生理学 细胞课件【专业类别】

1、第二章 细胞的基本功能 General Physiology,第一节 细胞的跨膜物质转运功能 Transport Across Cell Membrane,第三节 细胞的生物电现象 Biological electricity of the cells,第四节 肌细胞的收缩功能 The Contraction of Skeletal Muscle,第二节 细胞的跨膜信号转导功能 Transmembrane Signal Transduction,Cell membrane 7.5 to 10 nanometers thick, pliable, elastic Composition: 55%

2、 Protein 25% phospholipids 13% cholesterol, 4% other lipids 3% carbohydrates,第一节 细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能 The Basic Organization and Transporting Function of Cell Membrane,一、膜的化学组成和分子结构 The Chemical Composition and Molecular Structure of the Membrane 液态镶嵌模型（Fluid Mosaic Model) 膜以液态的脂质双层分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构

3、和生理功能的，以-螺旋或球形形式存在的蛋白质。,磷脂双层 双嗜性: 亲水性的头 疏水性的尾 8 nm thick,(一) 脂质双分子层 / Bilayers of phospholipids,以液态的脂质双分子层为基架，具有稳定性和流动性。 The basic structure is a phospholipid bilayer , which is a fluid but stable.,磷脂分子,脂肪酸链,磷酸基团,脂肪酸尾 疏水性 磷酸基团头 亲水性 排列成双层,极性端,非极性端,磷脂双层/Phospholipid bilayer,亲水的头,疏水的尾,亲水的头,(二) 细胞膜蛋白质 /

4、 Membrane Protein,镶嵌或贯穿于脂质双分子层中，生物膜具有的各种功能 与其有关。 1. 膜蛋白的种类 （1）表面蛋白（Peripheral Protein):分布在脂质双分子 层 的内、外表面。 （2）整合蛋白（Integrated Protein):一次或多次贯穿整 个双脂质双分子层（具有疏水性氨基酸构成的片段）。,2. 膜蛋白的功能 （1）跨膜物质转运/Transport （2）受体功能/Receptor （3）酶/Enzyme （4）表面标志/Recognizable part,（三）细胞膜的糖/ Membrane Carbohydrate,1. 有些作为膜受体的“可识别

5、”部分，能特异地与激素、 递质等结合。 “Recognizable” part of the Membrane Receptor, binding with hormone and transmitter.,2. 有些作为抗原决定簇：免疫信息(血型)。 Antigen Motif : immune signal, such as blood group.,二、细胞膜的跨膜物质转运功能 Transport Across Cell Membrane,细胞在正常的新陈代谢中,需要不断从环境中得到氧和营养物质,排出二氧花碳和其他代谢产物,这就需要进 行物质的跨膜转运。 被动转运(Passive tra

6、nsport): 指物质顺电位或化学梯度 的转运过程。 主动转运 (Active transport): 指物质逆浓度梯度或电位 梯度的转运过程。,Models of Passive Transport,Models of Active Transport,（一）被动转运 ( passive transport ) 概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。,特点：1.不耗能 2. 顺电-化学梯度进行 (the electrochemical gradient),分类：单纯扩散 (Simple diffusion) 易化扩散 (Facilitated diffusion),1. 单纯扩散 (Sim

7、ple Diffusion) (1) 概念: 一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度 一侧移动的过程。,CO2i CO2o,O2o O2i,(2) 特点: 扩散速率高 (High diffusion rate) 无饱和性 (No Saturation ) 不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关, 用扩散通量（Flux)表示,其单位是（mol /cm2s) 。,(3) 转运的物质： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素 等少数几种。,2.易化扩散( Facilitated Diffusion ) (1) 概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小

8、的物质,在 特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度 一侧向低浓度一侧移动的过程。 (2) 分类:,经载体的易化扩散/Carrier mediated,经通道的易化扩散/Channel mediated,（1）经通道的易化扩散/ Channel - mediated,转运的物质:各种带电离子,K+i K+o,Na+o Na+i,通道介导的易化扩散的特点: 1. 需要特殊膜蛋白（Ion Channel） 的“帮助”。 2. 扩散的速度高: 通道的外侧面为疏水区, 内侧面为亲水区, 允许水在其中, 因此, 离子能以水溶液的形式通过。 3. 大多通道都有门(Gate), 可以开关, 而且是全开或全关。

9、 4. 浓度和电压依从性（通道变构是有条件的，如化学门控通道、电压门控通道）,（2）经载体的易化扩散 / Carrier - mediated,转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质,Carrier-mediated diffusion 的特点: 需依靠特殊膜蛋白质“Carrier ”的帮助 选择性/Selectivity（特殊膜蛋白质本身有 结构特异性） 饱和性/Saturation（结合位点是有限的） 竟争性/Competition（如:结构类似的两 种物质经同一特殊膜蛋白质转运） ,(二)主动转运(Active Transport) 概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的

10、转运过程。 特点： 分类：, 继发性主动转运 / Secondary Active Transport, 原发性主动转运 / Primary Active Transport,如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等,需要消耗能量,能量由分解ATP来提供； 依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”； 是逆电-化学梯度进行的。,泵转运：Na+-K+泵/Sodium-Potassium pump Na+-K+泵又称Na+-K+-ATPase,即Na+-K+-ATP酶，能分解ATP，释放能量，简称钠泵。,1.It has three receptor sites for binding so

11、dium ions on the inside. 2. It has two receptor sites for binding potassium ions on the outside. 3. The inside portion the this protein near the sodium binding sites has ATPase activity.,当Na+i K+ o时，都可被激活，ATP分解产生能量，将胞内的3个Na+移至胞外和将胞外的2个K+移入胞内。 1. Two potassium ions bind on the outside and three sodiu

12、m ions bind on the inside of the “pump”. 2. The ATPase become activated. 3. An ATP was split to ADP and phosphate, liberating a high-energy phosphate bond of energy. 4. The energy cause a conformational change in the “pump” molecule, extruding the three sodium ions to the outside and the two potassi

13、um ions to the inside.,通道转运与钠-钾泵转运模式图,钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质的转运提供了动力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸的复合体形式进行的联合转运）。,维持高Na+o、高K+i 原先的不均匀分布状态,2K+ 泵至细胞内; 3Na+ 泵至细胞外,分解ATP产生能量,当Na+i/K+o激活,钠-钾泵:,2. 继发性主动转运 /S econdary Active Transport 概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。 1. 逆浓度梯度或逆电位梯度的转运 2. 能量非直接来自ATP的分解，是来自膜两侧 Na+差 3. Na

14、+差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立 的。,分类： 1. 同向转运/ Co - transport 2. 逆向转运/ Counter - transport,(三）出胞和入胞式转运/Exocytosis / Endocytosis 一些大分子物质或团块进出细胞,是通过细胞本身的吞吐活动进行的,亦可属于主动转运过程。 Exocytosis :指细胞把成块的内容物由细胞内排出 的过程。,Endocytosis :指细胞外的大分子物质或团块进入细 胞的过程。 分 为：吞噬 phagocytosis : 转运物质为固体; 吞饮 pinocytosis : 转运物质为液体。,分泌物排出,融合处出

15、现裂口,囊泡向质膜内侧移动,膜性结构包被，形成分泌囊泡,高尔基复合体,粗面内质网合成蛋白性分泌物,出胞：,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,细胞膜上的受体对物质的“辨认”,发生特异性结合，形成复合物,复合物向膜表面的“有被小窝”移动,“有被小窝”处的膜凹陷,凹陷膜与细胞膜断离，形成吞食泡,吞食泡与胞内体的膜性结构相融合,入胞:,复习思考题 1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？ 2.Na+-K+泵的作用意义？ 3.在一般生理情况下,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.

16、 3个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 E. 2个钠离子移出膜外,同时有3个钾离子移入膜内,4、细胞膜的脂质双分子层是( ) A.细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.离子进出细胞的通道 D.受体的主要成分 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,A,C,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象（Bio-electricity）。 细胞生物电现象的普遍性：心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图。,第二节 细胞的跨膜电变化 Trans-membrane

17、Electronic Difference,兴奋性和兴奋的概念 1. 兴奋性（Excitability)：活组织或细胞对外界刺激 发生反应的能力。 2. 兴奋（Excitation)：组织和细胞受刺激时， 其活动由无到有，或由弱到强的过程。 3. 兴奋的本质：在细胞膜两侧出现了电变化。 4. 可兴奋组织和细胞：所有活的组织和细胞， 通常指神经、肌肉和腺体等组织和细胞。,一、静息电位 ( Resting Potential ，RP ) （一）静息电位的现象及相关概念 1. 概 念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存 在的电位差。 ,2. 现象：,3. 证明RP的实验：,（A）当A、B电极都位

18、于细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差。,（B）当A电极位于细胞膜外，B电极插入膜内时，有电位改变，证明膜内、外间有电位差 (内负外正）。,（C）当A、B电极都位于细胞膜内，无电位改变, 表明膜内无电位差。,4.与RP相关的概念： 膜电位（Membrane Potential） : 因电位差存在 于膜的两侧, 所以又称为膜电位。因膜内电位低 于膜外，习惯上 RP 指的是膜内负电位。 RP 值: 哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为 -70-90mV，红细胞约为-10mV左右。 RP 值描述: RP膜内负电位(-70-90mV)=超极化 RP膜内负电位(-70-50mV)=去极化,（二）静息电位

19、的产生机制 1. 化学现象,要在膜两侧形成电位差，必须具备两个条件：膜两侧的离子分布不均，存在浓度差； 对离子有选择性通透的膜。,通透膜,选择性通透膜,膜两侧K+差是促使K+扩散的动力，但随着K+的不断扩散，膜两侧不断加大的电位差是K+继续扩散的阻力，当动力和阻力达到动态平衡时，K+的净扩散通量为零膜两侧的平衡电位。,选择性通透膜,(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-i Cl-o114, A-iA-o 41,2.静息电位的产生条件,主要离子分布：,膜内：,膜外：,静息时细胞膜内外的离子分布,(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选

20、择性 通透性：K+ Cl- Na+ A-,静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性,（2） RP产生机制的膜学说:,K+离子顺浓度差向胞外扩散,膜内K+ 外移，带走正电荷 膜内电位,形成膜外为正、膜内为负的极化状态,当扩散动力（浓度差）与阻力（电场力） 达到动态平衡时，即形成RP,结论: RP的产生主要是K向膜外扩散的结果。 所以，RP又称为K+的平衡电位,证明： Nernst公式的计算： EK=RT/ZFlnK+O/K+i =59.5 logK+O/K+i 同理可算出ENa,因K+的通透性大于Na+近100倍,EK的权重明显大于ENa, 故RP是权重后的EK和ENa的代数和,非常接

21、近于EK。, Hodgkin 和 Katz的实验：在枪乌贼巨大神经 纤维测得RP值为-77mv,与Nernst公式的计算值（-87mv）基本符合。,人工改变K+O/K+i：轴突管内置换等张NaCl, RP消失（即K+iRP）。,二、动作电位(Action Potential, AP) （一）动作电位的概念及现象 1. 概 念：可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电位 基础上 发生一次短暂的、可逆的, 并可向周围扩布的电位 波动称为动作电位。,2. 现象：,去 极 化,上 升 支,下降支,3. 动作电位的图形,刺激,局部电位,阈电位,去极化,零电位,反极化（超射）,复极化,（负、正）后电位,4.动作

22、电位的特征/Characteristic： 5.动作电位的意义/Significance：,是非衰减式传导的电位。 具有“全或无”的现象( All or None):即同一细胞 上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改变的 现象。,AP的产生是细胞兴奋（Excitation)的标志。,6.与AP相关的概念: 极 化(Polarization): 以膜为界，膜电位为外正内负的状态。 去极化(De-polarization): 膜内外电位差向小于 RP 值的方向变化的过程。 超极化(Hyper-polarization): 膜内外电位差向大于 RP 值的方向变化的过程。 复极化(Re-polariz

23、ation): 去极化后再向极化状态恢复的过程。,后电位(After potential)：锋电位下降支最后恢复到 RP 水平以前，一种时间较长、波动较小的电位 变化过程。包括： 负后电位: 去极化后电位， 正后电位: 超去极化后电位,局部电位(Local potential):低于阈电位的去极化电位。,阈电位(Threshold potential):引发AP的临界膜电位 数值。,反极化（Reverse polarization): 细胞膜由外正内负 的极化状态变为内正外负的极性反转过程。,1. AP产生的基本条件: 膜内外存在Na+差: Na+i Na+o 110 K+i K+o 301

24、膜在受到阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加： 即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。 其中， Na+通道开放在前，K+通道开放在后,（二）动作电位的产生机制 The mechanisms of Action Potential,动作电位产生的条件（图示）,2. AP的产生机制:,AP上升支,AP下降支,当细胞受到刺激,细胞膜上少量Na+通道激活而开放,Na+顺浓度差少量内流膜内外电位差局部电位,当膜内电位变化到阈电位时Na通道大量开放,Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引再生式内流,AP的产生机制:,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

25、放,K顺浓度差和膜内正电位的吸引K迅速外流,膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP 下降支）,结论： AP的上升支由Na内流形成，下降支是 K外流形成的; AP的产生是不直接消耗能量的; AP 的峰值为Na的平衡电位。,Nernst 公式的计算 AP 达到的超射值（正电位值）相当于计算 所得的Ena 值。 应用Na通道特异性阻断剂河豚毒后，内 向电流全部消失（AP消失）。,证明：,（ 1） 刺激（Stimulus)： 在细胞膜内施加负相电流（或膜外施加正相电流）刺激时，会引起超极化，不会引发AP；相反，会引起去极化，引发AP； 刺激的分类： 阈刺激(Threshold stimulus) 阈上

26、刺激(Hyper-threshold stimulus) 阈下刺激(Sub-threshold stimulus),3. 关于动作电位的几点说明：,（2）阈电位(Threshold potential)： 是激活电压门控性Na+通道的临界值。即阈电位先引发一定数量的Na+通道开放，Na+迅速大量内流后，再引发更多数量的Na+通道开放，爆发AP。 因此，当膜电位达到阈电位后，导致Na+通道开放与Na+内流之间出现再生性循环。 （3）阈强度（Threshold intensity): 能够使膜的去极化达到阈电位的外加刺激强度。,（4）关于膜电导 膜的离子通过量 衡量膜对各种离子的通透性 Na 电导

27、、K 电导,（5）离子通道的状态 备用状态：关闭，受刺激可以开放； 开放状态：通道开放，离子可以通过； 关闭状态：关闭，失活，无法打开。,三、细胞兴奋后兴奋性的变化 （一)有关概念 兴奋性：活组织或细胞对外界刺激发生反应的能力； 或活组织或细胞对外界刺激产生AP的能力。,可兴奋性组织对刺激的应答表现。,能引起细胞或组织发生反应的所有内、外环境的变化。,反应：,刺激：,组织受刺激后由活动静息 或由活动强弱的过程。,抑制：,组织受刺激后由静息活动 或由活动弱强的过程。,兴奋：,三、 细胞兴奋后兴奋性的变化,绝对不应期（Absolute refractory period)：无论多强的刺激也不能引起

28、再次兴奋的期间。 相对不应期(Relative refractory period)：大于原先的阈强度的刺激才能引起再次兴奋的期间。 超常期：小于原先的阈强度的刺激便能引起再次兴奋的期间。 低常期：大于原先的刺激强度才能再次兴奋的期间。,组织兴奋后兴奋性变化的对应关系,分 期 兴奋性 与AP对应关系 机 制 绝对不应期 降至零 锋电位 钠通道失活 相对不应期 渐恢复 负后电位前期 钠通道部分恢复 超常期 正常 负后电位后期 钠通道大部恢复 低常期 正常 正后电位 膜内电位呈超极化,四、局部兴奋 (Local Excitation),概念： 阈下刺激引起的低于阈电位的去极化，即局部电位，又称局部

29、反应或局部兴奋。,特点： 不具有“全或无”现象:其幅值可随刺激强度的增加而增大。,电紧张方式扩布:其幅值随着传播距离的增加而减小。,具有总和效应：时间性和空间性总和。,时间性总和 (Temporal Summation),空间性总和 (Spatial Summation),五、兴奋在同一细胞上的传导 （一）传导机制：局部电流 (Local Current),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,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 膜内的负电荷由兴奋部位向静息部位移动,形成局部电流,膜内：兴奋部位相邻的静息部位的电位上升

30、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AP,局部电流,（二）传导方式/Conduction： 无髓鞘N纤维的兴奋传导:近距离局部电流； 有髓鞘N纤维的兴奋传导:远距离局部电流(跳跃式),（三）在同一细胞上传导的特点 1、生理完整性 2、 3、 4、 5、,双向性,相对不疲劳性,绝缘性,不衰减性或“全或无”现象,复习思考题 1.静息电位产生的原理是什么？如何证明？ 2.动作电位是怎么发生的？如何证明动作电 位是钠的平衡电位？ 3.发生兴奋过程中，如何证明有兴奋性的变 化？为什么会发生这些变化？ 4.兴奋是如何传导的？影响传导速度的因素 有哪些？ 5.

31、试比较局部电位和动作电位的区别。,6.刺激引起神经兴奋的内因和外因是什么？ 7.绝对不应期是否指潜伏期？潜伏期是否等 于引起兴奋所需的最短刺激作用时间？ 8.神经干上某点发生兴奋后，除向前传导外 能否逆传？为什么？ 9.试比较改变刺激强度，单一神经纤维与神 经干的动作电位变化？为什么？ 10.血K+浓度对兴奋性、RP和AP有何影响？,11、以下关于细胞膜离子通道的叙述,正确的是( ) 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,出现动作电位的复极相 E.钠、钾离子

32、通道被称为化学依从性通道 12、刺激阈指的是( ) A.刺激强度不变,引起组织兴奋的最适作用时间 B.刺激时间不变,引起组织发生兴奋的最小刺激强度 C.用最小刺激强度,刚刚引起组织兴奋的最短作用时间 D.刺激时间不限,能引起组织兴奋的最适刺激强度 E.刺激时间不限,能引起组织最大兴奋的最小刺激强度,C,B,第三节 细胞的跨膜信号转导功能 Trans-membrane Signal Transduction 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：胞外信号的识别与结合、信号转导、胞内效应等三

33、个环节。, 离子通道受体介导的信号转导 Ion-Channel Receptor mediated, G-蛋白偶联受体介导的信号转导 G-protein Coupled Receptor mediated, 蛋白激酶偶联受体介导的信号转导 Protein kinase coupled receptor mediated,跨膜信号转导方式大体有以下三类：,一、离子通道受体介导的信号转导 1.特点：受体本身就是ion-channel 的组成部分 2.分类： 电压性门控通道: Electrically gated channel 化学性门控通道：Chemically gated channel 机械

34、性门控通道: Mechanically gated channel,例子： 神经-肌接头处的信号转导,化学性胞外信号(神经递质，ACh),ACh与受体结合形成复合体,导致离子通道开放,主要是钠通道开放， Na+内流增加,形成终板膜电位（膜电位的上升）,骨骼肌细胞兴奋（产生动作电位）、发生收缩,二、G蛋白偶联受体介导的信号转导 （一）参与信号转导的信号分子 1. 受体：跨膜七次的受体 由细胞外、跨膜和细胞内三个部分组成。 膜外侧部分具有与配体结合的部位 细胞内部分与G-蛋白偶联。,2. G-蛋白 由、和三个亚单位组成， -亚单位为催化亚基，与GDP 结合。,G蛋白的三个亚基： G：3946kD，

35、20多种，有GTP或GDP结合 位点、GTP酶活性、ADP核糖基化位点、 毒素修饰位点及受体和效应器结合位点等。 G：36kD，6种。 G ：78kD，10多种。,G蛋白有两种构象形式： 活化型：G与GTP结合，与G 分离。 非活化型：G与GDP结合，与G 结合成 三聚体。,活化型,非活化型,3. G蛋白效应器：由具有活性的G蛋白激活。 （1） 腺苷酸环化酶： ATP cAMP （2）磷脂酶： 二磷酸肌醇 三磷酸肌醇 + 二酰甘油 （3）磷酸二酯酶： 使环磷酸鸟苷（cGMP)发生降解,4. 第二信使：第一信使作用于细胞后形成的细胞内 信号分子（小分子）。 （1）环磷酸腺苷（cAMP） （2）三

36、磷酸肌醇、二酰甘油 （3）环磷酸鸟苷( cGMP ) （4）钙离子,5. 蛋白激酶：由第二信使激活，使底物蛋白发生 磷酸化。 （1）以作用机制分： 丝氨酸/苏氨酸 蛋白激酶 酪氨酸激酶 （2）以其所依赖的第二信使分： 蛋白激酶A: 由cAMP激活 蛋白激酶C：由二酰甘油激活 蛋白激酶G：由cGMP激活,（二）G蛋白耦联受体介导的信号转导的基本过程,1. 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),ATP,cAMP（第二信使）,细胞内生物效应,激活cAMP依赖的蛋白激酶A,结合G蛋白偶联受体,激活G蛋白(与、亚单位分离),2. 磷脂酰肌醇

37、信号通路,激素（第一信使）,活性型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(亚单位与、亚单位分离),细胞内生物效应,与G蛋白偶联受体结合,三、酪氨酸激酶受体介导的信号转导 受体本身具有激酶的活性，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：具有酪氨酸激酶活性,特点：信号转导与G蛋白无关；无第二信使的产生；,复习思考题 1. 细胞间通讯有哪些方式？各种方式之间有何不同？ 2. 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

38、式之间的异同。 3. 试述细胞信号转导的基本特征。 4. 试比较G蛋白偶联受体介导的几种信号通路之间的 异同。 5. 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。,第四节 肌细胞的收缩功能 Contraction of Muscle Cells 一、肌细胞的收缩功能 （一）N-M接头处的兴奋传递,1. N-M接头的结构 接头前膜： 囊泡内含 ACh,并以囊泡为单位释放Ach （称量子释放）。 接头间隙： 约50-60nm。 接头后膜：（又称终板膜）存在ACh受体（N2受体）， 能与ACh发生特异性结合。,Excitation Transmission of Neuromuscu

39、lar Junction,2.N-M 接头处的兴奋传递过程,当神经冲动传到轴突末梢,膜Ca2通道开放，膜外Ca2向膜内流动,接头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的ACh释放(量子释放),ACh与终板膜上的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电紧张性扩布至肌膜,去极化达到阈电位,爆发肌细胞膜动作电位,N-M接头处的兴奋传递过程,膜Ca2通道开放，膜外Ca2向膜内流动,接头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的ACh释放(量子释放),ACh与终板膜上的N2受体结合， 受体蛋白分子构型改变,终板膜对Na、K (尤其是

40、Na)通透性,3. N-M接头处的兴奋传递特征: （1）是电-化学-电的过程： N末梢AP ACh受体 EPP 肌膜AP （2）具1对1的关系：,接头前膜传来一个AP，便能引起肌细胞兴奋和收缩一次（因每次ACh释放的量，产生的EPP是引起肌膜AP所需阈值的3-4倍）。 神经末梢的一次AP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，能迅速水解ACh）。,4. 影响N-M接头处兴奋传递的因素： （1）阻断 Ach 受体：箭毒和银环蛇毒，肌松剂。 （2）抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药，新斯的明。 （3）自身免疫性疾病： 重症肌无力（抗体破坏 Ach 受体）， 肌无力综合征（抗体破坏N末

41、梢 Ca2+ 通道）。 （4）接头前膜 Ach 释放：肉毒杆菌中毒。,5. EPP的特征： 无“全或无”现象； 无不应期； 有总和现象； EPP的大小与Ach释放量呈正相关。,（二）骨骼肌细胞的结构,1. 肌管系统： 横管系统 (Transverse tubules)：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 Sarcoplasmic reticulum。肌节两端的L管称终池，富含 Ca2+)。 三联管：T管与其两侧的终池组成,2. 肌小节（Sarcomere): 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， 即2条Z线间的区域,肌小节的组成：

42、粗细肌丝,3. 粗肌丝 (Thick filament) / 肌原纤维 (Myofibril)： 由肌球或称肌凝蛋白(Myosin)组成，其头部有一膨大部 - 横桥.,横桥： 能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合; 具有ATP酶的作用, 分解ATP提供能量，使横桥扭动（肌丝滑行）和作功。,肌动蛋白(Actin)：表面有与横桥结合的位点，静息时被原 肌球蛋白掩盖； 原肌球蛋白(Tropomyosin)：静息时掩盖横桥结合位点； 肌钙蛋白(Troponin)：与Ca2+结合变构后,使原肌球蛋白位 移，暴露出结合位点。,细肌丝 ( Thin filament ):,（三）骨骼肌收缩机制/ Mecha

43、nism of Contraction,1.兴奋-收缩耦联 ( Excitation contraction coupling) 三个主要步骤： 肌膜电兴奋的传导: 肌膜产生AP后, AP由横管系统迅速传向肌细胞深处，到达三联管和肌节附近。 三联管处的信息传递：机制尚不很清楚。 肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放: 终池膜上的钙通道开放，终池内的Ca2+ 顺浓度梯度进入肌浆，触发肌丝滑行，肌细胞收缩。 即：Ca2+是兴奋-收缩耦联的耦联物,Excitation-Contraction Coupling,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,原肌球蛋白位移

44、， 暴露细肌丝上的结合位点,Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型,终池膜上的钙通道开放 终池内的 Ca2+ 进入肌浆,2. 肌丝滑行 Sliding theory,A Model of sliding theory,横桥周期：,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+)的通透性增加 产生终板电位(EPP) EPP引起肌膜AP, 肌膜AP沿横管膜传至三联管 终池膜上的钙通道开放 终池内Ca2+进入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白结合 引起

45、肌钙蛋白的构型改变 原肌凝蛋白发生位移 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,肌丝滑行几点说明: 1. 肌细胞收缩时肌原纤维的缩短,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。, 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带边缘的距离不变,即细肌丝长度不变; 明带和H带变窄。,因为：,2. 横桥的循环摆动，细肌丝向肌节中央(粗肌丝内)滑行，滑行中由于肌肉的负荷而受阻，便产生张力。 3. 横桥的循环摆动在肌肉中是非同步的，从而肌肉产生恒定的张力和连续的缩短。 4. 横桥循环摆动的参入数目及摆动速率，是决定肌肉缩短程度、速度和肌张力的关键因素。,（四）骨骼肌舒张 (Relaxation) 机制,兴奋-收缩耦联后,肌膜电位复