动物生理学笔记1

绪论0.1动物生理学研究对象与任务［目的与要求］掌握动物生理学研究的任务、对象；机体机能活动机制的内涵熟悉《动物生理学》研究动物生命活动的三个层次，机体机能整体性概念的建立了解《动物生理学》是实验性学科，实验的重要性和研究的方法，学习动物生理学的目的与方法［重点］动物生理学研究的对象、任务和三个研究层次的范畴［难点］对动物生命活动的物质属性和生命活动机制的内涵的理解，建立机体机能整体性概念［课堂组织］讲述、生活实例和多媒体教具结合［教学内容］0.1.1动物生理学研究对象和任务0.1.1.1生理学（physiology）是生物科学中的一个分支。是研究生物体机能活动及其规律的科学。生理学可分为动物生理学家畜生理学家禽生理学鱼类生理学昆虫生理学比较生理学动物生理学家畜生理学家禽生理学鱼类生理学昆虫生理学比较生理学生理学斗人体生理学（生理学）植物生理学1动物生理学特殊条件下的生」宇宙（航空）生理、潜水生理学.生卷理学］生理学、行为生理学动物生理学是研究健康动物的各种机能及其活动规律的学科（你能列举属于动物的生命活动的实例吗？）动物生理学不仅要描述一个生命活动的现象，而且还要探讨该生命活动是如何发生、如何进行、如何终结的。（列举几个有关《动物生理学》研究内容的实例）机制：包括结构和功能的相互关系；功能的变化过程及变化过程中的理化性质，即对生命现象有一个本质的说明。0.1.2动物生理学的三个研究水平0.1.2.1整体和环境水平研究：动物机体总是以整体的形式存在：动物机体总是以整体的形式与外环境保持密切的联系。当外界环境变化时，可以引起动物机体生命活动的改变，这就是行为的变化（如何理解，举例）。动物机体的各器官系统的活动都是围绕着生命活动而进行的。动物机体总是不断地改变和协调各器官系统活动来适应环境的变化（如何理解，举例）。从整体水平上的研究，就是从整体观点出发研究：

动物机器官丟统1活动变化规律I相d卑普康推相菱怕用r内外环境变化器官系统活2动变化规律阐明：当内外环境变化时机体功能活动的变化规律及机体在整体存在状况下的整合机制。0.1.2.2器官和系统水平的研究观察和研究各器官系统的活动特征、内在机制以及影响和控制它们的因素，它们对整体活动的作用及意义。0.1.2.3细胞和分子水平的研究研究细胞及其组成的理化、生物学特性和在器官系统活动中的作用，称为细胞生理学（cellphysiology）或普通生理学（generalphysiology）。要阐明某一些生理功能的机制，一般需要对细胞和分子、器官和系统以及整体三个水平的研究结果进行分析和综合，才能得出比较全面的结论。生命现象（活动）既具有一般物质的属性（有什么共性？），又具有一种高度组织起来、极其复杂的物质的属性（有什么特殊性？），因此它除了服从数学、物理学及化学的一般规律外，还应存在着这种高度组织起来的物质本身的运动规律。0.1.3动物生理学的研究方法生理学是一门实验性科学，动物实验可分为慢性实验与急性实验两大类（结合实验自学，略）0.1.4学习动物生理学的目的和方法（自学，略）绪论0.2生理功能的调节及其调控目的与要求］1.掌握动物机能调节方式及其相互关系、反馈性机能调节在生命活动中的意义2.熟悉内环境、内环境稳态、神经内分泌系统的概念［重点］动物机能调节的意义、方式、特点及其相互关系［难点］内环境稳态的建立；下丘脑-垂体-靶腺作用轴；反馈性机能调节［课堂组织］［教学内容］0000血累%淋巴液、级织液细胞内液细胞［教学内容］0000血累%淋巴液、级织液细胞内液细胞脊椎动物的细胞直接生存于细胞外液中。细胞外液被称为机体的内环境（internalenvironment）。内环境各项理化因素的相对稳定性是维持细胞正常生理功能和维持高等动物生命存在的必要条件。细胞不断进行着新陈代谢，新陈代谢本身就在不断扰乱内环境的稳定；外环境的强烈变动也可影响内环境的稳定。生理功能必须不断地进行着调节，以纠正内环境的过分变动，从某个方面参与维持内环境相对稳定。各种物质在不断转换中达到相对平衡，即动态平衡状态，称为稳态(homeostasis)。0.2.1生理功能的调节方式0.2.1.1神经调节(nervousregulation)指通过神经系统的活动对机体各组织、器官和系统的生理功能所发挥的调节作用。神经调节的基本过程是反射(reflex)。反射是指在中枢神经系统的参与下，机体对内外环境变化产生的有规律的适应性反应，结构基础是反射弧(reflexarc)。反射弧中任何一部分被破坏，都会导致反射活动的消失。反射弧中的任何一部分被破坏,都会导玫反射活动的请夾。反射可分为非条件反射和条件反射。非条件反射先天遗倍同类动物都具有初级的神经活动条件反射后天荻猖不固定，可逹立也可丢失大脑的高级的神经活动神经调节的特点是：反应迅速、准确、作用部位局限和作用时间短暂。0.2.1.2．体液调节(humoralregulation)指由体内某些细胞生成并分泌的某些化学物质经体液运输到达全身的组织细胞或体内某些特殊的组织细胞，通过作用于细胞上相应的受体，对这些组织细胞的活动进行调节。体液调节的途径有：远距离调节；旁分泌(paracrine)调节或局部体液性调节；

神经与内分泌系统在功能上有密切的关系，有相互调节的作用，因此在生理功能调节中它们的调节作用又合称为神经-体液调节。下丘脑和垂体间的结构和功能联系，称为神经内分泌系统(neuroendocrinesystem)。由下丘脑、腺垂体和内分泌腺组成的从上到下三级管理的功能轴，即下丘脑-腺垂体-甲状腺功能轴、下丘脑-腺垂体-肾上腺皮质功能轴、下丘脑-腺垂体-性腺功能轴是神经-内分泌系统的主要部分。内分泌腺激素也影响着神经系统的功能。许多激素存在于中枢和外周神经系统，调节突触传递的效率，使神经调节功能更加准确和有效。近年研究发现，免疫系统也是机体功能重要调节系统。神经、内分泌和免疫系统共同构成一个完整的调节网络。0.2.1.3自身调节(autoregulation)指某些细胞、组织和器官并不依赖于神经或体液因素的作用，也能对周围环境变化产生的适应性反应。由该器官和组织及细胞自身的生理特性所定。0.2.2动物生理功能的控制系统

0.2.2.1非自动控制系统(non-automaticcontrolsystem)是一个开环系统(open-loopsystem)，受控部分的活动不会反过来影响控制部分，是单方向的0.2.2.2反馈控制系统(feedbackcontrolsystem)对机体的机能活动实现自动控制(automaticcontrol)，是一个闭环系统(closed-loopsystem)。反射中枢和内分泌腺可视为控制部分，由神经纤维或内分泌腺分泌的激素所支配或作用的组织器官可看作受控部分。不同的反馈控制系统中，传递信息的方式可以是电信号(神经程称为反馈性调节。J訂J控制部分不斯向受控部发出指令，冬其活动，受控部分不断将其涪动状态作为反馈信息送回控制部分，受娃部分根据反馈信号来欢炙或调整自己的活动,从而对受控部分的涪动卖行自动控制。传入联糸中枢神经系统传出神经放应♦程称为反馈性调节。J訂J控制部分不斯向受控部发出指令，冬其活动，受控部分不断将其涪动状态作为反馈信息送回控制部分，受娃部分根据反馈信号来欢炙或调整自己的活动,从而对受控部分的涪动卖行自动控制。传入联糸中枢神经系统传出神经放应♦—反馈信息抑制或减弱控制部分的活动，称为负反馈(negativefeedback)。负反馈具有双向性调节的特点，是维持机体内环境稳态的重要途径。(血压调节的例子)。从受控部分发出的反馈信息促进与加强控制部分的活动，称为正反馈(positivefeedback)。正反馈控制系统的活动使整个系统处于再生状态。与负反馈相反，正反馈是一个不可逆的、不断增强的过程，不能维持系统的稳态或平衡，而是破坏原来的平衡状态(排尿的例子)。0.2.2.3前馈控制系统(feed-forwardcontrol)系指在某一方面的信息(干扰信息)作用于受控部分引起输出效应发生变化的同时，又通过另一快捷途径作用于受控制部分，使其及时地调整活动。使机体的调控过程不致出现大的波动和反应的滞后现象，从而更有效地保持生理功能的相对稳定(举例：条件反射的形成及意义)。细胞是动物及其它生物体的基本结构单位。在细胞及分子生理学水平，其生命活动的基本原理具有高度的一致性和共性(举例说明)。第一章细胞的基本结构1.1细胞膜的物质转运功能［目的与要求］掌握细胞膜物质转运的几种方式的基本概念、特征、各相关过程的异同点细胞膜的结构—液态镶嵌模型学说了解物质的入胞与出胞过程［重点］液态镶嵌模型学说及镶嵌蛋白质的种类和生理机能以载体和以通道介导的易化扩散原发性和继发性主动转运Na+-K+泵的生理功能［难点］

以载体和以通道介导的易化扩散机制原发性和继发性主动转运机制入胞与出胞过程［课堂组织］讲述、实例与多媒体教具结合，此部分要讲透，随时进行归纳，以对比手法加深记忆、为后续学习打下基础。［教学内容］1.1.1细胞膜的结构细胞膜的作用：将细胞的内容物和细胞周围的微环境(主要是细胞外液)分割开来，使细胞能独立于环境而存在。通过细胞膜接受外界或其它细胞的影响细胞膜起到传递信息的作用,细胞膜还在细胞免疫、细胞生长、分裂、分化及癌变等生理、病理过程中起着重要的作用。解释细胞膜结构最好的学说是液态镶嵌模型(Fluidmosaicmodel)。膜的共同结构特点是以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构和生理功能的蛋白质分子。细胞膜内还含有少量糖类。由于细胞膜是以脂质双分子为骨架，所以：脂质双分子层具有稳定性和流动性，使细胞具有能承受相当大的张力，改变外形时不致于破裂。限制水和水溶性物质自由通过细胞膜，使膜具有选择性通透。不同细胞的细胞膜和细胞膜的不同部分，因脂质的成分和含量不完全相同而影响到细胞膜的特性和功能。镶嵌在脂质双分子层的蛋白质的机能：形成细胞的骨架蛋白(anchoringprotein),可使细胞膜附着在另一细胞的膜上，或使其附着在细胞内或细胞外的某物质上；作为''识别蛋白质”(recoqnitionprotein),存在于免疫细胞膜上，能识别异体细胞的蛋白质或癌细胞；具有酶(enzyme)的特性，能催化细胞内外的化学反应；作为''受体蛋白质”(receptorprotein)，能与信息传递物质(激素或递质)进行特异性结合，并引起细胞反应；作为转运蛋白质或载体蛋白质(carrierprotein)、通道蛋白质(channelprotein)和膜泵(membranepump)，与细胞膜的物质转运功能有关。1.1.2细胞膜的跨膜物质转运功能1.1.2.1被动转运(passivetransport)当同种物质、不同浓度的两种溶液相邻地放在一起时，溶质的分子会顺着浓度差(梯度，concentrationgradient)或电位差(梯度，potentialgradien,二者合称电化学梯度)产生净流动叫被动转运。被动转运时的动力是电化学势能。不需要细胞膜或细胞另外提供其它形式的能量。被动转运又可有以下两种形式：(1)单纯扩散(simplediffusion)：物质的分子或离子顺着电化学梯度通过细胞膜的方式称为单纯扩散。单位时间内的扩散通量，(即该物质在每秒内通过每平方厘米假想平面的摩尔数)，取决于膜两侧该物质的电化学梯度和细胞膜对该物质的通透性(permeability)。通透性：物质通过细胞膜难易程度。一些脂溶性的物质如O2、CO2等气体分子，具有较高的通透性；一些甾体化合物(类固醇激素由于它们的分子量比较大)需要某种特殊蛋白质的“协助”；水靠细胞膜上的水通道(一种特异蛋白质)能快速通过细胞膜。(2)易化扩散(facilitateddiffusion)：—些不溶于脂质的，或溶解度很小的物质，在膜结构中的一些特殊蛋白质的“帮助”下从膜的高浓度一侧扩散到低浓度一侧的物质转运方式称为易化扩散。易化扩散又可分为:①以载体为中介的易化扩散(carriermediateddiffusion)：如葡萄糖、氨基酸都不溶解于脂质，但在载体的“帮助”下,也能进行被动地跨膜转运。载体是指细胞膜上一类特殊蛋白质，B.它能在溶质高浓度一侧与溶质发生特异性结合，C.并且构象发生改变，把溶质转运到低浓度一侧将之释放出来，D.载体蛋白恢复到原来的构象，又开始新一轮的转运。载体介导的易化扩散有以下特点：高度的结构特异性饱和现象竞争性抑制，转运速度快，因蛋白质的结构和功能常受膜内外各种因素的影响，因此与蛋白质分子有关的物质的通透性是可变化的。

②由通道中介的易化扩散(channelmediateddiffusion)：离子通道(②由通道中介的易化扩散(channelmediateddiffusion)：离子通道(ionchannel)蛋白的壁外侧面是疏水的;而壁的内侧是亲水的(叫水相孔道)，能允许水及溶于水中的离子通过；通道的开放与关闭是受精密调控的，而不是自动、持续进行的,有些只有在它所在膜的两通道••宀*•■•••••神经递_质(chemically-gatedchannel)；有些则由所在膜两侧电位差的变化决定其开、闭，称为电压门控通道(voltage-gatedchannel)；有些则由所在膜所受压力不同而决定其开放的称机械门控通道。电压门控通道(voltagegatedchannel丿主要是分布在除突触后膜和终板膜以外的神经和肌由细胞表面膜中的Na+、k+、Ca?+等通道。控制这类通道开放与否的因子是通道所在膜两側的跻膜电住的改吏WHZAUVXPWHZAUVXP”如动杨内耳、、側线器骨的毛细胞、初级感受神经未和顶部的纤毛变形受到切向力考曲肘由于\纤毛受力使其抿部的膜A变形(率拉丿，jl搖激\活了其附近膜中的机械/门控通道而出现爲子跨/膜移动.通道中介的易化扩散的特点：速度快有选择性(但不像载体那样严格)C•受精密调控1.1.2.2主动转运(activetransport)主动转运是指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物质分子或离子逆着电化学梯度由膜的一侧移向另一侧的过程。主动转运中所需要的能量是由细胞膜或细胞膜所属的细胞提供。单纯扩散和易化扩散都有一个最终平衡点，即被转运物质在膜两侧达到电化学梯度为零时。而主动转运因膜提供了一定能量，使被转运物质或离子逆着电-化学势差的移动，没有平衡终点,被转运物质甚至可以全部被转运到膜的另一侧.(1)原发性主动转运(primaryactivetransport)：①钠泵(sodiumpump)：A.是镶嵌蛋白质，B.能逆着浓度差将细胞内的Na+移出膜外，细胞外的K+移入膜内，C.主要是由于它本身还具有ATP酶的活性。在主动转运中如果所需的能量是由ATP直接提供的主动转运过程，则称为原发性主动转运。细胞膜上的钠泵活动的意义：A•造成的细胞内高K+是许多代谢反应进行的必要条件B•维持细胞正常形态建立起一种势能贮备，即Na+、K+在细胞膜内外的浓度势能是可兴奋细胞(组织)兴奋的基础，也可供其它耗能过程应用

（2）继发性主动转运（secondaryactivetransport）载体蛋白必须与Na+和待转运物质的分子同时结合，才能顺着Na+浓度梯度的方向将它们的分子逆着浓度梯度由肠（小管）腔转运到细胞内。由于存在于上皮细胞基侧膜上的Na+泵活动，不断将Na+转运到细胞间隙，而细胞内始终保持低Na+状态，才能使它们的主动转运得以实现，直至肠（小管）腔中的物质浓度下降到零。物质逆着浓度差转运的能量间接来自于ATP。称为继发性主动转运或联合（或协同）转运（cotransport）。每一种联合转运都有特定的转运体蛋白。联合转运中，如被转运的分子与Na+扩散方向相同，称为同向转运；如果二者方向相反，则称为逆向转运。1・1・2・3出胞（Exocytosis）与入胞（endocytosis）式转运（1）出胞：见于内分泌腺分泌激素，外分泌腺分泌酶原颗粒或粘液，神经细胞分泌、释放神经递质.是一个比较复杂的耗能过程。分泌物由粗面内质网合成在向高尔基体中形成成为囊泡，并贮存在胞浆中，当细胞分泌时，膜的跨膜电位变化或特殊化学信号，引起局部膜中的Ca2+通道开放，Ca2+内流（或通过第二信使物质导致细胞内Ca2+的释放）诱发小泡被运送到细胞膜的内侧面，与细胞膜融合后向外开口破裂将内容物一次性排出，囊泡的膜也就变成细胞膜的组成部分。

粗面内质卡嵩余基体细胞外细胞内粗面内质卡嵩余基体细胞外细胞内□maiaiQisHii休稔备対丧体細旎外涼点枝丈泡次級总爭体Z休稔备対丧体細旎外涼点枝丈泡次級总爭体Z■•HMT配体秒出2）入胞：是指细胞外某些物质团块，例如细菌，病毒、异物、血浆中脂蛋白及大分子营养物质等进入细胞的过程。被摄取的物质如果是固体，则可形成较大的囊泡，称为吞噬作用（phagocytosis）。如果是微小的液滴状液体则形成较小的囊泡，称为胞饮.（pinocytosis）。由受体介导的入胞，一些激素或生长因子运输蛋白及细菌（统称配体）都是通过细胞膜表面特异受体作用而入胞。其过程是：①配体被受体识别，②配体-受体复合物向有被小窝集中③吞食泡形成④吞食泡与初级溶酶体融合形成次级溶酶体⑤配体与受体分离⑥配体转运到其它细胞器中⑦循环小泡形成，膜再利用。1.2细胞的跨膜信号转导功能［目的与要求］掌握跨膜信号转导的基本概念离子通道介导的跨膜信号转导和由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导的基本过程熟悉内环境中各种化学因子传递信息的主要路径通道型受体（促离子型受体）和一般（激素）受体间的不同点G蛋白效应器的种类和功能跨膜信号转导和物质跨膜转运之间的内在关系了解化学门控通道的化学结构特征及其与通道极性的关系G蛋白的化学结构及其对效应器酶的催化作用可充当第二信使的物质种类酪氨酸激酶受体介导和由鸟苷酸环化酶受体介导的跨膜信号转导的基本过程［重点］1•离子通道介导的跨膜信号转导和由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导的基本过程2•第一信使（受体）、G蛋白、G蛋白效应器、第二信使及细胞产生生理效应之间的相互关系［难点］1•通道蛋白、受体蛋白、G蛋白、G蛋白效应器、第二信使之间的相互关系、作用、启动因子物质转运和信号跨膜转导间的相互关系［课堂组织］这是一个崭新的领域又是微观世界要充分利用多媒体教具进行精讲。本节学完根据学生的反应对1、2节的内容加以归纳总结，帮助学生理顺物质转运和信号跨膜转导间的相互关系（具体时间另定）。［教学内容］内环境中的各种化学因子到达靶细胞的方式有4种：远距离分泌：内分泌腺分泌的激素或其它体液性调节因子经血液循环运输达到靶细胞的方式；突触传递：神经末梢释放的神经递质或调质，经突触间隙液扩散到突触后神经或效应器细胞膜上的方式。旁分泌：某些细胞分泌的化学物质经细胞外液以扩散到达邻近细胞膜上的方式；自分泌温.度味质ATPase\8电庄+11温.度味质ATPase\8电庄+11+.i1、刺激.；2、受体-G蛋匂:M朕体；3.通道螯自毛味跨膜信号转导(transmembranesingaltranduction)各种能量形式的外界信号作用于靶细胞时，并不需要进入细胞内直接影响靶细胞内的过程，而是通过引起细胞膜上一种或数种特异蛋白质分子的变构作用，以一定形式的弱电变化，将信息传递到膜内的程。1.2.1由离子通道介导的跨膜信号转导离子通道实际上是特殊的膜蛋白质分子在膜上形成的通道。大多数离子通道都有门，称为门控通道(gatedchannel)。分为：电压门控通道(voltagegatedchannel)，主要是分布在除突触后膜和终板膜以外的神经和肌肉细胞表面膜中的Na+、k+、Ca2+等通道。机械门控通道(mechanicallygatedchannel)如神经末梢顶部的纤毛受到切向力弯曲时由于纤毛受力使其根部的膜变形(牵拉)，直接激活了其附近膜中的机械门控通道而出现离子跨膜移动。化学门控通道(chemicallygatedchannel),要分布于如肌细胞的终板膜和神经元的突触后膜中，如神经-肌肉接头处的N-乙酰胆碱门控通道上，ACh受体身就是离子通道的一个组成部分，因它的激活能直接引起跨膜离子流动，故又称为通道型受体,或促离子型受体(ionotropicreceptor)。该通道由2a.p.Y-6组成的5个亚基构成,Ach的结合位点就存在于2个a亚单位上,当两个Ach与之结合后引起Na+通道开放。因为这种通道只有在膜外特定的化学信号(配体,ligand)与膜上的受体结合后才开放又称配子门控通道。

神经肌肉接头处Ach门控通道神经逐质(Ach,配体)的受体本身就是通道蛋勺的一个组成部分，只有在Ach与受体结合后通遒才村开.因此，该通道又称配体门控通道，其受体又称为通道型受体或离子型ionotropicrecepyoro(4)细胞间通道许多低等动物或动物的某些细胞如，平滑肌细胞、心肌细胞及中枢的某些神经细胞之间存在着缝隙连接(gapiunction)，当某些因素存在时，在缝隙连接处的两侧膜蛋白颗粒发生对接，形成沟通相邻细胞浆的通道，而在另一些因素存在时，沟通的通道消失。(4)细胞间通道许多低等动物或动物的某些细胞如，平滑肌细胞、心肌细胞及中枢的某些神经细胞之间存在1.2.2由G蛋白耦联受体介导的受体跨膜信号转导受体由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导至少与膜内4种物质有关。1・2・2・1G蛋白耦联受体(Gprotein-linkedreceptor)受体蛋白质是能与化学信号分子进行特异结合的独立的蛋白质分子，包括a和B肾上腺素能受体,Ach受体,多数肽类激素,5-羟色氨受体，嗅觉受体,视紫红质受体等。1・2・2・2G-蛋白

G-蛋白是鸟苷酸结合蛋白(guaninenucleotide-bindingprotein)的简称。有兴奋(Gs、Go)型和抑制(Gi)型两种，可分别引起效应器酶的激活和抑制而导致细胞内第二信使物质增加或减少。受体与配体结合后构型变化，激活膜内侧G蛋白，G-蛋白通常由a、B、丫3个亚基组成，当它被激活时便与GDP分离，而与一个分子的GTP(三磷酸鸟苷)结合，④这a亚基与其它两个亚基(B-y)分离，分别对膜中的效应器酶起作用。G蛋白效应器1．能催化第二信使生成的酶：位于细胞膜上的腺苷酸环化酶(adenylatecyclase,AC)、磷脂酶C(phospholipaseC,PLC)；依赖于cGMP的磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)及磷脂酶A2(phospholipaseA2)它们能激活相应的腺苷酸环化酶等使胞浆中的第二信使物质增加。2．离子通道第二信使腺苷酸环化酶能催化ATP生成cGMP，cGMP可把激素的信号带入细胞浆，进而导致细胞生理功能的改变。作用于细胞膜的信号(如肾上腺素)叫第一信使(firstermessenger)；由细胞外信号分子作用于细胞膜而产生的细胞内信号分子(如cAMP)叫第二信使.第二信使物质有环一磷酸腺苷(camp),三磷酸肌醇(inositoltriphosphate,IP3),二酰甘油(diacylglycerol,DG)环一磷酸鸟苷(cyclicguanosinemonophosphoatecGMP)和Ca2+；第二信使的功能是调节各种蛋白激酶和离子通道。1.2.3酶耦联受体介导的跨膜信号转导1.2.3.1具有酪氨酸激酶的受体该受体简单,只有一个横跨细胞膜的a螺旋,有两种类型:受体具有酪氨酸激酶的结构域,即受体与酪氨酸激酶是同一个蛋白质分子。当与相应的化学信号结合时,直接激活自身的酪氨酸激酶结构域,导致受体自身或细胞内靶蛋白的磷酸化。受体本身没有酶的活性，但当它被配体激活时立即与酪氨酸激酶结合，并使之激活，通过对自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信号传入细胞内。胰岛素、一些肽类激素和各种生长因子携带的信息通.过此逾徑跨膜转导。CRB2SOSRas-GDP胰岛素、一些肽类激素和各种生长因子携带的信息通.过此逾徑跨膜转导。CRB2SOSRas-GDP（失活）Ras-GTP（激活）如红细胞生成素.生长素、催乳素携带的信息是通过此建徑进行路膜1.2.3.2具有鸟苷酸环化酶受体该受体也只有一个跨细胞膜的a螺旋，其膜内侧有鸟苷酸环化酶，当配体与它结合后，即将鸟苷酸环化酶激活，催化细胞内GTP生成cGMP,cGMP又可激活蛋白激酶G(PKG),PKG促使底物蛋白质磷酸化，产生效应。上述几种跨膜信号转导过程并不是决然分开的,相互之间存在着错综复杂的联系,形成所谓的信号网络(singnalingnetwork)(举例)。1．3细胞的兴奋性和生物电现象［目的与要求］掌握骨骼肌产生一次兴奋时，其兴奋性发生的变化细胞生物电现象的几种形式、特征及其相互关系静息电位、动作电位、局部电位产生的离子基础细胞的兴奋性、跨膜电位和离子通道状态之间的关系动作电位在同一个细胞上传导的局部电流学说熟悉古代和近代生理学对兴奋性、兴奋、可兴奋细胞（组织）、刺激的定义上的差异2•①极化状态、②超极化状态、③去极化和复极化、④超射、⑤反极化状态⑥Na+再生性循环等专业术语组织细胞的兴奋性与动作电位及离子通道状态（开放）间的关系了解引起细胞（组织）兴奋的刺激必备条件（在学习《动物生理学》之后应有一个较全面的概念），各条件间的相互关系学习《动物生理学》后应对运动神经元、骨骼肌细胞、心肌细胞、自律细胞的兴奋性、动作电位特征及其形成机制上的异同点有所了解研究和观察生物电的几种方法①组织的动作电位（双向动作电位和单向动作电位）、②细胞的生物电（细胞内记录和细胞外记录）、③电压钳和膜片钳技术动作电位在有髓鞘神经纤维上的跳跃性传导及神经纤维的传导速度和分类［重点］骨骼肌产生一次兴奋时，其兴奋性发生的变化，兴奋性的离子基础静息电位、动作电位、局部电位产生的离子基础，特征、相互关系局部电流学说［难点］动作电位、阈（局部）电位与离子通道的状态之间的相互关系动作电位、离子通道的状态与兴奋性之间的相互关系［课堂组织］有一部分经典内容通过实验课和自学解决；讲述、实例与多媒体教具结合，及时对每个生理过程加以总结和对比，使问题简单化和明了化。［教学内容］细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件当动物对内外环境变化内在的和表面的的反应形式有两种（从实例引出）：兴奋（excitation）抑制（inhibition）兴奋性、兴奋、可兴奋细胞古老生理学将活组织或细胞对刺激发生反应的能力定义为兴奋性（excitability）。神经、肌肉、腺体三种组织的细胞的兴奋性比较高,被称为可兴奋组织或可兴奋细胞。近代生理学中，更准确地定义：兴奋性为细胞受刺激时产生动作电位的能力。兴奋则指产生动作电位的过程或是动作电位的同意语。组织产生了动作电位就是产生了兴奋（简称兴奋）。在受到刺激时能产生动作电位的组织才称为可兴奋组织。

1.什么叫刺激？任何刺激要引起组织兴奋的必要条件是什么(刺激三要素)？3.什么是强度阈值(thresholdintensity)、阈刺激(thresholdstimulation)、阈下刺激(subthresholdstimulus)阈上刺激(suprathresholdstimulus)和顶强度(maximalintesity)；阈值和兴奋性有什么关系？时间-强度曲线表示什么含义？1.3.1.3细胞兴奋时的兴奋性变化绝对不应期(absoluterefractoryperiod):在神经接受前一个刺激而兴奋时的一个短暂时期内，神经的兴奋性下降至零。此时任何刺激均归于“无效”。1.3.1.3细胞兴奋时的兴奋性变化相对不应期(relativerefractoryperiod):在绝对不应期之后，神经的兴奋性有所恢复，但要引起组织的再次兴奋，所用的

刺激强度必须大于该神经的阈强度。超常期(supranomalperiod)：经过绝对不应期、相对不应期，神经的兴奋性继续上升可超过正常水平。用低于正常阈强度的检测刺激就可引起神经第二次兴奋的时期称。低常期(subnomalperiod)：继超常期之后神经的兴奋性又下降到低于正常水平的期。1.3.2.细胞的生物电现象及其产生机制细胞水平的生物电现象主要有两种表现形式：在静息时具有的静息电位和受到刺激时所产生的电位变化(包括局部电位和可以扩布的动作电位)。1.3.2.1静息电位和动作电位(mV)-70I当赴极没有插入细胞内时细胞膜外是等电住，没有电流通过示欢春.细胞膜内外存衣削住差，电极插入鈿胞内瞬间有电流通过.示欢器.膜电住徴电极衣「细胞夕卜■.\k微电极描入细胞囱Omv_字

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上升主1超射\]-I—-1——媒亿亠70_&乙媒亿亠70_&乙狀感mv"2)动作电位(actionp(息电/去扱tential):当神经或兴奋时，细胞膜在静息电位的基础上会发生一次迅速而短暂的力作电位。更①极化状态Kwrzgtion)：静息时细胞的膜内负外正、可向周围扩布的电位波动，称为的状态；去扱化②超极化(hyperpolarization):膜两侧的极化现象加剧时;去极化(depolarization)：当极化现象减弱时的状态或过程超射(overshoot):膜由原来的-70mv去极化到0mv,进而变化到20~40mv，去极

化超过0电位的部分称为，此时膜的状态为反极化状态。⑤去极化、反极化构成了动作电位的上升支；⑥复极化(repolarization):由去极化、反极化向极化状态恢复的过程，它构成了动作电位的下降支。锋电位和后电位动作电位中，快速除极和复极化的部分，其变化幅度很大，称为锋电位(spike或脉冲impulse)，是动作电位的主要部分。在锋电位之后还会出现一个较长的、微弱的电位变化时期叫后电位(afterpotential)。后电位是由缓慢的复极化过程和低幅的超极化过程组成，分别称为后去极化(afterdepolarization)或负后电位(negativeafterpotential)后超极化(afterhypolarization)或正后电位(positiveafterpotential)。将动作电位的进程与细胞进入兴奋后的兴奋性变化相对照锋电位的时间相当于细胞的绝对不应期；后去极化(负后电位)期细胞大约处于相对不应期和超常期，而后超极化(正后电位)期则相当于低常期。1.3.3生物电现象产生的机制(1)静息电位和K+平衡电位(k+equilibriumpotential):膜学说(1902年Bernstein)认为①细胞膜内、外K+分布不均匀；②细胞膜不同功能状态对物质(离子)通透性不同，③这种离子分布的不均匀的维持靠Na+泵的活动。细胞膜内高K+和安静时膜主要对K+有通透性是细胞保持膜内负、膜外正极化状态的基础。当电化学梯度与浓度梯度促使K+外流和阻碍K+外流的力量达到平衡时，膜内、外电位差称为静息跨膜电位，即是K+的平衡电位(EK)。其值可以根据物理化学中的Nernst公式计算出来：EK的数值由膜两侧最初的K+浓度而定(2)动作电位和电压依赖式离子通道①动作电位上升支形成的离子基础细胞膜外高Na+，膜受到刺激时，出现对Na+的通透性增加，并超过对K+的通透性，Na+迅速内流，直至内流的Na+在膜内所形成的正电位足以阻止Na+的净内流为止，形成动作电位的上升支。这时膜内所具有的电位值即为Na+平衡电位，仍可用Nernst方程计算出来。丿戒优JMi\rtiUWjz②电出门挖K*丿戒优JMi\rtiUWjz②电出门挖K*通逍叫五门挖NTfCifi血②动作电位下降支形成的离子基础去极化达高锋在很短时间里，Na+通道很快失活（inactivation）；膜中的另一种电压门控K+通道开放，K+的外流，使膜内电位变负，最后恢复到静息时K+平衡电位的状态。③Na+通道和K+通道的特性A.Na+通道有两道门，静息时，位于中间的激活门关闭着，位于膜内侧的失活门开着。去极化时，Na+通道激活，激活门和失活门都开放，Na+内流；Na+通道很快失活，激活门仍开着，但失活门却关闭，Na+不能内流;'LL-:-1J].1H*1JUJU'I.:Ir：K.Hii'INaNa钠泵当处静息状态-90mvNaNa钠泵当处静息状态-90mv时，Na+通道处于备用状志1.此用"激诊门关闭着.失活门开放第.当膜勒佞由静息水平去极化到阈色住水平时就可以彼激活Na+通道失活时，不会因尚存在着去极化而继续开放，也不会因新的去极化再度开放，只有当去极化消除后，恢复到静息状态，通道才有可能在新的去极化下而进入开放状态。B.K+通道只有一道门，激活较延迟，而且没有失活状态，可直接恢复到静息时的关闭状态。（小结）按照现代生理学的理论，动作电位形成的机制应是：在后去极化（负后电位）或后超极化（正后电位）时期（④）Na+通道处于部分或完全恢复到关闭状态，但由于电压依赖式K+通道还开着，K+外流仍在进行，可以对抗去极化，因而阈强度的刺激不能引起膜产生动作电位，必须是阈上刺激才能使膜产生动作电位，所以兴奋性较低，处于相对不应期或低常期。至于负后电位则可能是复极化时迅速外流的K+蓄积在膜外，而暂时

阻止了K+外流的结果。1.3.4动作电位的引起和它在同一个细胞上的传导1.3.4.1阈电位及动作电位的引起?当刺激使膜内去极化达到某一临界值时可以在已经去极化的基础上诱发产生动作电位，该临界电位值称为阈电位(thresholdmembranepotential)。一般比正常静息电位大约低10~15mV。再生性去极化(regenerationdepolarization)对于一段膜来说，当刺激引起膜去极化达到阈电位时会引起一定数量的Na+通道开放，Na+因此内流，而Na+的内流会使膜进一步去极化，结果又引起更多的Na+通道开放和更大的开放概率，如此反复下去，出现一个''正反馈”过程，称(Na+的)再生性去极化(循环)。阈电位产生的结果，出现一个不依赖于原有的刺激，而使膜上Na+通道迅速、而大量开放，膜外Na+快速内流，直至达到Na+平衡电位才停止，形成锋电位的上升支。动作电位的'全或无”特性：从兴奋性角度来看，阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激。只要是阈上刺激，不论刺激强度多么强均能引起Na+内流与去极化的正反馈关系，膜去极化都会接近或达到ENa，动作电位的幅度只与ENa和静息电位之差有关，而与原来的刺激强度无关；阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平，不能形成去极化与Na+内流的正反馈，不能形成动作电位。对于一段膜来说，达到阈电位的去极化会引起(Na+的)再生性去极化(regenerationdepolarization)而触发动作电位的产生。动作电位在神经纤维上的传导,不会因距离衰竭，也是由于动作电位具有''全”和''无〃特性.。AEAE迫寡讓1.3.4.2局部兴奋与局部电位阈下刺激虽不能引起膜去极化达到阈电位水平，但也可引起少量Na+通道开放，有少量Na+内流引起的去极化迭加在一起，在受刺激部位出现的一个较小去极化，称为局部反应或局部兴奋(localexcitation)。这种去极化电位称为局部的去极化电位(简称局部电位localpotential)。但由于该去极化程度较小，可被(维持当时K+平衡电位的)K+外流所抵消，不能形成再生性去极化，因而不能形成动作电位，局部电位有以下特点：电紧张性扩布(electrotonicpropagation)。不具有“全和无”特性。可以总和(或迭加)。有空间总和(spatialsummation)和时间总和(temporalsummation)。■■i才冲|||衍曹■■■•甲靶世¥儿于甘最0吩輕却遇・■■i才冲|||衍曹■■■•甲靶世¥儿于甘最0吩輕却遇・444-③吋旳■帕f■山M吿斗斗4HpflIW*■企bcmperilwmrPdtRnl■+++++++++++-赤++；^>+++++++++++++-赤++；^>++++*+++++++++++++++++++v'1.3.3.3兴奋在同一个细胞上的传导(1)传导机制—局部电流学说(Localcurrenttheory)，动作电位(兴奋)也就在神经纤维膜上传导开来，称之为神经冲动(nerveimpulse)。(2)跳跃式传导(Saltatoryconduction)局部电流只能出现在与之相邻的朗飞氏结之间，兴奋就以跳跃的方式从一个朗飞氏结传到另一个朗飞氏结，不断向前传导。1.4兴奋在细胞间的传递［目的与要求］掌握经典突触及接头传递的过程及其特点熟悉经典(化学性)突触、运动终板、缝隙连接、细胞间通道、曲张体的结构电突触传递过程、特征及意义了解突触递质化学［重点］经典(化学性)突触传递、神经-骨骼肌接头传递和非突触性化学传递过程和特性突触后电位和终板电位特性［难点］经典(化学性)突触传递过程［课堂组织］讲述与多媒体教具结合，对突触传递过程所发生的事件加以总结，使过程简单条理化便于记忆［教学内容］1.4.1经典的突触传递经典突触概念是指一个神经元的轴突末梢与另一个神经元的胞体或突起相接触的部位1.4.1.1突触结构1.4.1.2经典的突触传递过程经典的突触又称为化学性突触(chemicalsynapse)，其传递过程是通过轴突末梢释放特

殊的化学物质一神经递质(neurotransmitter)而实现的。包括(1)突触前过程(2)突触后过程Si微管微丝突融后膜liiniiiji.i线社体突出前膜Si微管微丝突融后膜liiniiiji.i线社体突出前膜■—灾触间隙小而请亮的~突紐小泡大而有玫密中\心的突.触小迪，\小而有致密中一y-心的炎融小泡经典突触结构o3o3dooo突触前过程(小结)经典突触传递是一个电-化学-电过程:电:指突触前末梢去极化化学：指Ca2+进入突触小体，突触小泡释放神经递质，神经递质扩散，递质与突触后膜上受体(或化学门控通道上的受体)发生特异结合,电位:突触后膜对离子通透性改变,离子进入突触后膜,产生突触后电位.由于突触前膜释放的神经递质性质不同最终引发的突触后电位的性质也不同,突触后电位有:兴奋性突触后电位(excitatorypostsynapticpotential,EPSP)和抑制性突触后电位(inhibitorypostsynapticpotential,IPSP).1.4.2接头传递1.4.2.1神经-肌肉接头处兴奋的传递神经-骨骼肌接头(neuromuscularjunction,也叫运动终板(motorendplate)。神经-肌肉接头处兴奋传递过程与经典突触传递过程基本相似，其化学门控通道为ACh门控通道，产生兴奋性突触后电位，称终板电位(end-platepotential,EPP)

肌琛纤维肌细胞杖氏剜胞肌琛纤维肌细胞杖氏剜胞(3)突触后电位和EPP都是一种局部电位，不具“全或无”特征，但其大小可随Ach释放量增多而增加；不能传播，只能在局部呈紧张性扩布；可以产生总和。由于终板电位的紧张性扩布，它可使与之邻接的普通肌细胞膜去极化而达到阈电位水平，激活该处的电压门控性通道，引发一次可沿整个肌细胞膜传导的动作电位。Ach突触的递质化学神经肌肉接头的传递保持1:1的关系：在终板膜以外的肌纤维膜的基膜上含有能使Ach分解的胆碱酯酶，能将Ach迅速降解，以便再次接受新的Ach。经典突触传递与神经-骨骼肌接头传递的特点单方向性；有时间延迟(突触延搁synapticdelay)易受环境因素和药物的影响：易疲劳性，称为突触疲劳(synapsefatigue)1.4.2.2神经-平滑肌和神经-心肌接头传递曲张体(varicosity)内含有大量的小而具有致密中心的突触小泡，非突触性化学传递(non-synapticchemicaltransmission)当神经冲动抵达曲张体时，递质从曲张体中释放出来，靠弥散作用到达效应细胞膜的受体，使效应细胞发生反应。非突触性化学传递的特点：

传递花费的时间长；不存在1对1的关系，作用较弥散。能否对效应细胞发挥作用，取决于效应细胞膜上有无相应的受体存在。1.4.3电突触(electricsynapse)电突触的结构基础是细胞间的缝隙连结(gapjunction)电突触的两层膜的间隙仅有2〜3nm，连接部位的神经细胞膜并不增厚；膜两侧的胞浆内不存在突触小泡；两层膜之间有沟通两侧细胞浆的水相通道蛋白。由一个细胞动作电位在缝隙连结处的传递与在神经轴突上传播完全一样，神经冲动可以直接传给下一个细胞，并且是双向的，意义在于促使许多细胞产生同步化活动。由一个细胞电突触传递速度快，不易受外界因素的影响和改变。1.5肌肉的收缩［目的与要求］掌握(骨骼肌的)肌丝滑行理论和肌丝滑行机制—横桥周期(循环)骨骼肌兴奋收缩耦联过程

熟悉1•粗、细肌丝中与肌肉收缩、兴奋收缩耦联有关的肌丝蛋白及肌管系统结构特征、意义2•平滑肌的兴奋收缩耦联的触发机制肌肉收缩的外部表现和形成机制影响肌肉收缩的因素了解1•心肌与平滑肌的L管上的Ca2+通道特征2.横桥周期中的能量循环［重点、难点］横桥周期骨骼肌的兴奋收缩耦联前负荷与后负荷对肌肉收缩的影响［课堂组织］讲述与多媒体教具结合［教学内容］与收缩功能有关的骨胳肌细胞超微结构肌原纤维肌凝蛋白（myosin,也叫肌球蛋白）与肌纤蛋白（actin,也叫肌动蛋白）与肌肉收缩有直接关系，被称为收缩蛋白；原肌凝蛋白（tropomyosin,也叫原肌球蛋白）和（troponin，也叫肌宁蛋白）可影响和控制收缩蛋白之间的相互作用，故称它们为调节蛋白。运动神经经肌肉棲头管-I肌膜肌钙蛋白由T、C、I三个亚单位组成的复合体。其中C亚单位（TnC）带有双负电荷的结合位点，对肌浆中出现的Ca2+有很大的亲和力，T（TnT）运动神经经肌肉棲头管-I肌膜肌钙蛋白由T、C、I三个亚单位组成的复合体。其中C亚单位（TnC）带有双负电荷的结合位点，对肌浆中出现的Ca2+有很大的亲和力，T（TnT）与I（Tnl）亚单位位于C亚单位两侧，分别与原肌凝蛋白和肌纤蛋白相结合。1・5・1・2肌管系统①横管（transversetube）系统，简称T管。横管是由肌细胞膜在肌纤维的Z线处向内凹陷而形成。其膜具有与肌膜相类似的特性，可以产生以Na+为基础的去极化和动作电位。②另一套是纵管系统，即肌浆网（sarcoplasmicreticulum，SR），简称L管（纵管，gitudinaltubule）。L管与肌原纤维平行，包绕于肌小节中间部。

L管在接近肌小节两端的T管处，形成特殊的膨大，称为终末池（或称连接肌浆网JunctionalSR,JSR），内贮存大量Ca2+。靠近T管的终末池上有释放Ca2+的通道（或称ryanodinereceptor,RYR）。在与之对置的横管膜或肌膜上有一种L型的Ca2+通道（L-typeCa2+channel）。静息时，横管上的L型Ca2+通道对终末池膜上的释放通道开口起到堵塞作用，只有当横管膜上的电信号到达此处时，L型通道发生构型变化，才消除对终末池膜上通道的堵塞作用，Ca2+大量进入肌浆。肌质网中还存在着一种Ca2+泵（一种特），是Ca2+-Mg2+依赖式ATP殊的离子转运蛋白质酶,Ca2+的升高一方面引起肌丝的相对滑行，另一方面又激活了L管上的Ca2+泵，可以将Ca2+主动转运入终末池。1．5．2骨胳肌的收缩原理和兴奋收缩耦联1．5．2．1肌丝滑行理论（slidingfilamenttheoryofmusclecontraction）肌肉收缩（时），肌小节缩短，是细肌丝（肌纤蛋白丝）在粗肌丝（肌凝蛋白丝）中间主动滑行的收缩时，肌小节中的粗肌丝与细肌丝的长度均未发生变化，只是细肌丝在向粗肌丝中央滑行时，增加了其与粗肌丝重迭的区域，因此H区的宽度减少直至消失，甚至出现细肌丝重迭的新区带，相应肌小节的亮带也变窄。肌丝滑行的机制-横桥周期①当肌浆中Ca2+浓度升高时，Ca①当肌浆中Ca2+浓度升高时，Ca2+与肌钙蛋白C亚单位结合引起肌钙蛋白构象的改变,这种改变也传递给原肌凝蛋白，同时引起原肌凝蛋白构象发生扭转，消除了静息时对肌纤蛋白与横桥结合的障碍肌纤蛋白与横桥两者的结合，并向M线方向的扭动，把细肌丝拉向M线方向，肌小节缩短。Ca2+是触发肌丝相对滑行的因子，因此又称它为去抑制因子。如果肌浆内浓度仍很高，便又可出现横桥同细肌丝上新位点的再结合、再扭动如此反复进行称为横桥循环或横桥周期(cross-bridgecycling),—旦肌浆中的Ca2+浓度减少时，横桥与肌纤蛋白分子解离，则出现相反的变化，肌小节恢复原状，肌肉舒张。肌肉收缩时的能量转换肌肉舒张时，横桥结合的ATP被分解，产生的ADP和无机磷并贮存在头部。此时横桥处于高势能状态，对肌动蛋白保持着高度亲和力。当横桥与肌动蛋白结合时，ADP与无机磷与之分离;在ADP解离的位点，横桥头部马上又与一个ATP结合，结果降低了与肌动蛋白的亲和力，遂使它与肌动蛋白的解离。运动神经经肌肉接头运动神经经肌肉接头1.5.2.2骨胳肌的兴奋收缩耦联在以膜电位的变化为特征的兴奋过程与以肌丝滑行为基础的收缩活动之间，存在的能把两者联系起来的中介过程叫兴奋-收缩耦联(excitation-contractioncoupling)。包括三个主要过程：电兴奋通过横管系统传向肌细胞的深处;三联管结构处信息的传递;肌浆网(即纵管系统)对Ca2+的释放与再聚积。当肌细胞膜兴奋时，动作电位可沿着凹入细胞内的横管膜传导，引起横管膜产生动作电位。

当动作电位传到终末池时，激活T管和L型Ca2+通道，l型Ca2+通道发生构型改变，消除对终末池膜上Ca2+释放通道的堵塞作用，而使终末池内的Ca2+大量进入肌浆，足够与肌钙蛋白（TnC）结合达到饱和；从而触发肌丝的相对滑行，肌肉收缩。肌浆网上的Ca2+泵对Ca2+的亲和力高于肌钙蛋白（TnC）,当肌浆中Ca2+浓度升高时，便使肌浆网上的Ca2+泵激活，因此由肌浆网释放的Ca2+在与TnC短暂结合后，最终全部被Ca2+泵逆着浓度梯度由肌浆中转运到肌浆网中（由分解ATP获得能量），遂使肌浆中Ca2+浓度下降到静息浓度；被回收的Ca2+与终末池中的扣钙素结合，使肌浆网中的Ca2+浓度下降，有助Ca2+泵的转运和终末池中贮存更多的Ca2+。肌钙蛋白与原肌凝蛋白质的构象也随之恢复静息时的状态，重新阻碍横桥与肌纤蛋白质的结合，细肌丝滑出，肌肉舒张。触发骨骼肌兴奋-收缩耦联所需要的Ca2+100%来自肌浆网。心肌的横管（T）膜上的Ca2+通道属另一种通道。电信号使其构型变化时，首先引起横管液（细胞外液）中的Ca2+少量进入肌浆，Ca2+激活终末池上的Ca2+通道，使之开放，肌浆中Ca2+浓度进一步升高。这种过程称做钙触发钙释放。触发心肌兴奋-收缩耦联所需要的Ca2+90