醫(yī)學生理課件

1、第二章第二章 細胞的基本功能細胞的基本功能 ( (人衛(wèi)第七版，適用于人衛(wèi)第七版，適用于A A平臺課程平臺課程) ) 主講主講: : 王明江王明江 ( (教授教授) 2013.9) 2013.9電話電話:MAIL: EMAIL: 第一節(jié)第一節(jié) 細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能第三節(jié)第三節(jié) 細胞的電活動細胞的電活動第四節(jié)第四節(jié) 肌細胞的收縮肌細胞的收縮第二節(jié)第二節(jié) 細胞的信號轉(zhuǎn)導細胞的信號轉(zhuǎn)導教學目的要求教學目的要求: : 1. 1.掌握物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運方式掌握物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運方式 2.2.掌握細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導掌握細胞的跨膜信號

2、轉(zhuǎn)導 3.3.掌握生物電產(chǎn)生原理掌握生物電產(chǎn)生原理 4.4.掌握肌肉收縮產(chǎn)生原理掌握肌肉收縮產(chǎn)生原理教學重點教學重點: :生物電和興奮傳導的基本原理與肌肉收縮原生物電和興奮傳導的基本原理與肌肉收縮原理和調(diào)節(jié)機制。理和調(diào)節(jié)機制。教學難點教學難點: :生物電和信號轉(zhuǎn)導生物電和信號轉(zhuǎn)導, ,肌肉收縮原理肌肉收縮原理第一節(jié)第一節(jié) 細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 一、一、細胞膜的結(jié)構(gòu)概述細胞膜的結(jié)構(gòu)概述（一）脂質(zhì)雙分子層（一）脂質(zhì)雙分子層 液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層（二）細胞膜的蛋白（二）細胞膜的蛋白 鑲嵌或貫穿于脂質(zhì)雙分子層中鑲嵌或貫穿于脂質(zhì)雙分子層中（三）細胞膜的糖類

3、（三）細胞膜的糖類 多為短糖鏈，形成糖脂或糖蛋白。有些作多為短糖鏈，形成糖脂或糖蛋白。有些作為抗原決定族為抗原決定族= =免疫信息（血型）；有些作為膜受體免疫信息（血型）；有些作為膜受體的的“可識別可識別”部分，能特異地與激遞質(zhì)等結(jié)合。部分，能特異地與激遞質(zhì)等結(jié)合。二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運（一一) ) 、單純擴散單純擴散（二（二) ) 、膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運 1.1.通道介導的跨膜轉(zhuǎn)運通道介導的跨膜轉(zhuǎn)運 2.2.載體介導的跨膜轉(zhuǎn)運載體介導的跨膜轉(zhuǎn)運 3.3.原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 4.4.繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（三）入胞和出胞（三）入胞和出胞 （一）

4、（一）. .單純擴散單純擴散(simple diffusion)(simple diffusion) (1)(1)概念概念: :一些脂溶性物質(zhì)由膜的高濃度一側(cè)向低濃一些脂溶性物質(zhì)由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。度一側(cè)移動的過程。 (2)(2)特點特點: :A.A.擴散速率高擴散速率高 B.B.無飽和性無飽和性C.C.不依靠特殊膜蛋白質(zhì)的不依靠特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助幫助”D.D.不需另外消耗能量不需另外消耗能量E.E.擴散量與濃度梯度、溫度和膜通透性擴散量與濃度梯度、溫度和膜通透性 呈正相關(guān)。呈正相關(guān)。 表示方法：表示方法：擴散通量擴散通量 （mol or molmol or mol數(shù)數(shù)/

5、min.cm/min.cm2 2) )F.F.轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：O O2 2、COCO2 2、NHNH3 3 、N N2 2 、尿素、尿素、 乙醚、乙醇、類固醇類激素乙醚、乙醇、類固醇類激素 等少數(shù)幾種。等少數(shù)幾種。（二）膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運（二）膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運1.1.通道介導的跨膜轉(zhuǎn)運通道介導的跨膜轉(zhuǎn)運(1)(1)概念概念: : 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物質(zhì)質(zhì), ,需特殊膜蛋白質(zhì)的需特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助幫助”下下, ,由膜的高濃由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。 經(jīng)通道的易化擴散過程經(jīng)通道的易化擴散過程轉(zhuǎn)運的物

6、質(zhì)轉(zhuǎn)運的物質(zhì): :各種帶電離子各種帶電離子（1）.化學門控通道化學門控通道 由化學物質(zhì)控制由化學物質(zhì)控制通道的開關(guān)通道的開關(guān) 如圖示如圖示Ca2+Ca2+ActionpotentialFusingvesicleAchAchIonchannelreceptoraadgbNa+（2）.電壓門控通道電壓門控通道 由膜電位改由膜電位改變控制通道的開關(guān)變控制通道的開關(guān)電壓依從性電壓依從性 鈉通道鈉通道1800個氨基酸形個氨基酸形成成4個結(jié)構(gòu)相同個結(jié)構(gòu)相同的的a-螺旋結(jié)構(gòu)域螺旋結(jié)構(gòu)域(domain)，每個，每個結(jié)構(gòu)域中有結(jié)構(gòu)域中有6個個片段片段(S1S6)。由由4個個S2圍成了通道圍成了通道親水性通路；親

7、水性通路；由帶精氨酸和賴氨酸等陽離子的由帶精氨酸和賴氨酸等陽離子的S4形成了電形成了電壓依從性門控機制。壓依從性門控機制。（3）.機械門控通道機械門控通道 由機械運由機械運 動改變控制通道動改變控制通道 內(nèi)耳毛細胞頂部的聽毛彎曲時，引內(nèi)耳毛細胞頂部的聽毛彎曲時，引起其根部所在的膜變形，直接激活通起其根部所在的膜變形，直接激活通道，改變其活動狀態(tài)。道，改變其活動狀態(tài)。不同門控不同門控機制的離機制的離子通道子通道（4）.細胞間通道細胞間通道圖示圖示:細胞間隙細胞膜蛋白亞單位這種結(jié)構(gòu)主要存這種結(jié)構(gòu)主要存在于心肌和平滑在于心肌和平滑肌的肌細胞之間。肌的肌細胞之間。2.2.載體介導的跨膜轉(zhuǎn)運載體介導的跨

8、膜轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸等小分子親水物質(zhì)轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸等小分子親水物質(zhì)(1)(1)經(jīng)載體易化擴散經(jīng)載體易化擴散特點特點: : 需依靠特殊膜蛋白質(zhì)需依靠特殊膜蛋白質(zhì) 不需另外消耗能量不需另外消耗能量 選擇性選擇性 飽和性飽和性 竟爭性竟爭性 濃度和電壓依從性濃度和電壓依從性(2)(2)原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(active transport(active transport) ) 指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運過程。指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運過程。 特點特點：需要消耗能量需要消耗能量, ,能量由分解能量由分解ATPATP來來 提供；提供； 依靠特殊膜蛋白質(zhì)依靠特

9、殊膜蛋白質(zhì)( (泵泵) )的的“幫助幫助”； 是逆電是逆電- -化學梯度進行的?；瘜W梯度進行的。 如如:Na:Na+ +-K-K+ +泵、泵、H H+ +-K-K+ +泵等泵等 通道轉(zhuǎn)運與鈉通道轉(zhuǎn)運與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運模式圖鉀泵轉(zhuǎn)運模式圖 維持維持Na+oNa+o高、高、K+iK+i高高原先原先的的不均勻分布狀態(tài)不均勻分布狀態(tài)2K2K+ +泵至細胞內(nèi)泵至細胞內(nèi);3Na;3Na+ +泵至細胞外泵至細胞外分解分解ATPATP產(chǎn)生能量產(chǎn)生能量當當NaNa+ + i i/K/K+ + o o激活激活鈉鈉- -鉀泵鉀泵: :由由、二個亞單位構(gòu)成，二個亞單位構(gòu)成， 亞單位由亞單位由10221022個氨基酸殘基構(gòu)

10、成，個氨基酸殘基構(gòu)成，1010次跨膜；次跨膜；亞單位由亞單位由302302個個氨基酸殘基構(gòu)成，氨基酸殘基構(gòu)成， 1 1次跨膜。次跨膜。鈉鈉-鉀泵鉀泵.的主要功能的主要功能1.鈉鈉-鉀泵造成的鉀泵造成的Na+ o K+i,是許多代謝所是許多代謝所必需必需.2.維持膜內(nèi)滲透壓和細胞容積維持膜內(nèi)滲透壓和細胞容積.3.建立建立Na+的跨膜濃度梯度的跨膜濃度梯度.4.由鈉由鈉-鉀泵造成的跨膜離子濃度梯度是生物鉀泵造成的跨膜離子濃度梯度是生物電發(fā)生的前提條件電發(fā)生的前提條件.5.鈉泵活動是生電性的鈉泵活動是生電性的.(3).(3).繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運概念概念： 即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉(zhuǎn)運時，

11、即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉(zhuǎn)運時，能量來自膜兩側(cè)能量來自膜兩側(cè)NaNa+ + 差，而差，而NaNa+ + 差是差是NaNa+ +-K-K+ +泵分解泵分解ATPATP釋放的能量建立的。釋放的能量建立的。（三）出胞和入胞（三）出胞和入胞 出胞出胞: :指細胞把成塊的內(nèi)容物由細胞內(nèi)指細胞把成塊的內(nèi)容物由細胞內(nèi)排出的過程。排出的過程。 入胞入胞: :指細胞外的大分子物質(zhì)或團塊進指細胞外的大分子物質(zhì)或團塊進入細胞的過程，包括吞噬和吞飲。入細胞的過程，包括吞噬和吞飲。出胞：出胞：入胞入胞: :第二節(jié)第二節(jié) 細胞的信號轉(zhuǎn)導細胞的信號轉(zhuǎn)導 跨膜信號轉(zhuǎn)導主要涉及到：胞外信號的識跨膜信號轉(zhuǎn)導主要涉及到：胞外信號

12、的識別與結(jié)合、信號轉(zhuǎn)導、胞內(nèi)效應(yīng)等三個環(huán)節(jié)。別與結(jié)合、信號轉(zhuǎn)導、胞內(nèi)效應(yīng)等三個環(huán)節(jié)。 跨膜信號轉(zhuǎn)導方式大體有以下三類：跨膜信號轉(zhuǎn)導方式大體有以下三類： 離子通道型受體介導的信號轉(zhuǎn)導離子通道型受體介導的信號轉(zhuǎn)導 G G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導 酶聯(lián)性受體介導的信號轉(zhuǎn)導酶聯(lián)性受體介導的信號轉(zhuǎn)導關(guān)于信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)關(guān)于信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng) 任何系統(tǒng)都是物質(zhì)、能量和信息相互任何系統(tǒng)都是物質(zhì)、能量和信息相互作用和有序化運動的產(chǎn)物，作用和有序化運動的產(chǎn)物， 都離不開調(diào)都離不開調(diào)控。而控。而調(diào)控的實質(zhì)就是獲取信息、處理調(diào)控的實質(zhì)就是獲取信息、處理信息和利用信息調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)各種活動的信息和利用信

13、息調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)各種活動的過程過程。生物細胞具有極其復雜的生命活。生物細胞具有極其復雜的生命活動，這些生命活動都必須受到嚴格的調(diào)動，這些生命活動都必須受到嚴格的調(diào)控?？?。 一、離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導一、離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導化學門控通道（骨骼肌終板膜）化學門控通道（骨骼肌終板膜）電壓門控通道（心肌細胞電壓門控通道（心肌細胞L型鈣通道）型鈣通道）機械門控通道（血管內(nèi)皮細胞）機械門控通道（血管內(nèi)皮細胞）二二.G.G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導(二二).主要的信號蛋白主要的信號蛋白1. G蛋白蛋白耦聯(lián)受體耦聯(lián)受體（7次跨膜受體）次跨膜受體）2.G蛋白蛋白3. G蛋白效應(yīng)器蛋白效應(yīng)

14、器 （1）腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶 （2）磷酸二酯酶）磷酸二酯酶 （3）磷脂酶）磷脂酶 （4）b b腎上腺素受體激酶腎上腺素受體激酶4.第二信使第二信使 cAMP、三磷酸肌醇（、三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油（）二酰甘油（DG）、）、環(huán)磷酸（環(huán)磷酸（cGMP）和）和Ca2+5.蛋白激酶蛋白激酶(1)、絲氨酸、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶蘇氨酸蛋白激酶 (2)、酪氨酸蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶( (二二) )、主要的、主要的G G蛋白耦聯(lián)受體介信號轉(zhuǎn)導途徑蛋白耦聯(lián)受體介信號轉(zhuǎn)導途徑 1.1.受體受體- G- G蛋白蛋白-AC-AC途徑途徑神經(jīng)遞質(zhì)、激素等神經(jīng)遞質(zhì)、激素等（第一信使）（第一信使）興奮性興奮性

15、G蛋白蛋白(G(GS S) )激活腺苷酸環(huán)化酶激活腺苷酸環(huán)化酶(AC)(AC)ATPATPcAMPcAMP細胞內(nèi)生物效應(yīng)細胞內(nèi)生物效應(yīng)激活激活cAMPcAMP依賴的蛋白激酶依賴的蛋白激酶A A結(jié)合結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體激活激活G蛋白蛋白RsGsbgaGDPGTP GDPATP cAMPbgaGTPACProteinPKAPDE5AMPATPADPPPhysiologicalactivitiesRibgGiaGDPbgaGTPGDP GTPmembraneplasma2.2.受體受體- G- G蛋白蛋白-PLC-PLC途徑途徑激素激素（第一信使）（第一信使）興奮性興奮性G蛋白蛋白(G(G

16、S S) )激活磷脂酶激活磷脂酶C C(PLC)(PLC)PIPPIP2 2( (第二信使）第二信使）IPIP3 3 和和 DGDG激激 活活蛋白激酶蛋白激酶C C內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放釋放CaCa2+2+激活激活G蛋白蛋白細胞內(nèi)生物效應(yīng)細胞內(nèi)生物效應(yīng)結(jié)合結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體三 、 酶 偶三 、 酶 偶聯(lián) 受 體 介聯(lián) 受 體 介導 的 信 號導 的 信 號轉(zhuǎn)導轉(zhuǎn)導 受體本身具受體本身具有酶的活性，有酶的活性，又稱受體酪又稱受體酪氨酸激酶。氨酸激酶。 概概 述述 恩格斯在恩格斯在100100多年前就指出：多年前就指出：“地球上地球上幾乎沒有一種變化發(fā)生而不同時顯示出電的幾乎沒有一種變化發(fā)生

17、而不同時顯示出電的變化變化”。人體及生物體活細胞在安靜和活動。人體及生物體活細胞在安靜和活動時都存在電活動，這種電活動稱為生物電現(xiàn)時都存在電活動，這種電活動稱為生物電現(xiàn)象（象（bioelectricitybioelectricity）。）。 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“一、膜的被動電學特性和電緊張電位一、膜的被動電學特性和電緊張電位（一）膜電容和膜電阻（一）膜電容和膜電阻歐姆定律：歐姆定律：I（電流）（電流）= V（電壓）（電壓）.G（電導）（電導）膜電位（電壓）膜電位（電壓）= 離子電流離子電流 / 電導（電導（V = I / G）膜電導概念膜電導概念（二）電緊張電位（二

18、）電緊張電位（P 23）膜的被動電學特性和電緊張電位膜的被動電學特性和電緊張電位2-7二、靜息電位及其產(chǎn)生機制二、靜息電位及其產(chǎn)生機制（一）（一）靜息電位的記錄和數(shù)值靜息電位的記錄和數(shù)值( (resting resting potentialpotential RP) RP) 概概 念念 ：細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存：細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存在的電位差。在的電位差。 RPRP實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：證明證明RPRP的實驗：的實驗：（甲）當（甲）當A A、B B電極都位于電極都位于細胞膜外，無電位改變，細胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差證明膜外無電位差。（乙）當（乙）當A

19、A電極位于細胞電極位于細胞膜外，膜外， B B電極插入膜內(nèi)時，電極插入膜內(nèi)時，有電位改變，有電位改變，證明膜內(nèi)、證明膜內(nèi)、外間有電位差外間有電位差。（丙）當（丙）當A A、B B電極都位于電極都位于細胞膜內(nèi)，無電位改變，細胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差證明膜內(nèi)無電位差。 與與RPRP相關(guān)的概念相關(guān)的概念： 靜息電位靜息電位: :細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存在的電位差。胞膜內(nèi)外存在的電位差。 膜電位膜電位: :因電位差存在于膜的兩側(cè)所以又因電位差存在于膜的兩側(cè)所以又稱為膜電位（稱為膜電位（membrane potentialmembrane potenti

20、al）。）。 RPRP值描述值描述: : RP RP的絕對值的絕對值 (-70(-70mVmV-90mV) -90mV) 超極化超極化 RPRP的絕對值的絕對值(-70(-70mVmV-50mV) -50mV) 去極化去極化(1)(1)靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)、外離子分布不勻靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)、外離子分布不勻 Na+ i Na+ i Na+oNa+o 110 110 K+ i K+ i K+o K+o 301 301 Cl-i Cl-i Cl-o Cl-o 114 114 Ca Ca2+2+i i CaCa2+2+ o 112o 112（二）靜息電位產(chǎn)生的機制（二）靜息電位產(chǎn)生的機制1.1.離子跨膜

21、擴散的驅(qū)動力和平衡電位離子跨膜擴散的驅(qū)動力和平衡電位膜內(nèi)：膜內(nèi)：膜膜 外外細胞內(nèi)液和細胞外液中主要離子濃度和電位細胞內(nèi)液和細胞外液中主要離子濃度和電位表表2-1（槍烏大神經(jīng)）（槍烏大神經(jīng)） 電化學驅(qū)動力電化學驅(qū)動力(mV)=(mV)=膜電位膜電位- -該離子平衡電位該離子平衡電位 即濃度差和電位差雙重驅(qū)動力即濃度差和電位差雙重驅(qū)動力離子離子胞胞 外外(mmol/L)胞胞 質(zhì)質(zhì)(mmol/L)平衡電位平衡電位（mV）電化學驅(qū)動電化學驅(qū)動力力(mV)Na+44050+60130K+2040090+ 20Cl5605260 0有機負離子有機負離子38570靜息電位靜息電位細胞內(nèi)液和細胞外液中主要離子

22、濃度和電位細胞內(nèi)液和細胞外液中主要離子濃度和電位表表2-2（哺乳動物骨骼?。ú溉閯游锕趋兰。╇x子離子胞胞 外外(mmol/L)胞胞 質(zhì)質(zhì)(mmol/L)平衡電位平衡電位（mV）電化學驅(qū)動電化學驅(qū)動力力(mV)Na+14512+67157K+415598 + 8Cl120490 0有機負有機負離子離子15590靜息電位靜息電位2.2.膜對離子的通透性和靜息膜電位膜對離子的通透性和靜息膜電位 通透性：通透性：K K+ + ClCl- - NaNa+ + A A- - 3.鈉泵的生電作用鈉泵活動超極化RPRP產(chǎn)生機制的膜學說產(chǎn)生機制的膜學說: : 電化學驅(qū)動力電化學驅(qū)動力(+8mV)(+8mV)使

23、使KKii向向膜外擴散而膜外擴散而AA- - i i不能向膜外擴散不能向膜外擴散KK+ + i i、AA- - i i膜內(nèi)電位膜內(nèi)電位(負電場負電場) ) K K+ + o o膜內(nèi)電位膜內(nèi)電位(正電場正電場) )膜外為正、膜內(nèi)為負的極化狀態(tài)膜外為正、膜內(nèi)為負的極化狀態(tài)當擴散動力與阻力達到動態(tài)平衡時當擴散動力與阻力達到動態(tài)平衡時=RP=RP結(jié)論結(jié)論: :RPRP的產(chǎn)生主要是的產(chǎn)生主要是K K向膜外擴散的結(jié)果。向膜外擴散的結(jié)果。 RP RP K K+ +的平衡電位的平衡電位靜息膜電位或鉀離子的平衡電位可以用靜息膜電位或鉀離子的平衡電位可以用Nernst公式計算：公式計算： RT K+iEk = l

24、n R 氣體常數(shù)氣體常數(shù) 8.31焦爾焦爾/度；度；T 絕對溫度絕對溫度 273Co； nF K+o n 離子價數(shù)；離子價數(shù)；F 法拉弟常數(shù)法拉弟常數(shù) 96,500庫倫。庫倫。實測值實測值-77mv（?。┡c計算值（小）與計算值-87mv（大）有差異，原因可能（大）有差異，原因可能為：為：1）膜在靜息時對鈉離子，氯離子也有一些通透性；）膜在靜息時對鈉離子，氯離子也有一些通透性；2）膜對鉀離子的通透性有一定的限制。膜外鉀離子濃度增高，）膜對鉀離子的通透性有一定的限制。膜外鉀離子濃度增高，在一定范圍內(nèi)可增加膜對鉀離子的通透性。在一定范圍內(nèi)可增加膜對鉀離子的通透性。靜息膜電位的定義：靜息膜電位的定義：

25、 細胞處于靜息狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外的電位差，其接近于鉀細胞處于靜息狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外的電位差，其接近于鉀離子的平衡電位。離子的平衡電位。影響影響靜息膜電位的因素靜息膜電位的因素1.膜內(nèi)外膜內(nèi)外K+濃度差濃度差2.膜對外膜對外K+和和Na+相對通透性相對通透性3.鈉泵活動鈉泵活動三、動作電位三、動作電位(action potential AP)(action potential AP)及其產(chǎn)生機制及其產(chǎn)生機制 概概 念念： APAP實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象： 去去 極極 化化上上 升升 支支下降支下降支（一）（一）細胞的動作電位細胞的動作電位刺激刺激局部電位局部電位閾電位閾電位去極化去極化零電位零電位反

26、極化（超射）反極化（超射）復極化復極化（負、正）后電位（負、正）后電位1.1.電化學驅(qū)動力：電化學驅(qū)動力：決定離子跨膜流動的方向和速度，某離子電化學驅(qū)動決定離子跨膜流動的方向和速度，某離子電化學驅(qū)動力應(yīng)等于膜電位與該離子平衡電位之差。如力應(yīng)等于膜電位與該離子平衡電位之差。如Na+ Na+ ： EmEmENaENa+ += = 70mV-(+60mV)= 70mV-(+60mV)= 130mV130mV Em EmEKEK+ + = = 70mV-(-90mV)= + 20mV 70mV-(-90mV)= + 20mV 在靜息膜電位條件下在靜息膜電位條件下Na+Na+的內(nèi)向驅(qū)動力大的內(nèi)向驅(qū)動力大

27、電化學驅(qū)動力隨著膜電位的變化而變化電化學驅(qū)動力隨著膜電位的變化而變化; ;當膜去極至當膜去極至+30mV+30mV的鋒電位水平時的鋒電位水平時, ,膜對膜對Na+Na+的驅(qū)動力為的驅(qū)動力為 EmEmENaENa+= +30mV-(+60mV)= += +30mV-(+60mV)= 30mV30mV Em EmEK+ = +30mV-(-90mV)= + 120mV EK+ = +30mV-(-90mV)= + 120mV 在鋒電位期間在鋒電位期間K+K+的外向驅(qū)動力大的外向驅(qū)動力大（二）動作電位的產(chǎn)生機制（二）動作電位的產(chǎn)生機制AP產(chǎn)生的基本條件產(chǎn)生的基本條件:膜內(nèi)外存在膜內(nèi)外存在Na+濃度差

28、濃度差: Na+iNa+O 1 10；膜在受到膜在受到閾刺激閾刺激而興奮時，對離子的而興奮時，對離子的通透通透性性增加：增加： 即電壓門控性即電壓門控性Na+、K+通道激活而開放通道激活而開放。電位差電位差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 ( (NaNa內(nèi)流形成鋒電位上升支，內(nèi)流形成鋒電位上升支，K K外流是形外流是形成鋒電位下降支成鋒電位下降支) )電壓鉗電壓鉗(voltage clamp)(voltage clamp)實驗實驗(1)(1)膜通透性與膜電導有關(guān)（通透性大，膜電導膜通透性與膜電導有關(guān)（通透性大，膜電導 ）。）。(2)(2)如果電位（如果電位（V V）固定不變

29、，測出電流（）固定不變，測出電流（I I），就可），就可作為膜電導的變化（通透性大?。Ｗ鳛槟る妼У淖兓ㄍㄍ感源笮。?。 V = I / GV = I / G(3)(3)問題是測電流容易，而使膜電位（問題是測電流容易，而使膜電位（V V）固定卻不易）固定卻不易（膜電容（膜電容充電和放電）充電和放電）(4)Hodgkin (4)Hodgkin 的電壓鉗的電壓鉗 (voltage clamp) (voltage clamp) 實驗實驗對照對照K電流電流Na電流電流TTX存在時存在時-80mV-30mV全細胞紀錄全細胞紀錄電壓鉗電壓鉗(voltage clamp)FBAV膜電位膜電位監(jiān)視監(jiān)視膜電位膜

30、電位固定指令固定指令FBA:feedback amplifier電壓鉗電壓鉗(voltage(voltage clamp) clamp)單通道紀錄單通道紀錄 膜片鉗膜片鉗 (patch clamp)動作電位期間膜電導的變化動作電位期間膜電導的變化當細胞受到刺激當細胞受到刺激少量少量NaNa+ +通道開放通道開放電化學驅(qū)動力電化學驅(qū)動力(-130mV)(-130mV)使使NaNa+ +少量內(nèi)流少量內(nèi)流局部電位局部電位到閾電位時到閾電位時NaNa通道大量開放通道大量開放NaNa+ +順電化學差再生式內(nèi)流順電化學差再生式內(nèi)流膜內(nèi)負電位減小到零并變?yōu)檎娢唬?nèi)負電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋPAP上升

31、支）上升支）NaNa+ +通道關(guān)通道關(guān)K K+ +通道激活而開放通道激活而開放K K順濃度差迅速外流順濃度差迅速外流電位下降，恢復到電位下降，恢復到RPRP水平（水平（APAP下降支）下降支）3.3.動作電位產(chǎn)生的過程動作電位產(chǎn)生的過程 ( (產(chǎn)生機制產(chǎn)生機制):):4.膜對離子通透性變化的機制膜對離子通透性變化的機制 (局部電位與動作電位局部電位與動作電位 ) 2-12 Na+通道的三種狀態(tài)通道的三種狀態(tài)(關(guān)閉關(guān)閉.激活激活.失活失活) Na+通道的兩個閘門通道的兩個閘門(m.h) K+通道的一個閘門通道的一個閘門(n)Na+通道通道 激活激活:M閘門迅速開放閘門迅速開放, H閘門尚未關(guān)閉閘

32、門尚未關(guān)閉 失活失活:M閘門開放閘門開放,H閘門關(guān)閉閘門關(guān)閉 關(guān)閉關(guān)閉(備用備用):M閘門關(guān)閉閘門關(guān)閉, H閘門開放閘門開放K+通道通道 K+通道開放通道開放(n門開放門開放) 激活激活 K+通道失活通道失活(n門關(guān)閉門關(guān)閉) 去激活去激活h關(guān)閉狀態(tài)激活狀態(tài)失活狀態(tài)關(guān)閉狀態(tài) m鈉通道三種機能狀態(tài)的微粒學說模型5.電壓門控離子通道的分子結(jié)構(gòu)電壓門控離子通道的分子結(jié)構(gòu) 2-156.干預細胞電活動的藥物及其應(yīng)用干預細胞電活動的藥物及其應(yīng)用 鈉通道阻斷劑鈉通道阻斷劑鈣通道阻斷劑鈣通道阻斷劑鉀通道阻斷劑鉀通道阻斷劑結(jié)論：結(jié)論：1.1.APAP的上升支由的上升支由NaNa內(nèi)流形成，下降支是內(nèi)流形成，下降支

33、是K K 外流形成的，后電位是外流形成的，后電位是NaNaK K泵活動引起的泵活動引起的2.2.APAP的產(chǎn)生是不消耗能量的，的產(chǎn)生是不消耗能量的，APAP的恢復是消的恢復是消耗能量的（耗能量的（NaNaK K泵的活動）。泵的活動）。3.AP3.AP（超射）（超射）= =NaNa的平衡電位。的平衡電位。4.4.動作電位的特點動作電位的特點 （1 1）全或無（）全或無（2 2）傳導性（）傳導性（3 3）不應(yīng)期）不應(yīng)期(4)(4)相相對不疲勞性對不疲勞性(5)(5)生理完整性生理完整性 ( (三三) )動作電位的傳導動作電位的傳導傳導機制：傳導機制：局部電流局部電流 傳導方式傳導方式：有髓鞘有髓鞘

34、N N纖維為遠距離纖維為遠距離( (跳躍式跳躍式) )局部電流局部電流( (四四) )縫隙連接縫隙連接四四.局部電位局部電位概念概念： 閾下刺閾下刺激引起的低激引起的低于閾電位的于閾電位的去極化（即去極化（即局部位），局部位），稱局部興奮。稱局部興奮。特點：特點： 不具有不具有“全或無全或無” 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。電緊張方式擴布。電緊張方式擴布。具有總和效應(yīng)：具有總和效應(yīng)： 時間性和空間性時間性和空間性 總和總和。 五、可興奮細胞及其興奮性五、可興奮細胞及其興奮性（一（一) )興奮和可興奮細胞興奮和可興奮細胞興奮性興奮性：活組織或細胞對外界刺激產(chǎn)生活組織或細胞對外界刺激產(chǎn)生APAP的能力。的能力。興奮

35、興奮：組織受刺激后由靜息組織受刺激后由靜息活動?；顒?。抑制抑制：組織受刺激后由活動組織受刺激后由活動靜息。靜息。刺激刺激：能引起細胞或組織發(fā)生反應(yīng)的所有內(nèi)、外環(huán)能引起細胞或組織發(fā)生反應(yīng)的所有內(nèi)、外環(huán) 境的變化。境的變化。反應(yīng)反應(yīng)：可興奮性組織對刺激的應(yīng)答表現(xiàn)?？膳d奮性組織對刺激的應(yīng)答表現(xiàn)。(二二)組織的興奮性和閾刺激組織的興奮性和閾刺激刺激的三個參數(shù)刺激的三個參數(shù):1.刺激的強度刺激的強度2.刺激的持續(xù)時間刺激的持續(xù)時間3.強度強度-時間變化率時間變化率（三（三) ) 細胞興奮后興奮性的變化細胞興奮后興奮性的變化 分分 期期 興奮性興奮性 機機 制制絕對不應(yīng)期絕對不應(yīng)期 降至零降至零 鈉通道失

36、活鈉通道失活相對不應(yīng)期相對不應(yīng)期 漸恢復漸恢復 通道部分恢復通道部分恢復超常期超常期 正常正常 通道大部恢復通道大部恢復低常期低常期 正常正常 內(nèi)電位呈超極化內(nèi)電位呈超極化 第四節(jié)第四節(jié) 肌細胞的收縮肌細胞的收縮 一、橫紋肌一、橫紋?。ㄒ唬ㄒ唬┕趋兰∩窠?jīng)骨骼肌神經(jīng)肌接頭處的興奮傳遞肌接頭處的興奮傳遞 1 1、N-MN-M接頭結(jié)構(gòu)接頭結(jié)構(gòu) 接頭前膜接頭前膜 接頭間隙接頭間隙 接頭后膜接頭后膜( (終終 板膜板膜) )。接頭間隙接頭間隙2.N-M2.N-M接頭處的興奮傳遞過程接頭處的興奮傳遞過程APAP沖動傳到軸突末梢沖動傳到軸突末梢 CaCa2 2通道開放，通道開放，CaCa2 2向膜內(nèi)流動向

37、膜內(nèi)流動前膜內(nèi)囊泡移動、并前膜內(nèi)囊泡移動、并AChACh釋放釋放AChNAChN2 2受體結(jié)合，其構(gòu)型改變受體結(jié)合，其構(gòu)型改變終板膜對終板膜對NaNa、K K ( (尤其是尤其是NaNa) )通透性通透性終板膜去極化終板膜去極化終板電位（終板電位（EPPEPP）EPPEPP電緊張性擴布至肌膜電緊張性擴布至肌膜去極化達到閾電位去極化達到閾電位爆發(fā)肌細胞膜動作電位爆發(fā)肌細胞膜動作電位（二）橫紋肌細胞的微細結(jié)構(gòu)（二）橫紋肌細胞的微細結(jié)構(gòu)1.1.肌原纖維和肌小節(jié)：肌原纖維和肌小節(jié)： 粗肌絲粗肌絲: : 由肌球（肌凝蛋白）由肌球（肌凝蛋白）組成，其頭部有一組成，其頭部有一橫橋橫橋 細肌絲細肌絲: :(1

38、)(1)肌動蛋白肌動蛋白： 表面有與橫橋結(jié)合的位點表面有與橫橋結(jié)合的位點(2)(2)原肌球蛋白原肌球蛋白： 靜息時掩蓋橫橋結(jié)合位點；靜息時掩蓋橫橋結(jié)合位點；(3)(3)肌鈣蛋白肌鈣蛋白： 與與CaCa2+2+結(jié)合變構(gòu)后結(jié)合變構(gòu)后, ,使原肌球使原肌球蛋白位移，暴露出結(jié)合位點蛋白位移，暴露出結(jié)合位點。肌小節(jié)肌小節(jié): : 是肌細胞收縮的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。是肌細胞收縮的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。 2.2.肌管系統(tǒng)：肌管系統(tǒng)： 橫管系統(tǒng)橫管系統(tǒng)：T T管管 縱管系統(tǒng)縱管系統(tǒng)：L L管管 三聯(lián)管三聯(lián)管 1. .興奮興奮- -收縮耦聯(lián)收縮耦聯(lián) 2.2.肌絲滑行肌絲滑行（三）橫紋肌的收縮機制（三）橫紋肌的收縮機

39、制（四）（四）橫紋肌的橫紋肌的興奮興奮- -收縮耦聯(lián)收縮耦聯(lián) 1.1.橫紋肌的電活動橫紋肌的電活動 肌膜電興奮的傳導肌膜電興奮的傳導 三聯(lián)管處的信息傳遞三聯(lián)管處的信息傳遞 肌漿網(wǎng)（縱管系統(tǒng)）中肌漿網(wǎng)（縱管系統(tǒng)）中CaCa2 2+ +的釋放的釋放按任意鍵飛入橫橋擺動動畫肌節(jié)縮短肌節(jié)縮短= =肌收縮肌收縮細肌絲細肌絲滑至滑至肌節(jié)中央肌節(jié)中央橫橋擺動橫橋擺動橫橋與位點結(jié)合，橫橋與位點結(jié)合，分解分解ATPATP釋放能量釋放能量原肌球蛋白位移，原肌球蛋白位移，暴露結(jié)合位點暴露結(jié)合位點CaCa2 2+ +與肌鈣蛋白結(jié)合與肌鈣蛋白結(jié)合構(gòu)型改變構(gòu)型改變終池膜上的鈣通道開放終池膜上的鈣通道開放CaCa2 2+

40、+進入肌漿進入肌漿2.2.興奮興奮- -收縮耦聯(lián)的基本過程收縮耦聯(lián)的基本過程 鈣觸發(fā)鈣釋放鈣觸發(fā)鈣釋放 APT管管L型鈣通道變構(gòu)型鈣通道變構(gòu)Ca2+內(nèi)流內(nèi)流激活激活ryanodine受體受體(RYR)肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+ 釋放入肌釋放入肌漿漿.骨骼肌舒張機制骨骼肌舒張機制興奮興奮-收縮耦聯(lián)后收縮耦聯(lián)后肌膜電位復極化肌膜電位復極化肌漿網(wǎng)肌漿網(wǎng)膜膜Ca2+泵激活泵激活肌漿網(wǎng)肌漿網(wǎng)膜膜Ca2+Ca2+與肌鈣蛋白解離與肌鈣蛋白解離原肌凝蛋白復蓋原肌凝蛋白復蓋結(jié)合位點結(jié)合位點骨骼肌舒張骨骼肌舒張關(guān)于關(guān)于橫紋肌收縮的幾個問題橫紋肌收縮的幾個問題1)1)關(guān)于收鈣素（關(guān)于收鈣素（Calsequestrin

41、Calsequestrin） ( () )分子量分子量:55KD,:55KD,每分子可結(jié)合每分子可結(jié)合40-5040-50個個CaCa2+2+ ( () )使肌漿網(wǎng)膜使肌漿網(wǎng)膜Ca2Ca2+ +下降近下降近7070倍倍, ,使鈣泵更好使鈣泵更好 發(fā)揮作用發(fā)揮作用. .2)2)橫橋循環(huán)橫橋循環(huán)- -抓住與再松開交替進行抓住與再松開交替進行 During a contraction,all During a contraction,all cross bridges are neither bound cross bridges are neither bound nor disconnected

42、 at the same time.nor disconnected at the same time.關(guān)于肌連蛋白關(guān)于肌連蛋白( (TitinTitin) ) ( (TrombitesTrombites et al,1995 et al,1995年提出年提出) ) (1)(1)充當骨骼肌骨架充當骨骼肌骨架(2)(2)是粗肌絲和細肌絲的模板是粗肌絲和細肌絲的模板(3)(3)由折疊的彈性片段和鎖定片段夠成由折疊的彈性片段和鎖定片段夠成( (五五) )影響影響橫紋肌橫紋肌收縮效能收縮效能 的因素的因素 1.1.前負荷：前負荷： 前負荷前負荷肌節(jié)初長度肌節(jié)初長度粗粗細肌絲的重疊程度細肌絲的重疊程度肌

43、張力。肌張力。 肌 節(jié)肌 節(jié) 最 適最 適 初 長 （初 長 （ 2 . 0 -2 . 0 -2.22.2 m m）時，粗細肌絲重疊佳，時，粗細肌絲重疊佳，肌縮速度、幅度和張力最大；肌縮速度、幅度和張力最大； 前負荷前負荷或或肌節(jié)最適肌節(jié)最適初長初長或或肌張力肌張力。等長收縮與等張收縮的概念等長收縮與等張收縮的概念 等長收縮等長收縮: :肌肉收縮時肌肉收縮時, ,只有張力增加而只有張力增加而長度不變的收縮長度不變的收縮. . 等張收縮等張收縮: :肌肉收縮時肌肉收縮時, ,只有長度縮短而只有長度縮短而張力不變的收縮張力不變的收縮, ,。 注注當負荷小于肌張力時當負荷小于肌張力時, ,出現(xiàn)等張縮

44、；出現(xiàn)等張縮； 當負荷等于或大于肌張力時當負荷等于或大于肌張力時, ,出現(xiàn)縮；出現(xiàn)縮； 正常人體骨骼肌收縮大多是混合式的正常人體骨骼肌收縮大多是混合式的. .2.22.0BCD-CD-E1.71.6EABCD長度長度-張力曲線張力曲線100501.0 2.0 3.0 4.0 肌節(jié)長度肌節(jié)長度3.651.65A張力張力 2. 2.后負荷：后負荷： 在等張收縮條件下觀察在等張收縮條件下觀察 后負荷為后負荷為00肌縮速度、肌縮速度、幅度幅度和張力最小；和張力最??； 后負荷后負荷肌縮速度、肌縮速度、幅度幅度和張力和張力； 后負荷后負荷肌縮速度、肌縮速度、幅度幅度和張力和張力。張力張力- -速度曲線速度

45、曲線 3.3.肌肉肌肉收收縮能力：縮能力： 肌縮能力肌縮能力肌縮速度、幅度和張力肌縮速度、幅度和張力； 肌縮能力肌縮能力肌縮速度、幅度和張力肌縮速度、幅度和張力。 決定肌縮效應(yīng)的內(nèi)在特性主要是：決定肌縮效應(yīng)的內(nèi)在特性主要是： .興奮興奮- -收縮耦聯(lián)期間胞漿內(nèi)收縮耦聯(lián)期間胞漿內(nèi)CaCa2+2+的水平；的水平； .肌球蛋白的肌球蛋白的ATPATP酶活性。酶活性。 調(diào)節(jié)和影響肌縮效應(yīng)內(nèi)在特性的因素：調(diào)節(jié)和影響肌縮效應(yīng)內(nèi)在特性的因素： 許多神經(jīng)遞質(zhì)、體液物質(zhì)、病理因素許多神經(jīng)遞質(zhì)、體液物質(zhì)、病理因素 和藥物。和藥物。4.收縮的總和收縮的總和(1)運動單位數(shù)量的總和運動單位數(shù)量的總和(2)(2)頻率效

46、應(yīng)的總和頻率效應(yīng)的總和(3)(3)大小原則（大小原則（size principlesize principle）骨骼肌收縮的形式骨骼肌收縮的形式( (一一) )收縮形式收縮形式 1.1.單收縮與復合收縮單收縮與復合收縮: : 單收縮：單收縮：肌肉受到一次刺激，引起一次收縮和肌肉受到一次刺激，引起一次收縮和舒張的過程。舒張的過程。 復合收縮復合收縮: :肌肉受到連續(xù)刺激，前一次收縮和舒肌肉受到連續(xù)刺激，前一次收縮和舒張尚未結(jié)束，新的收縮在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的過程。張尚未結(jié)束，新的收縮在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)的過程。 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 機制機制: :強直收縮是各次單收縮的機械

47、疊加現(xiàn)象強直收縮是各次單收縮的機械疊加現(xiàn)象 二、平滑肌二、平滑?。ㄒ唬ㄒ唬⑵交〉奈⒓毥Y(jié)構(gòu)平滑肌的微細結(jié)構(gòu)(二二)、平滑肌的分類、平滑肌的分類(三三)、平滑肌的電活動、平滑肌的電活動(四四)、平滑肌的收縮機制、平滑肌的收縮機制1.1.胞質(zhì)內(nèi)鈣濃度的調(diào)控胞質(zhì)內(nèi)鈣濃度的調(diào)控 藥物藥物- -機械耦聯(lián)機械耦聯(lián) 電電- -機械耦聯(lián)機械耦聯(lián)2 2、平滑肌的收縮機制、平滑肌的收縮機制 胞內(nèi)游離鈣濃度胞內(nèi)游離鈣濃度與鈣調(diào)蛋白與鈣調(diào)蛋白(CaM(CaM) )結(jié)合結(jié)合CaCa2+. 2+. CaMCaM 激活胞質(zhì)內(nèi)肌球蛋激活胞質(zhì)內(nèi)肌球蛋白輕鏈激酶白輕鏈激酶(MLCK)20KD(MLCK)20KD肌球蛋白輕肌球

48、蛋白輕鏈鏈(MLC)(MLC)磷酸化磷酸化ATPATP酶活性酶活性平滑平滑肌收縮肌收縮. .( (五五) )平滑肌活動的神經(jīng)調(diào)控平滑肌活動的神經(jīng)調(diào)控復習題：復習題： 1.1.試述試述G G蛋白的結(jié)構(gòu)及其作用。蛋白的結(jié)構(gòu)及其作用。2.2.保持內(nèi)環(huán)境相對穩(wěn)定有何重要意義保持內(nèi)環(huán)境相對穩(wěn)定有何重要意義? ? 3.3.試述細胞膜的化學組成及其分子結(jié)構(gòu)。試述細胞膜的化學組成及其分子結(jié)構(gòu)。4.4.試述神經(jīng)細胞興奮性周期中各期的特點及試述神經(jīng)細胞興奮性周期中各期的特點及 產(chǎn)生原理。產(chǎn)生原理。5.5.簡述鈉泵活動的生理意義。簡述鈉泵活動的生理意義。6.6.細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運方式有哪些細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運方式有哪些? ? 其特點如何其特點如何? ?7.7.試述神經(jīng)纖維靜脈膜電位產(chǎn)生的機理。試述神經(jīng)纖維靜脈膜電位產(chǎn)生的機理。8.8.試述神經(jīng)纖維動作電位產(chǎn)生的機理。試述神經(jīng)纖維動作電位產(chǎn)生的機理。9.9.試