神经肌肉的一般生理

1、第二章 神经肌肉普通生理特征 主要阐述运动神经纤维及其支配骨骼肌细胞生理功效第一节 神经肌肉兴奋和兴奋性第二节 细胞跨膜物质运输和信号传递功效第三节 神经冲动产生与传导第四节 兴奋由神经向肌肉传递第五节 肌肉收缩第1页第一节 神经肌肉兴奋和兴奋性一、神经和肌肉兴奋性1、刺激与反应刺激: 引发机体活动状态发生改变任何环 境改变因子。.反应: 刺激引发机体活动状态改变。 例：电刺激蟾蜍坐骨神经，造成腓肠肌收缩，电流就是一个刺激，肌肉收缩就是一个反应第2页2、兴奋与兴奋性兴奋: 活组织因刺激而产生冲动反应。（神经和肌肉反应表现为兴奋，可分别产生神经冲动和肌肉冲动） 冲动：生物电改变兴奋性: 可兴奋组

2、织含有发生兴奋及产生冲动 能力 兴奋与反应区分.第3页3、引发兴奋主要条件 一定刺激强度. 一定刺激作用时间（高频电热治疗） 一定强度变率. 阈强度刚能引发组织兴奋临界刺激强度 阈刺激到达阈强度有效刺激 阈上刺激高于阈强度刺激 阈下刺激低于阈强度刺激. 第4页第5页4、组织兴奋后兴奋性改变 单个阈上刺激引发组织一次兴奋后，组织兴奋性改变依次经历4个时期：（猫A类神经纤维为例）绝对不应期兴奋性降为零，对任何强度刺激均不产生反应，非常短暂，历时0.3ms。相对不应期绝对不应期之后，兴奋性逐步恢复，但仍低于原水平，只对阈上刺激产生兴奋，历时3ms。超常期相对不应期之后，兴奋性高于原水平，阈下刺激就可

3、引发兴奋，历时12ms。低常期超常期之后，组织进入兴奋性较低时期，只有阈上刺激才能引发兴奋，历时70ms。第6页图2-2相对不应期超长久低常期未标出绝对不应期第7页恩格斯在100多年前就指出：“地球上几乎没有一个改变发生而不一样时显示出电改变”。人体及生物体活细胞在平静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象（bioelectricity）。细胞生物电现象是普遍存在，临床上广泛应用心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不一样器官和组织活动时生物电改变表现。二、神经肌肉跨膜电位第8页1、损伤电位将电位计一端置于神经肌肉表面，另一端置于损伤部位，测得损伤部位为负，完整部位为正电位。 损

4、伤电位巨轴突微电极技术.2、静息电位(RP)细胞在静息状态下，存在于细胞膜内外两侧正电位差。（-65-100mV之间） 又叫膜电位，内负外正，通常把这种在静息状态下，细胞膜两侧存在内负外正电荷状态，称为极化3、动作电位(AP)可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电位基础上发生一次短暂、可逆,并可向周围扩布电位波动称为动作电位。神经肌肉细胞跨膜电位研究从损伤电位开始第9页图2-5第10页与RP相关概念局部电位:低于阈电位去极化电位。阈电位:引发AP临界膜电位数值。去极化:膜内外电位差向小于RP值方向改变过程。反极化:细胞膜由外正内负极化状态变为内正外负极性反转过程。复极化:去极化后再向极化状态恢复过

5、程。超极化:膜内外电位差向大于RP值方向改变过程。第11页 锋电位和后电位组成动作电位，其中锋电位是主要部分负后电位: 复极后期，膜电位恢复到静息电位水平之前迟缓复极过程，称之为负后电位正后电位: 继负后电位之后，膜电位有一个低于静息电位水平电位波动，称之为正后电位 锋电位和绝对不应期相对应，负后电位前半期和后半期分别和相对不应期和超长久相对应，正后电位和低常期相对应0阈电位第12页第二节 细胞跨膜物质转运和信号传递功效一、膜化学组成和分子结构(一)脂质双分子层. 以液态脂质双分子层为基架，含有稳定性和流动性。(二)细胞膜蛋白质 镶嵌于膜表面或贯通于脂质双分子层中，生物膜含有各种功效大多与其相

6、关。.第13页 有些作为抗原决定族=免疫信息(血型)； (三)细胞膜糖类 多为短糖链，以共价键形式与膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂或糖蛋白。 有些作为膜受体“可识别”部分，能特异地与激素、递质等结合。（四）分子结构 液态镶嵌模型第14页二、细胞膜跨膜物质转运功效被动转运主动转运 指物质顺电位或化学梯度转运过程。 指物质逆浓度梯度或电位梯度转运过程。入胞和出胞 也属主动转运过程第15页（一）被动转运(passive transport) 概念：物质顺电位或化学梯度转运过程。 特点： 不耗能（转运动力依赖物质电-化学梯度所贮存势能） 依靠或不依靠特殊膜蛋白质“帮助” 顺电-化学梯度进行 分类： 单纯

7、扩散 易化扩散第16页 1.单纯扩散(simple diffusion) (1)概念:一些脂溶性物质由膜高浓度一侧向低浓度一侧移动过程。CO2i CO2oO2o O2i第17页 (2)特点: 扩散速率高 无饱和性 不依靠特殊膜蛋白质“帮助” 不需另外消耗能量 扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关。 (3)转运物质： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素 等少数几个。 注：膜对H2O具高度通透性，H2O除单纯扩散外，还可经过水通道跨膜转运。第18页2.易化扩散(facilitated diffusion) (1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小物质,需特殊膜蛋白质

8、“帮助”下,由膜高浓度一侧向低浓度一侧移动过程。 (2)分类: 由载体介导易化扩散由通道介导易化扩散第19页（1）经通道易化扩散转运物质:各种带电离子，常以运输离子命名，如Na+通道、K+通道、Ca2+通道K+i K+oNa+o Na+i 在膜内外理化因子作用下，快速开启和关闭，在静息状态下通常是关闭第20页（2）经载体易化扩散转运物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质第21页 (3)特点: 需依靠特殊膜蛋白质“帮助” 不需另外消耗能量 选择性（特殊膜蛋白质本身有结构特异性） 饱和性（结合位点是有限） 竟争性抑制（经同一特殊膜蛋白质转运） 浓度和电压依从性（特殊膜蛋白质变构是有条

9、件，如化学门控通道、电压门控通道） 第22页 (二)主动转运(active transport) 概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度转运过程。 特点：需要消耗能量,能量由分解ATP来提供； 依靠特殊膜蛋白质(泵)“帮助”； 是逆电-化学梯度进行。 分类： 继发性主动转运（简称：联合转运）；原发性主动转运（简称：泵转运）； 如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等第23页泵转运Na+-K+泵 Na+-K+泵又称Na+-K+-ATPase，简称钠泵。当Na+i K+o时，都可被激活，ATP分解产生能量，将胞内3个Na+移至胞外和将胞外2个K+移入胞内。第24页当Na+内时钠-钾泵:分

10、解1分子ATP，可将3个Na+泵出，2个K+泵入。其生理意义在于建立一个势能贮备，供细胞其它耗能过程利用第25页2.继发性主动转运概念：间接利用ATP能量主动转运过程。 即逆浓度梯度或逆电位梯度转运时，能量非直接来自ATP分解，是来自膜两侧Na+差，而Na+差是Na+-K+泵分解ATP释放能量建立。（如葡萄糖、氨基酸吸收：Na+-载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸复合体形式进行联合转运）。第26页（三）入胞与出胞作用入胞作用（endocytosis）: 大分子物质进入细胞时，先与膜接触，经膜凹陷、包裹、脱离等进入细胞过程，称之为入胞作用，包含吞噬作用（颗粒）和胞饮作用（液体）。包含一些细菌、病

11、毒等异物以及大分子代谢产物等。出胞作用(exocytosis): 指细胞内物质向膜外转运过程，主要见于细胞分泌、神经递质释放，细胞废物排出等，过程与出胞相反第27页三、细胞跨膜信号转导功效 多细胞生物体必须具备完善信号转导系统以协调其正常生理功效。细胞间传递信息物质多达几百种：如递质、激素、细胞因子等。 跨膜信号转导主要包括到：胞外信号识别与结合、信号转导、胞内效应等三个步骤。 跨膜信号转导方式大致有以下三类： 离子通道介导信号转导 酶偶联受体介导信号转导 G蛋白偶联受体介导信号转导第28页一、离子通道介导信号转导 离子通道大致有：化学、电压、机械性门控通道如：化学性胞外信号(ACh)ACh

12、+ 受体=复合体终板膜变构=离子通道开放Na+内流终板膜电位骨骼肌收缩第29页膜外N端：识别、结合第一信使膜内C端：激活G蛋白二、G蛋白偶联受体介导信号转导(一) cAMP信号通路神经递质、激素等（第一信使）兴奋性G蛋白(GS)激活腺苷酸环化酶(AC)ATPcAMP（第二信使）细胞内生物效应激活cAMP依赖蛋白激酶A结合G蛋白偶联受体激活G蛋白(与、亚单位分离)第30页膜外N端：识别、结合第一信使膜内C端：激活G蛋白(二) 磷脂酰肌醇信号通路激素（第一信使）兴奋性G蛋白(GS)激活磷脂酶C(PLC)PIP2(第二信使）IP3 和 DG激 活蛋白激酶C内质网释放Ca2+激活G蛋白(与、亚单位分离

13、)细胞内生物效应结合G蛋白偶联受体第31页三、酶偶联受体介导信号转导 受体本身含有酶活性，又称受体酪氨酸激酶。生长因子与受体酪氨酸激酶结合细胞内生物效应膜外N端：识别、结合第一信使膜内C端：含有酪氨酸激酶活性特点：信号转导与G蛋白无关；无第二信使产生；无细胞质中蛋白激酶激活。受体酪氨酸激酶介导信号转导图示第32页复习思索题1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？2.Na+-K+泵作用意义？3.在普通生理情况下,每分解一分子ATP,钠泵运转可使( ) A.2个钠离子移出膜外 B.2个钾离子移入膜内 C.2个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 D.3个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 E.

14、2个钠离子移出膜外,同时有3个钾离子移入膜内D第33页4、细胞膜脂质双分子层是( ) A.细胞内容物和细胞环境间屏障 B.细胞接收外界和其它细胞影响门户 C.离子进出细胞通道 D.受体主要成份 E.抗原物质5、葡萄糖进入红细胞膜是属于( ) A.单纯扩散 B.主动转运 C.易化扩散 D.入胞作用 E.吞饮AC第34页复习思索题 1.细胞间通讯有哪些方式？各种方式之间有何不一样？ 2.经过细胞表面受体介导跨膜信号转导有哪几个方式？比较各种方式之间异同。 第35页第三节 神经冲动产生与传导一、生物电现象产生机制 要在膜两侧形成电位差，必须具备两个条件：膜两侧离子分布不均，存在浓度差； 因为纳-钾泵

15、作用，造成膜两侧离子分布不均匀，形成细胞内高钾、低纳、低氯情形，从而形成浓度差。 对离子有选择性通透膜。 细胞在不一样状态下（平静、兴奋），其膜对各种离子通透性不一样。 离子能否向低浓度方向扩散取决于膜通透性。第36页(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 Na+i Na+o110, K+iK+o301 Cl-iCl-o114, A-iA-o 41二、静息电位产生机制1.静息电位产生条件主要离子分布：膜内：膜外：第37页(2)静息状态下细胞膜对离子通透性含有选择性 通透性：K+ Cl- Na+ A-第38页2.RP产生机制 静息状态下细胞膜内外离子分布不均；细胞膜对离子通透含有选择性:K+C

16、l-Na+A-Ki顺浓度差向膜外扩散A-i不能向膜外扩散膜外为正、膜内为负极化状态当扩散动力（浓度差）与阻力（电位差）到达动态平衡时=RP结论:RP产生主要是K向膜外扩散结果。 RP=K+平衡电位第39页1.AP产生基本条件:膜内外存在Na+差:Na+i Na+O 110； 将神经浸于无Na+溶液，动作电位不出现。膜在受到刺激而兴奋时，对离子通透性发生改变： 即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。三、动作电位产生机制第40页当细胞受到刺激细胞膜上少许Na+通道激活而开放Na+顺浓度差少许内流膜内外电位差局部电位当膜内电位改变到阈电位时Na通道大量开放Na+顺电化学差和膜内负电位吸引再生式内流

17、. Na+i、K+O激活Na+K+泵2.AP产生机制:膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支）Na+通道关Na+内流停+同时K+通道激活而开放K顺浓度差和膜内正电位吸引K快速外流膜内电位快速下降，恢复到RP水平（AP下降支）Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平后电位第41页结论：AP产生是Na+、K+通道被激活，膜对Na+、K+通透性先后增高结果。 AP上升支即锋电位是由Na内流形成，下降支是K外流形成，后电位是NaK泵活动引发。 AP锋值相当于Na平衡电位。实际上锋电位才是真正冲动，而后电位是兴奋后恢复过程，习惯上不区分。证实： 应用Na通道特异性阻断剂河豚毒后，内向电流全部消失（

18、AP消失）。第42页几点说明： 1.刺激：在细胞膜内施加负相电流（或膜外施加正相电流）刺激时，会引发超极化，不会引发AP；相反，会引发去极化，引发AP； 刺激分：阈刺激、阈上刺激、阈下刺激，前二者能使膜电位去极化到达阈电位引发AP；后者只能引发低于阈电位去极化（即局部电位）不会引发AP。 2.阈电位：是激活电压门控性Na+通道临界值。即阈电位先引发一定数量Na+通道开放，Na+快速大量内流后，再引发更多数量Na+通道开放，暴发AP。 3.发生AP时，还有Ca+内流，虽量少，但对兴奋由神经向肌肉传递是必不可少。第43页四、AP即神经冲动传导（一）传导机制：局部电流学说第44页 静息部位为内负外正

19、电位 兴奋部位为内正外负电位在兴奋部位和静息部位之间存在着电位差膜外正电荷由静息部位向兴奋部位移动膜内负电荷由兴奋部位向静息部位移动形成局部电流，相当于对静息部位施加一个刺激膜内：兴奋部位相邻静息部位电位上升膜外：兴奋部位相邻静息部位电位下降去极化到达阈电位，触发邻近静息部位膜暴发新AP局部电流：第45页（二）传导方式：无髓鞘N纤维兴奋传导为近距离局部电流；有髓鞘N纤维兴奋传导为远距离局部电流(跳跃式)。第46页（三）传导特点 1、生理完整性 压力、冷冻、麻醉、损伤等 2、双向性 3、相对不疲劳性 可接收连续刺激而产生和传导冲动 4、绝缘性 和临近神经纤维互不干扰，确保神经调整准确性 5、不衰

20、减性或“全或无”现象 或则不出现，一旦因刺激而出现，在同一细胞其形状、幅度和连续时间都是恒定，其幅度和传导速度不因传导距离远而减小。第47页复习思索题 1.静息电位产生原理是什么？怎样证实？ 2.动作电位是怎么发生？ 3.兴奋是怎样传导？影响传导速度原因有哪些？ 4.试比较局部电位和动作电位区分。第48页5、以下关于细胞膜离子通道叙述,正确是( )A.在静息状态下,Na、K离子通道都处于关闭状态B.细胞受刺激刚开始去极化时,钠离子通道就大量开放C.在动作电位去极相,钾离子通道也被激活,但出现较慢D.钠离子通道关闭,出现动作电位复极相E.钠、钾离子通道被称为化学依从性通道6、阈刺激指是( )A.

21、刺激强度不变,引发组织兴奋最适作用时间B.刺激时间不变,引发组织发生兴奋最小刺激强度C.用最小刺激强度,刚才引发组织兴奋最短作用时间D.刺激时间不限,能引发组织兴奋最适刺激强度E.刺激时间不限,能引发组织最大兴奋最小刺激强度CB第49页第四节 兴奋由神经向肌肉传递第50页 突触前膜： 即终末膜，膜内由囊泡状结构，囊泡内含ACh,并以囊泡为单位释放ACh。 突触间隙：约50-60nm。 突触后膜： 即肌膜，又称终板膜。存在ACh受体（N2受体），能与ACh发生特异性结合。无电压性门控性钠通道。一、N-M接头结构囊泡突触间隙突触前膜第51页二、N-M接头处兴奋传递过程当神经冲动传到轴突终末膜Ca2

22、通道开放，膜外Ca2向膜内流动突触前膜内囊泡移动、融合、破裂，囊泡中ACh释放ACh与终板膜上N2受体结合，受体蛋白分子构型改变终板膜对Na、K (尤其是Na)通透性终板膜去极化终板电位（EPP）.EPP电担心性扩布至肌膜去极化到达阈电位暴发肌细胞膜动作电位第52页三、接头处兴奋传递特征: （1）是电-化学-电过程： N末梢APACh受体EPP肌膜AP，接头处属化学性传递。 （2）具1对1关系： 一个AP，引发肌细胞兴奋和收缩一次（因每次ACh释放量，产生EPP是引发肌膜AP所需阈值3-4倍）。 一次AP只能引发一次肌细胞兴奋和收缩（因终板膜上含有丰富胆碱酯酶，能快速水解ACh）。 （3）单向

23、性 （4）含有突触延搁：兴奋越过突触所需时间。 （5）易受物理、化学原因影响，易产生疲劳。 第53页 四、影响N-M接头处兴奋传递原因： （1）阻断ACh受体：箭毒和银环蛇毒，肌松剂（驰肌碘）。尼古丁是ACh受体激动剂。 （2）抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药，新斯明。 （3）本身免疫性疾病：重症肌无力（抗体破坏ACh受体），肌无力综合征（抗体破坏N末梢Ca2+通道）。 （4）突触前膜Ach释放：肉毒杆菌中毒。 五、EPP特征：无“全或无”现象；无不应期；有总和现象；EPP大小与Ach释放量呈正相关。第54页一、骨骼肌细胞结构第五节 肌肉收缩骨骼肌、心肌、平滑肌，骨骼肌最多第55页1.肌原纤维内部

24、结构（由粗肌丝和细肌丝组成）H带：暗带中间着色较淡部分肌节: 是肌细胞收缩基本结构和功效单位。 =1/2明带暗带1/2明带 = 2条Z线间区域第56页2.肌管系统：围绕肌原纤维膜状微管系统 横管系统：T管（肌膜内凹而成。肌膜AP沿T管传导）。 纵管系统：L管（也称肌浆网。肌节两端L管相互吻合称终池，富含Ca2+)。 三联管：T管+终池2第57页 兴奋-收缩耦联肌膜电改变和肌节机械缩短之间中介性过程 肌肉收缩肌丝滑行学说，20世纪50年代首次提出，证实肌肉收缩并不是肌丝缩短，而是肌节内细肌丝在粗肌丝之间滑行所致。二、骨骼肌收缩机制第58页1.兴奋-收缩耦联 三个主要步骤： 肌膜电兴奋传导:指肌膜

25、产生AP后,AP由横管系统快速传向肌细胞深处，抵达三联管和肌节附近。 三联管处信息传递：（即横管纵管尚不很清楚） 纵管系统中Ca2+释放:指终池膜上钙通道开放，终池内Ca2+ 顺浓度梯度进入肌浆，触发肌丝滑行，肌细胞收缩。 Ca2+是兴奋-收缩耦联耦联物第59页1）肌原纤维分子结构： 粗肌丝: 由肌球或称肌凝蛋白组成，其头部有一膨大部横桥:能与细肌丝上结合位点发生可逆性结合;含有ATP酶作用,与结合位点结合后,分解ATP提供横桥扭动（肌丝滑行）和作功能量。 细肌丝:肌动蛋白：表面有与横桥结合位点，静息时被原肌球蛋白掩盖；原肌球蛋白：静息时掩盖横桥结合位点；肌钙蛋白：与Ca2+结合变构后,使原肌

26、球蛋白位移，暴露出结合位点。2.肌丝滑行第60页按任意键飞入横桥摆动动画肌节缩短=肌细胞收缩牵拉细肌丝朝肌节中央滑行横桥摆动横桥与结合位点结合，分解ATP释放能量原肌球蛋白位移，暴露细肌丝上结合位点Ca2+与肌钙蛋白结合肌钙蛋白构型改变终池膜上钙通道开放终池内Ca2+进入肌浆2）肌丝滑行第61页第62页运动神经冲动传至末梢N末梢对Ca2+通透性增加 Ca2+内流入N末梢内接头前膜内囊泡向前膜移动、融合、破裂ACh释放入接头间隙 ACh与终板膜受体结合受体构型改变终板膜对Na+、K+(尤其Na+)通透性增加产生终板电位(EPP)EPP引发肌膜AP肌膜AP沿横管膜传至三联管终池膜上钙通道开放终池内

27、Ca2+进入肌浆Ca2+与肌钙蛋白结合 引发肌钙蛋白构型改变原肌球蛋白发生位移暴露出细肌丝上与横桥结合位点横桥与结合位点结合激活ATP酶作用,分解ATP横桥摆动牵拉细肌丝朝肌节中央滑行肌节缩短=肌细胞收缩小结：骨骼肌收缩全过程1.兴奋传递 2.兴奋-收缩（肌丝滑行）耦联第63页 肌丝滑行说明: 肌细胞收缩时肌原纤维缩短,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。因相邻Z线靠近,即肌节缩短；暗带长度不变,即粗肌丝长度不变；从Z线到H带边缘距离不变,即细肌丝长度不变; 明带和H带变窄。第64页三、骨骼肌收缩形式(一)收缩形式 1.单收缩不完全强制收缩与强制收缩: 单收缩：肌肉受到一次刺激，引发一次收缩和舒张过程。 不完全强直收缩:当新刺激落在前一次收缩舒张期,所出现强而持久收缩过程称之。 强直收缩: 当新刺激落在前一次收缩缩短期,所出现强而持久收缩过程称之。 机制:强直收缩是各次单收缩机械叠加现象，含有加和特征( 并非动作电位叠加，动作电位一直是分离)，所以,强直收缩收缩幅度和收缩力比单收缩大。第65页第66页 2.等长收缩与等张收缩 等长收缩:肌肉收缩时,只有张力增加而长度不变收缩,称为等长收缩。 等张收缩