神经和肌肉-1

1、孙海基 神经和肌肉生理 主要是指运动神经纤维及其所支配的骨骼肌细胞的生理功能，包括兴奋的产生和传导、传递和肌肉收缩等最基本生理过程。兴奋性（兴奋性（ Excitability ）概念概念: :机体接受刺激而发生反应的能力（特性）。机体接受刺激而发生反应的能力（特性）。一、刺激与反应一、刺激与反应( (一）一）刺激刺激：能为人体所感受而产生反应的环境变化。：能为人体所感受而产生反应的环境变化。刺激引起反应的三个刺激引起反应的三个要素要素: :刺刺 激激 强强 度度刺刺 激激 作作 用用 时时 间间 1 1、刺激的、刺激的强度强度2 2、刺激的时间、刺激的时间3 3、刺激强度的变化率：、刺激强度的

2、变化率：强度随时间而改变的速率强度随时间而改变的速率强度强度- -时间曲线时间曲线基强度基强度时值时值兴奋性与时值呈反变关系兴奋性与时值呈反变关系标本0.1v刺激0.8v 收缩甲标本的阈值0.8，强度强度- -时间曲线时间曲线基强度基强度时值时值兴奋性与时值呈反变关系兴奋性与时值呈反变关系三、细胞三、细胞 组织组织兴奋性兴奋性周期变化周期变化生物电现象生物电现象 无金属实验无金属实验 当刺激标本甲的神经时，甲和乙的肌肉会同时收缩。当刺激标本甲的神经时，甲和乙的肌肉会同时收缩。 无金属实验证明：生物电是存在的。无金属实验证明：生物电是存在的。无金属实验（二）无金属实验（二）（一）静息电位（一）静

3、息电位( (resting potentialresting potential RP) RP) 1 1. .概概 念念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在膜内为负膜外为正的电位差。外存在膜内为负膜外为正的电位差。 2.2.实验现象实验现象：一、细胞的生物电现象一、细胞的生物电现象（二）动作电位（二）动作电位( (action potentialaction potential APAP) ) 1 1. .概概 念念：可兴奋细胞受到阈上刺激，细胞膜在：可兴奋细胞受到阈上刺激，细胞膜在静息电位基础上发生一次瞬间的、可逆的静息电位基础上发生一次瞬间的、可逆的

4、, ,并可向周并可向周围扩布的电位波动称为动作电位。围扩布的电位波动称为动作电位。2.AP2.AP实验现象：实验现象：去去 极极 化化上上 升升 支支下降支下降支2.2.动作电位的图形动作电位的图形刺激刺激阈电位阈电位去极化去极化零电位零电位 反极化反极化复极化复极化（负、正）后电位（负、正）后电位(1)(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀，静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀，是是由于细胞膜上由于细胞膜上Na+-K+泵活动的结果。泵活动的结果。（二）（二）静息电位的产生机制静息电位的产生机制1.1.静息电位的产生二个要点静息电位的产生二个要点主要离子分布：主要离子分布：膜内：膜内：膜外：膜

5、外：二、生物电现象的产生机制二、生物电现象的产生机制 静息状态下细胞膜内外主要离子分布静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性及膜对离子通透性离 子 浓 度（ mmol/L）主 要离 子膜 内膜 外膜 内 与 膜外 离 子 比例膜 对 离 子 通透 性N Na a+ +1 14 41 14 42 21 1: :1 10 0通通 透透 性性 很很 小小K K+ +1 15 55 55 53 31 1: :1 1通通 透透 性性 大大C Cl l- -8 81 11 10 01 1: :1 14 4通通 透透 性性 次次 之之A A- -6 60 01 15 54 4: :1 1无无 通

6、通 透透 性性(2)(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：通透性：K K+ + ClCl- - NaNa+ + A A- -证明：证明：NernstNernst公式的计算：公式的计算： E EK K=RT/ZF=RT/ZFlnKlnK+ + O O/K/K+ + i i =59.5 logK =59.5 logK+ + O O/K/K+ + i i Hodgkin Hodgkin 和和 KatzKatz的实验：的实验： 轴突管内置换等张轴突管内置换等张Nacl,RPNacl,RP消失（即消失（即KK+ + i iRPRP）。）。人工改变

7、人工改变KK+ + O O/K/K+ + i i： P28 在枪贼巨大神经纤维测得在枪贼巨大神经纤维测得RPRP值为值为-77mv,-77mv,与与NernstNernst公式的计算值（公式的计算值（-87mv-87mv）基本符合。）基本符合。P28P281.AP产生的产生的基本条件基本条件: :膜内外存在膜内外存在NaNa+ + 差差: :NaNa+ + i iNaNa+ + O O 110 110；膜在受到膜在受到阈刺激阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加：而兴奋时，对离子的通透性增加： 即电压门控性即电压门控性NaNa+ +、K K+ +通道激活而开放通道激活而开放。（三）动作电位的产生机

8、制（三）动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制静息状态下静息状态下细胞膜呈极细胞膜呈极化状态：化状态：RPRP阈（上）刺阈（上）刺激使膜去极激使膜去极化达到阈电化达到阈电位水平位水平电压门控性电压门控性Na+通道被激活，通道被激活， Na+迅速内流形迅速内流形成锋电位上升支成锋电位上升支Na+通道失活，通道失活， K+通道大量开放，通道大量开放， K+迅速外流形成锋电迅速外流形成锋电位下降支位下降支K+外流减弱，外流减弱，形成负后电位形成负后电位NaK泵活动使细胞内外泵活动使细胞内外离子水平恢复到静息状态离子水平恢复到静息状态时水平，形成正后电位时水平，形成正后电位（四）泵转运

9、（四）泵转运NaNa+ +-K-K+ +泵泵 P14P14 NaNa+ +-K-K+ +泵泵又称又称NaNa+ +-K-K+ +-ATPase-ATPase，简称钠泵。，简称钠泵。当当NaNa+ + i i K K+ + o o时，都可被激活，时，都可被激活，ATPATP分解产生能量，分解产生能量，将胞内的将胞内的3 3个个NaNa+ +移至胞外和将胞外的移至胞外和将胞外的2 2个个K K+ +移入内。移入内。每分解一 分子 A T P , 钠 泵可A . 泵出 3 个 Na +B . 移 入 3 个 K +C . 泵出 3 个 Na + , 移 入 2 个 K+D . 泵出 2 个 Na +

10、 , 移 入 3 个 K +E . 泵出 3 个 Na + , 移 入 3 个 K+具 有建立和 维持 膜内 外 Na + 和 K + 浓度 梯 度 作 用 的 是A . A T PB . 受体蛋白C . 离 子通道D . 钠 泵E . 跨膜信 号 传导 系 统.神经纤维中相邻两个锋电位的时间间隔至少应大于其 ( )A.相对不应期 B.绝对不应期 C.超常期 D.低常期 E.绝对不应期加相对不应期蛙有髓神经纤维锋电位持续时间为2.0ms,理论上每秒内所能产生和传导动作电位数不可能超过 ( )A.50次 B.100次 C.200次 D.400次 E.500次 正 常 细 胞膜外 钠 离 子浓度

11、约 为膜内 的A . 1 倍B . 5 倍C . 12 倍D . 20 倍E . 30 倍正 常 细 胞膜内 钾 离 子浓度 约 为膜外 的A . 12 倍B . 3 0 倍C . 60 倍D . 90 倍E . 200 倍Na + 通道阻断剂 是A .美洲 箭毒B . 河豚毒C . 阿托品D . 四 乙 基胺K+ 通道阻断剂 是A . 美洲 箭毒B . 河豚毒C . 阿托品D . 四 乙 基胺 下列有关神经细胞离子通透性和膜电位变化的叙述，其中正确的是 ANa+通透性增大时会造成去极化现象 B神经细胞膜对K+的通透没有限制 C神经细胞的静息膜电位为零 DK+流入细胞时有利于膜极化状态的恢复

12、AD 神 经细 胞 的 静息 电 位 负 值 加 大 时 , 其兴奋性A . 不 变B . 减小C . 增 大D . 先 减小 后 增 大E . 先 增 大后 减小 增 加 细 胞外 液中 的 钾 离 子浓度 会导 致A . 静息 电 位绝对值加 大B . 锋电 位幅度 加 大C . 去 极化速度 加 快D . 静息 电 位绝对值减小 可兴奋细胞的动作电位波形不能完全融合，其原可兴奋细胞的动作电位波形不能完全融合，其原因是：因是： A A刺激强度不够刺激强度不够 B B刺激频率不够刺激频率不够 C C钙离子通道有一个失活期钙离子通道有一个失活期 D D钠离子通道有一个失活期钠离子通道有一个失活

13、期 如果将具有正常生理功能的神经元放在仅缺乏钠离子的培养基中，其细胞跨膜电位最有可能发生的变化是： A静息电位绝对值升高 B静息电位绝对值下降 C动作电位幅度升高 D动作电位幅度降低 关于 动 作 电 位的 叙述 , 正 确 的 是A . 阈 下 刺 激引 起的 动 作 电 位幅度 低B . 阈 上刺 激引 起的 动 作 电 位幅度 大C . 随 传 导 距 离 增 加 动 作 电 位 幅 度 递减D . 在 神 经纤维上呈单向 扩布E . 不 同 细 胞 的 动 作 电 位 幅 度 和 时 程不 同三、兴奋在同一细胞上的传导三、兴奋在同一细胞上的传导（一）传导机制：（一）传导机制：局部电流学

14、说：局部电流学说：Local Current Theory) 兴奋区兴奋区（负电场）与未兴奋区未兴奋区（正电场） 之间有电位差 局部电流（二）传导方式（二）传导方式：无髓鞘无髓鞘N N纤维的兴奋传导为纤维的兴奋传导为近距离局部电流近距离局部电流；有髓鞘有髓鞘N N纤维的兴奋传导要为纤维的兴奋传导要为远距离局部电流远距离局部电流( (跳跃跳跃式式) )。动 作 电 位 沿 单根 神 经 纤 维 传导 时 , 其幅度A . 逐渐减小B . 逐渐增 大C . 不 变D . 先 增 大 , 后 减小E . 先 减小 , 后 增 大四、局部兴奋四、局部兴奋 分级电位分级电位概念概念： 阈下刺阈下刺激引起

15、的低于激引起的低于阈电位的去极阈电位的去极化（即局部电化（即局部电位），称局部位），称局部反应或局部兴反应或局部兴奋。奋。特点：特点： 不具有不具有“全或全或无无”现象。其幅值可现象。其幅值可随刺激强度的增加而随刺激强度的增加而增大。增大。 电紧张方式扩布。电紧张方式扩布。其幅值随着传播距离其幅值随着传播距离的增加而减小。的增加而减小。 具有总和效应：具有总和效应：时间性和空间性总时间性和空间性总和。和。 时间性总和时间性总和空间性总和空间性总和六、关于外向电流、电紧张电位、 要点：通电时阳极下方膜电位绝对值增大，呈超极化； 阴极下方膜电位绝对值减小，呈去极化。 下图表示给予直流电刺激后，分别

16、在阳极下细胞膜内和阴极下细胞膜内记录到的膜电位变化。 将两刺激电极S1、S2之间的神经干结扎。 将刺激电极S1、S2分别接电源的正极、负极，给予刺激，看肌肉是否收缩 五、 神经干细胞外记录的双向AP和单向AP 要点：细胞外 记录；兴奋区是负电位；兴奋波有一定的波长 神 经干动 作 电 位幅 度 随 刺 激 强度 而 变化的 主 要原 因 是各条神 经纤维的A . 离 子通道不 同B . 阈 电 位不 同C . 直径不 同D . 兴奋性不 同E . 静息 电 位水平不 同第三节第三节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能 一、肌细胞的收缩功能一、肌细胞的收缩功能（一）（一）N NM M接头处的兴奋传

17、递接头处的兴奋传递 1 1、N-MN-M接头的结构接头的结构 接头前膜接头前膜：囊泡内含：囊泡内含 ACh,ACh,并以囊泡为单位释放并以囊泡为单位释放AChACh（称（称量子释放）。量子释放）。 接头间隙接头间隙：约：约50-6050-60nmnm。 接头后膜接头后膜：又称：又称终板膜。终板膜。存存在在AChACh受体能与受体能与AChACh发生特异性发生特异性结合，有胆碱酯酶。无电压性结合，有胆碱酯酶。无电压性门控性钠通道。门控性钠通道。接头间隙接头间隙2.N-M2.N-M接头处的兴奋传递过程接头处的兴奋传递过程当神经冲动传到轴突末当神经冲动传到轴突末膜膜CaCa2 2通道开放，膜外通道开

18、放，膜外CaCa2 2向膜内流动向膜内流动接头前膜内囊泡移动、融合、破裂，接头前膜内囊泡移动、融合、破裂，囊泡中的囊泡中的AChACh释放释放( (量子释放量子释放) )AChACh与终板膜上的受体结合，与终板膜上的受体结合，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NaNa、K K ( (尤其是尤其是NaNa) )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（EPPEPP）EPPEPP电紧张性扩布至肌膜电紧张性扩布至肌膜去极化达到阈电位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APCa2Na+K+EPSP3 3 影响影响N-MN-M接头处兴奋传递的因素接

19、头处兴奋传递的因素：（1 1）阻断阻断AChACh受体受体： 箭毒和箭毒和银环蛇毒，肌松剂（驰肌碘）。银环蛇毒，肌松剂（驰肌碘）。 （2 2）抑制胆碱酯酶活性抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药有机磷农药 胃肠道平滑肌强烈收缩，蠕动增加，可有腹痛、腹泻、胃肠道平滑肌强烈收缩，蠕动增加，可有腹痛、腹泻、恶心、呕吐恶心、呕吐 及消化道出血。骨骼肌肌束颤动，可作为中毒早及消化道出血。骨骼肌肌束颤动，可作为中毒早中期诊断的参考，颤动常先自眼睑、额面部开始，继之全身中期诊断的参考，颤动常先自眼睑、额面部开始，继之全身抽搐，最后肌肉麻痹。抽搐，最后肌肉麻痹。 （3 3）自身免疫性疾病自身免疫性疾病： 重症肌无力（

20、抗体破坏重症肌无力（抗体破坏AChACh受体）受体） 主要特征是局部或全身横纹肌于活动时易于疲劳无力主要特征是局部或全身横纹肌于活动时易于疲劳无力. . 眼球运动受累，多呈不对称性眼睑下垂，睁眼无力、斜视、复视、有时双眼睑下垂交替出现；重者双眼球固定不动。 呼吸肌无力或麻痹而致严重呼吸困难时 运动神经纤维末梢ACh-乙醯胆硷N 受体骨骼肌受体后作用受体后作用肌肉收缩肌肉收缩重症肌无力病人自家免疫抗体1 根据给与肌肉刺激的频率不同分为 单收缩与复合收缩单收缩与复合收缩: : 单收缩：单收缩：肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒张的过程。（潜伏期舒张的过程。（潜伏期

21、收缩期收缩期 舒张期）舒张期） 二、骨骼肌收缩的形式二、骨骼肌收缩的形式 不完全强直收缩不完全强直收缩: :当新当新刺激落在前一次收缩的舒张刺激落在前一次收缩的舒张期期, ,所出现的强而持久的收缩所出现的强而持久的收缩过程称之。过程称之。 完全强直收缩完全强直收缩: : 当新当新刺激落在前一次收缩的缩短刺激落在前一次收缩的缩短期期, ,所出现的强而持久的收缩所出现的强而持久的收缩过程称之。过程称之。 ( ( 并非动作电位的叠加，动并非动作电位的叠加，动作电位始终是分离的作电位始终是分离的) )复合收缩复合收缩: :肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒张尚未肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒张尚未结束

22、，新的收缩在此基础上出现的过程。结束，新的收缩在此基础上出现的过程。三三 骨骼肌细胞的结构骨骼肌细胞的结构 （一）骨骼肌的微细结构特点 1. 肌原纤维和肌小节 每一条肌原纤维呈现出明带明带和暗带暗带有规则的交替排列。 暗带的长度比较固定，中央有一相对透明的H H带带，H带中央有一条深色的M M线线。 明带的长度是可变的，收缩时明带变窄；舒张时，明带变宽。明带中央也有一条深色间线，称Z Z线线。 Z线线Z线线明带明带暗带暗带明带明带2.2.肌小节肌小节: : 是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。长约是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。长约1.51.53.03.0m m相邻两条相邻两条Z Z线之间的部

23、分称肌小节线之间的部分称肌小节 =1/2=1/2明带暗带明带暗带1/21/2明带明带 = 2= 2条条Z Z线间的区域线间的区域肌原纤维是由更细的、平行排列的丝状结构所组成，称肌丝肌丝。2. 肌丝的分子组成 （1）粗肌丝：由肌凝蛋白组成肌凝蛋白组成。肌凝蛋白分子的结构特点：长杆状长杆状部部，呈双螺旋，长约150 nm，宽约2 nm，形成粗肌丝的主干。 每条粗肌丝约含200300个分子。头部头部，双球状结构，宽约20nm，厚约4nm。有规律地裸露在M线两侧粗肌丝主干的表面，形成横桥横桥。横桥的功能有2： 起ATP酶的作用，能分解ATP。 能与细肌丝上的肌动蛋白相结合，并向M线方 向扭动。细肌丝细

24、肌丝: :肌丝滑行过程肌细胞收缩时肌原纤维的缩短,并不是肌丝本身缩短,而是细肌丝向肌节中央(粗肌丝内)滑行。 1. 滑行学说的根据 （1）肌肉收缩时和舒张时，暗带长度均不发生变化，但明带长度发生变化。 （2）肌小节中粗、细肌丝的排列位置构成了严格的几何图形。 四骨骼肌收缩机制四骨骼肌收缩机制（3）粗、细肌丝的分子组成特点，都有利于说明肌丝滑行。 2. 滑行过程： （1）肌浆中CaCa2+2+浓度升高浓度升高， Ca2+与肌钙蛋白的亚单位C C结合，导致：原肌球蛋白构象改变，肌动蛋白的作用位点被暴露出来。（2）横桥与细肌丝的肌动蛋白结合结合，同时横桥水解水解ATPATP，得到能量。 （3）横桥向

25、M线方向扭动扭动，带动细肌丝向M线方向滑动，整个肌小节缩短。所以，明带缩短，而暗带不变。有人估计，横桥每扭动一次，大约可使肌小节缩短1。 这样，在一次收缩中，横桥与肌动蛋白结合扭动解离再结合再扭动，反复进行多次。1. 骨骼肌的肌管系统 （1）横管系统 由肌细胞的表面膜在Z线水平向肌细胞深部凹陷而形成，其走行方向与肌纤维的长轴相垂直，故称横管(Transverse Tubule)，或T管。横管的特点：与细胞外液沟通。横管的作用：将肌细胞膜的动作电位动作电位传向肌细胞深部。（2）纵管系统纵管系统 位于肌原纤维周围，并与肌原纤维平行，故称纵管纵管(LongitudinalTubule)，或L L管管，也称肌质网。纵管在靠近Z线处的横管水平时，管腔膨大，称终末池终末池，它使纵管以较大的面积和横管相靠近。终末池的作用：贮存Ca2+。据分析，肌肉安静时，细胞内的Ca2+约有90%以上贮存在终末池中。三联管结构：横管及其两侧的终末池构成了三联管结构。据研究，横管和纵管的膜在三联管结构处并不接触，中间尚隔有约12 nm宽的间隙。包括3个主要步骤：肌膜AP沿横管膜传向肌细胞深部。三联管部位的信息传递。终末池对Ca2+的释放、摄取。( (二二) )影响收缩因素影响收缩因素 1.1.前