生理學(xué)第2節(jié)細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能

1、生理學(xué)第2節(jié)細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能幾種主要的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式一、由膜的特異受體蛋白質(zhì)、G-蛋白和膜的效應(yīng)器酶組成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)二、由酪氨酸激酶受體完成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)三、通過具有特異感受結(jié)構(gòu)的通道蛋白質(zhì)完成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 一、由膜的特異受體蛋白質(zhì)、G-蛋白和膜的效應(yīng)器酶組成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng) 信使學(xué)說 G蛋白-GDP第一信使+R G蛋白-GTP 效應(yīng)器酶 蛋白激酶 第二信使及其他 第二信使前體細(xì)胞功能改變 1 第一信使：激素、遞質(zhì)等2 效應(yīng)器酶：腺苷酸環(huán)化酶、磷酯酶C等3 第二信使：cAMP、IP3、DG、cGMP、 PG、鈣離子等 第二信使學(xué)說1. 腎上腺素+受體 Gs蛋白 激活腺苷 酸環(huán)

2、化酶 ATP cAMP 一些蛋白質(zhì)磷酸化 PKA 2. 乙酰膽堿+受體 Go蛋白 激活磷脂酶C 磷脂酰肌醇 三磷酸肌醇+二酰甘油 一些蛋白質(zhì)磷酸化 PKC 二、由酪氨酸激酶受體完成的跨膜 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)酪氨酸激酶受體： 膜外部分 跨膜a- 螺旋 膜內(nèi)肽段 識別相應(yīng)配體 酪氨酸殘基磷酸化 肽類激素（如胰島素）、細(xì)胞因子（如NGF） 細(xì)胞膜上酪氨酸激酶受體 膜內(nèi)側(cè)肽段的蛋白激酶被激活 酪氨酸殘基磷酸化 細(xì)胞功能改變 三、通過具有特異感受結(jié)構(gòu)的通道蛋白質(zhì)完成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)1.化學(xué)門控通道化學(xué)物質(zhì)控制： 遞質(zhì)、 激素等主要分布：肌細(xì)胞的終板膜、神經(jīng)細(xì)胞的突觸 后膜及某些嗅、味感受細(xì)胞的膜中。作用：產(chǎn)生局部電

3、位 例：終板膜化學(xué)門控通道2.電壓門控通道主要分布： 神經(jīng)軸突、骨骼肌、 心肌細(xì) 胞的一般細(xì)胞膜上。作用： 產(chǎn)生動作電位跨膜電位控制 例：鈉通道 3. 機械門控通道機械刺激通過某種機制使機械感受器細(xì)胞膜上的通道開放，產(chǎn)生感受器電位。 例：聽覺毛細(xì)胞、肌梭等 各種門控通道完成的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)特點： （1）速度相對較快 （2）對外界作用出現(xiàn)反應(yīng)的位點較局限。第三節(jié) 細(xì)胞的興奮性和生物電現(xiàn)象復(fù)習(xí)緒論中幾個基本概念：1、反應(yīng)2、刺激3、興奮4、抑制5、興奮性6、可興奮組織重點比較：興奮：活組織或細(xì)胞對刺激發(fā)生的反應(yīng)表現(xiàn)為相對靜止轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒踊蛴扇醯幕顒愚D(zhuǎn)變?yōu)閺姷幕顒印C體常見的興奮表現(xiàn)為：細(xì)胞受刺激時產(chǎn)生

4、動作電位。 興奮性：組織或細(xì)胞對刺激發(fā)生反應(yīng)的能力。常用細(xì)胞受刺激時產(chǎn)生動作電位的能力來衡量。本章內(nèi)容：一、神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞的生物電現(xiàn)象及機制（一）生物電現(xiàn)象的觀察和記錄方法（了解）（二）靜息電位和動作電位（掌握）（三）生物電現(xiàn)象產(chǎn)生機制（掌握）二、興奮的引起和興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)（一）刺激引起興奮的條件（了解）（二）閾電位與動作電位（掌握）（三）閾下刺激、局部反應(yīng)及其總和（掌握）（四）細(xì)胞興奮及其恢復(fù)過程中興奮性的周期變化及本質(zhì)（難點，掌握）（五）興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)（掌握）一、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制（一）生物電現(xiàn)象的觀察和記錄方法1、19世紀(jì)中葉 電位計 但常不能準(zhǔn)確記錄2、20

5、世紀(jì)初 陰極射線示波器及附屬設(shè)備 觀察效果較好，但為復(fù)合電位3、 20世紀(jì)50年代 電壓鉗技術(shù)（ 基礎(chǔ)是1947年微電極的發(fā)明） 更先進，但仍是大量離子通道的膜行為 4、20世紀(jì)70年代 膜片鉗技術(shù) 可記錄單一離子通道的電流和電導(dǎo)（二）細(xì)胞的靜息電位與動作電位1、靜息電位定義：細(xì)胞未受刺激時（即安靜時）膜兩側(cè)的電位差。體內(nèi)所有細(xì)胞都表現(xiàn)為相對膜外為正電位，膜內(nèi)為負(fù)電位。這種狀態(tài)又稱為極化。若規(guī)定膜外為0，則膜內(nèi)多為-10-100mV之間。動作電位（AP）定義： 細(xì)胞受刺激時，細(xì)胞膜在靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的一次迅速而短暫的可擴布性電位。2、細(xì)胞的動作電位膜電位狀態(tài)極 化： 靜息電位存在時膜兩側(cè)保持

6、的內(nèi)負(fù)外正 的狀態(tài)。去極化： 靜息電位減小甚至消失的過程。反極化： 膜內(nèi)電位由零變?yōu)檎档倪^程。超射值： 膜內(nèi)電位由零到反極化頂點的數(shù)值。復(fù)極化： 去極化、反極化后恢復(fù)到極化的過程。超極化： 靜息電位增大的過程。 AP的波形難點概念：1、峰電位2、后電位3、負(fù)后電位4、正后電位 AP的特點：1、“全或無”現(xiàn)象； 2、可擴播性； 3、不衰減傳導(dǎo)。AP的意義：興奮的標(biāo)志（三）生物電產(chǎn)生機制 （重 點）RP的形成機理：K+ i K+ o P K+ 高K+外流促進K+外流的濃度勢能阻礙K+外流的電場力K+的凈外流為零1、RP的形成條件： 細(xì)胞內(nèi)外K分布不均勻 安靜時膜對K選擇性通透證明：1、Nerns

7、t 公式 Ek= ln Ek= 59.5 Log K+ o/K+ i (mV) 理論值 87mV，實際值 77mV2、改變細(xì)胞外液中的K+濃度RT ZFK+oK+iEm= Ek + ENa PKPK+PNa PKPK+PNaPNa越大，Em越小RP的產(chǎn)生影響因素： * EK * Na內(nèi)流 * Na泵2. AP產(chǎn)生機制膜內(nèi)外Na+不均勻分布（外高內(nèi)低）膜突然對Na+通透增大（ Na+通道開放）Na+內(nèi)流達Na+平衡電位去極化復(fù)極化 ：Na+通道關(guān)閉， K+通道開放， K+外流1、Nernst公式ENa= 59.5 Log Na+o/Na+i (mV) 超射值= ENa2、改變細(xì)胞外液的Na濃度3

8、、河豚毒(tetrodotoxin,TTX）4、電壓鉗或膜片鉗證據(jù)mmmhmmmhmmmh失活激活1ms復(fù)活復(fù)極到RP去極自動備用狀態(tài)失活狀態(tài)激活狀態(tài) 去極化時，將引起電壓門控Na+通道的激活開放，膜對Na+的通透性可增高5000倍，Na+順電-化學(xué)梯度迅速內(nèi)流而形成AP的升支 電壓門控Na+通道的時間依從性失活，導(dǎo)致Na+通道的關(guān)閉和Na+內(nèi)流的停止電壓門控K+通道延遲性開放，膜對K+的通透性增高，K+順電-化學(xué)梯度外流而形成動作電位的下降支，也使得Na+通道復(fù)活到備用狀態(tài)3、后電位的產(chǎn)生機制去極化后電位（負(fù)后電位）：細(xì)胞外一過性K蓄積超極化后電位（正后電位）： 膜對K+仍具有較高的通透性

9、Na泵活動增強 小結(jié)* 少量的K+跨膜流動就可引起膜電位的明顯變化 細(xì)胞內(nèi)K+只降低1/100000* 未配對的離子集中在膜的內(nèi)外表面* 膜電位與平衡電位的差值是驅(qū)動離子跨膜流動的動力* 已知離子的濃度差可計算其平衡電位二、興奮的引起和興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)（一）刺激引起興奮的條件1、 刺激強度2、 刺激持續(xù)時間3、 刺激強度-時間變化率為研究方便常采用各種形式的電刺激，如方波。因三個條件相互影響，常固定一個條件，觀察另外兩個條件的相互關(guān)系。實驗表明，不是所有的刺激都能引起細(xì)胞興奮。作為刺激一般要具有三個條件：實驗中常使用方波電脈沖作為刺激方波的優(yōu)點：1、每個方波上升支和下降支的斜率相同，故認(rèn)

10、為不同強度方波刺激的強度-時間變化率是固定不變的，只要觀察刺激強度（方波振幅）和刺激持續(xù)時間（方波寬度）兩個參數(shù)間的相互關(guān)系。2、采用不同波寬（即刺激時間）的方波電脈沖做刺激，測定不同波寬條件下，引起興奮（常用神經(jīng)或骨骼肌細(xì)胞產(chǎn)生動作電位）所需要的最小刺激強度，即可很容易得到可興奮組織或細(xì)胞的強度-時間曲線（即強度與時間的相互影響關(guān)系）（見下頁圖）。刺激強度時 值基強度刺激作用的時間強 度 時 間 曲 線曲線表明：1、當(dāng)刺激強度低于某一臨界值時，即使刺激時間無限長，也不能引起興奮；2、同樣當(dāng)作用時間短于某一臨界值時，即使刺激強度無限大，也不能引起興奮；因此，當(dāng)刺激時間足夠長，能引起興奮的最小刺

11、激強度就稱為基強度又叫閾強度或閾值；達到這種強度的刺激稱為閾刺激；用基強度做刺激引起興奮所需要的最短時間就叫做利用時；同樣條件下，兩倍基強度的刺激引起興奮的最短刺激時間就稱為時值；閾刺激閾值：刺激持續(xù)時間和強度-時間變化率 固定時，引起組織興奮所需的最 小刺激強度。閾 刺 激：強度等于閾值的刺激。閾下刺激：強度小于閾值的刺激。閾上刺激：強度大于閾值的刺激。想 一 想為什么閾刺激會引發(fā)興奮？（二）閾電位與動作電位在確定刺激引起興奮的實驗中，發(fā)現(xiàn)：直流電刺激的神經(jīng)纖維，在陰極下方的神經(jīng)纖維上產(chǎn)生動作電位，而陽極下方的神經(jīng)纖維不出現(xiàn)動作電位，即使加大刺激強度，也不產(chǎn)生動作電位。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：

12、電刺激時，陰極下方的細(xì)胞膜產(chǎn)生的膜電流（電流方向是由內(nèi)向外），膜本身有電阻，當(dāng)電流通過時，細(xì)胞膜兩側(cè)產(chǎn)生內(nèi)負(fù)外正的電壓降，與原有的外正內(nèi)負(fù)的靜息電位方向相反，兩者抵消，結(jié)果陰極下方的膜的電位數(shù)值減小，即處于去極化狀態(tài)；而陽極下方的神經(jīng)纖維細(xì)胞膜上恰恰相反，產(chǎn)生的是超極化狀態(tài)；陰極下方的細(xì)胞膜電位去極化達到一定值（膜電位的臨界值，即閾電位）時，細(xì)胞膜上電壓依從性的鈉離子通道快速被激活，膜對鈉離子的通透性增加，更多的鈉離子內(nèi)流（正反饋），直至到達峰值。閾電位的本質(zhì)就是鈉離子通道大量開放（又叫激活）時的膜的電壓值。閾電位與閾值的關(guān)系： 閾刺激（即閾值）導(dǎo)致閾電位產(chǎn)生，達到閾電位，在其他條件不變的情況

13、下，就必然產(chǎn)生興奮（即動作電位）。故閾值可以反應(yīng)興奮性的高低。兩者有一定聯(lián)系，但是本質(zhì)上是完全不同的概念。興奮性的衡量指標(biāo)：閾值 興奮性1/閾值 例： 指 標(biāo) A肌肉 B肌肉 閾 值 0.7V 1.2V 興奮性 較大 較?。ㄈ╅撓麓碳?、局部反應(yīng)及其總和閾下刺激不能產(chǎn)生動作電位，只能引起少量鈉離子內(nèi)流，引發(fā)細(xì)胞膜內(nèi)少量去極化，膜電位少許減少，這種膜電位的變化稱為局部反應(yīng)。局部反應(yīng)不能產(chǎn)生動作電位，但它能使膜電位距閾電位更近，所以在其基礎(chǔ)上，再受刺激就容易爆發(fā)動作電位。因此，局部反應(yīng)提高細(xì)胞膜的興奮性。局部反應(yīng)的特點（與動作電位特點比較）：1、不具全或無2、不能遠(yuǎn)距無衰減性傳播，只能是以電緊張的形式擴布（又叫衰減性傳播）3、有總和效應(yīng)（時間總和，空間總和）（四）組織興奮及其恢復(fù)過程中興奮性的變化 分 期 興奮性 反 應(yīng)絕對不應(yīng)期 零 對任何刺激不起反應(yīng)相對不應(yīng)期 低于正常 對閾上刺激起反應(yīng) 超 常 期 稍高于正常 對閾下刺激可起反應(yīng)低 常 期 稍低于正常 對閾上刺激起反應(yīng)絕對不應(yīng)期意義：連續(xù)刺激不可能引起AP的融合AP產(chǎn)