响骨骼肌收缩的因素影响骨骼肌收缩的因素？肌肉分类：肌肉分类：根据形态学特点：横纹肌、平滑肌根据形态学特点：横纹肌、平滑肌根据神经支配：随意肌和非随意肌根据神经支配：随意肌和非随意肌根据功能特性：根据功能特性：骨骼肌骨骼肌、心肌心肌、平滑肌平滑肌接头前膜接头前膜：电压门控性电压门控性CaCa2 2通道通道轴突末梢内有囊泡轴突末梢内有囊泡( (含含AChACh）接头间隙接头间隙： 接头后膜：接头后膜：终板膜终板膜 有有N2型型ACh阳离子受体阳

46、离子受体通道通道 有胆碱酯酶有胆碱酯酶 无电压门控快钠通道无电压门控快钠通道神经神经-骨骼肌接头处的兴奋传递骨骼肌接头处的兴奋传递神经神经-肌接头的结构肌接头的结构 AP到达运动神经末梢，末梢去极化（到达运动神经末梢，末梢去极化（AP上升支）上升支）电压门控电压门控Ca2+通道打开，通道打开，Ca2+内流内流 神经末梢释放神经末梢释放AChACh与终板膜受体结合，离子通道打开与终板膜受体结合，离子通道打开 Na+内流内流终板膜产生终板膜产生EPP临近肌细胞膜去极化达阈电位，产生临近肌细胞膜去极化达阈电位，产生AP神经神经-肌接头处兴奋传递的过程肌接头处兴奋传递的过程终板电位终板电位 终板电位（

47、终板电位（EPP）：是神经）：是神经-肌肉接头兴奋传递时一次动作肌肉接头兴奋传递时一次动作电位传来在终板膜上产生的一种局部电位传来在终板膜上产生的一种局部去极化去极化电位电位 微终板电位（微终板电位（MEPP）：一个囊泡随机释放的）：一个囊泡随机释放的ACh引起的终引起的终板膜电位变化板膜电位变化 性质：性质：局部电位局部电位 Ca2+进入接头前膜是递质释放的必要条件进入接头前膜是递质释放的必要条件 ACh在完成传递后即被终板膜上的胆碱酯酶水解而失活，在完成传递后即被终板膜上的胆碱酯酶水解而失活，终板电位消失，以备下次神经冲动的传递。终板电位消失，以备下次神经冲动的传递。 一对一关系一对一关系

48、：一次肌细胞动作电位引发肌细胞一次收缩和：一次肌细胞动作电位引发肌细胞一次收缩和舒张。舒张。 递质的释放：量子式释放递质的释放：量子式释放;出胞方式出胞方式神经神经-肌接头处兴奋传递的特点：肌接头处兴奋传递的特点：单向传递单向传递时间延搁时间延搁易受内环境变化的影响易受内环境变化的影响一对一式传递一对一式传递临床链接临床链接筒箭毒（美洲箭毒）筒箭毒（美洲箭毒）和和-银环蛇毒银环蛇毒特异性阻断特异性阻断ACh受体通道，导致肌肉松弛；受体通道，导致肌肉松弛；有机磷农药有机磷农药抑制胆碱酯酶的活性，使抑制胆碱酯酶的活性，使ACh持续作持续作用，引发肌肉痉挛；用，引发肌肉痉挛；重症肌无力重症肌无力病人

49、由于自身免疫性抗体破坏了病人由于自身免疫性抗体破坏了ACh受体通道；受体通道；肌无力综合症肌无力综合症是由于自身免疫性抗体破坏了是由于自身免疫性抗体破坏了Ca2+通道；通道；肉毒杆菌中毒肉毒杆菌中毒导致的肌无力是由于抑制了导致的肌无力是由于抑制了ACh的的释放。释放。骨骼肌结构示意图骨骼肌结构示意图肌原纤维和肌小节肌原纤维和肌小节肌原纤维：每一肌细胞肌原纤维：每一肌细胞都有上千条肌原纤维，都有上千条肌原纤维，由粗、细肌丝组成明暗由粗、细肌丝组成明暗相间的节段。相间的节段。肌小节：两肌小节：两Z线之间的肌线之间的肌原纤维原纤维 区域区域, 它是肌收它是肌收缩和舒张的基本单位。缩和舒张的基本单位。

50、肌小节肌小节=1/2明带明带+暗带暗带+1/2明带明带肌管系统肌管系统l横管（横管（T T管）管）：传导：传导ApAp至肌肉深部至肌肉深部 l纵管（肌质网）纵管（肌质网）：末：末梢膨大为终池，能储梢膨大为终池，能储存、释放、再聚集钙存、释放、再聚集钙离子离子 l横管和两侧纵管终池横管和两侧纵管终池构成构成三联管结构三联管结构，是，是骨骼肌兴奋骨骼肌兴奋- -收缩耦联收缩耦联的关键部位的关键部位三联管结构模式图骨骼肌的收缩机制骨骼肌的收缩机制肌丝滑行理论肌丝滑行理论肌细胞收缩时肌原纤维的缩短，不是由于肌丝本身的肌细胞收缩时肌原纤维的缩短，不是由于肌丝本身的缩短或卷曲，而是细肌丝向粗肌丝中间滑行的

51、结果缩短或卷曲，而是细肌丝向粗肌丝中间滑行的结果直接证据：肌肉收缩时暗带长度不变，明带直接证据：肌肉收缩时暗带长度不变，明带缩短，同时缩短，同时H H带相应变窄。带相应变窄。肌丝的分子组成肌丝的分子组成粗肌丝粗肌丝：由肌球蛋白分子组成，分为杆和头两部分，：由肌球蛋白分子组成，分为杆和头两部分，其头部形成其头部形成横桥，横桥，作用：作用： 具有具有ATP酶的作用酶的作用, 分解分解ATP提供肌丝滑行的能量提供肌丝滑行的能量与细肌丝上的肌动蛋白发生可逆性结合与细肌丝上的肌动蛋白发生可逆性结合M细肌丝细肌丝 肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白肌球蛋白肌球蛋白肌动蛋白肌动蛋白

52、收缩蛋白收缩蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白肌钙蛋白肌钙蛋白调节蛋白调节蛋白1.横桥分解横桥分解ATP释放能释放能量，增加与肌动蛋白亲量，增加与肌动蛋白亲和力和力2.肌肉处于静息状态时，肌肉处于静息状态时，原肌球蛋白遮盖了肌动原肌球蛋白遮盖了肌动蛋白上横桥的结合位点蛋白上横桥的结合位点（位阻效应），当（位阻效应），当Ca2+存在时，横桥与肌动蛋存在时，横桥与肌动蛋白结合白结合3.横桥拉动细肌丝向横桥拉动细肌丝向M线方向摆动线方向摆动4.横桥与肌动蛋白解离横桥与肌动蛋白解离横桥与肌动蛋白结合、扭动、解离、复位的过程为横桥与肌动蛋白结合、扭动、解离、复位的过程为横桥周期横桥周期CaCa2+2+被回收入终池

53、被回收入终池原肌凝蛋白构象恢复原肌凝蛋白构象恢复肌动蛋白与横桥结合位点肌动蛋白与横桥结合位点被遮盖被遮盖横桥与肌动蛋白分离横桥与肌动蛋白分离横桥停止摆动横桥停止摆动肌小节变长，肌细胞舒张肌小节变长，肌细胞舒张骨骼肌细胞的舒张骨骼肌细胞的舒张骨骼肌的兴奋骨骼肌的兴奋-收缩耦联收缩耦联定义：将骨骼肌细胞的电兴奋和机械收缩联系起定义：将骨骼肌细胞的电兴奋和机械收缩联系起来的中介过程。来的中介过程。耦联的结构基础：耦联的结构基础：三联管三联管耦联因子：耦联因子：Ca2+耦联过程耦联过程兴奋兴奋-收缩耦联过程收缩耦联过程 动作电位通过横管传向肌细胞的深部动作电位通过横管传向肌细胞的深部 终池膜上的钙通道

54、激活，终池释放终池膜上的钙通道激活，终池释放Ca2+，胞质内胞质内Ca2+浓度升高引发肌肉收缩浓度升高引发肌肉收缩 纵管膜上的钙泵激活，纵管膜上的钙泵激活，Ca2+回收，胞浆内回收，胞浆内钙浓度降低，肌肉舒张。钙浓度降低，肌肉舒张。钙的释放钙的释放 神经冲动传至接头前末梢，神经冲动传至接头前末梢，Ca2 +内流内流 ACh释放，扩散至接头后膜、与受体结合释放，扩散至接头后膜、与受体结合 终板膜对终板膜对Na+通透性增加通透性增加 终板电位终板电位(EPP) 肌膜动作电位（肌膜动作电位（AP） AP沿横管膜传至三联管沿横管膜传至三联管 终池膜上的钙通道开放，终池膜上的钙通道开放，Ca2+释放入肌

55、浆释放入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白结合与肌钙蛋白结合, 肌钙蛋白构型变化肌钙蛋白构型变化 细肌丝上与横桥结合位点暴露，横桥与之结合，细肌丝上与横桥结合位点暴露，横桥与之结合， 横桥摆动，牵拉细肌丝朝肌节中央滑行横桥摆动，牵拉细肌丝朝肌节中央滑行 肌小节缩短，即肌细胞收缩肌小节缩短，即肌细胞收缩 神经神经-骨骼肌接头骨骼肌接头处的兴奋传递处的兴奋传递兴奋兴奋-收缩耦联收缩耦联骨骼肌细胞的收缩骨骼肌细胞的收缩兴奋传递、耦联、收缩过程兴奋传递、耦联、收缩过程肌肉收缩形式肌肉收缩形式 肌肉收缩的外部表现为张力和长度的变化，根据肌肉收缩的外部表现为张力和长度的变化，根据收缩效能的外部表现，可分为：收缩效能

56、的外部表现，可分为：等长收缩等长收缩：肌肉收缩时只有张力的增加而无长度：肌肉收缩时只有张力的增加而无长度的缩短的缩短 作用：维持人体的姿势作用：维持人体的姿势影响骨骼肌收缩效能的因素影响骨骼肌收缩效能的因素等张收缩等张收缩：肌肉收缩时只有长度的缩短而无张力：肌肉收缩时只有长度的缩短而无张力的增加的增加当负荷等于或大于肌张力时当负荷等于或大于肌张力时 等长收缩等长收缩当负荷小于肌张力时当负荷小于肌张力时等张收缩，等张收缩，正常人体骨骼肌的收缩大多是混合式的，而正常人体骨骼肌的收缩大多是混合式的，而且总是等长收缩在前，当肌张力增加到超过且总是等长收缩在前，当肌张力增加到超过后负荷时，才出现等张收缩后负荷时，才出现等张收缩 前负荷前负荷、后负荷后负荷、肌肉肌肉收缩能力收缩能力前负荷：前负荷： 肌肉收缩前所承受的负肌肉收缩前所承受的负荷，决定肌肉收缩的初荷，决定肌肉收缩的初长度长度影响骨骼肌收缩效能的因素影响骨骼肌收缩效能的因素在最适前负荷之在最适前负荷之内初长度与肌张力内初长度与