《生理学》绪论【生理教研室】-课件

生理教研室生理学

第一章绪论

生理学的任务和研究方法（了解）机体的内环境和稳态（掌握）机体生理功能的调节（理解）第一节生理学的任务和研究方法生理学（physiology）

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。生理学和医学的关系基础医学理论课程第一节生理学的任务和研究方法生理学的研究方法-实验动物实验急性动物实验慢性动物实验人体实验-人群资料调查生理学研究的不同水平器官和系统水平；细胞和分子水平；整体水平离体实验(invitro)在体实验(invivo)第二节机体的内环境和稳态体液：（60%）细胞内液：（2/3）细胞外液：（1/3）血浆（1/4）组织液（3/4）各部分体液彼此隔开又相互沟通第二节机体的内环境和稳态内环境（internalenvironment)：细胞外液是细胞直接接触和赖以生存的环境，称之为内环境.内环境的稳态（homeostasis)内环境的理化性质的相对恒定状态。稳态的维持是机体自我调节的结果-负反馈控制系统稳态是维持机体正常生命活动的必要条件破坏恢复稳态代谢过程外界环境器官系统的生理活动（负反馈控制系统）第三节机体生理功能的调节调节方式神经调节（neuro-regulation）体液调节（humoralregulation）自身调节（auto-regulation）控制系统非自动控制系统反馈控制系统前馈控制系统

神经调节

(neuro-regulation)基本方式：反射（reflex）-神经系统反射：指机体在中枢神经系统的参与下，对内、外环境刺激所做出的规律性应答结构基础：反射弧特点：作用迅速、精确、短暂传出神经传入神经感受器中枢效应器体液调节(humoralregulation)方式：激素-内分泌系统①远距离分泌②旁分泌③神经分泌特点：缓慢、持久、弥散神经-体液调节（neurohumoralregulation）

人体内多数内分泌腺或内分泌细胞接受神经的支配，在这种情况下，体液调节成为神经调节反射弧的传出部分，称为神经-体液调节自身调节(auto-regulation)组织细胞不依赖神经或体液因素，自身对环境刺激发生的一种适应性反应。特点：范围局限，程度弱，但可在神经调节和体液调节尚未参与或并不参与时发挥其调控作用。例如：

脑血流量的相对稳定肾血流量的自身调节骨骼肌、心肌细胞的异长自身调节甲状腺对碘的摄取以及合成和释放甲状腺素的能力。体内的控制系统反馈控制系统(feedbackcontrolsystem)负反馈(negativefeedback)正反馈(positivefeedback)前馈控制系统(feed-forwardcontrolsystem)

控制部分

（神经中枢、内分泌细胞）受控部分

（效应器细胞、靶细胞）控制指令机能活动监测装置（感受器）比较器

（调定点）反馈信息监测装置干扰信息前馈信息反馈控制系统

(feedbackcontrolsystem)负反馈正反馈作用减弱受控部分的活动增强受控部分的活动意义维持系统的平衡或稳态使某一生理活动不断加强，迅速完成e.g.降压反射等大部分调节过程排尿反射、排便反射、血液凝固过程、分娩过程、动作电位过程中Na+通道的开放和Na+离子内流第二章细胞的基本功能

细胞膜的结构和物质转运功能细胞的信号传导细胞的电活动肌细胞的收缩细胞膜的结构概述化学组分：脂质、蛋白质、少量糖类液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)第一节细胞膜的结构和物质转运功能第一节细胞膜的结构和物质转运功能

物质的跨膜转运途径：单纯扩散易化扩散通道介导的易化扩散载体介导的易化扩散主动转运原发性主动转运继发性主动转运膜泡运输

转运对象转运方向是否需要中介是否消耗能量单纯扩散(simplediffusion)对象：脂溶性物质（O2、CO2、N2）

小分子水溶性物质(乙醇、尿素、甘油及水分子）顺浓度梯度不耗能无需膜蛋白介导转运方向-物质在膜两侧的浓度差

转运速度-膜对该物质的通透性（脂溶性、分子大小、带电状况）易化扩散(facilitateddiffusion)定义：非脂溶性或脂溶性甚小的物质，借助膜蛋白的介导，由细胞膜高浓度侧向低浓度侧转运的过程。要点：对象：非脂溶性或脂溶性甚小的物质顺浓度梯度不消耗能量需要载体或通道的介导分类：经载体易化扩散

经通道易化扩散经通道易化扩散

(facilitateddiffusionviaionchannel)对象：K+、Na+

、Ca2+

、Cl-特点：转运速率大于载体

-通道与载体间最重要的区别离子选择性（特异性不严格）门控性：

通道状态：静息、激活、失活

调控因素：膜电位、化学信号、机械刺激分类：电压门控通道、化学门控通道、机械门控通道经载体易化扩散

(facilitateddiffusionviacarrier)e.g.

葡萄糖、氨基酸、核苷酸等特点：结构特异性

饱和现象

竞争性抑制机制：载体蛋白分子内部

的变构主动转运(activetransport)定义：细胞通过本身的某种耗能过程，借助膜蛋白的介导，将物质分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧转运的过程。要点：对象：较小分子物质逆浓度梯度消耗能量，直接或间接来自于ATP需要离子泵或转运体的介导分类：原发性主动转运

继发性主动转运原发性主动转运

(primaryactivetransport)定义：离子泵利用分解ATP产生的能量将离子逆浓度梯度和（或）电位梯度进行跨膜转运的过程。较常见的离子泵钠-钾泵：质膜钙泵：内质网或肌质网膜，维持胞质内低Ca2+H+，K+-ATP酶：胃腺壁细胞膜和肾小管闰细胞膜，分泌H+H+-ATP酶：细胞器膜，维持胞质的中性和细胞器的酸性钠-钾泵：钠泵、Na+-K+-ATP酶作用：每分解一分子ATP可将三个Na+移出胞外，同时将两分子K+移入胞内—细胞外高Na+，细胞内高K+。激活：细胞内Na+浓度升高，细胞外K+浓度升高。抑制剂：哇巴因

钠泵的生理意义（P15）钠泵活动造成的细胞内高钾，

是细胞内许多代谢反映必需的，

e.g.核糖体合成蛋白。维持胞质渗透压和细胞容积的

相对稳定。为继发性主动转运的物质提供势能储备。是细胞生物电产生的前提条件。在一定程度上影响静息电位的数值。继发性主动转运

(secondaryactivetransport)驱动力不直接来自ATP的分解，而是来自原发性主动转运所形成的离子浓度梯度而进行的物质逆浓度梯度和（或）电位梯度的跨膜转运方式。原发性主动转运载体介导的易化扩散+e.g.细胞普遍存在的Na+-H+交换和Na+-Ca+交换、Na+-K+-Cl-同向转运过程。葡萄糖、氨基酸在小肠粘膜上皮的吸收及在肾小管上皮被重吸收的过程。甲状腺上皮细胞的聚碘过程。神经递质在突触间隙被神经末梢重摄取的过程。突触囊泡从胞质中摄取神经递质。膜泡运输出胞(endocytosis)胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。例如外分泌腺细胞排放酶原颗粒和粘液内分泌腺细胞分泌激素神经纤维末梢神经递质的释放。形式持续性出胞调节性出胞膜泡运输入胞(exocytosis)大分子物质或物质团块被细胞膜包裹后以囊泡的形式进入细胞的过程形式：

吞噬：单核细胞、巨噬细胞、

中性粒细胞

吞饮液相入胞：连续不断受体介导入胞：选择性受体介导入胞第二节细胞的跨膜信号转导水溶性信号跨膜信号转导的路径：离子通道型受体介导的信号转导G蛋白耦联受体介导的信号转导酶联型受体介导的信号转导招募型受体介导的信号转导脂溶性的类固醇激素、VD、甲状腺激素信号物质水溶性分子细胞膜受体或受体样蛋白质膜内蛋白质构象和功能的变化生物学效应胞内受体一、离子通道型受体介导的信号转导受体蛋白本身就是离子通道，例如：N2型ACh受体、谷氨酸促离子型受体

甘氨酸受体、A型γ-GABA受体包括化学门控通道电压门控通道机械门控通道二、G蛋白耦联受体介导的信号转导第一信使

（信号物质）膜受体G蛋白G蛋白效应器第二信使基本途径：主要的信号蛋白和第二信使G蛋白耦联受体：7次跨膜受体e.g.肾上腺素能α和β受体、5-羟色胺受体、乙酰胆碱受体(N2受体除外)、氨基酸类递质以及多数肽类激素(缓激肽、黄体生成素、甲状旁腺激素)的受体。G蛋白-鸟苷酸结合蛋白α、β、γ三个亚单位具有结合GTP或GDP的能力

和具有GTP酶活性分子开关主要的信号蛋白和第二信使G蛋白效应器：效应器酶：催化生成第二信使

腺苷酸环化酶(AC)、磷脂酶C(PLC)、

磷脂酶A2(PLA2)、鸟苷酸环化酶(GC)膜离子通道膜转运蛋白第二信使：环-磷酸腺苷(cAMP)、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环-磷酸鸟苷(cGMP)、Ca2+作用：使靶蛋白（蛋白激酶、离子通道）磷酸化、构象变化G蛋白耦联受体信号转导的主要途径受体-G蛋白-AC-cAMP-PKA途径活化受体G蛋白激活ACATP生成cAMP激活PKA受体-G蛋白-PLC-IP3-Ca2+和DG-PKC途径活化受体→Gi、Gq蛋白→激活PLC→PIP2水解为IP3、DG

IP3→与内质网或肌质网上的→Ca2+释放，胞质Ca2+↑

IP3受体（Ca通道）结合

DG→与磷脂酰丝氨酸共同激活PKC

PKC、Ca2+进一步作用下游蛋白，实现细胞内信号转导Ca2+信号系统三、酶联型受体介导的信号转导酶联型受体：自身具有酶的活性或能与

酶结合的膜受体结构特征：仅一个跨膜区段胞外结构域含有可结合配体的部位，胞内结构域则具有酶的活性或含能与酶结合的位点。分类：酪氨酸激酶受体(TKR)

e.g.生长因子、胰岛素、一部分肽类激素经此途径鸟苷酸环化酶受体

e.g.心房钠尿肽(ANP)丝氨酸/苏氨酸激酶受体第三节细胞电活动静息电位动作电位描述细胞膜两侧电荷分布状态的术语：极化

(polarization):

静息电位存在时细胞膜电位外正内负的状态。去极化(除极化)(depolarization):

静息电位减小，即膜电位负值减小。反极化：

去极化至零电位后膜电位如进一步变为正值，称为反极化。超射(overshoot):

反极化时，膜电位高于零电位的部分。复极化(repolarization):

细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复的过程。超级化（hyperpolarization):

静息电位增大，即膜电位负值增大。复极化0mv去极化反极化极化超极化超射二、静息电位及其产生机制细胞的静息电位

(restingpotential，RP)静息时质膜两侧存在着内负外正的

电位差细胞内电位记录稳定的、分布均匀的负电位：

-10~-100mV之间二、静息电位及其产生机制静息电位产生机制：K+外流影响静息电位水平的因素细胞内外K+浓度差膜对K+和Na+的相对通透性钠泵活动的水平

静息状态下，细胞内高K+，细胞外低K+

细胞膜主要对K+具有通透性K+跨膜扩散K+平衡电位

（电位差驱动力＝浓度差驱动力）三、动作电位及其产生机制动作电位（actionpotential,AP）在静息电位的基础上，给细胞一个适当的刺激，可触发其产生可传播的膜电位波动，称为动作电位。构成：锋电位：动作电位的标志。

升支-去极相；降支-复极相后电位：

负后电位(后去极化)；

正后电位(后超极化)动作电位的特性：“全或无”

(allornone)

动作电位一经出现其幅度就达到一定的数值，不因刺激的增强而随之增大。不衰减传播

动作电位在同一细胞膜上的传播是不衰减的，其幅度和波形始终保持不变。脉冲式发放，不融合三、动作电位及其产生机制Na+内流

（Na+再生性循环）Na+平衡电位

（电位差驱动力＝浓度差驱动力）动作电位产生的机制动作电位的升支动作电位的降支Na+通道关闭

K+通道开放

细胞外高Na+，细胞内低Na+

刺激→细胞膜对Na+通透性↑（电压门控式Na+通道开放）K+外流去极相：Na+通道开放，Na+内流形成超射值：Na+电-化学平衡电位去极相：K+通道开放，K+外流形成三、动作电位及其产生机制动作电位的引发阈刺激→外在条件阈值（threshold）/阈强度：

能引发动作电位的最小刺激强度。阈刺激：相当于阈强度的刺激阈电位（thresholdpotential）→内在条件可兴奋细胞受到刺激发生兴奋时，其膜电位除极到某一临界点就立刻爆发动作电位，这一临界点的膜电位称为阈电位。一般比静息电位小10~20mv无髓神经纤维、肌纤维：局部电流有髓神经纤维：跳跃式传导动作电位的传导(conduction)由少量通道激活产生的去极化膜电位波动称为局部兴奋。特征：不表现为全或无：幅度随刺激强度改变电紧张传播：衰减，不能远距离传播可以叠加：空间总和、时间总和e.g.感受器细胞的感受电位、肌细胞的终板电位、神经元突触处的突触后电位四、局部电位（localpotential）五、可兴奋细胞及其兴奋性兴奋(excitation)：活的组织或细胞对刺激发生反应的过程。等同于动作电位或动作电位的产生过程。可兴奋细胞(excitablecell)：受刺激后能产生动作电位的细胞。e.g.神经细胞、肌细胞、腺细胞兴奋性(excitability)：可兴奋细胞受刺激后产生动作电位的能力。阈强度：将刺激的持续时间和强度对时间的变化率固定，测定能引起动作电位产生的最小刺激强度，称为阈强度。

是衡量细胞兴奋性的指标。组织、细胞兴奋后

兴奋性的变化绝对不应期相对不应期超常期低常期第四节肌细胞的收缩神经-肌接头处的兴奋传递兴奋-收缩耦联肌丝滑行神经-肌接头处的兴奋传递结构基础：神经-肌接头

(neuromuscularjunction)接头前膜：ACh突触小泡接头间隙：细胞外液接头后膜：N2型ACh-R、AChE

(即终板膜)神经-肌接头处兴奋传递的过程神经-肌接头释放ACh与接头后膜的ACh受体结合，使终板膜产生的局部去极化电位电-化学-电过程运动神经末梢动作电位↓接头前膜去极化↓电压门控钙通道开放↓Ca2+进入运动神经末梢↓突触囊泡出胞、ACh释放↓ACh激活N2-ACh受体通道↓终板膜对Na+、K+通透性增高

(Na+内流为主)↓终板膜去极化（终板电位）↓激活电压门控钠通道↓肌膜动作电位ACh被胆碱酯酶分解筒箭毒碱α-银环蛇毒肉毒杆菌除皱术有机磷中毒重症肌无力兴奋-收缩耦联

(excitation-contractioncoupling)概念：将电兴奋和机械收缩联系起来的中介机制。结构基础：三联管结构连接肌质网(JSR)：Ca2+浓度高，Ca2+释放通道横管(T管)：L型钙通道动作电位沿肌膜、T管膜传播→激活T管膜上L型钙通道L型钙通道变构(骨骼肌)激活JSR的RYR→JSR内Ca2+释放

Ca2+内流(心肌)（Ca2+释放通道）胞质[Ca2+]↑→触发肌丝滑行胞质[Ca2+]↑→激活LSR的钙泵→胞质中Ca2+回收入LSR

→胞质[Ca2+]↓→肌肉舒张

兴奋-收缩耦联过程骨骼肌和心肌细胞

兴奋-收缩耦联过程

的区别？横纹肌细胞的收缩机制—肌丝滑行理论肌细胞的微细结构和分子组成粗肌丝:肌球蛋白头部-横桥与肌动蛋白可逆结合、具有ATP酶活性杆部-构成主干细肌丝肌动蛋白-构成主干、具有横桥结合位点原肌球蛋白-阻止肌动蛋白与横桥结合肌钙蛋白-通过构象改变启动收缩过程肌原纤维肌丝滑行理论横纹肌的肌原纤维是由粗、细两组与其平行的蛋白丝构成，肌肉的缩短和伸长系粗、细肌丝在肌节内相互滑行所致，肌丝本身的长度不变。肌肉收缩时暗带长度不变，只有明带发生缩短，同时H带相应变窄。肌丝滑行的过程影响横纹肌收缩效能的因素收缩效能：张力大小