细胞的生理功能

1、2345 细胞细胞是构成人体最基本的是构成人体最基本的功能单位功能单位6细胞的基本结构7 1、脂质双分子层脂质双分子层-头端亲水头端亲水。磷酸和碱基是。磷酸和碱基是极性基团；极性基团；尾端疏水尾端疏水。长烃。长烃链是非极性基团。这种排列链是非极性基团。这种排列具有稳定性和流动性。具有稳定性和流动性。（细胞膜的基本骨细胞膜的基本骨架架 ） 一一.膜的分子结构膜的分子结构流体镶嵌模型流体镶嵌模型：以液态的脂以液态的脂质双分子层为基架，其中镶质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同结构和功能的嵌着具有不同结构和功能的蛋白质蛋白质 。82、膜蛋白质 -根据在膜上的存在形式，可分为根据在膜上的存在形式，可分

2、为整合蛋白整合蛋白(贯穿全贯穿全层或镶嵌其中层或镶嵌其中,作为离子通道、载体和离子泵作为离子通道、载体和离子泵) ；表面表面蛋白蛋白(附着于膜的外或内表面附着于膜的外或内表面 ) 功能：功能： 物质转运功能物质转运功能 受体功能受体功能 识别功能识别功能 连接功能连接功能 催化功能催化功能 93、细胞膜糖类细胞膜糖类(糖糖链外露链外露) 主要是一些寡糖和主要是一些寡糖和多糖链以共价键形式与膜多糖链以共价键形式与膜蛋白或膜脂质结合，生成蛋白或膜脂质结合，生成糖蛋糖蛋(glycoprotein)或或糖脂糖脂(glycolipid)。有些作为抗。有些作为抗原决定族原决定族=免疫信息免疫信息(如如AB

3、O血型血型)；有些作为膜；有些作为膜受体的受体的“可识别可识别”部分，部分，能特异地与激素、递质等能特异地与激素、递质等结合。结合。二、二、11（一）被动转运（一）被动转运(passive transport)(passive transport) 概念概念：是物质顺浓度梯度或（和）电位梯度跨细胞膜转运的过程，不需要细胞提供能量。 特点特点： 不耗能（转运动力依赖物质的电不耗能（转运动力依赖物质的电- -浓度梯梯度所贮存的势能）度所贮存的势能） 依靠或不依靠特殊膜蛋白质的依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助帮助” 顺电顺电- -浓度梯度进行梯度进行 分类分类： 单纯扩散单纯扩散 易化扩散易化扩散1

4、.1.单纯扩散单纯扩散(simple diffusion)(simple diffusion)（1 1）概念：概念：一些一些脂溶性脂溶性小分子小分子物质物质通过脂质双通过脂质双层层由由高浓度高浓度一侧向一侧向低浓度低浓度一侧移动的过程。一侧移动的过程。如如: :氧气氧气 氮气氮气二氧化碳二氧化碳 水水 乙醇乙醇 尿素尿素 甘油甘油CO2i CO2oO2o O2i（2）影响因素影响因素：“单纯单纯” ” 简单的简单的物理物理扩散扩散 某物质通过膜的难易程度（即膜对该物某物质通过膜的难易程度（即膜对该物 质的质的通透性通透性）取决于它们的）取决于它们的脂溶脂溶 性和分子大小性和分子大小； 扩散的扩

5、散的方向和速度方向和速度取决于膜两侧该物质取决于膜两侧该物质 的的浓度差浓度差和膜对该物质的和膜对该物质的通透性通透性。 （3）特点：特点：不需要不需要外力，不消耗能量外力，不消耗能量被动被动过过程程142.2.易化扩散易化扩散(facilitated diffusion)(facilitated diffusion) 概念概念: : 一些不溶于脂溶性或脂溶解度甚小的物质一些不溶于脂溶性或脂溶解度甚小的物质, ,需特殊膜蛋需特殊膜蛋白质的白质的“帮助帮助”下下, ,由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。程。特点特点: : 需依靠特殊膜蛋白质的需依靠特殊膜蛋

6、白质的“帮助帮助” 不需另外消耗能量不需另外消耗能量 由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动 15 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影响因素影响因素：膜两侧物质浓度差和电位差； 膜上载体的数量或通道开放的数量。等小分等小分子亲水物质子亲水物质（1 1）经载体的易化扩散）经载体的易化扩散17转运的物质：葡萄糖转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸、氨基酸(AA)18特点特点: : 特异性特异性（物质不同载体不同物质不同载体不同） 饱和性（饱和性（载体的数量是有限的载体的数量是有限的） 竟争性（竟争性（经同一特殊膜蛋白质转运经同一特殊膜蛋白质转

7、运） （2）经通道的易化扩散经通道的易化扩散201 1）转运的物质）转运的物质: :各种带电离子各种带电离子如如Na+、K+、Ca2+、Cl-KK+ + i i KK+ + o oNaNa+ + o o NaNa+ + i i 特点特点: : 1 1、顺浓差或电位差、顺浓差或电位差; ; 不耗能不耗能( (ATPATP) ) 2 2、具有选择性、具有选择性( (起起介导介导作用的蛋白质有结作用的蛋白质有结构构特异性特异性); ); 3 3、通道功能、通道功能门控门控性性,(,(即即电压门控通道电压门控通道; ;化化学门控通道学门控通道; ;机械门控通道机械门控通道) )。 化学门控通道：化学门

8、控通道：N-AchN-Ach（乙酰胆碱）受体（乙酰胆碱）受体 电压门控通道：电压门控通道：NaNa+ +通道通道 机械门控通道：听觉毛细胞膜上的离子通道机械门控通道：听觉毛细胞膜上的离子通道23 ( (二二) )主动转运主动转运(active transport)(active transport) 概念概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。特点特点：需要消耗能量需要消耗能量, ,能量由分解能量由分解ATPATP来提供；来提供； 依靠特殊膜蛋白质依靠特殊膜蛋白质( (泵泵) )的的“帮助帮助”； 是逆电是逆电- -化学梯度进行的。化学梯度进行的。分类

9、分类： 继发性主动转运继发性主动转运（简称：联合转运）；（简称：联合转运）；原发性主动转运原发性主动转运（简称：（简称：泵转运泵转运）；）； 如如:Na:Na+ +-K-K+ +泵、泵、CaCa2+2+-Mg-Mg2+2+泵、泵、H H+ +-K-K+ +泵等泵等241.1.泵转运泵转运NaNa+ +-K-K+ +泵泵 NaNa+ +-K-K+ +泵泵又称又称钠-钾依赖式ATP酶，简称钠泵。，简称钠泵。当当细胞内钠增加或细胞外钾增加时，时，都可被激活，都可被激活，ATPATP分解产分解产生能量，将生能量，将胞内的胞内的3 3个个NaNa+ +移至胞移至胞外和将胞外外和将胞外的的2 2个个K K

10、+ +移移入胞内。入胞内。25通道转运与钠通道转运与钠-钾泵转运模式图钾泵转运模式图26维持维持细胞外高细胞外高NaNa+ +、细胞内高、细胞内高K K+ +的的不均衡不均衡离子分布。离子分布。 2K2K+ +泵至细胞内泵至细胞内;3Na;3Na+ +泵至细胞外泵至细胞外分解分解ATPATP产生能量产生能量当当细胞内钠增加或细胞外钾增加被激活激活钠钠- -钾泵钾泵: :钠泵的主要功能钠泵的主要功能 ： a.a. 钠泵活动造成的细钠泵活动造成的细胞内高胞内高K K+ +是许多是许多代谢代谢反应进行反应进行的必要条件的必要条件; ;b. b. 钠泵能不断的将顺浓度梯度钠泵能不断的将顺浓度梯度漏入的

11、漏入的NaNa+ + 转运回去转运回去维持胞内维持胞内渗透压渗透压和细胞和细胞容积容积； c. c. 建立建立NaNa+ +的跨膜浓度梯度，为的跨膜浓度梯度，为继发性主动转运继发性主动转运的物的物质提供势能储备；质提供势能储备； d. d. 钠泵活动造成的跨膜钠泵活动造成的跨膜浓度梯度浓度梯度，是细胞发生，是细胞发生电活电活动动的前提条件；的前提条件；e. e. 钠泵活动是钠泵活动是生电性生电性的，可直接影响的，可直接影响膜电位膜电位，使膜，使膜内电位的负值增大。内电位的负值增大。 指驱动力并指驱动力并不不直接来自直接来自ATPATP的的分解，而是来分解，而是来自原发性主动自原发性主动转运所形

12、成的转运所形成的离子离子浓度梯度浓度梯度而进行的物质而进行的物质逆逆浓度梯度和浓度梯度和（或）电位梯（或）电位梯度的跨膜转运度的跨膜转运方式。方式。 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被动转运需由细胞提供能量不需外部能量逆浓度差或电位差顺浓度差或电位差使膜两侧浓度差更大使膜两侧浓度差更小 1. K进入细胞内错误的叙述是 ( ) A.借助通道 B.不耗能 C.被动扩散 D.借助泵 E.顺浓度递度 2. Na进入细胞是 ( ) A.借助通道 B.不耗能 C.主动转运 D.借助泵 E.顺浓度递度 3. Na通过细胞膜的方式有 ( ) A.易化扩散 B.主动转运 C.单纯扩散 D

13、.出胞 E.入胞 4. Na泵的作用有 ( ) A.将Na转运至细胞内 B.将细胞外的K转运至细胞内 C将K转运至细胞外 D.将细胞内Na转运至细胞外 E.将Na或K同时转运至细胞外 33（三）入胞和出胞式转运（三）入胞和出胞式转运 一些一些大分子物质或团块大分子物质或团块进出细胞进出细胞, ,是通过细是通过细胞本身的吞吐活动进行的胞本身的吞吐活动进行的, ,亦可属于主动转运亦可属于主动转运过程。过程。 343536细胞膜上的受体对物质的细胞膜上的受体对物质的“辨认辨认”发生特异性结合发生特异性结合= =复合物复合物复合物向膜表面的复合物向膜表面的“有被小窝有被小窝”移动移动“有被小窝有被小窝

14、”处的膜凹陷处的膜凹陷凹陷膜与细胞膜断离凹陷膜与细胞膜断离= =吞食泡吞食泡吞食泡吞食泡与与胞内溶酶体胞内溶酶体相融合相融合入胞入胞: :溶酶体中的蛋白水解酶将被吞入的物质消化分解37主要见于细胞的分泌过程。主要见于细胞的分泌过程。38分泌物排出分泌物排出融合处出现裂口融合处出现裂口囊泡向质膜内侧移动囊泡向质膜内侧移动膜性结构包被膜性结构包被= =分泌囊泡分泌囊泡高尔基复合体加工高尔基复合体加工粗面内质网合成蛋白性分泌物粗面内质网合成蛋白性分泌物出胞出胞：囊泡膜与质膜的某点接触并融合囊泡膜与质膜的某点接触并融合囊泡的膜成为细胞膜的组成部分囊泡的膜成为细胞膜的组成部分42复习思考题复习思考题1.

15、1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？简述细胞膜物质转运有哪些方式？2.Na2.Na+ +-K-K+ +泵的作用意义？泵的作用意义？3.3.在一般生理情况下在一般生理情况下, ,每分解一分子每分解一分子ATP,ATP,钠泵运转钠泵运转可使可使( )( ) A.2 A.2个钠离子移出膜外个钠离子移出膜外 B.2B.2个钾离子移入膜内个钾离子移入膜内 C.2C.2个钠离子移出膜外个钠离子移出膜外, ,同时有同时有2 2个钾离子移入膜内个钾离子移入膜内 D.3D.3个钠离子移出膜外个钠离子移出膜外, ,同时有同时有2 2个钾离子移入膜内个钾离子移入膜内 E.2E.2个钠离子移出膜外个钠离子移出膜外, ,

16、同时有同时有3 3个钾离子移入膜内个钾离子移入膜内D D434 4、细胞膜的脂质双分子层是、细胞膜的脂质双分子层是( )( ) A. A.细胞内容物和细胞环境间的屏障细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.C.离子进出细胞的通道离子进出细胞的通道 D.D.受体的主要成分受体的主要成分 E.E.抗原物质抗原物质5 5、葡萄糖进入红细胞膜是属于、葡萄糖进入红细胞膜是属于( )( ) A. A.单纯扩散单纯扩散 B.B.主动转运主动转运 C.C.易化扩散易化扩散 D.D.入胞作用入胞作用 E.E.吞饮吞饮A AC C44第二节第二节

17、 细胞的跨膜信号转导功能细胞的跨膜信号转导功能 多细胞生物体必须具备完善的信号转导系统以多细胞生物体必须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。达几百种：如递质、激素、细胞因子等。 跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。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：跨膜信号转导方式大体有以下三类： 离子通道介导的信号转导离子通道介导的信号转导 酶偶联受体介导的信号转导酶偶联受体介导的信号

18、转导 G G蛋白偶联受体介导的信号转导蛋白偶联受体介导的信号转导45一、离子通道介导的信号转导一、离子通道介导的信号转导 离子通道大体有：化学、电压、机械性门控通道离子通道大体有：化学、电压、机械性门控通道如：如：化学性胞外信号化学性胞外信号(ACh)(ACh)ACh +ACh + 受体受体=复合体复合体终板膜变构终板膜变构=离子通道开放离子通道开放NaNa+ +内流内流终板膜电位终板膜电位骨骼肌收缩骨骼肌收缩46膜外膜外N N端：识别、结合端：识别、结合第一信使第一信使膜内膜内C C端：激活端：激活G G蛋白蛋白二、二、G G蛋白偶联受体介导的信号转蛋白偶联受体介导的信号转导导( (一一)

19、) cAMPcAMP信号通路信号通路神经递质、激素等神经递质、激素等（第一信使）（第一信使）兴奋性兴奋性G蛋白蛋白(G(GS S) )激活腺苷酸环化酶激活腺苷酸环化酶(AC)(AC)ATPATPcAMPcAMP（第二信使）（第二信使）细胞内生物效应细胞内生物效应激活激活cAMPcAMP依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶A A结合结合G蛋白偶联受体蛋白偶联受体激活激活G蛋白蛋白( (与与、亚单位分离亚单位分离) )47膜外膜外N N端：识别、结合端：识别、结合第一信使第一信使膜内膜内C C端：激活端：激活G G蛋白蛋白( (二二) ) 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇信号通路信号通路激素激素（第一信使）（第一信使

20、）兴奋性兴奋性G蛋白蛋白(G(GS S) )激活磷脂酶激活磷脂酶C C(PLC)(PLC)PIPPIP2 2( (第二信使）第二信使）IPIP3 3 和和 DGDG激激 活活蛋白激酶蛋白激酶C C内质网内质网释放释放CaCa2+2+激活激活G蛋白蛋白( (与与、亚单位分离亚单位分离) )细胞内生物效应细胞内生物效应结合结合G蛋白偶联受体蛋白偶联受体48三、酶偶联受体介导三、酶偶联受体介导的信号转导的信号转导 受体本身具有酶的受体本身具有酶的活性，又称受体酪氨酸活性，又称受体酪氨酸激酶。激酶。生长因子生长因子与受体酪氨酸激酶结合与受体酪氨酸激酶结合细胞内生物效应细胞内生物效应膜外膜外N N端：识

21、别、结合端：识别、结合第一信使第一信使膜内膜内C C端：具有酪氨酸激酶活性端：具有酪氨酸激酶活性特点：特点：信号转导与信号转导与G G蛋白无关；蛋白无关；无第二信使的产生；无第二信使的产生；无细胞质中无细胞质中蛋白激酶的激活。蛋白激酶的激活。受体受体酪氨酸激酶介导的信号转导图示酪氨酸激酶介导的信号转导图示49复习思考题复习思考题 1.1.细胞间通讯有哪些方式？各种方式之间有何细胞间通讯有哪些方式？各种方式之间有何不同？不同？ 2.2.通过细胞表面受体介导的跨膜信号转导有哪通过细胞表面受体介导的跨膜信号转导有哪几种方式？比较各种方式之间的异同。几种方式？比较各种方式之间的异同。 3.3.试述细胞

22、信号转导的基本特征。试述细胞信号转导的基本特征。 4.4.试比较试比较G G蛋白偶联受体介导的几种信号通路之蛋白偶联受体介导的几种信号通路之间的异同。间的异同。 5.5.概述受体酪氨酸介酶介导的信号通路的组成、概述受体酪氨酸介酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。特点及其主要功能。50 概概 述述 恩格斯在恩格斯在100100多年前就指出：多年前就指出：“地球上地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的变化变化”。人体及生物体活细胞在安静和活动。人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现时都存在电活动，这种电活动称为生物电现

23、象（象（bioelectricitybioelectricity）。细胞生物电现象是）。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这些不同电图、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。器官和组织活动时生物电变化的表现。第三节第三节 “522.2.实验现象实验现象：53证明证明RPRP的实验：的实验：（甲）当（甲）当A A、B B电极都位于电极都位于细胞膜外，无电位改变，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 A电极位于细胞电极位于细胞膜外，膜外， B B

24、电极插入膜内时，电极插入膜内时，有电位改变，有电位改变，证明膜内、证明膜内、外间有电位差外间有电位差。（丙）当（丙）当A A、B B电极都位于电极都位于细胞膜内，无电位改变，细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差证明膜内无电位差。RP存在时膜电位存在时膜电位外正内负外正内负的状态的状态RP减少减少的过程的过程-表示兴奋RP增大增大的过程的过程-表示抑制表示抑制去极化后再向去极化后再向RP方向恢复的过方向恢复的过程程3.3.静息电位的产生机制静息电位的产生机制59KK 膜内膜内顺浓差向膜外扩散顺浓差向膜外扩散AA- - 膜内膜内不能向膜外扩散不能向膜外扩散 膜内电位膜内电位( (负电场负电场)

25、) 膜外电位膜外电位( (正电场正电场) )膜外为正、膜内为负的极化状态膜外为正、膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP=RP结论结论: :RPRP的产生主要是的产生主要是K K向膜外扩散的结果向膜外扩散的结果。 RPRP相当于相当于K K+ +的平衡电位的平衡电位60 RP产生的机制抓住两个要点 (1)静息状态时，膜内K+ 膜外30倍, 推动K外流(这是产生RP的动力)。(2)静息状态时，膜对K选择性通透,对其他离子通透很少,(这是形成RP的条件) 。 通透性：通透性：K K+ + ClCl- - NaNa+ + A A- - 进入进入 结论：

26、 RP的产生是由于K的外流,其数值相当于K的平衡电位。61 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返回返回离子浓度（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无无通通透透性性62静息状态下膜内、外离子

27、分布不匀。静息状态下膜内、外离子分布不匀。 主要离子分布：主要离子分布：膜内：膜内：膜外：膜外：63静息状态下细胞膜对静息状态下细胞膜对K K+ +离子具有选择性的通透离子具有选择性的通透, ,对对其他离子不通透或甚少其他离子不通透或甚少（3 3）钠泵的生电作用）钠泵的生电作用: : 对对RPRP的贡献并不很大的贡献并不很大65RPRP的归纳总结: : 1、概念-细胞处于细胞处于相对安静相对安静状态时，状态时，质膜两侧存在着外正内负的电位差。习惯叫法习惯叫法: :因膜内电位低于膜外，习惯上因膜内电位低于膜外，习惯上RPRP指的是指的是膜内负电位。膜内负电位。 2 . 正常值-哺乳动物的神经、骨

28、骼肌和心肌细胞为-70-90mV。红细胞约为红细胞约为-10mV-10mV左左右。右。66二、动作电位二、动作电位(act(action potentialion potential AP) AP)( (一一) )动作电位的概念动作电位的概念1.1.概概 念念：可兴奋细胞可兴奋细胞2.AP2.AP实验现象：实验现象：超射超射-AP上升支中，膜上升支中，膜电位高于电位高于0位线的部分位线的部分(50mV)。 反极化反极化-去极化至零去极化至零电位后膜电位进一步变电位后膜电位进一步变为正值为正值去去 极极 化化上上 升升 支支下降支下降支3.3.动作电位的图形动作电位的图形刺激刺激局部电位局部电位

29、阈电位阈电位去极化去极化零电位零电位反极化（超射）反极化（超射）复极化复极化（负、正）后电位（负、正）后电位69 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RPRP水平以水平以前，一种时间较长、波动较小的电位变化过前，一种时间较长、波动较小的电位变化过程。程。负后电位负后电位: : 尚未复极到静息电位的部分尚未复极到静息电位的部分 正后电位正后电位: : 复极超过静息电位的部分复极超过静息电位的部分70 714.动作电位的特征：动作电位的特征：(1) 具有具有“全或无全或无” 现象现象。 即即动作电位一旦产生动作电位一旦产生就达到最大值，其幅度不会因刺激强度的加强而增大。就达到

30、最大值，其幅度不会因刺激强度的加强而增大。(2) 不衰减式传导不衰减式传导。 即同一细胞上的即同一细胞上的AP大小不随传大小不随传导距离而改变的现象。导距离而改变的现象。 (3)脉冲式脉冲式, ,不融合不融合.(由于它有绝对不应期由于它有绝对不应期) 75当细胞受到当细胞受到刺激刺激细胞膜上细胞膜上少量少量NaNa+ +通道激活而开放通道激活而开放NaNa+ +顺浓度差少量内流顺浓度差少量内流膜内外电位差膜内外电位差局部电位局部电位当膜内电位变化到当膜内电位变化到阈电位阈电位时时NaNa通道大量开放通道大量开放NaNa+ +顺电化学差和膜内负电位的吸引顺电化学差和膜内负电位的吸引再生式内流再生

31、式内流 Na Na+ + 内内、KK+ + 外外激活激活NaNa+ +K K+ +泵泵APAP上升支上升支下降支下降支产生机制产生机制: :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（APAP上升支上升支）NaNa+ +通道关通道关NaNa+ +内流停内流停+ +同时同时K K+ +通道激活而开放通道激活而开放K 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 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RPRP水平（水平（APAP下降支下降支）NaNa+ +泵出、泵出、K 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

32、电位77首首先抓住三个要点先抓住三个要点: :1 1、膜内、膜内. .外存在外存在NaNa+ + 浓度差浓度差: : NaNa+ + 膜内膜内:Na:Na+ + 膜外膜外 112. 112.2 2、静息时膜外为、静息时膜外为+ +膜内为膜内为- -, ,以上是促使以上是促使NaNa+ +内流的内流的两个两个动力动力。3 3、膜、膜受到受到刺激刺激产生去极化产生去极化, ,达到达到阈电位阈电位, , NaNa+ + 通道开通道开放放, ,NaNa+ + 大量快速内流大量快速内流, ,暴发暴发APAP的上升支的上升支. .78APAP的产生机制的产生机制: :APAP上升支上升支APAP下降支下降

33、支79 结论结论： APAP的上升支是由于的上升支是由于NaNa大量快速内流形成大量快速内流形成的，下降支是的，下降支是K K外流形成的外流形成的. . 后电位是后电位是NaNaK K泵活动引起的泵活动引起的。 APAP相当于相当于NaNa的平衡电位。的平衡电位。 证明证明： (1)(1)用用NernstNernst公式计算公式计算 AP AP达到的超射值（正电位值）达到的超射值（正电位值）相当于计算所得的相当于计算所得的ENaENa值。值。(2)(2)改变膜外离子浓度改变膜外离子浓度, ,观察的变化观察的变化. . (3) (3) 用用河豚河豚毒毒阻断阻断NaNa通道通道, AP, AP消消

34、失失 。 (4) (4) 用膜片钳技术测量用膜片钳技术测量, ,证实是证实是NaNa电流。电流。81AP的归纳总结： 1. 概念在RP基础上，给细胞一个适当刺激，可触发产生可传播的膜电位波动。 2.AP的组成除极过程(AP的上升支-700mv-+50mv)和复极过程(AP的下降支+50mv-70mv). 82 3.AP形成的机制 抓住三个要点 ： (1)膜外Na+ 膜内12倍; (2)膜外为+,膜内为-,吸引Na+内流.以上是促使Na+内流的两个动力。(3)刺激使膜去极化,达到阈电位(-55mv) Na+通道开放,Na+大量快速内流,爆发AP上升支。 83 什么时候Na+停止内流呢？ Na+内

35、向扩散力(12倍 浓差和负电吸引)=反扩散力(Na+入胞后的排斥力), Na+的净移动=0 。 结论:AP上升支的形成是由于Na+大量快速内流,其数值相当于Na+的平衡电 位。844.如何证明是Na+的平衡电位？证明 :(详见四点) 。 (1)用Nernst公式计算 AP达到的超射值（正电位值）相当于计算所得的ENa值。 (2)改变膜外离子浓度,观察AP的变化. (3) 阻断Na通道(河豚毒), AP消失 。 (4) 用膜片钳技术测量,证实是Na电流。85（三）、动作电位产生的条件（三）、动作电位产生的条件 剌激使膜去极化，剌激使膜去极化，只要达到只要达到阈电位阈电位， Na+通道开放，通道开

36、放，Na+大量快速内流。大量快速内流。86阈电位阈电位能引起能引起APAP的临界膜电位，的临界膜电位，是引起钠通道大是引起钠通道大量开放的膜电位值量开放的膜电位值（神经（神经-55mv-55mv；心室肌；心室肌-70MV-70MV），），静息电位静息电位和和的差值大，细胞兴奋的差值大，细胞兴奋性低；差值小，兴奋性高。性低；差值小，兴奋性高。87888990局部局部电位电位的特点：的特点： 不具有不具有“全或无全或无”现象。其幅值可随刺现象。其幅值可随刺激强度的增加而增大。激强度的增加而增大。 电紧张方式扩电紧张方式扩布（传导距离远，电布（传导距离远，电位渐小）。其幅值随位渐小）。其幅值随着传播

37、距离的增加而着传播距离的增加而减小。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。 91 空间总和：由多个相距较近的局部兴奋同时产生的叠加。 时间总和：由连续刺激产生的多个局部兴奋先后产生的叠加。92时间性总和时间性总和空间性总和空间性总和93动作电位可以由一次阈刺激或阈上刺激引起，也可以由多个阈下刺激的局部兴奋性总和而引发。 局部反应局部反应 动作电位动作电位 阈下刺激引起阈下刺激引起 阈阈(上上)刺激引起刺激引起 钠通道少量开放钠通道少量开放 钠通道大量开放钠通道大量开放 反应等级性反应等级性 “全或无全或无” 有总和效应有总和效应 无无 衰减性传播衰减性传播

38、 非衰减性传播非衰减性传播953 3、组织的兴奋性及其周期性变化、组织的兴奋性及其周期性变化（1)1)兴奋和可兴奋细胞兴奋和可兴奋细胞 兴奋兴奋：APAP的产生过程。实际上是刺激反应的形式，的产生过程。实际上是刺激反应的形式，分为分为兴奋兴奋和和抑制抑制。兴奋兴奋由静到动；由活动弱到强由静到动；由活动弱到强。抑制抑制-由动到静；由活动强到活动弱由动到静；由活动强到活动弱 可兴奋细胞可兴奋细胞：凡在受刺激后产生凡在受刺激后产生APAP的细胞的细胞. .（神经神经C C、肌、肌C C 和腺和腺C C）。）。(2)(2)组织的兴奋性和阈刺激组织的兴奋性和阈刺激： 兴奋性兴奋性: :可兴奋细胞接受剌激

39、后产生可兴奋细胞接受剌激后产生APAP能力。能力。( (是活组是活组织与死组织的根本区别织与死组织的根本区别) ) 96 刺激：指细胞所处环境因素的变化。 阈强度:能使组织发生兴奋的最小刺激强度。(是衡量组织细胞兴奋性高低的客观指标)（兴奋性=1/阈强度） 阈刺激：阈强度的刺激称。97（3) 3) 细胞兴奋后兴奋性的变化细胞兴奋后兴奋性的变化 兴奋性的周期性变化返回 绝对不应期绝对不应期：无无论多强的刺激也不能论多强的刺激也不能再次兴奋的期间。再次兴奋的期间。 相对不应期相对不应期：大大于原先的刺激强度才于原先的刺激强度才能再次兴奋期间。能再次兴奋期间。 超常期超常期：小于原小于原先的刺激强度

40、便能再先的刺激强度便能再次兴奋的期间。次兴奋的期间。 低常期低常期：大于原大于原先的刺激强度才能再先的刺激强度才能再次兴奋的期间。次兴奋的期间。98兴奋性的周期性变化返回 组织兴奋后兴奋性变化的对应关系组织兴奋后兴奋性变化的对应关系 分分 期期 兴奋性兴奋性 与与APAP对应关系对应关系 机机 制制绝对不应期绝对不应期 降至零降至零 锋电位锋电位 钠通道失活钠通道失活相对不应期相对不应期 渐恢复渐恢复 负后电位前期负后电位前期 钠通道部分恢复钠通道部分恢复超常期超常期 正常正常 负后电位后期负后电位后期 钠通道大部恢复钠通道大部恢复低常期低常期 正常正常 正后电位正后电位 膜内电位呈超极化膜内

41、电位呈超极化 99( (四四)AP)AP的传导的传导1 1、传导：传导：1002.2.传导机制：传导机制：已兴奋部位和未兴奋部位之间形成已兴奋部位和未兴奋部位之间形成局部局部电流。电流。局部电流：局部电流：已兴奋膜与未兴奋膜之间存在已兴奋膜与未兴奋膜之间存在电位差，而发生的电荷移动。电位差，而发生的电荷移动。101静息部位膜内为负电位，膜外为正电位静息部位膜内为负电位，膜外为正电位兴奋部位膜内为正电位，膜外为负电位兴奋部位膜内为正电位，膜外为负电位在兴奋部位和静息部位之间存在着电位差在兴奋部位和静息部位之间存在着电位差膜外的正电荷由静息部位向兴奋部位移动膜外的正电荷由静息部位向兴奋部位移动膜内

42、的正电荷由兴奋部位向静息部位移动膜内的正电荷由兴奋部位向静息部位移动形成局部电流形成局部电流膜内：兴奋部位相邻的静息部位的电位上升膜内：兴奋部位相邻的静息部位的电位上升膜外：兴奋部位相邻的静息部位的电位下降膜外：兴奋部位相邻的静息部位的电位下降去极化达到阈电位，触发邻近静息部位膜爆发新的去极化达到阈电位，触发邻近静息部位膜爆发新的APAP局局部部电电流流： 1033.3.传导方式传导方式：无髓鞘无髓鞘N N纤维的兴奋传导为纤维的兴奋传导为逐步兴奋逐步传导逐步兴奋逐步传导 (1m/s). (1m/s).有髓鞘有髓鞘N N纤维的兴奋传导为纤维的兴奋传导为逐结兴奋跳跃式传导逐结兴奋跳跃式传导(100

43、m/s).(100m/s).104复习思考题复习思考题 1.1.静息电位产生的原理是什么？静息电位产生的原理是什么？ 2.2.动作电位是怎么发生的？动作电位是怎么发生的？ 3.3.动作电是如何传导的？影响传导速度的因动作电是如何传导的？影响传导速度的因素有哪些？素有哪些？ 4.4.试比较局部电位和动作电位的区别。试比较局部电位和动作电位的区别。1055 5、以下关于细胞膜离子通道的叙述、以下关于细胞膜离子通道的叙述, ,正确的是正确的是( )( )A.A.在静息状态下在静息状态下,Na,Na、K K离子通道都处于关闭状态离子通道都处于关闭状态B.B.细胞受刺激刚开始去极化时细胞受刺激刚开始去极

44、化时, ,钠离子通道就大量开放钠离子通道就大量开放C.C.在动作电位去极相在动作电位去极相, ,钾离子通道也被激活钾离子通道也被激活, ,但出现较慢但出现较慢D.D.钠离子通道关闭钠离子通道关闭, ,出现动作电位的复极相出现动作电位的复极相E.E.钠、钾离子通道被称为化学依从性通道钠、钾离子通道被称为化学依从性通道6 6、刺激阈指的是、刺激阈指的是( )( )A.A.刺激强度不变刺激强度不变, ,引起组织兴奋的最适作用时间引起组织兴奋的最适作用时间B.B.刺激时间不变刺激时间不变, ,引起组织发生兴奋的最小刺激强度引起组织发生兴奋的最小刺激强度C.C.用最小刺激强度用最小刺激强度, ,刚刚引起

45、组织兴奋的最短作用时间刚刚引起组织兴奋的最短作用时间D.D.刺激时间不限刺激时间不限, ,能引起组织兴奋的最适刺激强度能引起组织兴奋的最适刺激强度E.E.刺激时间不限刺激时间不限, ,能引起组织最大兴奋的最小刺激强度能引起组织最大兴奋的最小刺激强度C CB B106107 一、肌细胞的收缩功能一、肌细胞的收缩功能（一）（一）骨骼肌骨骼肌神经神经-肌肉肌肉接头处的兴奋传递接头处的兴奋传递 接头间隙接头间隙1081 1、神经神经-肌肉肌肉接头的接头的结构结构 接头前膜接头前膜：囊泡内含：囊泡内含 ACh,ACh,并以囊泡为单位释并以囊泡为单位释放放AChACh（称量子释放）。（称量子释放）。 接

46、头 间 隙接 头 间 隙： 约： 约 5 0 -5 0 -6060nmnm。 接头后膜接头后膜：又称：又称终板终板膜。膜。存在存在AChACh受体（受体（N N2 2受受体），能与体），能与AChACh发生特异发生特异性结合。无电压性门控性结合。无电压性门控性钠通道。性钠通道。)1102.2.神经神经-肌肉肌肉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) )

47、AChACh与终板膜上的与终板膜上的N N2 2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112N-MN-M接头处的兴奋传递过程接头处的兴奋传递过程113膜膜CaCa2 2通道开放，膜外通道开放，膜外CaCa2 2向膜内流动向膜内流动114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ACh

48、ACh释放释放( (量子释放量子释放) )115AChACh与终板膜上的与终板膜上的N N2 2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116终板膜对终板膜对NaNa、K K ( (尤其是尤其是NaNa) )通透性通透性1173.3.神经神经-肌肉肌肉接头处的兴奋传递接头处的兴奋传递特点特点（1 1）单向传递；只能由接头前膜传向接头后膜）单向传递；只能由接头前膜传向接头后膜（2 2）时间延搁；）时间延搁；是电是电- -化学化学- -电的过程电的过程：N N末梢末梢APAChAPACh受体受体EPPEPP肌膜肌膜APAP（涉及环节较多）（涉及环节较多）（3 3）1 1对对1

49、1的关系：的关系： 接头前膜传来一个接头前膜传来一个APAP，便，便能引起肌细胞兴奋和收缩一次（因每次能引起肌细胞兴奋和收缩一次（因每次AChACh释放的释放的量，产生的量，产生的EPPEPP是引起肌膜是引起肌膜APAP所需阈值的所需阈值的3-43-4倍）。倍）。 神经末梢的一次神经末梢的一次APAP只能引起一次肌细胞兴只能引起一次肌细胞兴奋和收缩（因终板膜上含有丰富的胆碱酯酶，能奋和收缩（因终板膜上含有丰富的胆碱酯酶，能迅速水解迅速水解AChACh）。）。（4 4）易受环境因素和药物的影响。）易受环境因素和药物的影响。 和和银环蛇毒银环蛇毒119( (二二) )骨骼肌骨骼肌兴奋兴奋- -收缩

50、耦联的过程收缩耦联的过程概念：概念：将以膜的电变化为特征的兴奋过程和以肌纤维机械变化为基础的收缩过程联系起来的的中介过程。120骨骼肌骨骼肌细胞的微细结构细胞的微细结构 特点特点: : 含有大量的含有大量的肌原纤维肌原纤维和发达的和发达的肌管系肌管系 统统，且在排列上是高度规则有序的。，且在排列上是高度规则有序的。 121 1.肌原纤维和肌节 ( 1 )肌原纤维 每个肌细胞内含有上千条肌原纤维，每条肌原纤维沿长轴呈现规律的明、暗交替，称为明带和暗带。 (2) 肌节: 是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 =1/2明带暗带1/2明带 = 两条Z线间的区域2.2.肌管系统：肌管系统：指包绕在指包绕在

51、每一条肌原纤维周围的每一条肌原纤维周围的膜性膜性囊管状囊管状结构。结构。横管横管纵管纵管横管横管( (T T管管): ): 肌细胞膜肌细胞膜垂直垂直于肌原纤维向内于肌原纤维向内凹陷而形成的管道。凹陷而形成的管道。作用：作用：将将AP AP 细胞内部细胞内部纵管纵管（L L管管，肌质网肌质网）：与肌原纤维）：与肌原纤维平行平行。肌节两端膨大的肌节两端膨大的L L管称管称终池终池，富含，富含CaCa2 2+ +。 作用：作用：对对CaCa2+2+储存储存、释放释放和和再聚集再聚集 收缩和舒张收缩和舒张 三联管三联管：T T管管+ +终池终池2 2注注：三联管是兴奋：三联管是兴奋-收缩耦联的关键部位

52、。收缩耦联的关键部位。124主要步骤：主要步骤： 肌膜电兴奋的传导肌膜电兴奋的传导: :指肌膜产生指肌膜产生APAP后后,AP,AP由横管系统迅速由横管系统迅速传向肌细胞深处，到达三联管。传向肌细胞深处，到达三联管。 激活激活CaCa2+2+通道通道, ,促使终池内的促使终池内的CaCa2+ 2+ 顺浓度梯度进入胞质。顺浓度梯度进入胞质。 胞质胞质中中CaCa2+2+浓度的升高浓度的升高, ,促使肌钙蛋白与促使肌钙蛋白与CaCa2+2+结合并引发结合并引发肌肉收缩。肌肉收缩。 激活激活肌浆网肌浆网膜膜上的钙泵上的钙泵, , 将将CaCa2+2+泵回终池泵回终池, ,使胞质中使胞质中CaCa2+

53、2+降低降低, ,肌肉舒张。肌肉舒张。 CaCa2+2+是兴奋是兴奋- -收缩耦联的关键物质收缩耦联的关键物质( (耦联物耦联物).).126目前公认的肌肉收缩机制是目前公认的肌肉收缩机制是肌丝滑行理肌丝滑行理论论(myofilament sliding theory)(myofilament sliding theory)。其。其主要内容是主要内容是: :骨骼肌的肌原纤维是由粗、骨骼肌的肌原纤维是由粗、细两组与其走向平行的蛋白丝构成细两组与其走向平行的蛋白丝构成, ,肌肉肌肉的缩短和伸长均通过粗、细肌丝在肌节的缩短和伸长均通过粗、细肌丝在肌节内的相互滑动而发生内的相互滑动而发生, ,肌丝本身

54、的长度不肌丝本身的长度不变。变。（三）（三）骨骼肌骨骼肌的收缩机制的收缩机制( (滑行理论滑行理论) )127 究竟是什么原因促使肌节内的细、究竟是什么原因促使肌节内的细、粗肌丝相互滑行的？粗肌丝相互滑行的？1281.1.肌丝的分子组成肌丝的分子组成: : 粗肌丝粗肌丝 由肌球或称肌凝蛋白组成，由肌球或称肌凝蛋白组成，其头部有一膨大部其头部有一膨大部横横桥桥: :能与细肌丝上的能与细肌丝上的结合结合位点位点发生可逆性结合发生可逆性结合; ; 具有具有ATPATP酶的作用酶的作用, ,与结合与结合位点结合后位点结合后, , 分解分解ATPATP提供提供横桥扭动（肌丝滑行）和作横桥扭动（肌丝滑行）

55、和作功的能量功的能量。 129 细肌丝细肌丝肌动蛋白肌动蛋白：表面有与横桥结：表面有与横桥结合的位点，静息时被原肌球合的位点，静息时被原肌球蛋白掩盖；蛋白掩盖；原肌球蛋白原肌球蛋白：静息时掩盖横：静息时掩盖横桥结合位点；桥结合位点；肌钙蛋白肌钙蛋白：与与CaCa2+2+结合变构结合变构后后, ,使原肌球蛋白位移，暴使原肌球蛋白位移，暴露出结合位点。露出结合位点。135按任意键飞入横桥摆动动画肌节缩短肌节缩短= =肌细胞收缩肌细胞收缩牵拉牵拉细肌丝向粗肌丝细肌丝向粗肌丝滑行滑行滑行滑行横桥摆动横桥摆动横桥与结合位点结合，横桥与结合位点结合，分解分解ATPATP释放能量释放能量原肌球蛋白位移，原肌球蛋白位移，暴露细肌丝上的暴露细肌丝上的结合位点结合位点CaCa2 2+ +与肌钙蛋白结合与肌钙蛋白结合肌钙蛋白变构肌钙蛋白变构终池膜上的钙通道开放终池膜上的钙通道开放 CaCa2 2+ +进入肌浆进入肌浆2.2.肌肉收缩的过程肌肉收缩的过程136138运动神经冲动传至末梢运动神经冲动传至末梢N N末梢对末梢对CaCa2+2+通透性增加通透性增加 CaCa2+2+内流入内流入N 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AChACh