动物生理学细胞基本功能

1、动物生理学细胞基本功能学习目的和要求学习目的和要求 了解细胞膜的结构和特性；了解细胞膜的结构和特性；掌握细胞膜物质转运的主要方式和机理；掌握细胞膜物质转运的主要方式和机理；掌握细胞膜的受体功能；掌握细胞膜的受体功能；掌握细胞主要信号转导系统的功能；掌握细胞主要信号转导系统的功能；自学细胞生长、增殖、凋亡及细胞保护的概念；自学细胞生长、增殖、凋亡及细胞保护的概念；掌握细胞兴奋性的概念与生物电现象产生的机理。掌握细胞兴奋性的概念与生物电现象产生的机理。细胞生理“液态镶嵌模型液态镶嵌模型”（Fluid mosaic model ）膜以液态的脂质双分子层为支架，其中镶嵌的不同结构和膜以液态的脂质双分子

2、层为支架，其中镶嵌的不同结构和功能的蛋白质（功能的蛋白质（Singer & Nicolson 1972 ）一、细胞膜的结构特点一、细胞膜的结构特点细胞生理膜膜 脂脂：磷脂、胆固醇：磷脂、胆固醇膜蛋白膜蛋白：镶嵌于脂质双层：镶嵌于脂质双层（介导细胞功能的实现）（介导细胞功能的实现）膜膜 糖糖： 糖脂、糖蛋白糖脂、糖蛋白（起细胞标识的作用）（起细胞标识的作用）（构成膜的骨架）（构成膜的骨架）脂质双分子层脂质双分子层功能：功能： 液态，流动性液态，流动性 稳定性构成细胞膜的基架和细胞膜与外界环境的屏稳定性构成细胞膜的基架和细胞膜与外界环境的屏障障 意义：意义： 细胞可以承受相当大的张力和外形

3、改变而不破裂；细胞可以承受相当大的张力和外形改变而不破裂；而且即使膜结构有时发生一些较小的断裂，也可以自而且即使膜结构有时发生一些较小的断裂，也可以自动融合而修复，仍保持膜的完整性。动融合而修复，仍保持膜的完整性。蛋白质蛋白质特点：分子大小不同特点：分子大小不同 形态不同形态不同 镶嵌在膜内的深浅不同镶嵌在膜内的深浅不同 功能不同功能不同 蛋白质蛋白质功能功能形成细胞的骨架蛋白形成细胞的骨架蛋白, ,可使细胞膜附着在另一细胞的膜上，或使可使细胞膜附着在另一细胞的膜上，或使其附着在细胞内或细胞外的某物质上；其附着在细胞内或细胞外的某物质上；作为作为“识别蛋白质识别蛋白质”, ,存在于免疫细胞膜上

4、，能识别异体细胞的蛋存在于免疫细胞膜上，能识别异体细胞的蛋白质或癌细胞；白质或癌细胞；具有酶的特性具有酶的特性, ,能催化细胞内外的化学反应；能催化细胞内外的化学反应；作为作为“受体蛋白质受体蛋白质”，能与信息传递物质（激素或递质）进行特异性，能与信息传递物质（激素或递质）进行特异性结合，并引起细胞反应；结合，并引起细胞反应；作为转运蛋白质或载体蛋白、通道蛋白质和膜泵与细胞膜的物质转作为转运蛋白质或载体蛋白、通道蛋白质和膜泵与细胞膜的物质转运功能有关。运功能有关。糖类糖类 免疫标志免疫标志 传递信息传递信息功能：功能：由于细胞膜是以脂质双分子为骨架，所以由于细胞膜是以脂质双分子为骨架，所以：

5、脂质双分子层具有稳定性和流动性，使细胞具有能承受相脂质双分子层具有稳定性和流动性，使细胞具有能承受相当大的张力，改变外形时不致于破裂。当大的张力，改变外形时不致于破裂。 具有不对称性，不同细胞的细胞膜和细胞膜的不同部具有不对称性，不同细胞的细胞膜和细胞膜的不同部分，因脂质的成分和含量不完全相同而影响到细胞膜的分，因脂质的成分和含量不完全相同而影响到细胞膜的特性和功能。特性和功能。 限制水和水溶性物质自由通过细胞膜，使膜具有选择限制水和水溶性物质自由通过细胞膜，使膜具有选择性通透。性通透。要点要点说说 明明结构结构脂质双层脂质双层液态镶嵌液态镶嵌以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌有多种分子结构以

6、液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌有多种分子结构和生理功能不同的蛋白质。和生理功能不同的蛋白质。功能功能屏屏 障障转转 运运识识 别别信号传递信号传递脂质双分子层构成了细胞内容物和细胞环境之间的屏障脂质双分子层构成了细胞内容物和细胞环境之间的屏障膜上含有载体、通道、离子泵等，起着转运物质的作用膜上含有载体、通道、离子泵等，起着转运物质的作用膜外侧有特异性糖链，可作为细胞的膜外侧有特异性糖链，可作为细胞的“标记标记”膜上有特殊的受体，能识别和传递化学信息膜上有特殊的受体，能识别和传递化学信息膜对离子有选择通透性，通过生物电活动传递信息膜对离子有选择通透性，通过生物电活动传递信息表表-细胞膜的结构与

7、功能细胞膜的结构与功能二、细胞膜的物质转运功能二、细胞膜的物质转运功能简单扩散（简单扩散（Simple diffusion）易化扩散（易化扩散（Faciliated diffusion）主动转运（主动转运（Active transport）入胞和出胞作用（入胞和出胞作用（Endocytosis and Exocytosis）细胞生理简单扩散（简单扩散（Simple diffusion）：）： 靠这种方式进行转运的物质较少，例如：二氧化碳、氧气靠这种方式进行转运的物质较少，例如：二氧化碳、氧气条条 件件 （1）细胞膜两侧存在物质的浓）细胞膜两侧存在物质的浓度差或电位差；度差或电位差；指一些小的脂

8、溶性物质依靠分子运动指一些小的脂溶性物质依靠分子运动从浓度高的一侧通过细胞膜的脂质双分子从浓度高的一侧通过细胞膜的脂质双分子层向浓度低的一侧扩散的方式。层向浓度低的一侧扩散的方式。（2）细胞膜对该物质有通透性。）细胞膜对该物质有通透性。 细胞生理易化扩散（易化扩散（Facilitated diffusion）：）： 某些物质能够依靠细胞膜上的特殊蛋白的帮助，顺电某些物质能够依靠细胞膜上的特殊蛋白的帮助，顺电-化学梯度化学梯度（由高低）通过细胞膜的转运方式。（由高低）通过细胞膜的转运方式。分分 类：类： （1）载体介导的易化扩散；载体介导的易化扩散；特特 点：点： （1）顺电）顺电-化学梯度进行

9、转运，转运过程不消耗化学梯度进行转运，转运过程不消耗ATP； （2）转运过程中必须有膜蛋白的帮助（介导）。）转运过程中必须有膜蛋白的帮助（介导）。（2）离子通道介导的易化扩散。离子通道介导的易化扩散。细胞生理载体介导的易化扩散载体介导的易化扩散 a、具有高度的结构特异性、具有高度的结构特异性 b、具有饱和现象：扩散量与浓度梯度成正比，但、具有饱和现象：扩散量与浓度梯度成正比，但浓度梯度大时，扩散量与载体数有关浓度梯度大时，扩散量与载体数有关 c、存在竞争抑制：载体能转运、存在竞争抑制：载体能转运A、B两种物质两种物质（结构相似），增（结构相似），增A抑制抑制B。 d 、因蛋白质的结构和功能常受

10、膜内外各种因素、因蛋白质的结构和功能常受膜内外各种因素的影响的影响,因此与蛋白质分子有关的物质的通透性是可变化的。因此与蛋白质分子有关的物质的通透性是可变化的。载体介导的易化扩散的特点载体介导的易化扩散的特点离子通道介导的易化扩散离子通道介导的易化扩散某些离子必须借助于膜上的通某些离子必须借助于膜上的通道才能通过细胞膜由高浓度向道才能通过细胞膜由高浓度向低浓度一侧扩散的转运方式低浓度一侧扩散的转运方式离子通道介导的易化扩散特点离子通道介导的易化扩散特点 A. 速度快速度快 B. 有选择性（但不像载体那样严格）有选择性（但不像载体那样严格） C. 门控门控化学（配体）门控通道化学（配体）门控通道

11、电压门通道电压门通道机械门控通道机械门控通道细胞膜上的离子通道主要有细胞膜上的离子通道主要有3类类：D. 通道没有饱和性通道没有饱和性 细胞生理特特 点：点： 主动转运（主动转运（Active transport）：）： 在细胞膜上载体的帮助下，通过消耗在细胞膜上载体的帮助下，通过消耗ATP，将某种物质逆浓度梯，将某种物质逆浓度梯度进行转运的过程。度进行转运的过程。（1）逆浓度梯度转运；）逆浓度梯度转运；（2）耗能（）耗能（ATP） 。 意义：意义：细胞能按照其新陈代谢的要求主动地选择所需要的物质细胞能按照其新陈代谢的要求主动地选择所需要的物质主动转运主动转运（据提供能量方式）（据提供能量方式

12、）原发性主动转运原发性主动转运继发性主动转运继发性主动转运直接利用直接利用ATP水解产生的能水解产生的能量进行离子的跨膜转运。如量进行离子的跨膜转运。如Na的转运的转运能量不是直接来自能量不是直接来自ATP的的水解，来自膜外的高势能水解，来自膜外的高势能Na。钠泵钠泵(sodium pump)A.是镶嵌蛋白质，是镶嵌蛋白质，B.能逆着浓度差将细胞内的能逆着浓度差将细胞内的Na+移出膜外，细胞外的移出膜外，细胞外的K+移入膜内，移入膜内，C.主要是由于它本身还具有主要是由于它本身还具有ATP酶的活性。酶的活性。激活激活-细胞内细胞内NaNa+ +增加或细胞外增加或细胞外K K+ +增加时激活增加

13、时激活作用作用-泵入泵入K K+ +泵出泵出NaNa+ + ，形成并保持膜内高钾膜外高钠的分布，形成并保持膜内高钾膜外高钠的分布细胞膜上的钠泵活动的意义细胞膜上的钠泵活动的意义 A. 造成细胞内高造成细胞内高K+是许多代谢反应进行的必要条件是许多代谢反应进行的必要条件 B. 维持细胞正常形态维持细胞正常形态 C. 建立起一种势能贮备，即建立起一种势能贮备，即Na+、K+在细胞膜内外的不均匀分在细胞膜内外的不均匀分布，细胞内布，细胞内K+是外的是外的30倍；细胞外倍；细胞外Na+ 是内的是内的12倍；膜上的倍；膜上的离子通道一旦开放，离子通道一旦开放， Na+或或K+便迅速顺浓度差进行跨膜扩散，

14、便迅速顺浓度差进行跨膜扩散，这也是可兴奋细胞（组织）兴奋的基础这也是可兴奋细胞（组织）兴奋的基础 D.钠泵活动造成的钠泵活动造成的Na+浓度梯度也是继发性主动转运的动力。浓度梯度也是继发性主动转运的动力。主动转运与被动转运的区别主动转运与被动转运的区别主动转运主动转运被动转运被动转运需由细胞提供能量需由细胞提供能量不需细胞提供能量不需细胞提供能量逆电逆电-化学势差化学势差顺电顺电-化学势差化学势差使膜两侧浓度差更大使膜两侧浓度差更大 使膜两侧浓度差更小使膜两侧浓度差更小细胞生理 是指某些物质与细胞膜接触，导致接触部是指某些物质与细胞膜接触，导致接触部位的质膜内陷以包被该物质，然后出现膜结构位的

15、质膜内陷以包被该物质，然后出现膜结构融合和断裂，使该物质连同包被它的质膜一起融合和断裂，使该物质连同包被它的质膜一起进入胞浆的过程，含吞饮（进入胞浆的过程，含吞饮（Pinocytosis）和吞）和吞噬（噬（Phagocytosis）。）。出胞作用（出胞作用（Exocytosis）：）： 出胞与入胞相反，指某些大分子物质或颗粒从细胞排出的过程出胞与入胞相反，指某些大分子物质或颗粒从细胞排出的过程，主要见于细胞的分泌活动等。，主要见于细胞的分泌活动等。入胞作用入胞作用（Endocytosis）：细胞生理存在的部位不同可分为细胞膜受体、胞浆受体和核受体。存在的部位不同可分为细胞膜受体、胞浆受体和核受

16、体。三、细胞膜的受体功能三、细胞膜的受体功能受体（受体（receptor）：）： 细胞拥有的能够识别和选择性结合某种配体（化学物质）的蛋白细胞拥有的能够识别和选择性结合某种配体（化学物质）的蛋白质大分子，它与配体结合后，启动一系列过程，最终引发细胞的生物质大分子，它与配体结合后，启动一系列过程，最终引发细胞的生物学效应。学效应。分类：分类： 膜受体的特征膜受体的特征 a. 特异性特异性 特定的受体只能与特定的物质结合，产生特定的效特定的受体只能与特定的物质结合，产生特定的效应。应。 b. 饱和性饱和性 膜受体仅占膜蛋白的膜受体仅占膜蛋白的1%2%，数量是有限的，与化学，数量是有限的，与化学信号

17、的结合也是有一定限度的。信号的结合也是有一定限度的。 c. 可逆性可逆性 受体与化学物质是以非共价键结合，因此在某种情况下受体与化学物质是以非共价键结合，因此在某种情况下也可分离，并可再次与同类化学物质结合也可分离，并可再次与同类化学物质结合膜受体的激动剂和阻断剂膜受体的激动剂和阻断剂判断：1.入胞和出胞主要依靠细胞本身的活动来完成，需要细胞代谢提供能量。2.原发性主动转运是细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆电-化学梯度的转运。介导这一过程的是膜蛋白转运体蛋白。3.钠泵的激活主要取决于胞内外Na+、K+的变化。 问答题：1.细胞的物质转运方式有几种，各有何特点?2.钠泵是如何工作的？有什么生理

18、意义？细胞生理2 、细胞的生物电现象及其产生机制细胞的生物电现象及其产生机制1 、细胞膜的信号转导系统细胞膜的信号转导系统四、细胞间的信息传递四、细胞间的信息传递 动物体各种器官之间的功能协调以及整体统一性的维持主动物体各种器官之间的功能协调以及整体统一性的维持主要依靠组织与组织之间、细胞与细胞之间的信息传递来完成的要依靠组织与组织之间、细胞与细胞之间的信息传递来完成的。细胞生理各种化学物质以及非化学性的外界刺激信号，大多数作用到各种化学物质以及非化学性的外界刺激信号，大多数作用到细胞膜上，通过细胞膜上，通过跨膜信号传递（跨膜信号传递（transmembrane signaling），引，引起

19、细胞功能活动的改变。起细胞功能活动的改变。（一）、细胞膜的信号转导系统：（一）、细胞膜的信号转导系统： 外界刺激信号作用靶细胞时，通常并不进入细胞或直外界刺激信号作用靶细胞时，通常并不进入细胞或直接影响细胞内过程，而是作用于细胞表面，通过膜结构中接影响细胞内过程，而是作用于细胞表面，通过膜结构中特殊蛋白质分子的变构，将外界环境变化的信息以新的信特殊蛋白质分子的变构，将外界环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内，再引发靶细胞相应功能的变化，这个号形式传递到膜内，再引发靶细胞相应功能的变化，这个过程称为跨膜信号转导过程称为跨膜信号转导 。跨膜信号转导过程外界信号外界信号 细胞膜表面细胞膜表面 一种

20、或几一种或几种膜蛋白分子构象改变种膜蛋白分子构象改变 新的信号进入新的信号进入胞内胞内 膜电位或其他功能变化膜电位或其他功能变化第一信使：激素、神经递质和细胞因子第一信使：激素、神经递质和细胞因子第二信使：细胞表面受体接受细胞外信号后转换而第二信使：细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内的信号分子。来的细胞内的信号分子。第一信使：细胞外的信号分子。第一信使：细胞外的信号分子。第二信使：环磷酸腺苷（第二信使：环磷酸腺苷（cAMP）、环磷酸鸟苷（）、环磷酸鸟苷（cGMP）、三磷酸酰肌醇（）、三磷酸酰肌醇（IP3）、二酰甘油（）、二酰甘油（DG）、钙离子）、钙离子和和NO等。功能是为调节各种蛋

21、白激酶的活性和离子通道。等。功能是为调节各种蛋白激酶的活性和离子通道。细胞生理 根据参与信号转导蛋白质种类的不同可将信号根据参与信号转导蛋白质种类的不同可将信号转导系统分为以下三大类：转导系统分为以下三大类：1、G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导2、酶耦联受体介导的信号转导、酶耦联受体介导的信号转导3、离子通道介导的信号转导、离子通道介导的信号转导细胞生理G蛋白耦联受体介导信号转导的主要步骤蛋白耦联受体介导信号转导的主要步骤配体配体+受体受体G蛋白蛋白G蛋白效应器蛋白效应器第二信使第二信使第二信使效应器第二信使效应器腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶依赖于依赖于cGMP的磷酸二酯酶的

22、磷酸二酯酶磷酯酶磷酯酶CCa2+或或K+通道通道蛋白激酶蛋白激酶A（PKA）蛋白激酶蛋白激酶C（PKC）Na+、K+和和Ca2+通道蛋白通道蛋白环磷酸腺苷（环磷酸腺苷（cAMP）环磷酸鸟苷（环磷酸鸟苷（cGMP）三磷酸酰肌醇（三磷酸酰肌醇（IP3）二酰甘油（二酰甘油（DG）钙离子和钙离子和NO等等G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体 5 5-AMP-AMP配体配体- -受体复合物受体复合物 配体配体激活的激活的G G蛋白蛋白G G蛋白蛋白ACAC激活的激活的ACACATPATPcAMPcAMP生理效应生理效应蛋白磷酸化蛋白磷酸化PKAPKA环腺苷酸信号转导系统环腺苷酸信号转导系统G G蛋白偶联受体蛋

23、白偶联受体 配体配体- -受体复合物受体复合物 配体配体激活的激活的G G蛋白蛋白G G蛋白蛋白PLCPLC激活的激活的PLCPLC生理效应生理效应蛋白磷酸化蛋白磷酸化PKCPKCDGDGPIP2PIP2IP3IP3+生理效应生理效应激活酶蛋白激活酶蛋白Ca2+ 肌醇信号转导系统肌醇信号转导系统（1 1）无）无G G蛋白参与蛋白参与 （2 2）无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活）无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活 （3 3）该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化的位点）该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化的位点是底物蛋白中的酪氨酸残基，并由此实现细胞外信息对是底物蛋白中的酪氨酸残基，

24、并由此实现细胞外信息对细胞功能的调节。细胞功能的调节。酶耦联受体介导的信号转导酶耦联受体介导的信号转导1.1.作用特点：作用特点：具有酪氨酸激酶的受体具有酪氨酸激酶的受体 受体具有酪氨酸激酶的结构域受体具有酪氨酸激酶的结构域, , 当细胞外的信号分子与它的受体当细胞外的信号分子与它的受体位点结合时位点结合时, ,直接激活自身的酪氨酸激酶结构域直接激活自身的酪氨酸激酶结构域, ,导致受体自身或细导致受体自身或细胞内靶蛋白的磷酸化。胞内靶蛋白的磷酸化。结合酪氨酸激酶的受体结合酪氨酸激酶的受体 受体本身没有蛋白激酶的结构域，但与配体结合后被激活，可受体本身没有蛋白激酶的结构域，但与配体结合后被激活，

25、可和细胞内的酪氨酸蛋白激酶形成复合物，并通过对自身和底物蛋白和细胞内的酪氨酸蛋白激酶形成复合物，并通过对自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信号传入细胞内的磷酸化作用，把信号传入细胞内 。具有鸟苷酸环化酶受体具有鸟苷酸环化酶受体 该受体也只有一个跨细胞膜的该受体也只有一个跨细胞膜的螺旋，其膜内侧有鸟苷酸环化螺旋，其膜内侧有鸟苷酸环化酶，当配体与它结合后，即将鸟苷酸环化酶激活，催化细胞内酶，当配体与它结合后，即将鸟苷酸环化酶激活，催化细胞内GTPGTP生成生成cGMP,cGMPcGMP,cGMP又可激活蛋白激酶又可激活蛋白激酶G G（PKGPKG），），PKGPKG促使底物蛋白质磷酸促使底物蛋白质磷酸

26、化，产生效应。化，产生效应。 离子通道介导的跨膜信号转导离子通道介导的跨膜信号转导 电压门控通道（电压门控通道（voltage gatedvoltage gated channel channel） 接受电信号的受体，并通过通道的开放、闭合和离子跨膜流动的变化接受电信号的受体，并通过通道的开放、闭合和离子跨膜流动的变化把信号传递到细胞内部。把信号传递到细胞内部。 机械门控通道机械门控通道(mechanically gated channel) (mechanically gated channel) 接受机械信号的受体，通过通道把信号传递到细胞内部，引起细接受机械信号的受体，通过通道把信号传递

27、到细胞内部，引起细胞功能的改变。胞功能的改变。 化学门控通道化学门控通道(chemically gated channel) (chemically gated channel) 接受化学信号的受体，只有在同特异性化学物质结合时才开放，接受化学信号的受体，只有在同特异性化学物质结合时才开放，把信号传递到细胞内部，引起生理效应。如细胞膜上乙酰胆碱受体把信号传递到细胞内部，引起生理效应。如细胞膜上乙酰胆碱受体只有在与乙酰胆碱结合时才开放，属于化学门控通道。只有在与乙酰胆碱结合时才开放，属于化学门控通道。 许多低等动物或动物的某些细胞如，平滑肌细许多低等动物或动物的某些细胞如，平滑肌细胞、心肌细胞及

28、中枢的某些神经细胞之间存在着缝隙胞、心肌细胞及中枢的某些神经细胞之间存在着缝隙连接（连接（gap iunctiongap iunction），当某些因素存在时，在缝），当某些因素存在时，在缝隙连接处的两侧膜蛋白颗粒发生对接，形成沟通相邻隙连接处的两侧膜蛋白颗粒发生对接，形成沟通相邻细胞浆的通道，而在另一些因素存在时，沟通的通道细胞浆的通道，而在另一些因素存在时，沟通的通道消失。消失。 细胞间通道细胞间通道细胞生理（1）细胞的静息电位（细胞的静息电位（Resting potential）（2）细胞的动作电位（细胞的动作电位（Action potential）（3）兴奋的引起与传导兴奋的引起与传导

29、 一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都是一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都是存在电活动，这种电活动称为生物电现象。其中包括静息电存在电活动，这种电活动称为生物电现象。其中包括静息电位和动作电位。位和动作电位。（二）、细胞的生物电现象及其产生机制：（二）、细胞的生物电现象及其产生机制：细胞生理静息电位静息电位 细胞在静息状态下存在细胞在静息状态下存在于细胞膜两侧的电位差，称于细胞膜两侧的电位差，称为静息电位，也称跨膜静息为静息电位，也称跨膜静息电位或膜电位。电位或膜电位。静息电位产生的机制静息电位产生的机制细胞生理静息电位静息电位静息电位产生的机制静息电位产生的机制 在静息

30、状态下，在静息状态下，细胞细胞膜内膜内K K+ +的高浓度的高浓度和和安静安静时膜主要对时膜主要对K K+ +的通透性的通透性，是大多数细胞产生和，是大多数细胞产生和维持静息电位的主要原维持静息电位的主要原因。（因。（K K+ +的平衡电位）的平衡电位）K+Na+Cl-Na+Cl-K+膜内膜内膜外膜外281111330离子浓度差离子浓度差= =电位差电位差Pr-Pr-110 膜内外膜内外K+的浓度差是的浓度差是外流动力（易化扩散），电外流动力（易化扩散），电位差是外流阻力。位差是外流阻力。 * RP的大小主要决定的大小主要决定于膜对于膜对K+的通透性和的通透性和膜内膜内外外K K+ +的浓度差

31、。的浓度差。静息电位静息电位极化极化（polarization）膜两侧存在的内负外正的电位状态。膜两侧存在的内负外正的电位状态。去极化（去极化（Depolarization）膜电位绝对值逐渐减小的过膜电位绝对值逐渐减小的过程。程。复极化（复极化（Repolarization）膜电位去极化后逐步恢复极膜电位去极化后逐步恢复极化状态的过程。化状态的过程。超极化（超极化（Over-polarization）膜电位绝对值高于静息膜电位绝对值高于静息电位的状态。电位的状态。术语术语静息电位产生的机制静息电位产生的机制细胞生理动作电位动作电位动作电位产生的机制动作电位产生的机制 指可兴奋细胞受到指可兴奋细

32、胞受到刺激而兴奋时，在静息刺激而兴奋时，在静息电位的基础上膜两侧的电位的基础上膜两侧的电位发生快速而可逆的电位发生快速而可逆的倒转和复原的过程。倒转和复原的过程。细胞生理动作电位动作电位动作电位产生的机制动作电位产生的机制第一阶段：动作电位上升支的形成第一阶段：动作电位上升支的形成 （去极化相的形成）（去极化相的形成） 产生原因：由于刺激引起膜对产生原因：由于刺激引起膜对Na+的通透性瞬间增大（的通透性瞬间增大（Na离子通道被激活离子通道被激活），膜外的），膜外的Na+内流，使膜电位由内流，使膜电位由-70mV增加至增加至0mV，进而上升为，进而上升为+30mV，Na+通道随之失活。通道随之失

33、活。细胞生理动作电位动作电位动作电位产生的机制动作电位产生的机制第二阶段：动作电位下降支形成：第二阶段：动作电位下降支形成： Na+通道失活后，膜恢复了对通道失活后，膜恢复了对K+的通透的通透性，大量的性，大量的K+外流。使膜电位由正值向外流。使膜电位由正值向负值转变，形成了动作电位的下降支。负值转变，形成了动作电位的下降支。 动作电位是在极短的时间内产生的动作电位是在极短的时间内产生的，因此，在体外描记的图形为一个短，因此，在体外描记的图形为一个短促而尖锐的脉冲图形，似山峰般，称促而尖锐的脉冲图形，似山峰般，称为峰电位（为峰电位（Spike potential）。）。细胞生理动作电位动作电位

34、动作电位产生的机制动作电位产生的机制第三阶段：后电位的形成：第三阶段：后电位的形成： 当膜电位接近静息电位水平时，当膜电位接近静息电位水平时，K+的跨膜转运停止。随后，膜上的跨膜转运停止。随后，膜上的的Na+-K+泵（泵（Na+-K+-ATP酶）被酶）被激活，将膜内的激活，将膜内的Na+离子向膜外转离子向膜外转运，同时，将膜外的运，同时，将膜外的K+向膜内运输向膜内运输，形成了负后和正后电位。，形成了负后和正后电位。 阈电位能阈电位能使使Na+通道突然大量通道突然大量开放并引发动作电位开放并引发动作电位的临界膜电位值。是的临界膜电位值。是可兴奋细胞兴奋性的可兴奋细胞兴奋性的重要功能指标。大约重

35、要功能指标。大约比正常比正常RP的绝对值的绝对值小小1020mV。细胞生理“局部电流学说局部电流学说” 细胞膜上任何一个部位受刺细胞膜上任何一个部位受刺激后所产生的动作电位，都可激后所产生的动作电位，都可以沿着细胞膜向周围扩布，使以沿着细胞膜向周围扩布，使兴奋部位与未兴奋部位之间形兴奋部位与未兴奋部位之间形成局部电流，导致整个细胞膜成局部电流，导致整个细胞膜都经历一次跨膜离子移动，实都经历一次跨膜离子移动，实现动作电位在膜上的传导。现动作电位在膜上的传导。动作电位的传导动作电位的传导跳跃式传导：有髓神经纤维的跳跃式传导：有髓神经纤维的髓鞘有电绝缘性，局部电流只髓鞘有电绝缘性，局部电流只能产生在

36、两个郎飞结之间能产生在两个郎飞结之间 细胞生理兴奋的引起兴奋的引起一切活组织在受到刺激时，都能够应答性地出现一些特殊一切活组织在受到刺激时，都能够应答性地出现一些特殊的反应和暂时性的机能改变。的反应和暂时性的机能改变。可兴奋组织（可兴奋组织（Exitable tissue）受到刺激时受到刺激时，能够产生动作电位的组织。，能够产生动作电位的组织。兴奋性的变化兴奋性的变化兴兴 奋（奋（Exitation）细细 胞受到刺激后产生动作胞受到刺激后产生动作电位的过程。电位的过程。兴奋性（兴奋性（Exitability）细胞受到刺激后具有产生动作细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力。电位的能力。五、细胞的

37、兴奋性五、细胞的兴奋性细胞生理兴奋的引起兴奋的引起刺刺 激激引起组织产生反引起组织产生反应的各种内外环境的应的各种内外环境的变化。变化。刺激引起兴奋的条件：刺激引起兴奋的条件： 刺激强度刺激强度 刺激时间刺激时间 刺激强度对于时间的变化率刺激强度对于时间的变化率兴奋性的变化兴奋性的变化上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋。上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋。细胞生理兴奋的引起兴奋的引起 在比较不同组织的兴奋性时，采用强度在比较不同组织的兴奋性时，采用强度-时间曲线较困难，因此时间曲线较困难，因此，一般固定刺激时间，仅采用刺激强度大小来判断。，一般固定刺激时间，仅采用刺激强度大小来判断。 阈刺激阈

38、刺激产生动作电位所需的最小刺激强度。产生动作电位所需的最小刺激强度。 阈上刺激阈上刺激大于阈刺激的刺激强度。大于阈刺激的刺激强度。 阈下刺激阈下刺激小于阈刺激的刺激强度。小于阈刺激的刺激强度。 阈下刺激不能引起动作电位或组织、细胞的兴奋，但并非对组阈下刺激不能引起动作电位或组织、细胞的兴奋，但并非对组织细胞不产生任何影响。织细胞不产生任何影响。兴奋性的变化兴奋性的变化兴奋性越高，阈刺激就越小。神经细胞的兴奋性最高。兴奋性越高，阈刺激就越小。神经细胞的兴奋性最高。 兴奋的引起兴奋的引起兴奋性的变化兴奋性的变化 过短，不能引起反应；过长，细胞将发生适应 刺激强度与刺激作用时间呈刺激强度与刺激作用时

39、间呈，用图解表示可得到接近，用图解表示可得到接近于等边双曲线式的强度于等边双曲线式的强度-时间曲线。但曲线两端并不是无限接时间曲线。但曲线两端并不是无限接近纵、横坐标轴，而是达到某点后变成与坐标轴平行。近纵、横坐标轴，而是达到某点后变成与坐标轴平行。兴奋的引起兴奋的引起兴奋性的变化兴奋性的变化时间总和：当两个或两个以上的刺激引起的局部兴奋叠加起来，时间总和：当两个或两个以上的刺激引起的局部兴奋叠加起来，也可能使膜去极化达到阈电位水平而产生一次可传播的动作电位也可能使膜去极化达到阈电位水平而产生一次可传播的动作电位的现象。的现象。空间总和：当细胞膜相邻两处或两处以上同时受到阈下刺激空间总和：当细

40、胞膜相邻两处或两处以上同时受到阈下刺激的刺激时，所以起的局部兴奋也可能叠加起来而产生一次动的刺激时，所以起的局部兴奋也可能叠加起来而产生一次动作电位的现象。作电位的现象。细胞受到阈下刺激时并非毫无反细胞受到阈下刺激时并非毫无反应，只是反应很微弱，仅局限于应，只是反应很微弱，仅局限于受刺激的局部，不能传向远处。受刺激的局部，不能传向远处。绝对不应期：在兴奋后的最初一段时间，无论施加多么强的新的刺绝对不应期：在兴奋后的最初一段时间，无论施加多么强的新的刺激也不能使细胞再次兴奋，这段时间称为绝对不应期。激也不能使细胞再次兴奋，这段时间称为绝对不应期。相对不应期：在绝对不应期之后一段时间内，细胞的兴奋

41、性逐渐恢相对不应期：在绝对不应期之后一段时间内，细胞的兴奋性逐渐恢复，但还没有达到正常水平，原来的阈刺激不能引起反应，需要阈复，但还没有达到正常水平，原来的阈刺激不能引起反应，需要阈上刺激才能引起反应。上刺激才能引起反应。超常期：在相对不应期过后一段时间内，有的细胞的兴奋性略高于正超常期：在相对不应期过后一段时间内，有的细胞的兴奋性略高于正常水平。常水平。 低常期：超常期后细胞的兴奋性又降低至正常水平以下的时期低常期：超常期后细胞的兴奋性又降低至正常水平以下的时期。 1、绝对不应期：、绝对不应期： 锋电位上升支与下降支初期锋电位上升支与下降支初期 特点：对任何刺激均不产生反应。特点：对任何刺激均不产生反应。2、相对不应期：、相对不应期： 锋电位下降支的后期锋电位下降支的后期 特点：对阈上刺激反应。特点：对阈上刺激反应。3、超常期：负后电位、超常期：负后电位 特点：对阈下刺激产生反应。特点：对阈下刺激产生反应。4、低常期：正后电位、低常期：正后电位 特点：对阈上刺激产生反应。特点：对阈上刺激产生反应。 细胞生理兴奋的引起兴奋的引起兴奋性的变化兴奋性的变化细胞生理动作电位的特点动作电位的特点(