生理學(xué)課件第02章細胞的基本功能2017版護理本科人衛(wèi)第3版.ppt

1,第二章 細胞的基本功能,見賢思齊焉，見不賢而內(nèi)自省也。 論語里仁,2,細胞的基本功能,細胞膜 物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能（自學(xué)）：細胞膜受體；配體 生物電活動（神經(jīng)細胞） 靜息電位 動作電位 肌細胞的收縮（骨骼?。?3,第一節(jié) 細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,4,病例遺傳性球形紅細胞增多癥,患者女性，22歲。臨床表現(xiàn)為貧血、黃疸，有十多年的貧血病史。該患者有明顯的脾大。實驗室檢查表明該患者的紅細胞大部分是小的球形紅細胞，而且這種紅細胞的滲透脆性較高。將患者的紅細胞體外孵育時， 溶血較正常人嚴重。 如果加入糖和ATP可明顯抑制溶血的發(fā)生。 查該患者紅細胞內(nèi)鈉和鉀濃度正常， 但細胞膜對鈉和鉀的通透性是正常的3倍，并且細胞膜上的鈉-鉀泵水平也是正常的3倍。,5,案例問題,紅細胞為什么會破裂（溶血）？ 水的跨膜轉(zhuǎn)運 鈉和鉀是如何通過細胞膜的？ 離子的跨膜轉(zhuǎn)運 為什么加入糖和ATP能夠抑制溶血？ 鈉-鉀泵的生理作用、意義,6,學(xué)習(xí)目標,熟悉單純擴散轉(zhuǎn)運的物質(zhì)、動力 掌握易化擴散的概念、方式、轉(zhuǎn)運物質(zhì)、動力；熟悉載體介導(dǎo)的易化擴散和通道介導(dǎo)的易化擴散的特點 掌握主動轉(zhuǎn)運的概念、方式、轉(zhuǎn)運物質(zhì)、動力 掌握鈉-鉀泵作用、生理意義 了解出胞和入胞,化學(xué)組成：脂質(zhì)；蛋白質(zhì)；糖 液態(tài)鑲嵌模型,7,一、細胞膜的結(jié)構(gòu)概述,8,二 、細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的動力（決定轉(zhuǎn)運方向） 勢能（電-化學(xué)驅(qū)動力）：濃度勢能；電荷勢能 化學(xué)能：ATP 跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的方式 細胞膜的通透性 決定物質(zhì)通過細胞膜的難易程度,9,二 、細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,脂溶性物質(zhì)；氣體；水 單純擴散（simple diffusion） 動力：勢能 非脂溶性的小分子物質(zhì)或帶電離子 細胞膜蛋白質(zhì)輔助 易化擴散（facilitated diffusion） 主動轉(zhuǎn)運（active transport） 大分子和顆粒物質(zhì) 膜泡運輸：出胞/入胞（吞噬；吞飲）,10,易化擴散（facilitated diffussion）,一些不溶于脂質(zhì)或在脂質(zhì)中溶解度很小的物質(zhì)，在細胞膜結(jié)構(gòu)中特殊蛋白質(zhì)的協(xié)助下，從膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴散的過程 動力：勢能 膜蛋白 載體（carrier）介導(dǎo)的易化擴散 通道（channel）介導(dǎo)的易化擴散,11,載體介導(dǎo)的易化擴散,轉(zhuǎn)運物質(zhì)：水溶性小分子物質(zhì) 特點 結(jié)構(gòu)特異性 飽和現(xiàn)象 競爭性抑制,12,通道介導(dǎo)的易化擴散,轉(zhuǎn)運物質(zhì): 離子 基本特征 離子選擇性 轉(zhuǎn)運速度快 門控性 電壓門控通道 化學(xué)門控通道 機械門控通道,細胞通過本身的某種耗能過程，將某種物質(zhì)的分子或離子由膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一側(cè)的過程 動力：化學(xué)能（ATP） 膜蛋白 直接利用（原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運）：ATP酶（泵） 間接利用（繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運）：載體,13,主動轉(zhuǎn)運,同向轉(zhuǎn)運體 反向轉(zhuǎn)運體,14,繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運舉例,15,鈉-鉀泵（鈉-鉀依賴式ATP酶）,每分解一分子ATP，將3個Na+移出胞外，將2個K+移入胞內(nèi) 維持鈉和鉀的跨膜梯度 細胞內(nèi)高鉀維持代謝反應(yīng) 維持細胞內(nèi)滲透壓和細胞容積 細胞發(fā)生電活動的基礎(chǔ) 生電效應(yīng) 細胞外高鈉提供勢能儲備 抑制劑: 哇巴因,16,案例問題,紅細胞為什么會破裂（溶血）？ 水的跨膜轉(zhuǎn)運 鈉和鉀是如何通過細胞膜的？ 離子的跨膜轉(zhuǎn)運 為什么加入糖和ATP能夠抑制溶血？ 鈉-鉀泵的生理作用、意義,17,小結(jié),知識點1：物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運 記憶：易化擴散、主動轉(zhuǎn)運的概念；通道、載體的特點 理解：物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運的影響因素（動力、通透性） 應(yīng)用：各轉(zhuǎn)運方式轉(zhuǎn)運的物質(zhì) 知識點2：鈉-鉀泵 記憶：鈉鉀泵的生理作用 理解：鈉鉀泵的生理意義 應(yīng)用：鈉鉀泵異常對機體的影響,第三節(jié) 細胞的生物電現(xiàn)象,18,我不欲人之加諸我也，吾亦欲無加諸人。 論語公冶長,病例原發(fā)性高血鉀周期性麻痹,患者男性，10歲?；加屑∪饴楸园Y，肌肉周期性攣縮并伴有疼痛，隨后反應(yīng)遲緩，肌肉發(fā)生癱瘓。體格檢查：血鉀 6.8 mmol/L（正常4.5 mmol/L），細胞內(nèi)鉀離子明顯降低，癥狀發(fā)生時，骨骼肌細胞膜靜息電位幅度降低。同時使用胰島素和沙丁胺醇（2受體激動劑），癥狀得到明顯緩解。,19,20,案例問題,患者為什么會癱瘓？ 興奮和興奮性 患者靜息電位為什么會降低？ 靜息電位的產(chǎn)生機制 細胞內(nèi)外鉀離子濃度異常與癱瘓有什么關(guān)系？ 生物電現(xiàn)象：靜息電位和動作電位 動作電位的產(chǎn)生條件 為什么肌肉先出現(xiàn)攣縮再出現(xiàn)癱瘓？ 動作電位的產(chǎn)生機制,一、靜息電位（resting potential）及其產(chǎn)生機制,細胞處于靜息狀態(tài)時，膜兩側(cè)存在的外正內(nèi)負的電位差 以神經(jīng)細胞為例：-70 mV,21,靜息電位,極化（polarization） 超極化（hyperpolarization） 去極化（depolarization） 超射（overshoot） 復(fù)極化（repolarization）,22,靜息電位產(chǎn)生的機制,離子的跨膜轉(zhuǎn)運/流動 電-化學(xué)驅(qū)動力（electrochemical driving force） 濃度差鈉-鉀泵 細胞膜的選擇通透性 離子通道,23,平衡電位,驅(qū)動力：濃度差；電荷差 平衡電位：電驅(qū)動力 = -化學(xué)驅(qū)動力 Nernst公式 Ex = ln = 60 log （mV） EK = -102 mV ENa = +56 mV ECl = -76 mV Eca = +123 mV,24,RT ZF,Xo Xi,Xo Xi,影響靜息電位的因素,K+平衡電位 細胞內(nèi)外K+濃度差 K+外流 細胞膜對Na+的通透性 Na+內(nèi)流 去極化 鈉泵活動水平 超極化,25,二、動作電位及其產(chǎn)生機制,細胞的動作電位（action potential） 細胞受刺激時在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴布的電位變化 峰電位（spike potential） 去極相 復(fù)極相 后電位（after-potential） 負后電位 正后電位,26,動作電位產(chǎn)生機制,動作電位的產(chǎn)生機制：離子的跨膜流動 電-化學(xué)驅(qū)動力及其變化 細胞膜通透性的變化,27,動作電位產(chǎn)生機制,28,動作電位的產(chǎn)生機制,離子跨膜流動 電化學(xué)驅(qū)動力 離子通道 去極相 Na+內(nèi)流（ Na+平衡電位） 鈉通道 河豚毒 復(fù)極相 K+外流 鉀通道 四乙胺,29,動作電位的產(chǎn)生條件與閾電位,閾電位（threshold potential） 能觸發(fā)動作電位（鈉通道大量開放）的膜電位臨界值 能觸發(fā)膜去極化與鈉通道開放形成正反饋的膜電位水平,30,動作電位的特點,“全或無”現(xiàn)象 要么不產(chǎn)生，要產(chǎn)生就是最大幅度 不衰減性傳導(dǎo) 幅度不會因為傳導(dǎo)距離的增加而減小 脈沖式 動作電位之間總有一定的間隔（絕對不應(yīng)期）,31,動作電位的傳導(dǎo),細胞膜依次產(chǎn)生動作電位 機制：局部電流,32,跳躍式傳導(dǎo)（saltatory conduction）,有髓神經(jīng)纖維 只能在郎飛結(jié)處產(chǎn)生動作電位,33,興奮性,刺激與反應(yīng) 刺激的條件 強度 閾強度（threshhold）：當一個刺激的其它參數(shù)不變時，剛好引起組織產(chǎn)生反應(yīng)的刺激強度 閾刺激；閾上刺激；閾下刺激 持續(xù)時間 強度-時間變化率 反應(yīng) 興奮；抑制,34,興奮性,興奮性（excitability） 對刺激產(chǎn)生興奮的能力或特性 可興奮組織（共同反應(yīng)：動作電位） 神經(jīng)組織 神經(jīng)沖動 肌組織 收縮 腺組織 分泌 衡量指標：閾強度（與興奮性成負相關(guān)）,35,興奮性的周期性變化,絕對不應(yīng)期 相對不應(yīng)期 超常期 低常期,36,三、局部電位及其特性,閾下刺激使少量鈉通道開放 特點 隨刺激強度增大而增大 衰減性傳導(dǎo) 總和反應(yīng) 空間總和 時間總和,37,38,案例問題,患者為什么會癱瘓？ 興奮和興奮性 患者靜息電位為什么會降低？ 靜息電位的產(chǎn)生機制 細胞內(nèi)外鉀離子濃度異常與癱瘓有什么關(guān)系？ 生物電現(xiàn)象：靜息電位和動作電位 動作電位的產(chǎn)生條件 為什么肌肉先出現(xiàn)攣縮再出現(xiàn)癱瘓？ 動作電位的產(chǎn)生機制,39,小結(jié),知識點3：靜息電位 記憶：靜息電位的概念、產(chǎn)生機制；與膜電位變化有關(guān)的名詞 理解：離子跨膜流動的影響因素 應(yīng)用：血鉀異常對靜息電位的影響 知識點4：動作電位 記憶：動作電位的概念、組成、特點、產(chǎn)生機制、傳播機制；鈉通道的特點；閾強度、閾刺激、閾電位 理解：動作電位幅度的影響因素；鈉通道再生性循環(huán)；跳躍式傳導(dǎo)的意義 應(yīng)用：鈉通道阻斷劑的臨床應(yīng)用,40,小結(jié),知識點5：興奮性及其變化 記憶：興奮性的概念、衡量指標；可興奮組織；神經(jīng)細胞興奮性的周期性變化 理解：細胞膜電位和鈉通道對興奮性的影響 應(yīng)用：電解質(zhì)異常對細胞興奮性的影響 知識點6：局部電位 記憶：局部電位的概念、特點 理解：局部電位與動作電位的區(qū)別以及關(guān)系 應(yīng)用：人體中的局部電位,第四節(jié) 肌細胞的收縮,41,知之者不如好之者，好之者不如樂之者。 論語雍也,病例重癥肌無力,患者女性，30歲，近三個月來感覺渾身乏力和易疲勞。近一周，上述癥狀明顯加重，梳頭困難并伴有眼瞼下垂，上樓梯時幾次摔倒在地，休息后可緩解。體格檢查：血清中膽堿能受體抗體增多，重復(fù)刺激運動神經(jīng)元時骨骼肌的反應(yīng)下降。使用新斯的明治療后癥狀減輕。,42,43,案例問題,患者為什么會出現(xiàn)肌無力的表現(xiàn)？ 神經(jīng)-肌接頭的興奮傳遞 興奮-收縮耦聯(lián) 骨骼肌收縮機制 患者的癥狀為什么休息后緩解，而反復(fù)刺激運動神經(jīng)骨骼肌的反應(yīng)性下降？ 膽堿能受體抗體與患者癥狀有什么關(guān)系？ 如何進行治療？新斯的明為什么有效？ 神經(jīng)-肌接頭的興奮傳遞,44,學(xué)習(xí)目標,掌握神經(jīng)-肌接頭興奮傳遞的過程 熟悉興奮-收縮耦聯(lián)的過程、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、關(guān)鍵離子 熟悉骨骼肌收縮的機制、肌絲的分子組成及其作用 了解肌肉收縮的形式、影響因素,骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞,骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處的結(jié)構(gòu),45,骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處的結(jié)構(gòu),接頭前膜 突觸小泡（乙酰膽堿） 接頭間隙 接頭后膜（終板膜） N2型乙酰膽堿受體 乙酰膽堿酯酶,46,骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞過程,電-化學(xué)-電 神經(jīng)末梢動作電位（電）乙酰膽堿釋放（化學(xué)） 鈣通道開放（去極化）細胞內(nèi)Ca2+ 突觸囊泡釋放乙酰膽堿：出泡（量子式釋放） 乙酰膽堿（化學(xué)）骨骼肌細胞動作電位（電） 乙酰膽堿受體開放Na+內(nèi)流終板膜去極化 終板電位（局部電位）骨骼肌細胞動作電位 微終板電位：單個囊泡釋放的乙酰膽堿引起的終板膜電位微小的去極化 乙酰膽堿酯酶分解乙酰膽堿,47,骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián),肌管系統(tǒng) 三聯(lián)管,48,骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián),三聯(lián)管 T管 肌質(zhì)網(wǎng) L型鈣通道 Ca2+釋放通道 鈣泵（鈣回收）,49,橫紋肌細胞的興奮-收縮耦聯(lián),50,骨骼肌的收縮機制,肌絲滑行理論（myofilament sliding theory）,51,肌絲的分子組成,粗肌絲 肌球蛋白（myosin） 橫橋（cross-bridge） 與細肌絲結(jié)合 向M線方向扭動 ATP酶活性,52,肌絲的分子組成,細肌絲 肌動蛋白（actin） 構(gòu)成細肌絲主干 橫橋結(jié)合位點 原肌球蛋白（tropomyosin） 掩蓋橫橋結(jié)合位點 肌鈣蛋白（troponin） T亞單位：與原肌球蛋白相連 I亞單位：與肌動蛋白相連 C亞單位：能夠與Ca2+結(jié)合,53,肌絲滑行的基本過程,54,化學(xué)能機械能 橫橋周期 （cross bridge cycling） 結(jié)合 擺動 解離 復(fù)位,骨骼肌的收縮形式,等長收縮和等張收縮 單收縮和強直收縮,55,影響骨骼肌收縮的主要因素,前負荷（preload） 初長度（initial length） 最適初長度（optimal initial length）,56,影響骨骼肌收縮的主要因素,后負荷（afterload） 與產(chǎn)生張力呈正相關(guān) 與收縮速度呈負相關(guān) 肌肉收縮能力（contractility） 細胞內(nèi)Ca2+濃度 ATP酶活性,57,58,案例問題,患者為什么會出現(xiàn)肌無力的表現(xiàn)？ 神經(jīng)-肌接頭的興奮傳遞 興奮-收縮耦聯(lián) 骨骼肌收縮機制 患者的癥狀為什么休息后緩解，而反復(fù)刺激運動神經(jīng)骨骼肌的反應(yīng)性下降？ 膽堿能受體抗體與患者