細胞的基本功能-醫(yī)學生理學-課件1-02

1、細胞細胞人體的最基本的功能單位人體的最基本的功能單位 本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 細胞膜的生物電現(xiàn)象細胞膜的生物電現(xiàn)象 細胞的信號轉(zhuǎn)導功能細胞的信號轉(zhuǎn)導功能 肌細胞的收縮功能肌細胞的收縮功能 第二章第二章 細胞的基本功能細胞的基本功能 細胞膜的作用：細胞膜的作用： v細胞膜是細胞和環(huán)境之間的屏障；細胞膜是細胞和環(huán)境之間的屏障； v細胞膜有物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能；細胞膜有物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能； 細胞膜還有跨膜信息傳遞功能。細胞膜還有跨膜信息傳遞功能。 組成：組成： 脂質(zhì)（脂質(zhì)（lipid） 蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)（protein） 糖類糖類 一、膜的化學組成和分子結(jié)構(gòu)一、膜的化學組成和

2、分子結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 液態(tài)鑲嵌模型液態(tài)鑲嵌模型 fluid mosaic model 以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架， 其間鑲嵌著許多具有不同功能的其間鑲嵌著許多具有不同功能的 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 1.脂質(zhì)雙分子層：脂質(zhì)雙分子層： 磷脂（磷脂（phospholipid）70% 分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu) 雙嗜性分子雙嗜性分子 作用作用 使膜具有流動性使膜具有流動性 膽固醇（膽固醇（cholesterol）30% 作用作用 流度阻尼器流度阻尼器 2.細胞膜蛋白細胞膜蛋白 表面蛋白質(zhì)（表面蛋白質(zhì)（peripheral protein） 特點特點 吸附在膜的內(nèi)、外表面吸附在膜的內(nèi)、外表面

3、舉例舉例 紅細胞膜內(nèi)的骨架蛋白紅細胞膜內(nèi)的骨架蛋白 整合蛋白（整合蛋白（integral protein） 特點特點 一次或反復多次穿越脂質(zhì)一次或反復多次穿越脂質(zhì) 雙分子層雙分子層 舉例舉例 載體載體 通道通道 離子泵離子泵 3.細胞膜糖類細胞膜糖類 l小分子物質(zhì)和水小分子物質(zhì)和水 單純擴散單純擴散 膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運 l大分子物質(zhì)大分子物質(zhì) 出胞和入胞出胞和入胞 l定義定義 l擴散方向擴散方向 高濃度高濃度 低濃度低濃度 l特點特點 不消耗能量不消耗能量 l舉例舉例 O2 、 N2 、 CO2 、 乙醇乙醇 l不消耗能量不消耗能量 經(jīng)載體的易化擴散經(jīng)載體的易化擴散 經(jīng)通

4、道的易化擴散經(jīng)通道的易化擴散 l消耗能量消耗能量 主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 l定義定義 l擴散方向擴散方向 高濃度高濃度 低濃度低濃度 l特點特點 *需要膜蛋白（載體）的幫助需要膜蛋白（載體）的幫助 *順濃度梯度擴散順濃度梯度擴散,不消耗能量不消耗能量 *特異性特異性 *飽和性飽和性 *競爭性抑制競爭性抑制 擴散方向：擴散方向： 定義：定義： 高濃度高濃度 低濃度（電位梯度）低濃度（電位梯度） 門控性門控性 gating 選擇性（取決于孔道的口徑、化學選擇性（取決于孔道的口徑、化學 結(jié)構(gòu)和帶電狀況）結(jié)構(gòu)和帶電狀況） 特點：特點： 順濃度或電位梯度擴散，不消耗能量順濃度或電

5、位梯度擴散，不消耗能量 需要膜蛋白（離子通道）需要膜蛋白（離子通道）*的幫助的幫助 *離子通道為貫穿脂質(zhì)雙層，中央帶有離子通道為貫穿脂質(zhì)雙層，中央帶有 親水性孔道的膜蛋白。親水性孔道的膜蛋白。 l化學門控通道（化學門控通道（chemically-gated channel） l電壓門控通道電壓門控通道(voltage-gated channel) l機械門控通道機械門控通道 （mechanically-gated ion channel) 三類通道：三類通道： l定義定義 通道的開閉受膜兩側(cè)電位差控通道的開閉受膜兩側(cè)電位差控 制的離子通道制的離子通道 l舉例舉例 Na通道通道 、 鉀通道、鉀通

6、道、 Ca通道等通道等 電壓門控通道電壓門控通道跨膜信號跨膜信號 轉(zhuǎn)導過程：轉(zhuǎn)導過程： 鈉離子鈉離子 鉀離子鉀離子 l跨膜電位的改變；跨膜電位的改變； l結(jié)構(gòu)域中精氨酸或賴氨酸產(chǎn)結(jié)構(gòu)域中精氨酸或賴氨酸產(chǎn) 生位移；生位移； l誘發(fā)通道誘發(fā)通道“閘門閘門”的開放；的開放； l細胞膜出現(xiàn)新的電變化。細胞膜出現(xiàn)新的電變化。 l定義定義 由某些化學物質(zhì)控制其開、閉由某些化學物質(zhì)控制其開、閉 的通道（配體門控通道）的通道（配體門控通道） l舉例舉例 N型型Ach受體陽離子通道受體陽離子通道 五個亞單位構(gòu)成的五聚體五個亞單位構(gòu)成的五聚體 （2） 其中其中2結(jié)合兩分子的結(jié)合兩分子的Ach。 兩個兩個亞單位同兩

7、分子亞單位同兩分子ACh結(jié)合；結(jié)合； N-型型ACh門控通道開放門控通道開放 ； Na+內(nèi)流內(nèi)流 ； 形成終板電位形成終板電位 。 N2型型ACh受體陽離子通道受體陽離子通道的跨膜信號轉(zhuǎn)導過程的跨膜信號轉(zhuǎn)導過程 l定義定義 細胞直接利用代謝產(chǎn)生的能細胞直接利用代謝產(chǎn)生的能 量將物質(zhì)逆濃度梯度或電位量將物質(zhì)逆濃度梯度或電位 梯度跨膜轉(zhuǎn)運的過程。梯度跨膜轉(zhuǎn)運的過程。 舉例舉例 Na泵、泵、Ca泵等泵等 l特點特點 *物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度轉(zhuǎn)運物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度轉(zhuǎn)運 *消耗能量消耗能量 *需要膜蛋白（離子泵亦稱需要膜蛋白（離子泵亦稱ATP酶酶)的幫助的幫助 l又稱鈉泵（又稱鈉泵（sodium

8、 pump） l又稱又稱Na+-K+-ATPase l分解一個分解一個ATP 膜內(nèi) 膜外 3Na+ 3Na+ （12） （30）2K+ 2K+ 生理意義：生理意義： *胞內(nèi)高鉀為許多代謝反應所必需胞內(nèi)高鉀為許多代謝反應所必需 *維持胞漿滲透壓和細胞容積的相對穩(wěn)定維持胞漿滲透壓和細胞容積的相對穩(wěn)定 *有助于細胞內(nèi)有助于細胞內(nèi)PH的穩(wěn)定的穩(wěn)定 *生物電活動的前提條件生物電活動的前提條件 *生電性生電性 *是其他物質(zhì)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的動力是其他物質(zhì)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的動力 l又稱又稱Ca2+-ATP酶酶 l分布在細胞膜、肌漿網(wǎng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分布在細胞膜、肌漿網(wǎng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng) l分解一個分解一個ATP 胞漿胞漿 胞外胞

9、外 1Ca+ 1Ca+ l機制機制 l作用是維持細胞內(nèi)外的鈣離子濃度梯度作用是維持細胞內(nèi)外的鈣離子濃度梯度 l定義定義 許多物質(zhì)在進行許多物質(zhì)在進行濃度梯度或濃度梯度或 電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運時，所電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運時，所 需的能量并不直接來自需的能量并不直接來自ATP 的分解，而是來自的分解，而是來自Na+在膜兩在膜兩 側(cè)的濃度勢能差，后者是鈉側(cè)的濃度勢能差，后者是鈉 泵利用分解泵利用分解ATP釋放的能量建立釋放的能量建立 的。這種的。這種間接利用間接利用ATP能量的能量的主主 動轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)運過程稱為過程稱為。 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的特點：繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的特點： 逆濃度差或電位差轉(zhuǎn)運逆濃度差或電位差轉(zhuǎn)運

10、 不直接伴隨不直接伴隨ATP的消耗的消耗 鈉泵形成的勢能貯備是繼發(fā)性鈉泵形成的勢能貯備是繼發(fā)性 主動轉(zhuǎn)運的必要條件主動轉(zhuǎn)運的必要條件 轉(zhuǎn)運過程伴有轉(zhuǎn)運過程伴有Na+順濃度梯度進入細胞內(nèi)順濃度梯度進入細胞內(nèi) l舉例舉例 葡萄糖和氨基酸在小腸粘膜上葡萄糖和氨基酸在小腸粘膜上 皮和腎小管上皮的重吸收，甲皮和腎小管上皮的重吸收，甲 狀腺上皮細胞的聚碘等。狀腺上皮細胞的聚碘等。 l同向轉(zhuǎn)運（同向轉(zhuǎn)運（symport） l逆向轉(zhuǎn)運（逆向轉(zhuǎn)運（antiport）或交換）或交換exchange） l利用鈉泵活動造成的膜兩側(cè)利用鈉泵活動造成的膜兩側(cè)Na+的濃度勢能的濃度勢能 l 胞漿胞漿 胞外胞外 3Na+ 3

11、Na+ 1Ca2+ 1Ca2+ l對心肌細胞的活動有重要意義（胞內(nèi)低對心肌細胞的活動有重要意義（胞內(nèi)低Ca2+） 內(nèi)入內(nèi)入 外排外排 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 移向移向 細胞內(nèi)大分子物質(zhì)或物質(zhì)顆粒的外排細胞內(nèi)大分子物質(zhì)或物質(zhì)顆粒的外排 出胞出胞 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體 高爾基復合體高爾基復合體 細胞膜內(nèi)側(cè)細胞膜內(nèi)側(cè) 合成合成 分泌囊泡分泌囊泡 融合融合 破裂破裂 釋放釋放 l兩種形式兩種形式 持續(xù)不間斷持續(xù)不間斷 受化學或電信號的調(diào)節(jié)受化學或電信號的調(diào)節(jié) 神經(jīng)末梢釋放遞質(zhì)神經(jīng)末梢釋放遞質(zhì) 杯細胞分泌黏液杯細胞分泌黏液 l定義定義 大分子物質(zhì)或物質(zhì)團塊（如細大分子物質(zhì)或物質(zhì)團塊（如細 菌、細胞碎片

12、）進入細胞的過菌、細胞碎片）進入細胞的過 程。程。 l 吞噬（吞噬（phagocytosis） 巨噬細胞巨噬細胞 中性粒細胞中性粒細胞 吞飲（吞飲（pinocytosis） 所有細胞所有細胞 l液相入胞（液相入胞（fluid-phase endocytosis） 細胞外液及其所含的溶質(zhì)連續(xù)不細胞外液及其所含的溶質(zhì)連續(xù)不 斷地以吞飲的方式進入細胞。斷地以吞飲的方式進入細胞。 l受體介導入胞（受體介導入胞（receptor-mediated endocytosis） 通過被轉(zhuǎn)運物質(zhì)與膜表面的特殊通過被轉(zhuǎn)運物質(zhì)與膜表面的特殊 受體蛋白質(zhì)相互作用而引起的入受體蛋白質(zhì)相互作用而引起的入 胞現(xiàn)象，如結(jié)合鐵

13、離子的運鐵蛋胞現(xiàn)象，如結(jié)合鐵離子的運鐵蛋 白。白。 l物質(zhì)被細胞膜上相應受體物質(zhì)被細胞膜上相應受體 “辯認辯認”并特異結(jié)并特異結(jié) 合合 ； l形成的復合物在膜中橫向移動，向復衣凹陷集形成的復合物在膜中橫向移動，向復衣凹陷集 中中 ； l膜向胞漿側(cè)凹陷，最后與膜斷離，在胞內(nèi)形成膜向胞漿側(cè)凹陷，最后與膜斷離，在胞內(nèi)形成 吞飲泡吞飲泡 ； l受體和結(jié)合的配體分離；受體和結(jié)合的配體分離； l入胞物質(zhì)被轉(zhuǎn)運到能利用它們的細胞器中入胞物質(zhì)被轉(zhuǎn)運到能利用它們的細胞器中 ； l在胞內(nèi)體膜上的受體經(jīng)循環(huán)小泡移回到細胞膜在胞內(nèi)體膜上的受體經(jīng)循環(huán)小泡移回到細胞膜 重復利用重復利用 l受體介導式入胞：受體介導式入胞：

14、 過過 程程特特 點點 物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)的凈移動物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)的凈移動 分子在載體蛋白的幫助下跨膜擴散。細胞本身不分子在載體蛋白的幫助下跨膜擴散。細胞本身不 耗能。結(jié)構(gòu)特異性、飽和現(xiàn)象和競爭性抑制。耗能。結(jié)構(gòu)特異性、飽和現(xiàn)象和競爭性抑制。 某些離子在膜上有相應的離子通道（相對選擇性）某些離子在膜上有相應的離子通道（相對選擇性） 被動過程被動過程 ( (順電順電- -化化 學梯度學梯度 不耗能）不耗能） 單純擴散單純擴散 載體載體 通道通道 易易 化化 擴擴 散散 通道開放時，離子順其濃度梯度經(jīng)通道擴散?？赏ǖ篱_放時，離子順其濃度梯度經(jīng)通道擴散?？?受特異性阻斷劑的影響。受特異

15、性阻斷劑的影響。 主動過程 主動過程 主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運物質(zhì)在特殊蛋白質(zhì)的幫助下逆電物質(zhì)在特殊蛋白質(zhì)的幫助下逆電化學梯度化學梯度 的轉(zhuǎn)運，需要消耗能量的轉(zhuǎn)運，需要消耗能量 同時而轉(zhuǎn)運其他物質(zhì)，最終由鈉泵提供能量同時而轉(zhuǎn)運其他物質(zhì)，最終由鈉泵提供能量 ( (逆電逆電化化 學梯度學梯度 耗能）耗能） 出出 胞胞 細胞內(nèi)大分子物質(zhì)通過膜上暫時出現(xiàn)的裂孔而排出細胞內(nèi)大分子物質(zhì)通過膜上暫時出現(xiàn)的裂孔而排出 入入 胞胞 細胞攝取大分子物質(zhì)的過程細胞攝取大分子物質(zhì)的過程 繼發(fā)主動繼發(fā)主動 轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運 是主動轉(zhuǎn)運的另一種形式，在伴隨是主動轉(zhuǎn)運的另一種形式，在伴隨Na轉(zhuǎn)運的轉(zhuǎn)運的 + G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導蛋

16、白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導 酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導 離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導 第二節(jié)細胞的信號轉(zhuǎn)導第二節(jié)細胞的信號轉(zhuǎn)導signal transduction 外界信號不進入細胞或直接影響細胞內(nèi)過程外界信號不進入細胞或直接影響細胞內(nèi)過程 跨膜信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)具有放大功能跨膜信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)具有放大功能 通過少數(shù)幾種類似的途徑實現(xiàn)轉(zhuǎn)導過程通過少數(shù)幾種類似的途徑實現(xiàn)轉(zhuǎn)導過程 G蛋白耦聯(lián)受體蛋白耦聯(lián)受體 7次跨膜受體次跨膜受體 G蛋白蛋白 G蛋白效應器蛋白效應器 酶酶 腺甘酸環(huán)化酶（腺甘酸環(huán)化酶（AC） 磷脂酶磷脂酶C （PLC） 依賴于依賴于cGMP 磷酸磷酸 二

17、酯酶（二酯酶（PDE） 離子通道離子通道 一、一、G蛋白耦聯(lián)受體介到導的信號轉(zhuǎn)導蛋白耦聯(lián)受體介到導的信號轉(zhuǎn)導 G-蛋白由蛋白由、和和亞單位組成亞單位組成 ， 亞單位起催化作用亞單位起催化作用 l第二信使第二信使 ( second messenger ) cAMP、IP3、DG、 cGMP、Ca2+等 l蛋白激酶蛋白激酶( protein kinase) 絲氨酸絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶蘇氨酸蛋白激酶 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶 PKA PKC等等 1.cAMP-PKA途徑途徑 2.IP3-Ca2+途徑，途徑， DG-PKC途徑途徑 3.G蛋白蛋白-離子通道途徑離子通道途徑 心肌細胞膜心肌細胞膜M

18、2受體受體+Ach Gi KAch通道通道 光光+視紫紅質(zhì)視紫紅質(zhì) Gt cGMP依賴的磷酸二酯酶依賴的磷酸二酯酶 cGMP分解分解 Na+通道關閉通道關閉 表皮生長因子表皮生長因子 肝細胞生長因子肝細胞生長因子 胰島素等胰島素等 1.具有酪氨酸激酶的受體具有酪氨酸激酶的受體（受體酪氨酸激酶）（受體酪氨酸激酶） 信號分子信號分子+受體受體 酪氨酸激酶酪氨酸激酶 結(jié)構(gòu)域激活結(jié)構(gòu)域激活 受體自身及細胞受體自身及細胞 內(nèi)靶蛋白磷酸化內(nèi)靶蛋白磷酸化 2.結(jié)合酪氨酸激酶的受體結(jié)合酪氨酸激酶的受體 干擾素受體等干擾素受體等 3.具有鳥苷酸環(huán)化酶的受體（受體鳥苷酸環(huán)化酶）具有鳥苷酸環(huán)化酶的受體（受體鳥苷酸環(huán)

19、化酶） 心房鈉尿肽，心房鈉尿肽，NO等等 促紅細胞生成素受體促紅細胞生成素受體 生長素受體生長素受體 細胞因子細胞因子 lN2型型Ach受體受體 A型型氨基丁酸受體氨基丁酸受體 甘氨酸受體等甘氨酸受體等 它們的作用是信號轉(zhuǎn)導；它們的作用是信號轉(zhuǎn)導； 它們在結(jié)構(gòu)上都是通道蛋白質(zhì)；它們在結(jié)構(gòu)上都是通道蛋白質(zhì)； 觸發(fā)其信號轉(zhuǎn)導的因素不同。觸發(fā)其信號轉(zhuǎn)導的因素不同。 1化學門控通道或配體（化學門控通道或配體（ligand）門控通道）門控通道 N-型型ACh門控通道：門控通道： Ach受體的部位在骨骼肌終板膜上。受體的部位在骨骼肌終板膜上。 4種亞單位組成的種亞單位組成的5聚體蛋白質(zhì)聚體蛋白質(zhì) ； 每個

20、亞單位有每個亞單位有4處處螺旋，反復貫穿膜螺旋，反復貫穿膜4次次 ； 各亞單位以第各亞單位以第2個個螺旋構(gòu)成水相孔道的螺旋構(gòu)成水相孔道的“內(nèi)內(nèi) 壁壁” ； 5個亞單位形成一個結(jié)構(gòu)為個亞單位形成一個結(jié)構(gòu)為2的梅花狀通道的梅花狀通道 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) ； 兩個兩個亞單位能同兩分子亞單位能同兩分子ACh結(jié)合結(jié)合 。 N-型型ACh門控通道的結(jié)構(gòu)特點：門控通道的結(jié)構(gòu)特點： l兩個兩個亞單位同兩亞單位同兩 分子分子ACh結(jié)合；結(jié)合； lN-型型ACh門控通道門控通道 開放開放 ； lNa+內(nèi)流內(nèi)流 ； l形成終板電位形成終板電位 。 N-型型ACh門控通道的門控通道的 跨膜信號轉(zhuǎn)導過程跨膜信號轉(zhuǎn)導過程 ： 鈉離

21、子鈉離子 鉀離子鉀離子 2. 電壓門控通道電壓門控通道 (voltage-gated ion channel) l跨膜電位的改變；跨膜電位的改變； l結(jié)構(gòu)域中精氨酸或賴結(jié)構(gòu)域中精氨酸或賴 氨酸產(chǎn)生位移；氨酸產(chǎn)生位移； l誘發(fā)通道誘發(fā)通道“閘門閘門”的的 開放；開放； l細胞膜出現(xiàn)新的電變細胞膜出現(xiàn)新的電變 化。化。 上海第二醫(yī)科大學生理教研室 電壓門控通道電壓門控通道跨膜信號跨膜信號 轉(zhuǎn)導過程：轉(zhuǎn)導過程： 鈉離子鈉離子 鉀離子鉀離子 觸發(fā)因素是機械性刺激：觸發(fā)因素是機械性刺激： 如內(nèi)耳毛細胞聽毛如內(nèi)耳毛細胞聽毛 受基底膜振動。受基底膜振動。 l跨膜電位跨膜電位 靜息電位（靜息電位（restin

22、g potential） 動作電位（動作電位（action potential） 第三節(jié)第三節(jié) 細胞的生物電現(xiàn)象細胞的生物電現(xiàn)象 l 定義：細胞在定義：細胞在未受刺激未受刺激時存在于細時存在于細 胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差 l 特點特點 大多數(shù)為負電位大多數(shù)為負電位 內(nèi)負外正內(nèi)負外正 大多數(shù)為平穩(wěn)的直流電大多數(shù)為平穩(wěn)的直流電 常用術語：常用術語： l極化（極化（polarization） l超極化（超極化（hyperpolarization） l去極化（去極化（depolarization） l復極化（復極化（repolarization） l膜學說膜學說 l離子跨膜擴散的驅(qū)動力

23、離子跨膜擴散的驅(qū)動力 離子濃度差離子濃度差 電化學驅(qū)動力電化學驅(qū)動力 電位差電位差 l細胞膜內(nèi)外存在細胞膜內(nèi)外存在K+濃度差濃度差 l安靜時，細胞膜對安靜時，細胞膜對K+的通透性遠大的通透性遠大 于對于對Na+的通透性的通透性 (mV) K K 60log K K In ZF RT E i O i O K Na Nak Na K Nak k m E PP P E PP P E 維持細胞膜兩側(cè)維持細胞膜兩側(cè) Na+、K+的不均衡的不均衡 分布；分布； 其活動是生電性的其活動是生電性的 3 2 l定義：細胞膜受到定義：細胞膜受到閾刺激或閾上刺閾刺激或閾上刺 激激后，在原有的靜息電位的后，在原有的靜

24、息電位的 基礎上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電基礎上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電 位的位的快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復 原原。 l形狀：鋒電位形狀：鋒電位 上升支上升支 -70mV+50mV 下降支下降支 +50mV恢復恢復 后電位后電位 （一）細胞的動作電位（一）細胞的動作電位 l全或無全或無 all or none l可不衰減可不衰減 l可擴布性可擴布性 propagate l細胞膜為絕緣不良細胞膜為絕緣不良 的電纜的電纜 ）（ / 1 t X eVV / 0 x x eVV ）（ / 0 1 tx eeVV im rr/ mim Crr 由細胞的電纜特性所決定的膜電位的分布。由細胞的電纜特性所決定

25、的膜電位的分布。 去極化電緊張電位去極化電緊張電位 超極化電緊張電位超極化電緊張電位 + 電緊張電位（電緊張電位（electrotonic potential） 對對Na+的驅(qū)動力的驅(qū)動力 mVEE Nam 130)60(70 對對K+的驅(qū)動力的驅(qū)動力 mVEE km 20)90(70 1.電化學驅(qū)動力電化學驅(qū)動力electrochemical driving force 某離子的驅(qū)動力某離子的驅(qū)動力=膜電位膜電位-平衡電位平衡電位 內(nèi)向電流內(nèi)向電流 inward current 正離子由膜外流向膜內(nèi)正離子由膜外流向膜內(nèi) 負離子由膜內(nèi)流向膜外負離子由膜內(nèi)流向膜外 去極化去極化 外向電流外向電流

26、 outward current 正離子由膜內(nèi)流向膜外正離子由膜內(nèi)流向膜外 負離子由膜外流向膜內(nèi)負離子由膜外流向膜內(nèi) 復極化復極化 超極化超極化 2.動作電位期間膜電導的變化動作電位期間膜電導的變化 )( NamNaNa EEGI 膜電流的記錄和分析膜電流的記錄和分析 3.膜電導變化的機制膜電導變化的機制離子通道的活動離子通道的活動 鈉通道鈉通道 靜息狀態(tài)靜息狀態(tài) resting state 激活狀態(tài)激活狀態(tài) active state 失活狀態(tài)失活狀態(tài) inactive state 鉀通道鉀通道 激活狀態(tài)激活狀態(tài) 去激活狀態(tài)去激活狀態(tài) deactive state 去極化刺激去極化刺激 去極化

27、程度小去極化程度小 鈉內(nèi)流小于鉀外流鈉內(nèi)流小于鉀外流 去極化程度大去極化程度大 動作電位動作電位 到達閾電位到達閾電位 鈉再生性循環(huán)鈉再生性循環(huán) 局部興奮局部興奮 閾、閾上刺激閾、閾上刺激 閾下刺激閾下刺激 l閾電位（閾電位（threshold potential） 去極化到某一臨界值后能夠誘發(fā)去去極化到某一臨界值后能夠誘發(fā)去 極化和鈉通道開放之間出現(xiàn)再生性極化和鈉通道開放之間出現(xiàn)再生性 循環(huán)，并導致鈉通道大量而迅速的循環(huán)，并導致鈉通道大量而迅速的 開放，出現(xiàn)動作電位的上升支。閾開放，出現(xiàn)動作電位的上升支。閾 電位值比靜息電位小電位值比靜息電位小1020mV。 l局部反應和局部興奮局部反應和局

28、部興奮 給細胞膜一個去極化刺激時，由部給細胞膜一個去極化刺激時，由部 分鈉通道被激活而產(chǎn)生的主動反應分鈉通道被激活而產(chǎn)生的主動反應 與電緊張電位疊加后形成的電位變與電緊張電位疊加后形成的電位變 化化 l局部反應的特點局部反應的特點 *無全或無無全或無 *電緊張擴播電緊張擴播 *可疊加可疊加 時間總和時間總和 空間總和空間總和 動作電位與局部興奮的區(qū)別：動作電位與局部興奮的區(qū)別： 刺激強度刺激強度閾下刺激閾下刺激閾刺激或閾上刺激閾刺激或閾上刺激 局部反應局部反應動作電位動作電位 開放的開放的NaNa+ +通道通道較少較少多多 電位變化幅度與電位變化幅度與 刺激強度的關系刺激強度的關系 1.1.小

29、（在閾電位小（在閾電位 以下波動）以下波動） 1.1.大大 2.2.全或無現(xiàn)象全或無現(xiàn)象 不應期不應期無無有有 總和性總和性有（時間與空間總和）有（時間與空間總和）無無 傳播特點傳播特點電緊張性擴布電緊張性擴布不衰減性傳播不衰減性傳播 2.2.隨刺激強度的隨刺激強度的 增加而增加增加而增加 l興奮在同一細胞上的傳導機制興奮在同一細胞上的傳導機制 傳導方式：局部電流傳導方式：局部電流 閾刺激閾刺激 動作電位動作電位 局部電流局部電流 電緊張電位電緊張電位 去極化去極化 達閾電位達閾電位 鄰近膜產(chǎn)生動作電位鄰近膜產(chǎn)生動作電位 動作電位沿細胞膜傳導動作電位沿細胞膜傳導 有髓神經(jīng)纖維：跳躍式傳導有髓神

30、經(jīng)纖維：跳躍式傳導 快速且節(jié)能快速且節(jié)能 細胞膜的被動電學特性細胞膜的被動電學特性 電緊張電位的擴播范圍電緊張電位的擴播范圍 im r/r mim Crr 電緊張電位的擴播速度電緊張電位的擴播速度 直徑、有無髓鞘直徑、有無髓鞘 動作電位的去極化速度和幅度動作電位的去極化速度和幅度 電緊張性擴布電緊張性擴布動作電位傳導動作電位傳導 傳導速度傳導速度快快慢慢 傳導距離傳導距離很短（有限）很短（有限）遠遠 不應期不應期無無有有 信息衰減信息衰減不衰減不衰減 總和總和時間和空間總和時間和空間總和不能總和不能總和 機制機制 隨時間和距離的隨時間和距離的 增加而迅速減小增加而迅速減小 依靠膜的基本電學依靠

31、膜的基本電學 特性向周圍擴布特性向周圍擴布 膜的興奮部分通過局部電膜的興奮部分通過局部電 流刺激了鄰近未興奮部分流刺激了鄰近未興奮部分 使興奮可以在細胞間直接擴播使興奮可以在細胞間直接擴播 l興奮興奮excitation 動作電位或動作電位的產(chǎn)生動作電位或動作電位的產(chǎn)生 l可興奮細胞可興奮細胞excitable cell 神經(jīng)細胞、肌細胞和部分腺細胞神經(jīng)細胞、肌細胞和部分腺細胞 l興奮性（興奮性（excitability） 可興奮細胞受刺激后產(chǎn)生動作電位的能力可興奮細胞受刺激后產(chǎn)生動作電位的能力 l刺激的三要素刺激的三要素 stimulation *刺激強度刺激強度 intensity *刺激

32、持續(xù)時間刺激持續(xù)時間 duration *刺激強度對時間的變化率刺激強度對時間的變化率 l閾強度（閾強度（threshold intensity） 閾刺激（閾刺激（threshold stimulus） 刺激持續(xù)時間與強度對時間的刺激持續(xù)時間與強度對時間的 變化率固定，測量能使組織發(fā)變化率固定，測量能使組織發(fā) 生興奮的最小刺激強度。生興奮的最小刺激強度。 衡量興奮性高低的指標衡量興奮性高低的指標 l閾電位與閾強度閾電位與閾強度 區(qū)別點區(qū)別點 共同點共同點 聯(lián)系聯(lián)系 l閾刺激閾刺激 閾上刺激閾上刺激 閾下刺激閾下刺激 絕對不應期絕對不應期（absolute refractory period）

33、興奮性為零興奮性為零 相對不應期相對不應期（relative refractory period） 興奮性低于正常興奮性低于正常 超常期超常期（supranormal period） 低常期低常期（subnormal period） 靜息電位的水平靜息電位的水平 閾電位閾電位 細胞外細胞外Ca2+的濃度的濃度 l神經(jīng)神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮的傳遞骨骼肌接頭處興奮的傳遞 l肌細胞的收縮肌細胞的收縮 l興奮興奮-收縮耦聯(lián)收縮耦聯(lián) l影響肌細胞收縮效能的因素影響肌細胞收縮效能的因素 一、橫紋肌一、橫紋肌 (終板膜）終板膜） 神經(jīng)神經(jīng)-骨骼肌接頭處的結(jié)構(gòu)骨骼肌接頭處的結(jié)構(gòu) 接頭前膜接頭前膜 prejun

34、ctional membrane 接頭間隙接頭間隙 junctional cleft 接頭后膜接頭后膜 postjunctional membrane AP傳到末梢傳到末梢 末梢去極化末梢去極化 Ca2+通道開放、通道開放、Ca2+內(nèi)流內(nèi)流 遞質(zhì)出胞遞質(zhì)出胞 Ach擴散至接頭間隙擴散至接頭間隙 Ach與與Ach受體陽離子通道受體陽離子通道結(jié)合結(jié)合 Na+內(nèi)流、內(nèi)流、K+外流，產(chǎn)生外流，產(chǎn)生終板電位終板電位 電緊張擴布電緊張擴布 周圍肌膜電壓門控周圍肌膜電壓門控Na通道開放，通道開放，產(chǎn)生產(chǎn)生AP 量子釋放量子釋放 lCa2+的作用的作用 l膽堿酯酶的作用膽堿酯酶的作用 l量子釋放量子釋放 l微

35、終板電位（微終板電位（MEPP） l終板電位終板電位（endplate potential EPP） 特點：（與局部興奮相似）特點：（與局部興奮相似） *無無“全或無全或無” 電位大小電位大小 與與Ach釋放的量成比例釋放的量成比例 *無不應期無不應期 *可總和可總和 *電緊張性擴布電緊張性擴布 l單向性傳遞（接頭前單向性傳遞（接頭前 膜膜 接頭后膜）接頭后膜） l時間延擱時間延擱 l易受環(huán)境因素的影響易受環(huán)境因素的影響 *筒箭毒筒箭毒 -銀環(huán)蛇毒銀環(huán)蛇毒 肌松劑肌松劑 *有機磷農(nóng)藥與新斯的明有機磷農(nóng)藥與新斯的明 1、肌原纖維、肌原纖維myofibril和肌節(jié)和肌節(jié)sarcomere 明帶明帶

36、 Z線線 暗帶暗帶 M線線 H帶帶 肌節(jié)肌節(jié) 肌肉收縮和舒張的基本單位肌肉收縮和舒張的基本單位 l2、肌管系統(tǒng)、肌管系統(tǒng) sarcotubular system 橫管（橫管（T管）管） L型型Ca2+通道通道 縱管（肌漿網(wǎng)縱管（肌漿網(wǎng)sarcoplasmic reticulum, SR） 縱行肌漿網(wǎng)（縱行肌漿網(wǎng)（LSR） 連接肌漿網(wǎng)（連接肌漿網(wǎng)（JSR） Ca2+ 釋放通道（釋放通道（ryanodine受體）受體） 三聯(lián)管三聯(lián)管 T管與其兩側(cè)的管與其兩側(cè)的JSR l肌絲的分子組成肌絲的分子組成 1、粗肌絲、粗肌絲 肌球蛋白肌球蛋白myosin（橫橋（橫橋 桿）桿） 橫橋的特性橫橋的特性 cro

37、ss-bridge *和細肌絲上的肌動蛋白結(jié)合、和細肌絲上的肌動蛋白結(jié)合、 扭動、解離、復位、再結(jié)合扭動、解離、復位、再結(jié)合 *ATP酶的活性酶的活性 肌動蛋白肌動蛋白 actin 原肌球蛋白原肌球蛋白 tropomyosin 肌鈣蛋白肌鈣蛋白 troponin 2、細肌絲、細肌絲thin filament (1) 舒張期，橫橋?qū)κ鎻埰?，橫橋?qū)ctin高親和力，但不能結(jié)合高親和力，但不能結(jié)合 (2) Ca2 ，橫橋和肌動蛋白的活化位點結(jié)合 ，橫橋和肌動蛋白的活化位點結(jié)合 (3) 橫橋擺動，拖動細肌絲向橫橋擺動，拖動細肌絲向M線滑行線滑行 (4) 橫橋結(jié)合橫橋結(jié)合ATP，和肌動蛋白解離，和肌動

38、蛋白解離 (5) Ca2 ，橫橋不能結(jié)合肌動蛋白，肌肉舒張 ，橫橋不能結(jié)合肌動蛋白，肌肉舒張 l收縮過程收縮過程-肌絲滑行過程肌絲滑行過程 l橫橋周期橫橋周期 l定義：定義： l基本過程基本過程 1、電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞深處、電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞深處 2、三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞、三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞 （L型型Ca2+通道激活，通過變構(gòu)作用通道激活，通過變構(gòu)作用 或內(nèi)流的或內(nèi)流的Ca2+激活）激活）ryanodine受受 體體 3、肌漿網(wǎng)中、肌漿網(wǎng)中Ca2+釋放入胞漿以及釋放入胞漿以及 Ca2+由胞漿由胞漿 向肌漿網(wǎng)的再聚集向肌漿網(wǎng)的再聚集 SR釋放釋放Ca2+的機制的機制 心

39、?。盒募。?鈣觸發(fā)鈣釋放鈣觸發(fā)鈣釋放 （CICR） 骨骼?。簶?gòu)象變化骨骼肌：構(gòu)象變化 胞漿胞漿Ca2+濃度降低的機制濃度降低的機制 鈣瞬變：鈣瞬變：calcium transient 骨骼肌骨骼肌 鈣泵（鈣泵（SR） 心肌心肌 鈣泵鈣泵 （SR） Na+-Ca2+交換體交換體 肌膜上的鈣泵肌膜上的鈣泵 l肌肉在體內(nèi)或?qū)嶒灄l件下遇到的負肌肉在體內(nèi)或?qū)嶒灄l件下遇到的負 荷有兩種：荷有兩種： （1）前負荷（）前負荷（preload）肌肉在收肌肉在收 縮前所承受縮前所承受 的負荷的負荷 初長度（初長度（initial length）前前 負荷使肌肉在收縮之前負荷使肌肉在收縮之前 處于一定程度的被拉長，

40、處于一定程度的被拉長， 具有的這一長度為具有的這一長度為。 l（2）后負荷）后負荷肌肉收縮過程中承受的肌肉收縮過程中承受的 負荷。負荷。 l肌肉收縮的兩種形式肌肉收縮的兩種形式 1）等長收縮（）等長收縮（isometric contraction） 肌肉在收縮過程中長度保持不變，肌肉在收縮過程中長度保持不變， 只有張力的變化。只有張力的變化。 2）等張收縮（）等張收縮（isotonic contraction） 肌肉在收縮中只發(fā)生縮短而張力肌肉在收縮中只發(fā)生縮短而張力 保持不變。保持不變。 l在一定范圍內(nèi)，肌肉收縮強度隨肌在一定范圍內(nèi)，肌肉收縮強度隨肌 肉的初長度的增加而增加，超過范肉的初長度

41、的增加而增加，超過范 圍，反而下降。圍，反而下降。 l存在最適初長度存在最適初長度-肌肉收縮產(chǎn)生張力肌肉收縮產(chǎn)生張力 最大最大 最適前負荷最適前負荷 最適肌節(jié)長度最適肌節(jié)長度 2.02.2m l肌肉處于最適初長度時：后負荷與肌肉處于最適初長度時：后負荷與 肌肉收縮速度成反比關系。肌肉收縮速度成反比關系。 l最大等長收縮張力（最大等長收縮張力（P0） l最大縮短速度（最大縮短速度（Vmax） l肌肉收縮能力（肌肉收縮能力（contractility）：指）：指 與負荷無關的、決定肌肉收縮效能與負荷無關的、決定肌肉收縮效能 的內(nèi)在特性。的內(nèi)在特性。 l收縮能力取決于收縮能力取決于 a 興奮興奮-收縮耦聯(lián)期收縮耦聯(lián)期 間胞漿內(nèi)間胞漿內(nèi)Ca2+的水平的水平 b肌球蛋白的肌球蛋白的 ATP酶活性酶活性 l收縮能力收縮能力 曲線上移曲線上移 收縮能力收縮能力 曲線下移曲線下移 l單收縮（單刺激）單收縮（單刺激） l 收縮總和（一次刺激以上）收縮總和（一次刺激以上） 不完全強直收縮不完全強直收縮 完全強直收縮完全強直收縮 強直收縮的張力是單收縮的強直收縮的張力是單收縮的34倍倍 l平滑肌平滑肌 的分類的分類 單個單位平滑肌單個單位平滑肌 多單位平滑肌多單位平