生理学第一、二章_第1页
生理学第一、二章_第2页
生理学第一、二章_第3页
生理学第一、二章_第4页
生理学第一、二章_第5页
已阅读5页,还剩7页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、生理学第一章 绪论生理学 是研究生物体及其各组成部分正常功能活动规律的一门学科。任务 阐明机体的功能及相应调节。(一)内环境与稳态内环境 细胞生活的液体环境即细胞外液。稳态 内环境的理化性质,如温度、pH、渗透压和各种液体成分等的相对恒定状态。稳态的维持需要全身各系统和器官的共同参与和相互协调。(二)机体生理功能的调节负反馈前馈对偏差的纠正出现偏差后才进行纠正对可能出现的偏差提早进行纠正受控部分的波动大小调控速度慢快缺点波动性和滞后性有可能失误生理意义维持稳态使机体活动更准确,更有预见性正反馈意义:使某些生理功能在短时间内迅速完成,不可逆。负反馈:受控部分发出的反馈信息调整控制部分的活动,最终

2、使受控部分的活动朝着与它原先活动相反的方向改变。 (调定点)正反馈:受控部分发出的反馈信息促进或加强控制部分的活动,最终使受控部分的活动朝着与它原先活动相同的方向改变。前馈:受控部分在反馈信息尚未到达前以受到纠正信息(前馈信息)的影响,及时纠正其指令可能出现的偏差。第二章 细胞的基本功能一、细胞膜的物质转运功能(一)细胞膜的分子结构液态镶嵌模型:液态脂质双层构成膜的基架,不同结构和功能的蛋白质镶嵌于其中,糖类分子与脂质、蛋白质结合后附在膜的表面。1.膜脂质 (1)脂质双分子层排列-脂质的双嗜性(2)膜脂质可因温度的改变而呈凝胶或溶胶的状态,正常人的体温下为溶胶状态,具有一定程度的流动性。质膜的

3、流动性与温度、膜脂质的成分、膜蛋白的含量有关。胆固醇越多,脂肪酸烃链越长,饱和脂肪酸越多,镶嵌的蛋白质含量越多,膜流动性越低。2.膜蛋白-细胞膜的功能主要是通过膜蛋白来实现的。(1)表面蛋白:静电引力-脂质 高盐溶液可用于表面蛋白从膜中的洗脱。 离子键-整合蛋白 (结合力较弱)(2)整合蛋白:与物质跨膜转运功能和受体功能有关的蛋白都属于整合蛋白,如:载体、通道、离子泵、G蛋白耦联受体。可根据肽链中所含的有足够长度的疏水性片段的数目来推测整合蛋白中跨膜螺旋的可能数目。整合蛋白与脂质分子结合紧密,在膜蛋白纯化过程中可用两性洗涤剂使之与脂质分离。(3)各种功能蛋白质分子在质膜中的位置分布存在着区域特

4、性,这与细胞完成其特殊功能有关。3.糖类 寡糖和多糖链以共价键的形式与膜蛋白或膜脂质结合而形成糖蛋白或糖脂。可作为一种分子标记发挥受体或抗原的作用。(二)跨细胞膜的物质转运1.单纯扩散(1)没有生物学的机制参与,无需代谢耗能。(2)单纯扩散转运的物质都是脂溶性(非极性)物质或少数不带电荷的极性小分子。(3)影响因素:膜两侧的浓度差、膜对该物质的通透性2.易化扩散(1)经通道易化扩散a.在通道蛋白的介导下,顺电-化学梯度跨膜转运,速度106-108。b.离子选择性取决于孔道的口径、内壁的化学结构和带电状况。根据选择性可将通道分为钠通道、钙通道、钾通道、氯通道、非选择性阳离子通道。c.门控特性电压

5、门控通道:神经细胞轴突膜中的电压门控钠通道化学门控通道:N2型乙酰胆碱受体阳离子通道机械门控通道:耳蜗毛细胞膜中的机械门控钾通道(2)经载体易化扩散在载体蛋白介导下顺浓度梯度进行的跨膜转运,如:血液中的葡萄糖进入红细胞。3.主动转运(1)原发性主动转运(离子泵) a.钠-钾泵:3个Na+移出胞外,2个K+移入胞内意义:造成细胞内高K+:胞质内代谢反应所必需维持胞内低Na+:维持胞内渗透压与细胞容积。Na+跨浓度梯度为继发性主动转运提供势能储备。钠泵活动形成的Na+和K+跨膜浓度梯度是细胞发生电活动的基础。钠泵活动的生电效应可直接使膜内电位的负值增大。b.钙泵:质膜钙ATP酶(2)继发性主动转运

6、a.同向转运:Na+-葡萄糖同向转运体(小肠粘膜、肾小管上皮) Na+-氨基酸同向转运体(小肠粘膜) Na+-K+-2Cl-同向转运、Na+-HCO3-同向转运(肾小管上皮) Na+-I-同向转运(甲状腺上皮细胞)b.反向转运:Na+-Ca2+交换体 Na+-H+交换体4.膜泡运输二、细胞的信号转导(一)概述1.概念 跨膜信号转导:生物活性物质(激素、神经递质、细胞因子)通过受体或离子通道的作用而激活或抑制细胞功能的过程,即生物信号从细胞外转入细胞内的过程。2.生理意义 细胞和分子水平的功能调节3.信号转导的主要通路-受体、配体(二)离子通道型受体介导的信号转导离子通道型受体:化学门控通道、电

7、压门控通道、机械门控通道(三)G蛋白耦联受体介导的信号转导-促代谢型受体1.信号蛋白和第二信使AC 腺苷酸环化酶 PLC 磷脂酶CPLA2 磷脂酶A2PDE 磷酸二脂酶cAMP 环-磷酸腺苷IP3 三磷酸肌醇DG 二酰甘油cGMP 环-磷酸鸟苷PKA 蛋白激酶APKC 蛋白激酶C2.主要的信号转导通路(1)受体-G蛋白-AC-cAMP-PKA通路a.PKA在肝细胞激活磷酸化酶激酶而促进肝糖原分解。b.在心肌细胞使钙通道磷酸化而增强心肌收缩。c.在海马锥体细胞抑制Ca2+激活的钾通道而使细胞去极化。(2)受体-G蛋白-PLC-IP3-Ca2+和DG-PKC通路(3)Ca2+信号系统a.来源:IP

8、3触发从胞内钙库释放进胞质的Ca2+ 经细胞膜中电压门控或化学门控通道由胞外进入胞内的Ca2+b.作用:作为带电离子可影响膜电位直接改变细胞的功能。 作为第二信使,通过与胞内多种底物蛋白相结合而发挥作用,参与多种胞内信号转导过程。(四)酶联型受体介导的信号转导受体分子的特点1.只有一个跨膜区段2.胞外结构域含有可结合配体的部位。3.胞内结构域具有酶的活性或含能与酶结合的位点。主要类型1.酪氨酸激酶受体(TKR)2.酪氨酸激酶结合型受体(TKAR)3.鸟苷酸环化酶受体4.丝氨酸/苏氨酸激酶受体1. 酪氨酸激酶受体与酪氨酸激酶结合型受体TKR-配体:生长因子(表皮、血小板源、成纤维细胞、肝细胞)和

9、胰岛素TKAR-配体:生长因子和部分肽类激素(促红细胞生成素、干扰素、白细胞介素、生长激素、催乳素、瘦素)与G蛋白耦联受体相比,TKR与TKAR介导的信号转导通路较便捷,但产生效应也较缓慢,通过级联反应、对基因表达进行调控产生效应,这些慢效应主要涉及:细胞的代谢、生长、增值、分化、存活等过程。2.鸟苷酸环化酶受体(GC)3.丝氨酸/苏氨酸激酶受体-转化生长因子-受体(TGF-)(五)招募型受体介导的信号转导主要调控造血细胞及免疫细胞的功能。(六)核受体介导的信号转导三、细胞的电活动(一)静息电位(RP)1.测定和概念静息电位:细胞在安静状态下,存在于膜内外两侧的电位差。为负值,范围在-10-1

10、00之间。特点:a.膜内电位比膜外电位低。b.是一种稳定的直流电位。2.产生机制(1)细胞膜两侧离子的浓度差与平衡电位(2)安静时细胞膜对离子的相对通透性细胞膜的静息电位应当是根据膜对K+和Na+的通透性将K+平衡电位和Na+平衡电位赋予一定权重后的代数和。(3)钠泵的生电作用钠泵活动愈强,细胞内电位的负值就愈大。影响因素:细胞外液K+浓度 膜对K+和Na+的相对通透性 钠泵活动水平(二)动作电位(AP)1.概念和特点AP:是指细胞在静息电位基础上接受有效刺激后产生的一个迅速的可向远处传播的膜电位波动。特点:a. “全或无”现象 b.不衰减传播 c.脉冲式发放(有不应期)2.产生机制(电-化学

11、驱动力、细胞膜通透性)(1)电-化学驱动力及其变化(Em-Ex) 膜电位-某种离子的平衡电位-正号为外向,负号为内向神经纤维,骨骼肌细胞未受到刺激时,Na+内向驱动力>K+外向驱动力神经纤维,骨骼肌细胞反极化时,K+外向驱动力> Na+内向驱动力(2)动作电位期间细胞膜通透性的变化a.电压钳技术与膜电导的测定-记录宏膜电流膜对离子的通透性可用膜电导(Gx)(膜电阻的倒数)表示 Gx=Ix/(Em-Ex)电压钳技术可使膜电位Em被钳制(固定)于任意水平,使电-化学驱动力恒定,从而使通过测定某种离子膜电流的变化来反应其膜电导变化成为可能。b.钠电导和钾电导的变化研究膜电导对电压和时间的

12、依赖性GNa表现为快速一过性激活,GK在GNa失活时逐渐激活。c.膜电导改变的实质:即膜对离子通透性变化的实质是膜中离子通道的开放和关闭。膜片钳技术:单通道电流全细胞电流的变化与单通道开放的数量、通道的开放概率和单通道的电导都有关。d.离子通道的功能状态K+离子通道,只有一个激活门(n门),延迟激活。3.动作电位的触发(1)阈刺激a.刺激量的三个参数:刺激的强度、刺激的持续时间、刺激强度-时间变化率b.能使细胞产生动作电位的最小刺激强度,称为阈强度c.相当于阈强度的刺激称为阈刺激。(阈上刺激、阈下刺激)d.有效刺激(阈刺激、阈上刺激)能使细胞产生动作电位的刺激。(2)阈电位a.能触发动作电位的

13、膜电位临界值称为阈电位。b.动作电位的幅度与速度取决于钠通道的性状和离子所受到的电-化学驱动力大小,与刺激强度无关。4.动作电位的传播(1)动作电位在同一细胞上的传播(传导)局部电流学说:兴奋区与未兴奋区形成局部电流,使未兴奋区发生去极化,而成为下一个兴奋区。(顺序发生)有髓神经纤维:郎飞结-跳跃式传导(快、节约能量)(2)动作电位在细胞之间的传播缝隙连接:使某些同类细胞发生同步化活动。(心肌细胞、子宫平滑肌)电突触:神经细胞-传播速度快,双向传播5.兴奋性及其变化(1)兴奋性是指机体的组织或细胞接受刺激后发生反应的能力或特性。可兴奋细胞-兴奋性指细胞接受刺激后产生动作电位的能力。可用刺激的阈

14、值大小来衡量:阈值愈小,兴奋性就愈高。(2)细胞兴奋后兴奋性的变化(兴奋性将出现一系列周期性变化)a.绝对不应期:阈值无限大,大部分钠通道已进入失活状态,峰电位发生时期。峰电位的最高频率也受限于绝对不应期的长短。b.相对不应期:刺激强度必须大于原来的阈值。负后电位前半时段。c.超常期:兴奋性轻度增高的时期。负后电位的后半时段。d.低常期:兴奋性轻度降低的时期。正后电位时段。(三)电紧张电位和局部电位1.细胞膜和胞质的被动电学特性 细胞膜和胞质作为一个静态的电学元件时所表现的电学特性,称为被动电学特性,包括:静息状态下的膜电容、膜电阻、轴向电阻。a.膜电容 形成静息电位或产生动作电位只需少量离子

15、跨膜移动即可达到一定的膜电位水平,而不会明显扰乱膜两侧的离子浓度梯度。b.膜电阻 与膜电导互为倒数,反应膜对离子的通透性。c.轴向电阻 直径越小、轴向延伸的距离越长,轴向电阻就越大。由于质膜兼有电容和电阻的特性,因此可用并联的阻容耦合电路来描述其电学特性。2.电紧张电位这种由膜的被动电学特性决定其空间分布和时间变化的膜电位称为电紧张电位。a.电紧张电位的扩布范围和生成速度b.电紧张电位的极性电紧张电位可因细胞内注射电流性质不同而表现为去极化电紧张电位和超极化电紧张电位。C.电紧张电位的特征 电紧张电位完全由质膜和胞质固有的被动电学特性所决定,其产生没有离子通道的激活和膜电导的改变。特征:等级性

16、电位、衰减性传导、电位可融合3.局部电位细胞膜可出现部分离子通道开放,形成由细胞膜主动特性参与的去极化或超极化反应。超极化刺激引起的电位改变完全是基于膜被动特性的电紧张电位。由少量钠通道激活而产生的去极化膜电位波动属于局部电位或局部反应(局部兴奋)。特性:等级性电位、衰减性传导、没有不应期局部电位不仅发生在可兴奋细胞,也可见于其他不能产生动作电位的细胞。四、肌细胞的收缩(一)横纹肌1.骨骼肌神经-肌接头处的兴奋传递(1)骨骼肌神经-肌接头的结构特征接头前膜:运动神经轴突末梢膜的一部分。接头间隙接头后膜:与接头前膜相对的骨骼肌细胞膜,呈向内凹陷的浅槽。(终板膜)(2)骨骼肌神经-肌接头处的兴奋传

17、递过程电-化学-电传递:-动神经纤维末梢的动作电位,接头前膜去极化-电压门控钙通道开放,使Ca2+内流-触发接头前膜Ca2+依赖性突触囊泡出泡-释放Ach至接头间隙-ACh被乙酰胆碱酯酶迅速分解-Ach激活终板膜中的N2型Ach受体阳离子通道-Na+的净内流,使终板膜发生去极化,产生终板电位(EPP)局部电位-激活普通肌膜中的电压门控钠通道开放,引起去极化,爆发动作电位。a.ACh释放特点:Ca2+依赖性、量子式释放、微终板电位(MEPP)2.横纹肌细胞的结构特征-肌原纤维+肌管系统(1)肌原纤维和肌节暗带 粗肌丝 1.6m 细肌丝 1.0m(与Z线相连)安静时,肌节长度为2.0-2.2m肌节

18、长度的最大变动范围1.6-3.6m(2)肌管系统-是兴奋-收缩耦联的关键部位3.横纹肌细胞的收缩机制-肌丝滑行理论(1)肌丝的分子结构粗肌丝:由肌球蛋白组成-有一个杆部和两个球形的头部。 -头部连同与它相连的一小段称为“桥臂”,向外伸出而形成横桥。横桥的特性:a.具有ATP酶活性 b.能与肌动蛋白可逆性结合细肌丝:肌动蛋白+原肌球蛋白+肌钙蛋白 7:1:1肌动蛋白:球形分子,构成主干。肌动蛋白上有能与粗肌丝横桥结合的位点。原肌球蛋白:长杆状,位于肌动蛋白双螺旋的浅沟旁。肌肉处于舒张状态时,原肌球蛋白所在位置恰好能掩盖肌动蛋白分子上的横桥结合位点。肌钙蛋白:以一定间距出现在原肌球蛋白的双螺旋结构

19、上。 肌钙蛋白T(TnT):与原肌球蛋白结合 肌钙蛋白I(TnI):与肌动蛋白结合 肌钙蛋白C(TnC):Ca2+结合位点,结合4个Ca2+收缩蛋白:肌球蛋白、肌动蛋白 调节蛋白:原肌球蛋白、肌钙蛋白(2)肌丝滑行的过程横桥周期:是指肌球蛋白的横桥与肌动蛋白结合、扭动、复位的过程。a.胞质中Ca2+浓度升高,Ca2+与肌钙蛋白结合,原肌球蛋白发生移位,横桥与肌动蛋白上的结合位点结合。b.横桥的构象发生改变,使头部向桥臂方向扭动45°,拖动细肌丝向M线方向滑行。同时,与横桥结合的ADP和无机磷酸被解离。c.横桥与ATP结合,导致横桥与肌动蛋白的亲和力降低而分离,分解的横桥分解ATP而使

20、横桥复位。d.在舒张状态下,横桥与ADP和无机磷酸结合,横桥与细肌丝保持垂直。4.横纹肌细胞的兴奋-收缩耦联横纹肌细胞产生动作电位的电兴奋过程-肌丝滑行的机械收缩 将其联系起来的中介过程耦联因子:Ca2+结构基础:骨骼肌-三联管 心肌-二联管(1)横纹肌细胞的电兴奋过程骨骼肌细胞的动作电位是在-90mV的静息电位基础上产生的,与神经细胞动作电位相似。心肌细胞动作电位依细胞类型不同而异。(2)兴奋-收缩耦联的基本步骤a.肌膜上的动作电位传导到T管膜,并激活T管膜和肌膜上的L型钙通道。b.在骨骼肌,L型钙通道开放,构象发生改变,产生“拔塞”样作用,使JSR膜中的钙释放通道开放。在心肌,L型钙通道激

21、活,少量Ca2+内流,与JSR膜中的钙结合位点结合,再引起JSR膜中的钙释放通道开放,即钙触发钙释放(CICR)。c.Ca2+触发肌肉收缩。e.LSR回收Ca2+。胞质内Ca2+浓度升高将激活LSR膜中的钙泵。5.影响骨骼肌收缩效能的因素肌肉收缩效能:是指肌肉收缩时产生的张力大小、缩短程度以及产生张力或缩短的速度。根据肌肉收缩的这些外在表现,可将肌肉分为:等长收缩:肌肉收缩时长度保持不变而只有张力增加。等张收缩:肌肉收缩时张力保持不变而只发生肌肉缩短。最常见的收缩形式:先等长收缩,后等张收缩。影响因素:前负荷、后负荷、肌肉收缩能力、收缩的总和(1)前负荷(长度-张力关系曲线)a.前负荷是指肌肉收缩前所承受的负荷,决定肌肉收缩前的长度即初长度。b.肌肉因受到牵拉而弹性回位的张力属于被动张力。c.主动张力最大时对应的初长度为最适初长度,此时的肌节长度为2.0-2.2m。-横桥利用率最高,

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论