细胞生理和血液生理学 课件

1、机能学概论首都医科大学生理学与病理生理学系傅小锁1机能学概论第一局部：生物化学(Biochemistry)第二局部：生理学(Physiology)22生物化学： 研究生物体内化学活动的过程，在分子水平探讨生命的本质，研究生物体的分子组成和功能，探讨物质在体内的代谢过程及调节。34 生理学是生物学中的一个分支，它以生物机体的功能为研究对象。生物机体的功能就是整个生物及其各个局部所表现的各种生命现象或生理作用，例如呼吸、消化、循环、肌肉运动等等。生理学的任务就是要研究这些生理功能的发生机制、条件以及机体的内外环境中各种变化对这些功能的影响，从而掌握各种生理变化的规律。4生命的机体事物的规律某一门类

2、的系统知识4第五章 细胞的根本功能Basic functions of the cell第一节 细胞膜的根本结构和物质转运功能5一、细胞膜的化学组成和分子结构Chemical composition and molecular structure of the cell membrane化学组成：脂质、蛋白质、糖类等678一单纯扩散： 在生物体中，一些脂溶性的小分子物质顺浓度差的跨膜物质转运。如：CO2，O2 ， N2 ，乙醇等。二易化扩散： 不溶于脂质或溶解度甚小的物质，在细胞膜上一些特殊蛋白质的帮助下，顺浓度差或电位差的跨膜物质转运。如：葡萄糖，氨基酸及各种离子等。二、细胞膜的跨膜物质转运

3、功能 91以通道为中介的易化扩散 Facilitated diffusion via channel 与离子的易化扩散有关，推测在蛋白质内部出现了一条贯穿膜内外的水相孔道。特点：1化学门控通道2电压门控通道 渗漏通道 水通道水孔蛋白APQ3机械门控通道 选择性和门控性。10112.以载体为中介的易化扩散12三主动转运Active transport 细胞膜通过本身的某种耗能过程，由离子泵将分子或离子逆电-化学梯度进行跨膜转运。原发性主动转运：The movement of substances across the membrane occurs against the electrochem

4、ical gradient with the necessity of consumption of metabolic energy.13神经细胞和骨骼肌细胞Na+浓度的膜外:膜内 Co/Ci 为12 K+浓度的膜内:膜外 Ci/Co 为30钠-钾泵sodium-potassium pump钠泵为Na+- K+依赖式ATP酶的蛋白质14四出胞和入胞式物质转运 大分子物质或固态、液态的物质团块，通过细胞膜复杂的结构和功能的变化，进出细胞的过程。15第二节 细胞的生物电现象 生物电： 一切活组织的细胞，不管在安静状态还是在活动过程中均表现有电的变化，这种电的变化是伴随着细胞生命活动出现的，称之为

5、生物电。16一、生物电现象的记录 Recording biological activity一细胞外记录二细胞内记录171.静息电位Resting potential 细胞未受刺激时存在于细胞膜两侧的电位差。一般为内负外正。 The difference in electrical potential across the membrane of an undisturbed cell, having a positive sign on the outside surface and a negative sign in the interior.1819极化：把静息电位时膜两侧所保持的内负

6、外正状态，称膜的极化。超极化：静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化的过程。去除极化：静息电位的数值向膜内负值减少的方向变化的过程。倒反极化：膜内电位由零变为正值的过程，与静息电位的极性相反。复极化：细胞膜去极化或反极化后，又向原初的极化状态恢复的过程 。202.动作电位Action potential 可兴奋细胞受到有效刺激时，膜电位会在静息电位的根底上发生一次快速、可逆、并有扩布性的电位变化。称为动作电位。它是细胞兴奋的标志。 An action potential is a rapid change in the membrane potential. Each action poten

7、tial begins with a sudden change from the normal resting negative potential to a positive membrane potential (depolarization) and then ends with an almost equally rapid change back to the negative potential (repolarization).21动作电位的时相1.静息相 -70-90mv2.去极相 -70-90mv+20+40mv超射overshoot值：膜内电位由零变为正的数值。3.复极相

8、 +20+40mv-70-90mv 锋电位：构成动作电位波形主要局部的短促而锋利的脉冲样电位变化。 后电位：锋电位在其完全恢复到静息电位之前所经历的微小而缓慢的电位波动。22二生物电现象产生的机制离子浓度（ 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Na+121451:12通透性很小K+155439:1通透性大Cl-41201:30通透性次之A-155无通透性哺乳动物骨骼肌细胞内液和细胞外液中主要离子的浓度23Na+- K+泵在耗能的情况下建立的膜内高K+膜外高Na+状态，是产生各种细胞生物电现象的根底 而这两种离子通过膜结构中的K+通道和Na+通道的易化扩散，是形成神经

9、和骨骼肌细胞静息电位和动作电位的直接原因。24静息电位是安静情况下以钾外流为主的多种离子转运的综合结果251.静息电位的产生机制Bernstein学说)a. 细胞内外K+不均匀分布，胞内K+高，并且安静状态下细胞膜主要对K+有通透性。 K+外流并在膜内留下不能自由通透的大分子A- 。b. 促进K+外流的驱动力浓度差和阻止K+外流的阻力电位差到达平衡K+平衡电位Nernst 公式。c. Na+- K+泵维持细胞内外Na+ 、 K+不对称分布。1根本原因离子的跨膜扩散262.动作电位的产生机制 Formation mechanism of action potential 动作电位期间膜电导的变化

10、 膜对离子通透性的改变是形成 跨膜电流和动作电位的关键27动作电位产生的机制1细胞受到有效刺激，膜去极化到达阈电位时，引起电压门控Na+通道开放激活， Na+顺电-化学梯度呈再生性内流，直至膜内正电位接近Na+平衡电位。2 Na+通道的迅速失活及电压门控K+通道的开放，是动作电位复极化的主要原因。3 Na+- K+泵的活动，使Na+、 K+重新回到原来的分布状态。2829动作电位的“全或无现象 同一细胞上动作电位大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象，称“全或无现象。30四局部反响local response 局部电位local potential 把阈下外向电流刺激时产生的去极化电紧张电位和

11、由少量Na+通道开放产生的电位变化叠加在一起的去极化电位称局部反响。 这种阈下刺激引起的产生于局部、较小的去极化反响称为局部反响或局部兴奋。局部反响时的电位值称为局部电位。 3132局部反应的特点 等级性随阈下刺激强度的增强而增大 衰减性随扩布距离的增加而迅速衰减和消失 电紧张性扩布electrotonic propagation): 局部电位只能沿着膜向邻近作短距离的扩布，并随着扩布距离的增加而迅速衰减乃至消逝。 总和 无不应期33第三节 肌细胞的收缩功能一、神经肌肉接头处的兴奋传递 (一) 神经肌肉接头的结构34一神经-肌肉接头的结构运动神经囊泡接头前膜肌纤维终板膜囊泡内含乙酰胆碱Ach量

12、子释放：Ach以囊泡为单位成批向间隙释放接头间隙3536(二) 神经肌肉接头处兴奋的传递过程 1、神经未梢产生动作电位 2、Ca2+从接头间隙进入轴突未梢 3、接头前膜释放神经递质 4、递质与肌细胞膜上的相应受体结合 5、肌细胞膜的通透性发生变化，出现离子的跨膜流动 6、肌细胞膜产生终板电位，经总合引起一次动作电位。37 神经-肌肉接头传递及干扰传递的药物38二、骨骼肌细胞的微细结构(一) 肌原纤维和肌小节39肌原纤维结绨组织细胞核神经-肌肉接点肌纤维运动神经4041(二肌管系统包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状结构。4243 骨骼肌收缩的分子机制 滑行学说sliding theory 肌肉

13、收缩时外观所见的整个肌肉或肌纤维的缩短，并不是肌细胞内肌丝或它所含的分子结构缩短和卷曲所至，而是由于肌小节内所含的粗细肌丝出现相互滑行，使后者位置发生了改变。即由Z线发出的细肌丝在某种力量的作用下，向暗带中央移动，结果各相邻的Z线相互靠近，肌小节变短，造成整个肌原纤维、肌细胞乃至整条肌肉长度的缩短。44三、骨骼肌细胞的收缩机制-滑行学说 (一) 肌丝的分子结构粗肌丝的分子结构细肌丝的分子结构45肌钙蛋白TN细肌丝 原肌凝蛋白TM 调节蛋白肌纤蛋白AT 肌丝横 桥 收缩蛋白粗肌丝 肌凝蛋白 MS 主 干肌钙蛋白： TN：结合4个Ca+TN：使TN 与TM结合 TN：TN与Ca+结合时，传递信息使

14、TM变构46横桥:1、可与肌纤蛋白可逆结合。通过横桥连续的向M线方向扭动，牵拉细肌丝向暗带中央滑行。2、具有ATP酶的作用。47肌细胞动作电位48兴奋-收缩耦联的三个根本步骤：1、肌细胞膜的电兴奋通过横管系统传向肌细胞深部。2、三联管处的信息传递。3、肌浆网纵管系统对Ca2+的储存、释放和再聚积。 Ca2+泵： Ca2+ Mg2+依赖式ATP酶49肌丝滑行过程50第六章 血液第一节 血液的组成与特性第二节 血细胞及其功能第三节 生理止血及血液凝固第四节 血型与输血51 问题1 血液对于维持生命有什么重要作用？52第一节 血液的组成与特性一、血液的起源 Origin of blood53二、血液

15、的组成 Components of blood血液血浆：水、溶质血细胞：红细胞、白细胞、血小板 血细胞比容:血细胞在全血中所占的容积百分比。 正常男性：4050 女性：3748 5455三、血液的功能 Functions of blood一维持内环境稳态 1、运输作用 在组织液和各个器官之间进行各种物质的运输。 2、缓冲作用 3、传递信息 理化性质的变化传递给各种感受器。二免疫功能 处理侵入人体内的异物货病原体的功能。三防御功能 生理性止血是血液的一种重要的自我保护功能。56第二节 血浆Plasma57一、血浆的主要成分及其功能 Components ang fuction of plasma

16、血液血细胞(40-50%)水(91-92%)红细胞白细胞血小板血 浆(50-60%)溶 质(8-9%)电解质其他有机物血浆蛋白胶 体白蛋白球蛋白纤维蛋白原气 体Na+、K+、Ca2+、Mg2+HCO3-、Cl-、HPO42-、SO42-激素代谢尾产物有机营养物58一蛋白质 白蛋白：含量最多。 球蛋白：1、2 、 和球蛋白。 人体大局部免疫球蛋白是球蛋白，参与特异性 免疫。 纤维蛋白原：参与血液凝固。 血浆总蛋白质低于60g/L，那么可诊断为低蛋白血症。 59正常成人血浆蛋白总含量为65-85g/L 白蛋白 40-50g/L 球蛋白 15-30g/L 白蛋白(albumin)/球蛋白(globl

17、in严重肝脏损伤和多发性骨髓瘤常可导致A/G比值下降或倒转。60血浆(plasma) ：血液加抗凝处理后别离出来的液体局部。血清(blood serum )：不加抗凝处理，自行凝固，析出的透明淡黄色液体。 两者主要区别： 血清中无纤维蛋白原，但多了少量血凝时由内皮细胞和血小板释放的化学物质。二电解质 是产生血浆晶体渗透压的主要成分。61二、血浆的理化性质 Physicochemical properties of plasma一血浆的比重和黏滞性 全血比重为，相对粘滞性为45，取决于 红细胞的数量和分布状态；血浆比重为，相对粘滞性为45，取决于 血浆蛋白的含量；62二血浆渗透压1、概念： 渗透

18、现象：水分子隔着半透膜可从低浓度溶液一侧向高浓度一侧扩散的现象。 理解：高浓度溶液含有较多的溶质颗粒，具有较高地保存和吸引水分子的能力。渗透压：指溶液所具有的吸引和保存水分子的能力。 63 胶体渗透压：血浆蛋白质1% 主要为白蛋白 晶体渗透压：来自电解质和小分子物质99% Na+、K+、Ca2+、Cl-、Glu、AA等人血浆渗透压约为 313 mOsm。 等渗溶液：与血浆渗透压相等的溶液。 如：NaCl溶液又称生理盐水 5葡萄糖溶液等。 2、血浆渗透压的组成643、 血浆渗透压的作用1血浆晶体渗透压： 保持细胞内外水平衡， 从而维持细胞红细胞的正常形态和功能。2血浆胶体渗透压： 维持血管内外的

19、水平衡。 65三血浆pH正常人血浆。 血浆中的缓冲对： NaHCO3/H2CO3 蛋白质钠盐/蛋白质 Na2HPO4/NaH2PO4 红细胞中的缓冲对：血红蛋白钾盐/血红蛋白 66 问题3血液中有哪些血细胞组分？67第三节 血细胞Blood cells68第三节 血细胞69一、红细胞 Red blood cell一红细胞的数量70红细胞数量正常值 红细胞血红蛋白成年男性（4.55.5）1012/L120160g/L成年女性（3.84.6） 1012/L110150g /L新生儿 6.01012/L贫血的诊断标准红细胞血红蛋白红细胞比容成年男性 4.51012/L120g/L0.42成年女性 4

20、.0 1012/L 110/L0.37孕妇 100g/L0.3071二红细胞的功能 1. 运输氧和二氧化碳依靠Hb 2. 缓冲作用三红细胞的生理特性 1. 可塑性变形 2. 渗透脆性 3. 悬浮稳定性72 临床上将能使悬浮于其中的红细胞保持正常体积和形状的溶液，称为等张溶液。 0.85%的NaCl既是等张溶液，又是等渗溶液；而1.9%的尿素溶液是等渗溶液，但不是等张溶液。 渗透脆性 概念：指红细胞在低渗溶液中膨胀乃至破裂的特性。红细胞脆性低渗溶液的抵抗力衰老的红细胞脆性遗传性球形红细胞症患者红细胞脆性73悬浮稳定性：红细胞能相对稳定地悬浮于血浆中而不易下沉的特性。 血沉：红细胞沉降率红细胞在经

21、抗凝处理的血液中第一小时末下降的距离。 男：015mm/h 女: 020mm/h 血沉的快慢主要取决于血浆的性质，而不在红细胞本身。741、生成部位：四红细胞的生成和破坏胚胎 2月 5月 卵黄囊 肝脾 骨髓红骨髓 造血干细胞 再生障碍性贫血2、生成原料：蛋白质与铁小细胞性贫血753、成熟因子：叶酸和维生素B12巨幼红细胞性贫血大细胞性贫血叶酸 dTMP764、红细胞生成的调节：促红细胞生成素(EPO)5、红细胞的破坏 平均寿命120天雄激素红系定向祖细胞77二、白细胞 White blood cells一白细胞的数量和分类78一白细胞的数量和分类总数：(4-10)109个/L白细胞总数呈生理波

22、动：1、年龄：新生儿高2、剧烈运动、分娩进食、疼痛、情绪冲动时升高3、日周期：下午较清晨高15109/L34109/L79二白细胞的功能3、嗜碱性粒细胞：释放组织胺，引起过敏性反响。4、嗜酸性粒细胞：参与蠕虫免疫。1、吞噬细胞的非特异性免疫：吞噬作用。 中性粒细胞、单核细胞。2、淋巴细胞的特异免疫性 T淋巴细胞：细胞免疫 B淋巴细胞：体液免疫808182三、血小板 Platelets一血小板的数量和功能未激活 激活后 83主要生理功能： 1、参与生理止血 2、促进血液凝固 3、维持毛细血管内皮的完整性出血性紫癜：少于50109个/L血小板数量：100-300109个/L84黏附-聚集-释放-收

23、缩-吸附二血小板的生理特性85 问题4小血管破裂血液会全部流失吗？86第四节 生理性止血Hemostasis87第四节 生理性止血 出血时间：刺破耳垂或指尖，出血持续的时间1-3分钟。 正常情况下，小血管破损后，出血在几分钟内自行停止的现象。88第四节 生理性止血一、局部血管收缩 Local vasoconstriction response三、血液凝固 Blood coagulation二、血小板栓子形成 Formation of platelet plug89 问题5血液为什么可以凝固,会导致血管闭塞吗？90第五节 血液凝固Blood Coagulation91 血液由流动的液体状态变成不

24、能流动的胶冻状凝块的过程。 纤维蛋白原不溶的纤维蛋白 将静脉血放入玻璃试管中，自采血开始到血液凝固所需要的时间为512min称为凝血时间。92一、凝血因子 Coagulation factors编 号同 义 名因子纤维蛋白原（fibrinogen）因子凝血酶原(prothrombin)因子组织凝血激酶(tissue thromboplastin)因子Ca2+因子前加速素(proaccelerin)因子前转变素(proconvertin)因子抗血友病因子(antihemophilic factor,AHF)因子血浆凝血激酶(plasma thromboplastin component,PTC)

25、因子Stuart-Prower因子因子血浆凝血激酶前质(plasma thromboplastin antecedent,PTA)因子接触因子(contact factor)因子纤维蛋白稳定因子(fibrin-stabilizing factor)93 因子组织凝血激酶只存在于血管外；除因子为Ca2+外，其余都是蛋白质；因子、都是肝脏合成的，需要VK参与；大局部是以酶原形式存在，须被激活才具有活性。甲乙丙型血友病分别缺乏因子、。94二、血液凝固的过程 Processes of blood coagulation 凝血酶原激活物凝血酶原凝血酶纤维蛋白原纤维蛋白凝血过程分类： 内源性凝血 因子存在

26、于血液中，由因子XII激活开始 外源性凝血 由组织因子激活开始95因子复合物凝血酶原激活物96三、抗凝和纤维蛋白溶解 Anticoagulation and fibrinolysis一血液的抗凝机制1、血管内皮外表因子1光滑外表2多糖蛋白质复合物3凝血酶调节蛋白蛋白质C2、抗凝血酶活性纤维和抗凝血酶3、肝素 体外抗凝、促凝措施： 接触粗糙面、升高温度42可促进凝血 柠檬酸钠、肝素为常用的抗凝剂97二纤维蛋白溶解血栓溶解 概念: 纤维蛋白在水解酶的作用下溶解的过程。意义: 使血液经常保持液态,血流通畅,防血栓形成。_激 活 物血管激活物组织激活物激肽释放酶抑 制 物纤 溶 酶纤溶酶原纤维蛋白(纤

27、维蛋白原)纤维蛋白降解产物+98 问题6大失血,怎样正确输血才能挽救生命？99第六节 血型和输血Blood Groups and Blood Transfusion100输血的意义：补充血量的最直接方式，维持生命。 失血20%，血压下降、脉搏加快、四肢厥冷、眩晕、乏力等缺血病症，甚至心、脑功能障碍。101一、血型 Blood group 血型是血细胞膜上特异性抗原物质的类型。 一般指红细胞膜上特异凝集原的类型。红细胞膜上含有的特异性抗原物质称之为凝集原。而血清中与之相对应的特异性抗体称凝集素。凝集反响：当含有某种凝集原的红细胞和与之相对应的血清凝集素相遇时，就会发生凝集反响。红细胞凝集成团，并

28、会发生溶血反响。1021、分型原那么：“以原定型ABO血型是根据红细胞膜上凝集原的种类和有无来划分的。 一 ABO血型系统1032、ABO血型的抗原前驱物质H抗原A抗原B抗原N乙酰半乳糖胺半乳糖葡萄糖岩藻糖N-乙酰葡萄糖胺104 3、ABO血型系统的抗体 原那么：红细胞膜上具有某一型抗原，其血清中不可能有与这一抗原相对应的抗体。 血型抗体属于IgM，其分子量较大，不能通过胎盘。 新生儿血液中没有ABO血型系统的抗体，出生后28个月开始产生。1054、ABO血型亚型： 血型红细胞上的抗原血清中的抗体A1AA1抗BA2A抗B，抗A110%B B抗A A1B AA1B无A2BAB20%的人有抗A1 O 无抗A抗B1065、ABO血型的发生和分布： 胚胎5周以后，红细胞上出现A、B抗原，婴儿红细胞膜上抗原的位点数只有成人的1/3，到24岁时发育