五年制本科生理學全套教案,含重點難點

1、教案首頁【教學章節(jié)】第一章緒論【學時分配】2學時【教學目的】掌握內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)；反饋調(diào)節(jié)以及生理功能的自控原理。熟悉機體生理功能的調(diào)節(jié)。了解人體生理學的研究對象、生理學的任務。【教學重點】掌握內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)；反饋調(diào)節(jié)(負反饋、正反饋、前饋)?！窘虒W難點】生理功能的自控原理?！窘虒W方法】多媒體教學；啟發(fā)、討論式教學?！窘叹邷蕚洹慷嗝襟w電腦、多媒體投影儀、多媒體課件?！臼谡n內(nèi)容】第一節(jié)生理學的研究對象和任務一、生理學的研究對象生理學(physiology)是一門研究生物體功能活動規(guī)律的科學。只有活的機體、活的器官、活的細胞才具有功能。所以,生理學的研究對象是活體(有生命的物體)。二、生理學的任務生理學

2、的任務是研究生物機體的功能，就是整個生物及其各個部分所表現(xiàn)的各種生命現(xiàn)象或生理作用，如呼吸、消化、循環(huán)等的產(chǎn)生原理、發(fā)生條件及機體內(nèi)外環(huán)境變化對它的影響。疾病的各種臨床表現(xiàn)，都是正常功能發(fā)生改變的結(jié)果。只有掌握了正常的，才能區(qū)分和鑒別異常的。所以，生理學是一門重要的基礎課，是醫(yī)學生的一門必修課。三、現(xiàn)代生理學的奠基人生理學是一門實驗性科學，科學實驗是創(chuàng)立和發(fā)展生理學的源泉。但它真正成為實驗性科學，是從17世紀開始的。17世紀初英國的WilliamHarvey在研究古典醫(yī)學著作時，發(fā)現(xiàn)先輩們對于心臟及血液運動沒有一個明晰的概念。于是用動物活體實驗的方法，對青蛙、兔、羊、狗等八十余種動物進行了深入

3、研究。在1628年發(fā)表了論著心與血液的運動(DeMotuCordis)，第一次科學的闡明了血液循環(huán)的途徑和規(guī)律，揭開了現(xiàn)代生理學的序幕。恩格斯對Harvey的發(fā)現(xiàn)給予了高度的評價：“Harvey由于發(fā)現(xiàn)了血液循環(huán)而把生理學確立為科學?！彼?、生理學研究的三個水平細胞和分子水平的研究：以細胞及構(gòu)成細胞的分子為研究對象，觀察其亞微結(jié)構(gòu)的功能和細胞內(nèi)生物分子的物理化學變化過程。這方面的知識稱為細胞生理學(cellphysiology)或普通生理學(generalphysiology)。器官和系統(tǒng)水平的研究：以器官、系統(tǒng)為研究對象，觀察其功能和調(diào)節(jié)機制。這方面的知識稱為器官生理學。整體水平的研究：以完整

4、的機體為研究對象，觀察和分析在各種生理條件下不同的器官、系統(tǒng)之間相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)的規(guī)律。以上三個水平的研究是互相聯(lián)系、互相補充的，對于闡明生物體功能活動的規(guī)律都是不可缺少的。第二節(jié)機體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)一、內(nèi)環(huán)境人體的細胞從細胞外液中攝取氧和其它營養(yǎng)物質(zhì)，同時將二氧化碳和其它代謝產(chǎn)物排入細胞外液。因此，細胞直接生活的環(huán)境是細胞外液，細胞外液是機體中細胞所處的內(nèi)環(huán)境(internalenvironment)。二、穩(wěn)態(tài)1859年法國ClaudeBernard首先指出，只有保持內(nèi)環(huán)境相對穩(wěn)定，復雜的多細胞動物才有可能生存。強調(diào)了內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的生理學意義。此后，美國的WalterCannon提出了穩(wěn)態(tài)的概

5、念，用來表示內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。維持內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)相對穩(wěn)定的狀態(tài)，稱為穩(wěn)態(tài)(homeostasis);所謂保持相對穩(wěn)定是指在正常生理情況下內(nèi)環(huán)境的各種理化性質(zhì)只在很小的范圍內(nèi)發(fā)生變動，是一種動態(tài)平衡狀態(tài)。因為一方面外環(huán)境變化的影響和細胞的新陳代謝不斷破壞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，另一方面通過機體的調(diào)節(jié)使其不斷的恢復平衡。可以認為機體的一切調(diào)節(jié)活動最終的生物學意義在于維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定。穩(wěn)態(tài)是一個十分重要的概念，它揭示了生命活動的一個最重要的規(guī)律;現(xiàn)在，生理學中關(guān)于穩(wěn)態(tài)的概念已經(jīng)被用于泛指體內(nèi)各個水平上的生理活動在神經(jīng)、體液等因素調(diào)節(jié)下保持相對穩(wěn)定和相互協(xié)調(diào)的狀況。第三節(jié)機體生理功能的調(diào)節(jié)機體對各種功能活動的調(diào)

6、節(jié)方式主要有三種，即神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)和自身調(diào)節(jié)，其中神經(jīng)調(diào)節(jié)起主導作用。一、神經(jīng)調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)是調(diào)節(jié)全身各種功能活動的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)稱為神經(jīng)調(diào)節(jié)(nervousregulation)。神經(jīng)系統(tǒng)活動的基本過程是反射。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)參與下，機體對內(nèi)外環(huán)境變化產(chǎn)生的適應性反應，稱為反射(reflex)。完成反射活動的結(jié)構(gòu)基礎稱為反射弧(reflexarc),由感受器、傳入神經(jīng)、中樞、傳出神經(jīng)和效應器五個基本成分組成。神經(jīng)調(diào)節(jié)的特點是作用迅速、準確和短暫。二、體液調(diào)節(jié)機體的某些細胞能生成并分泌某些特殊的化學物質(zhì)，后者經(jīng)體液運輸?shù)竭_全身的組織細胞或體內(nèi)某些特殊的組織細胞，調(diào)節(jié)其功能活動，稱

7、為體液調(diào)節(jié)(humoralregulation)。體內(nèi)的內(nèi)分泌細胞分泌的特殊的化學物質(zhì)(激素)，往往由血液運輸至全身，調(diào)節(jié)細胞的活動。但也有一些可由組織液擴散作用于鄰近的細胞，調(diào)節(jié)這些細胞的活動，稱為局部性的體液調(diào)節(jié)或旁分泌(paracrine)調(diào)節(jié)。此外，下丘腦的一些神經(jīng)細胞也能合成激素，其隨神經(jīng)軸突的軸漿流至末梢，由末梢釋放入血，這種方式稱為神經(jīng)分泌(neurosecretion)。體液調(diào)節(jié)的特點是緩慢、廣泛和持久。三、自身調(diào)節(jié)當內(nèi)外環(huán)境變化時，組織、細胞在不依賴于外來的神經(jīng)或體液因素的情況下，自身對內(nèi)外環(huán)境變化發(fā)生的適應性反應，稱為自身調(diào)節(jié)(autoregulation)。自身調(diào)節(jié)的特點

8、是準確、穩(wěn)定，但調(diào)節(jié)幅度小、靈敏度較差。第四節(jié)體內(nèi)的控制系統(tǒng)上世紀40年代，通過運用數(shù)學和物理學的原理和方法，分析研究各種工程技術(shù)的控制和人體的各種功能調(diào)節(jié)，得出了一些有關(guān)調(diào)節(jié)和控制過程的共同規(guī)律，產(chǎn)生了一個新的學科控制論。任何控制系統(tǒng)都由控制部分和受控部分組成，從控制論的觀點來分析，控制系統(tǒng)可分為非自動控制系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和前饋控制系統(tǒng)三大類。一、非自動控制系統(tǒng)由控制部分對受控部分發(fā)出活動的指令，但受控部分的活動不會影響控制部分的活動?？刂品绞绞菃蜗虻?，是一個開環(huán)系統(tǒng)。二、反饋控制系統(tǒng)由控制部分對受控部分發(fā)出活動的信號，而受控部分的活動可被一定的感受裝置感受，感受裝置再將受控部分的活動作為

9、反饋信號送回到控制部分，使控制部分的活動發(fā)生相應的變化，從而對受控部分的活動進行調(diào)節(jié)，是一個閉環(huán)系統(tǒng)。在反饋控制系統(tǒng)中，若反饋調(diào)節(jié)使受控部分的活動向和它原先活動相反的方向發(fā)生改變，稱為負反饋(negativefeedback)調(diào)節(jié)；若反饋調(diào)節(jié)使受控部分繼續(xù)加強向原來方向的活動，則稱為正反饋(positivefeedback)調(diào)節(jié)。1負反饋控制系統(tǒng)：較多見，作用是使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持就是因為有許多負反饋控制系統(tǒng)的存在和發(fā)揮作用。體內(nèi)許多負反饋調(diào)節(jié)機制中都設置了一個“調(diào)定點”(setpoint),負反饋調(diào)節(jié)機制對受控部分活動的調(diào)節(jié)就以這個調(diào)定點為參照水平，即規(guī)定受控部分的活動只能在靠近

10、調(diào)定點的一個狹小范圍內(nèi)變動。在不同的條件下，調(diào)定點是可以發(fā)生變動的；生理學中將調(diào)定點發(fā)生變動的過程稱為重調(diào)定(resetting)。2正反饋控制系統(tǒng)：較少見，能使整個系統(tǒng)處于再生狀態(tài)，使這一過程最后到達極端，或結(jié)束這一過程。作用是破壞原先的平衡狀態(tài)。反饋控制系統(tǒng)的缺點是反應有一定的波動和時間滯后現(xiàn)象。三、前饋控制(feed-forwardcontrol)系統(tǒng)：控制部分對受控部分發(fā)出活動信號的同時，又通過另一快捷途徑向受控部分發(fā)出前饋信號，及時的調(diào)控受控部分的活動。作用是有更好的預見性和適應性。前饋控制系統(tǒng)的缺點是有可能失誤?！舅伎碱}】試述生理學的研究可分為哪幾個水平？什么是內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)？它有何

11、生理意義？機體對功能活動的調(diào)節(jié)方式主要有哪些？各有何特點？相互之間關(guān)系怎樣？試述人體功能活動的自動控制原理。什么是反饋與前饋？試比較二者有何不同？在給患者進行肌肉注射時，為什么要求進針、出針快，推藥慢？【參考資料】姚泰主編.生理學.第五版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2000姚泰主編.人體生理學.第三版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2001陳孟勤主編.中國生理學史.北京:北京醫(yī)科大學出版社,2001朱文玉主編.王志均院士-九十華誕.北京:北京醫(yī)科大學出版社,2000GuytonAC.TextbookofMedicalPhysiology,10thedition,Philadelphia,Saunders,

12、2000教案首頁【教學章節(jié)】第二章細胞的基本功能【學時分配】10學時【教學目的】了解細胞膜的分子結(jié)構(gòu)，掌握細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的形式和影響因素。掌握靜息電位和動作電位的概念、特點和形成的離子機制，并了解靜息電位和動作電位形成的理論的主要證據(jù)。掌握局部興奮特點和產(chǎn)生機制，掌握動作電位的引起和興奮在同一細胞上的傳導機制及特點。了解神經(jīng)-骨骼肌接頭的結(jié)構(gòu)特點、掌握神經(jīng)-骨骼肌接頭興奮傳遞過程，熟悉影響神經(jīng)-骨骼肌接頭興奮傳遞的主要因素及其臨床意義。掌握肌肉收縮原理和前負荷、后負荷、肌肉收縮能力的概念，熟悉前負荷、后負荷、肌肉收縮能力對肌肉收縮的影響?！窘虒W重點】細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的形式和影響因素。靜息電位和動

13、作電位的概念和形成的離子機制。局部興奮、動作電位的引起和興奮在同一細胞上的傳導機制。神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞及影響因素。肌肉收縮原理和前負荷、后負荷、肌肉收縮能力對肌肉收縮的影響。【教學難點】繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運。靜息電位和動作電位形成的離子機制。前負荷、后負荷對肌肉收縮的影響。【教學方法】多媒體教學；啟發(fā)、討論式教學?！窘叹邷蕚洹慷嗝襟w電腦、多媒體投影儀、多媒體課件?！臼谡n內(nèi)容】細胞(cell)是構(gòu)成人體的最基本的功能單位。人體的細胞有200余種，每種細胞都分布于特定的部位，執(zhí)行特定的功能，但對于所有的細胞或某些細胞群而言，許多基本的功能活動是共同的。第一節(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細胞膜(c

14、ellmembrane,也稱質(zhì)膜)把胞質(zhì)(cytosol)與其外部環(huán)境相分隔，使細胞成為一個相對獨立的單位。胞質(zhì)內(nèi)化學成分的相對獨立和穩(wěn)定，對于維持細胞內(nèi)各種功能蛋白質(zhì)分子的活性和正常新陳代謝(metabolism)具有至關(guān)重要的作用。一、細胞膜的結(jié)構(gòu)概述用生物化學方法分析細胞膜表明，細胞膜主要有脂質(zhì)(lipid)和蛋白質(zhì)(protein)組成，此外還有極少量的糖類物質(zhì)。從重量上看：膜內(nèi)蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的比例大約在4：1_1:4之間，該比例的大小取決于膜的種類和功能活動水平。這些物質(zhì)分子在膜中是以怎樣的形式排列的呢？即膜的分子結(jié)構(gòu)如何呢？目前已被公認的假說是Singer和Nicholson于197

15、2年提出的液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)，根據(jù)這一模型，膜是以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著許多具有不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。脂質(zhì)雙分子層成分：在膜的脂質(zhì)中以磷脂(phospholipid)類為主，約占脂質(zhì)總量的70%以上；其次是膽固醇(cholesterol),般低于30%;還有少量的鞘脂(sphingolipid)類。結(jié)構(gòu):1925年Gorter和Grendel對紅細胞膜作了一些化學測定和有趣的計算,他們提取出紅細胞膜中所含的脂質(zhì),并測定將這些脂質(zhì)以單分子層在水溶液表面平鋪開來時所占的面積,結(jié)果發(fā)現(xiàn),一個紅細胞膜中脂質(zhì)所占的面積,差不多是該細胞所占面積的2倍。從而推測

16、,脂質(zhì)可能是以雙分子層的形式包被在細胞表面的。膜脂質(zhì)都是一些雙嗜性分子(amphilicmolecule)，其一端的磷酸和堿基是親水性極性基團,朝向膜內(nèi)外兩側(cè)表面,另一端的脂肪酸烴鏈是疏水性非極性基團,朝向雙分子層的內(nèi)部,兩兩相對居中排列。特點：流動性由于脂質(zhì)的熔點較低，在體溫條件下是液態(tài)的，故脂質(zhì)分子能在同一分子層中作側(cè)向運動。膜的流動性受許多因素的影響,如：膽固醇的含量、脂肪酸烴鏈的長度和不飽和度、膜蛋白的含量等。穩(wěn)定性從熱力學的角度分析,脂質(zhì)雙分子層包含的自由能最低,故最為穩(wěn)定,可以自動形成和維持。穩(wěn)定性和流動性使細胞膜可以承受相當大的張力和外形改變而不致破裂,而且即使膜結(jié)構(gòu)有時發(fā)生一些

17、較小的斷裂,也可以自動融合而修復。細胞膜的蛋白細胞膜的蛋白是以a-螺旋或球形結(jié)構(gòu)分散鑲嵌在膜的脂質(zhì)雙分子層中，其中貫穿于整個脂質(zhì)雙分子層的，稱為整合蛋白(integralprotein);而另一些與膜兩側(cè)表面的脂質(zhì)極性基團相互吸引，像是附著在膜的表面，稱為表面蛋白(peripheralprotein)。整合蛋白約占膜蛋白的70%80%,它們是以其肽鏈一次或反復多次穿越膜的脂質(zhì)雙層為特征的;與物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運功能有關(guān)的功能蛋白,如載體、通道、離子泵和轉(zhuǎn)運體等,都屬于整合蛋白。膜結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)具有不同的結(jié)構(gòu),因而其功能也不同。因為細胞的功能特點在很大程度上是由細胞膜上的膜蛋白的功能特點決定的,可見細胞

18、膜蛋白的種類及含量越多,該細胞的功能也就越復雜。細胞膜的糖類細胞膜所含糖類甚少,主要是一些寡糖和多糖鏈;它們以共價鍵的形式和膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合，形成糖脂(glycolipid)或糖蛋白(glycoprotein)。結(jié)合于糖脂或糖蛋白上的糖鏈僅存在于膜的外側(cè),意義在于以其單糖排列順序上的特異性,作為它們所在細胞或它們所結(jié)合的蛋白質(zhì)的特異性標志。二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運物質(zhì)進出細胞必須通過細胞膜,細胞膜主要是由脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成的,其間不存在大的空隙,故僅有極少數(shù)能溶于脂類的小分子物質(zhì)可以通過物理擴散透過細胞膜;水溶性小分子物質(zhì)和帶電離子需要借助于相關(guān)膜蛋白的介導來完成轉(zhuǎn)運;大分子物質(zhì)或物質(zhì)顆粒則需通過細

19、胞膜的整裝轉(zhuǎn)運進出細胞。常見的跨膜轉(zhuǎn)運形式有：單純擴散概念：脂溶性物質(zhì)通過脂質(zhì)雙分子層由高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程，稱為單純擴散(simplediffusion)。如氧氣、氮氣、二氧化碳、乙醇、尿素等物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運。擴散通量：“單純”一詞的含義在于說明這是一種簡單的物理擴散,沒有生物學的轉(zhuǎn)運機制參與。但與一般物理系統(tǒng)不同的是,在細胞內(nèi)外液之間存在一個主要有脂質(zhì)分子構(gòu)成的屏障,故某一物質(zhì)擴散的量(摩爾數(shù)/平方厘米/秒,即擴散通量)取決于膜兩側(cè)該物質(zhì)的濃度差和該物質(zhì)通過膜的難易程度(即膜對該物質(zhì)的通透性)。特點：不需要外力幫助,也不消耗能量,是一被動過程。膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運易化擴散:指不溶

20、于脂質(zhì)或脂溶性很小的物質(zhì),在膜蛋白的協(xié)助下,由高濃度的一側(cè)通過細胞膜向低濃度的一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程，稱為易化擴散(facilitateddiffusion)。其動力與單純擴散一樣，是濃度差和電位差，也是一種被動過程。可分為:（1）經(jīng)載體易化擴散：介導這一過程的膜蛋白稱為載體蛋白或載體（carrier）。載體是一些貫穿脂質(zhì)雙層的整合蛋白。這種跨膜轉(zhuǎn)運的特征是：轉(zhuǎn)運速率存在飽和現(xiàn)象；載體與溶質(zhì)的結(jié)合具有結(jié)構(gòu)特異性；結(jié)構(gòu)相似的溶質(zhì)經(jīng)同一載體轉(zhuǎn)運時有競爭性抑制。（2）經(jīng)通道易化擴散：介導這一過程的膜蛋白稱為離子通道（ionchannel）或通道。通道是一類貫穿脂質(zhì)雙層的、中央帶有親水性孔道的膜蛋白。這種跨膜

21、轉(zhuǎn)運的特征是：高速度一-離子的移動速度就像離子在通常的水溶液中一樣移動的非?？?，這是通道與載體之間最重要的區(qū)別；離子選擇性一-每一種通道都對一種或幾種離子有較大的通透性，而其它離子則不易或不能通過稱為離子的選擇性，其取決于通道開放時水相孔道的大小和孔道壁的帶電情況；門控一-由于推測通道的功能狀態(tài)與其分子內(nèi)部的閘門（gate）樣結(jié)構(gòu)的運動有關(guān)，故將此過程稱為門控（gating）。根據(jù)引起門控過程的機制的不同，離子通道可分為：化學門控通道、電壓門控通道和機械門控通道等。原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（1）概念:細胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)（通常是帶電離子）逆濃度梯度或電位梯度進行跨膜轉(zhuǎn)運的過程，稱為原發(fā)性主動

22、轉(zhuǎn)運（primaryactivetransport）;是人體最重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)運形式。介導這一過程的膜蛋白稱為離子泵（ionpump），離子泵由于具有水解ATP的能力，故也稱為ATP酶（ATPase）。（2）特點：在物質(zhì)轉(zhuǎn)運過程中，細胞要代謝供能；物質(zhì)轉(zhuǎn)運是逆電-化學梯度進行的。（3）鈉泵：在細胞膜上普遍存在的離子泵是鈉-鉀泵（sodium-potassiumpump），簡稱鈉泵（sodiumpump），也稱Na+-K+-ATP酶。鈉泵的作用：鈉泵能分解ATP使之釋放能量，在消耗代謝能的情況下逆著濃度差把細胞內(nèi)的Na+移出膜外，同時把細胞外的K+移入膜內(nèi)，因而形成和保持膜內(nèi)高K+和膜外高Na+的不

23、均衡離子分布。啟動或使鈉泵活動加強的最重要因素是膜內(nèi)Na+增多或膜外K+增多，一般情況下，每分解一個ATP能將3個Na+移出膜外，同時將2個K+移入膜內(nèi)。鈉泵的意義：a.鈉泵活動造成的細胞內(nèi)高K+是許多代謝反應進行的必要條件。b.鈉泵活動造成的膜內(nèi)外Na+和K+的濃度差，是細胞生物電活動產(chǎn)生的前提條件。c.鈉泵能不斷的將順濃度梯度漏入的Na+（多）和漏出的K+（少）轉(zhuǎn)運回去，維持胞質(zhì)滲透壓和細胞容積的相對穩(wěn)定。d.鈉泵活動形成的膜內(nèi)外Na+的濃度差是維持Na+-H+交換和Na+-Ca+交換的動力，對細胞內(nèi)pH值和Ca+濃度的穩(wěn)定有重要意義。e.影響靜息電位的數(shù)值。+在膜兩側(cè)的濃度差也是其它許多

24、物質(zhì)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的動力。3繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(1)概念：許多物質(zhì)在進行逆濃度梯度或電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運時，所需的能量并不直接來自ATP分解，而是來自Na+在膜兩側(cè)的濃度勢能差，后者是鈉泵利用分解ATP釋放的能量建立的。這種間接利用ATP能量的主動轉(zhuǎn)運過程，稱為繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(secondaryactivetransport),或簡稱聯(lián)合轉(zhuǎn)運(cotransport)。如腸上皮細胞、腎小管上皮細胞對葡萄糖和氨基酸的吸收等。與聯(lián)合轉(zhuǎn)運有關(guān)的蛋白質(zhì)，稱為轉(zhuǎn)運體蛋白或轉(zhuǎn)運體(transporter)。(2)分類：根據(jù)被轉(zhuǎn)運物質(zhì)與Na+轉(zhuǎn)運的方向，分為同向轉(zhuǎn)運和反向轉(zhuǎn)運(或交換)兩種形式。相應的轉(zhuǎn)運體分別稱

25、為同向轉(zhuǎn)運體和反向轉(zhuǎn)運體(或交換體)。出胞和入胞出胞：胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式排出細胞的過程,稱為出胞(exocytosis);如內(nèi)分泌細胞分泌激素、神經(jīng)細胞分泌遞質(zhì)等。入胞(endocytosis)：是指大分子物質(zhì)或物質(zhì)的團塊(細菌、細胞碎片等)借助于與細胞膜形成吞噬泡或吞飲泡的方式進入細胞的過程，并分別稱為吞噬(phagocytosis)和吞飲(pinocytosis)。吞飲又可分為液相入胞和受體介導入胞兩種。液相入胞是指細胞外液及其所含的溶質(zhì)連續(xù)不斷地進入胞內(nèi),是細胞本身固有的活動,進入細胞的溶質(zhì)量和溶質(zhì)的濃度成正比。受體介導入胞則是通過被轉(zhuǎn)運物與膜受體的特異結(jié)合,選擇性地促進

26、其進入細胞的一種入胞方式。出胞和入胞主要是依靠細胞本身的活動來完成的,也需要細胞代謝供能。第二節(jié)細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導人體要實現(xiàn)自身復雜的功能及適應環(huán)境的各種變化,細胞之間必須有完善的信息聯(lián)系，即具有信號轉(zhuǎn)導(signaltransduction)功能。能在細胞間傳遞信息的物質(zhì)稱為信號分子,信號分子將各種細胞外信號轉(zhuǎn)導到靶細胞內(nèi),并始動其生物效應所涉及的復雜過程及其一系列復雜因素,形成細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)；細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)包括細胞間的通訊、細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導、細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)及其始動功能等過程。細胞外的信號跨膜轉(zhuǎn)導一般分為兩類：一類是某些脂溶性信號分子穿過細胞膜進入細胞內(nèi),與胞質(zhì)受體結(jié)合,再穿過細

27、胞核的核膜進入細胞核內(nèi),與核受體結(jié)合,通過調(diào)節(jié)基因的表達而完成信號轉(zhuǎn)導。另一類是作用于細胞膜表面,通過引起膜結(jié)構(gòu)中一種或數(shù)種特殊蛋白質(zhì)分子的變構(gòu)作用,將外界環(huán)境變化的信息以新的信號形式傳遞到膜內(nèi),再引發(fā)靶細胞相應的功能改變；這一類占了絕大多數(shù)。根據(jù)細胞膜上感受信號物質(zhì)的蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)和功能的不同,跨膜信號轉(zhuǎn)導的途徑大致可分為3類：一、G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導參與G蛋白耦聯(lián)受體跨膜信號轉(zhuǎn)導的信號分子G蛋白耦聯(lián)受體：是存在于細胞膜上的一類膜受體，由于要通過G蛋白才能發(fā)揮作用，故稱為G蛋白耦聯(lián)受體(Gprotein-linkedreceptor),也稱促代謝型受體(metabotropicre

28、ceptor),總數(shù)多達1000種左右，在分子結(jié)構(gòu)上屬于同一超家族，每種受體都是由一條7次穿膜的肽鏈構(gòu)成，故也稱為7次跨膜受體。G蛋白耦聯(lián)受體與配體結(jié)合后，通過構(gòu)象變化結(jié)合并激活G蛋白。G蛋白：鳥苷酸結(jié)合蛋白(guaninenucleotide-bindingprotein),簡稱G-蛋白，通常是指由a、0、Y三個亞單位形成的異源三聚體G蛋白，此外還有一類單一亞單位的G蛋白，稱為小G蛋白。G蛋白的種類很多，每一類還有許多亞型；G蛋白的共同特點是其中的a亞單位同時具有結(jié)合GTP或GDP的能力和GTP酶活性。分為失活型和激活型兩種形式存在，并能互相轉(zhuǎn)化，在信號轉(zhuǎn)導的級聯(lián)反應中起著分子開關(guān)的作用。G

29、蛋白激活后，可進一步激活膜的效應器蛋白，把信號向細胞內(nèi)轉(zhuǎn)導。蛋白效應器：G蛋白效應器(Gproteineffector)主要是指催化生成(或分解)第二信使的酶。G蛋白調(diào)控的效應器酶主要有腺苷酸環(huán)化酶(adenylylcyclase,AC)、磷脂酶C(phospholipaseC,PLC)、磷脂酶A2、鳥苷酸環(huán)化酶和cGMP磷酸二酯酶等。4.第二信使：第二信使(secondmessenger)是指激素、遞質(zhì)、細胞因子等信號分子(第一信使)作用于細胞膜后產(chǎn)生的細胞內(nèi)信號分子,能把細胞外信號分子攜帶的信息轉(zhuǎn)入胞內(nèi)。重要的有環(huán)-磷酸腺苷(即cAMP,簡稱環(huán)磷腺苷)、三磷酸肌醇(inositoltrip

30、hosphate,IP3)、二酰甘油(diacylglycerol,DG)、環(huán)-磷酸鳥苷(cGMP)和Ca2+等。G蛋白耦聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導的主要途徑能與受體發(fā)生特異性結(jié)合的活性物質(zhì)稱為配體(ligand)。有100多種配體可通過G蛋白耦聯(lián)受體實現(xiàn)跨膜信號轉(zhuǎn)導。較重要的轉(zhuǎn)導途徑有：受體-G蛋白-AC(腺苷酸環(huán)化酶)途徑受體-G蛋白-PLC(磷脂酶C)途徑特點：效應出現(xiàn)較慢、反應較靈敏、作用較廣泛。注意1.不同的G蛋白可激活不同的酶，產(chǎn)生不同的信使分子；2.G蛋白效應器和第二信使具有多樣性；3.第二信使物質(zhì)的生成要經(jīng)過一系列酶催化反應,故有生物放大作用。4.第二信使是通過其相應的蛋白激酶(prote

31、inkinase)的活化引起一連串的底物蛋白(酶)磷酸化而發(fā)生反應,又通過磷酸蛋白磷酸酶作用使之去磷酸化而失活,使啟動的生理生化反應終止。二、離子通道受體介導的信號轉(zhuǎn)導根據(jù)離子通道受體感受外來刺激信號的不同，可將之分為：化學門控通道、電壓門控通道和機械門控通道。此3種通道蛋白質(zhì)使不同細胞對外界相應的刺激起反應,完成跨膜信號轉(zhuǎn)導。特點：不需要產(chǎn)生其它的細胞內(nèi)信使分子，信號轉(zhuǎn)導的速度快，對外界作用出現(xiàn)反應的位點較局限。化學門控通道由某些化學物質(zhì)控制其開或關(guān)的通道稱為化學門控通道(chemically-gatedionchannel)，具有結(jié)構(gòu)上的相似性。如N2型Ach受體陽離子通道是由4種不同的亞

32、單位組成的5聚體蛋白質(zhì)，形成一種結(jié)構(gòu)為a20Y的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)；每個亞單位的肽鏈都要反復貫穿膜4次；在5個亞單位中，Ach的結(jié)合位點在a亞單位上，結(jié)合后可引起通道結(jié)構(gòu)的開放，然后靠相應離子的易化擴散而完成跨膜信號轉(zhuǎn)導。由于這種通道性結(jié)構(gòu)只有在同遞質(zhì)結(jié)合時才開放，故也稱為遞質(zhì)門控通道或配體門控通道。很顯然，化學門控通道也具有受體功能，故也稱為通道型受體；由于其激活時直接引起跨膜離子流動，故也稱為促離子型受體(ionotropicreceptor)。電壓門控通道(voltage-gatedionchannel)分子結(jié)構(gòu)與化學門控通道類似，也具有結(jié)構(gòu)上的相似性。但控制其開關(guān)的是這些通道所在膜兩側(cè)跨

33、膜電位的改變，也就是說在這類通道的分子結(jié)構(gòu)中，存在一些對跨膜電位的改變敏感的結(jié)構(gòu)域或亞單位，由后者誘發(fā)整個通道分子功能狀態(tài)的改變。機械門控通道(mechanically-gatedionchannel)能感受機械性刺激并引起細胞功能狀態(tài)的改變。三、酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導酶耦聯(lián)受體具有和G蛋白耦聯(lián)受體完全不同的分子結(jié)構(gòu)和特性，其胞質(zhì)側(cè)自身具有酶的活性，或者可直接結(jié)合并激活胞質(zhì)中的酶而不需要G蛋白的參與。較重要的有酪氨酸激酶受體(tyrosinekinasereceptor,TKR)和鳥苷酸環(huán)化酶受體(guanylylcyclasereceptor)兩類。酶耦聯(lián)受體往往既有與信號分子結(jié)合的位點,

34、起受體的作用,又具有酶的催化作用,通過它們的這種雙重作用完成信號轉(zhuǎn)導。第三節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象一切活細胞無論處于安靜或活動狀態(tài)都存在電的活動，這種電的活動稱為生物電。人體和各器官表現(xiàn)的電現(xiàn)象，是以細胞水平的生物電現(xiàn)象為基礎的，而細胞生物電又是細胞膜兩側(cè)帶電離子的不均勻分布和一定形式的跨膜移動的結(jié)果。一、細胞膜的被動電學特性細胞膜作為一個靜態(tài)的電學元件時所表現(xiàn)的電學特性，一般稱為膜的被動電學特性，它包括靜息狀態(tài)下膜的電容、電阻以及它們所決定的膜電流和膜電位的變化特征。膜電容細胞膜具有顯著的電容特性，且膜電容較大；當膜上的離子通道開放而引起帶電離子的跨膜流動時，就相當于在電容器上充電或放電而產(chǎn)生電位

35、差，即跨膜電位(transmembranepotential),或簡稱膜電位(membranepotential)。膜電阻通常用它的倒數(shù)膜電導(membraneconductance)G來表示。對帶電離子而言,膜對某種離子的電導,就是膜對它的通透性；細胞膜對某離子電導的變化與其對該離子的通透性的變化是完全一致的。電緊張電位由膜的被動電學特性決定其空間分布的膜電位稱為電緊張電位(electrotonicpotential)。單純的電緊張電位產(chǎn)生過程中沒有離子通道的激活,因而也沒有膜電導的改變,完全是由膜固有的電學性質(zhì)決定的。但是,如果一個使膜內(nèi)電位變正的電緊張電位(即在膜外負電極下的電緊張電位)

36、達到了激活某些離子通道的閾值時,就會引起由于離子通道開放而產(chǎn)生的跨膜離子電流和膜電位的變化,并疊加于電緊張電位之上,產(chǎn)生局部興奮或動作電位。所以,電緊張電位與細胞電信號的產(chǎn)生與傳播有著直接的關(guān)系。二、靜息電位及其產(chǎn)生機制細胞的靜息電位1概念：細胞在未受刺激時(安靜狀態(tài)下)存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差，稱為靜息電位(restingpotential)。2特征：靜息電位在大多數(shù)細胞是一種穩(wěn)定的、分布均勻的負電位；不同細胞靜息電位的數(shù)值可以不同,并且只要細胞未受刺激、生理條件不變,這種電位將持續(xù)存在。注意：細胞處于靜息電位時,膜內(nèi)電位較膜外電位為負,這種膜內(nèi)為負,膜外為正的狀態(tài)稱為膜的極化(pola

37、rization)；當靜息時膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負值（的絕對值）加大的方向變化時，稱為膜的超極化（hyperpolarization）;當靜息時膜內(nèi)外電位差的數(shù)（二）靜息電位產(chǎn)生的機制早在1902年Bernstein就根據(jù)當時關(guān)于電離和電化學的理論成果，提出了靜息電位產(chǎn)生機制的膜學說，認為生物電現(xiàn)象的各種表現(xiàn)，主要是由于細胞內(nèi)外離子分布不均勻以及在不同狀態(tài)下，細胞膜對不同離子的通透性不同。在安靜狀態(tài)下，細胞內(nèi)外離子的分布不均勻：在細胞外液中Na+、Cl-、Ca+濃度比細胞內(nèi)液要高，細胞內(nèi)液中K+、磷酸鹽離子濃度比細胞外液要多，這主要是由于質(zhì)膜對各種物質(zhì)的選擇性通透性和主動轉(zhuǎn)運而形成和維持的

38、。此外，安靜時細胞膜對K+有較大的通透性，對Na+、Cl-也有一定通透性，而對其它離子的通透性極低。故K+能以易化擴散的形式，順濃度梯度移向膜外，而其它離子不能或甚少移動。于是隨著K+的移出，就會出現(xiàn)膜內(nèi)變負而膜外變正的狀態(tài)，即靜息電位。可見，靜息電位主要是由K+外流形成的，接近于K+外流的平衡電位。影響靜息電位的因素有：細胞外K+濃度的改變；膜對K+和Na+的相對通透性：膜對K+的通透性相對增大，靜息電位也增大；膜對Na+的通透性相對增大，靜息電位則減小。鈉-鉀泵活動的水平。注意：靜息電位和極化狀態(tài)是一個現(xiàn)象的兩種表達方式，它們都是細胞處于靜息狀態(tài)的標志；靜息電位表達的是膜內(nèi)外的電位差，極化

39、狀態(tài)表達的是膜兩側(cè)電荷分布的情況。三、動作電位及其產(chǎn)生機制（一）細胞的動作電位1概念：在靜息電位的基礎上，如果細胞受到一個適當?shù)拇碳?，其膜電位會發(fā)生迅速的一過性的波動，這種膜電位的波動稱為動作電位（actionpotential）。組成：在神經(jīng)纖維上，其主要部分一般在內(nèi)完成，表現(xiàn)為一次短促而尖銳的尖峰狀的電位變化，稱為峰電位（spikepotential）。峰電位具有動作電位的主要特征，是動作電位的標志。在峰電位之后，恢復到靜息電位水平以前，膜兩側(cè)電位還要經(jīng)歷一些微小而緩慢的波動，稱為后電位（after-potential）;后電位又分為負后電位（后去極化）和正后電位（后超極化）。特征：“全或

40、無”（all-or-none）性質(zhì)，即在同一細胞上動作電位的大小不隨刺激強度和傳導距離而改變的現(xiàn)象。包含如下含義：動作電位的幅度和形狀是“全或無”的；動作電位能沿細胞膜向周圍不衰減性傳導（等幅、等速和等頻）。（二）動作電位的產(chǎn)生機制電化學驅(qū)動力：離子跨膜擴散的驅(qū)動力有兩個：濃度差和電位差。兩個驅(qū)動力的代數(shù)和稱為電化學驅(qū)動力（electrochemicaldrivingforce）。電化學驅(qū)動力決定離子跨膜流動的方向和速度。當膜受到刺激而發(fā)生通透性改變時，帶電離子將沿著電化學驅(qū)動力的方向發(fā)生跨膜運動，并引起膜電位的變化。當電化學驅(qū)動力推動正電荷由膜外流入膜內(nèi)時，這一方向的離子電流，稱為內(nèi)向電流(

41、inwardcurrend);當電化學驅(qū)動力推動正電荷由膜內(nèi)流出膜外時，這一方向的離子電流，稱為外向電流(outwardcurrend)。內(nèi)向電流使膜去極化；而外向電流則使膜復極化或超極化。峰電位的上升支：細胞受刺激時，膜對Na+通透性突然增大，由于細胞膜外高Na+,且膜內(nèi)靜息電位時原已維持著的負電位也對Na+內(nèi)流起吸引作用Na+迅速內(nèi)流先是造成膜內(nèi)負電位的迅速消失，但由于膜外Na+的較高濃度勢能，Na+繼續(xù)內(nèi)移，出現(xiàn)超射。故峰電位的上升支是Na+快速內(nèi)流造成的。動力是順電-化學梯度；條件是膜對Na+電導的迅速增大。接近于Na+的平衡電位。注意：膜對Na+通透性增大，實際上是膜結(jié)構(gòu)中存在的電壓

42、門控性Na+通道開放的結(jié)果，因而造成上述Na+向膜內(nèi)的易化擴散。利用膜片鉗實驗的研究表明，Na+通道有以下特點：a.去極化程度越大，其開放的概率也越大，是電壓門控性的。b.開放和關(guān)閉非?？?。c.存在靜息(resting)、激活(activation)和失活(inactivation)等功能狀態(tài)，是以蛋白質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即它的構(gòu)型和構(gòu)象的相應變化為基礎的；當膜的某一離子通道處于失活(關(guān)閉)狀態(tài)時，膜對該離子的通透性為零，而且不會受刺激而開放，只有通道恢復到靜息狀態(tài)時才可以在特定刺激作用下開放。膜電導(通透性)變化的實質(zhì)就是膜上離子通道隨機開放和關(guān)閉的總和效應。峰電位的下降支：由于Na+通道激活后迅

43、速失活，Na+電導減少；同時膜結(jié)構(gòu)中電壓門控性K+通道開放，K+電導增大；在膜內(nèi)電-化學梯度的作用下K+迅速外流。故峰電位的下降支是K+外流所致。后電位：負后電位一般認為是在復極時迅速外流的K+蓄積在膜外側(cè)附近，暫時阻礙了K+外流所致。正后電位一般認為是生電性鈉泵作用的結(jié)果。2動作電位的引起閾值：能引起組織細胞發(fā)生反應的各種內(nèi)外環(huán)境的變化稱為刺激。任何刺激要引起組織興奮必須使刺激的強度、刺激的持續(xù)時間以及刺激強度對時間的變化率達到某個最低有效值。刺激的這三個參數(shù)是互相影響的，當其中一個的值變化時，其余的值也會發(fā)生相應的變化。在刺激的持續(xù)時間以及刺激強度對時間的變化率不變的情況下，剛能引起細胞興

44、奮或產(chǎn)生動作電位的最小刺激強度，稱為閾強度(thresholdintensity)；也就是能夠使膜的靜息電位去極化達到閾電位的外加刺激的強度。此時的刺激稱為閾刺激。比閾刺激弱的刺激稱為閾下刺激；比閾刺激強的刺激稱為閾上刺激。閾強度(閾值)是衡量組織興奮性大小的較好指標，二者呈反比關(guān)系。閾電位：能進一步誘發(fā)動作電位的去極化的臨界值，稱為閾電位(thresholdpotential);是用膜本身去極化的臨界值來描述動作電位產(chǎn)生條件的一個重要概念。是在一段膜上能夠誘發(fā)去極化和Na+通道開放之間出現(xiàn)再生性循環(huán)的膜內(nèi)去極化的臨界水平。可見，閾電位對動作電位的產(chǎn)生只起觸發(fā)作用，膜電位達到此水平后，膜內(nèi)去極

45、化的速度和幅度就不再決定于原刺激的大小了，故有人將閾電位稱為燃點。因為，動作電位的幅度是由膜電位、Na+通道和Na+電流間的正反饋過程決定的，外加刺激僅起觸發(fā)(燃點)這一過程的作用。3局部反應(1)概念：很弱的刺激只引起細胞膜產(chǎn)生電緊張電位，當刺激稍強時，引發(fā)的去極化電緊張電位也能引起少量的Na+通道開放，在受刺激的局部出現(xiàn)一個較小的膜的去極化，與電緊張電位疊加，這種產(chǎn)生于膜的局部、較小的去極化反應稱為局部反應(localresponse),產(chǎn)生的電位稱為局部電位(或者說是細胞受刺激后去極化未達到閾電位的電位變化)。(2)特點：等級性：反應的幅度與刺激強度正相關(guān)，不是“全或無”式的。在局部形成

46、電緊張傳播(electrotonicpropagation):只能以電緊張的方式，影響附近膜的電位；電緊張傳播隨傳播距離增加而衰減?？梢辕B加：局部反應沒有不應期,一次閾下刺激引起一個局部反應雖然不能引發(fā)動作電位,但多個閾下刺激引起的多個局部反應如果在時間上(多個刺激在同一部位連續(xù)給予)或空間上(多個刺激在相鄰部位同時給予)疊加起來(分別稱為時間總和或空間總和),就有可能導致膜去極化到閾電位,從而爆發(fā)動作電位。動作電位的傳導可興奮細胞興奮的標志是產(chǎn)生動作電位,因此興奮的傳導實質(zhì)上是動作電位向周圍的傳播。在無髓鞘的神經(jīng)纖維動作電位以局部電流(localcurrent)的方式傳導：局部電流依據(jù)膜的被

47、動電學性質(zhì)在動作電位前方的靜息部位首先形成電緊張電位,電緊張電位進一步引發(fā)去極化的局部反應,并在局部反應達到閾電位時引起動作電位的發(fā)生。有髓鞘的神經(jīng)纖維動作電位以跳躍式傳導(saltatoryconduction),因而比無髓纖維傳導快且“節(jié)能”。動作電位在同一細胞上的傳導是“全或無”式的,動作電位的幅度不因傳導距離增加而減小。四、組織的興奮和興奮性活組織或細胞對刺激(stimulus)發(fā)生反應的能力，稱為興奮性(excitability)，而由刺激引起的反應，稱為興奮(excitation),這是生理學上最早關(guān)于興奮性和興奮的定義。其中的刺激是因,反應是果。隨著電生理技術(shù)的發(fā)展和應用,以及研

48、究資料的積累,興奮性和興奮的概念又有了新的含義,更加準確和嚴謹。在近代生理學中,興奮性是指細胞受到刺激時產(chǎn)生動作電位的能力,而興奮就是指產(chǎn)生了動作電位,或者說產(chǎn)生了動作電位才是興奮。注意：并不是所有的細胞接受刺激后都能產(chǎn)生動作電位；凡在接受刺激后能產(chǎn)生動作電位的細胞，稱為可興奮細胞(excitablecell)。一般認為，神經(jīng)細胞、肌肉細胞和腺細胞都屬于可興奮細胞。細胞在發(fā)生一次興奮后,其興奮性會出現(xiàn)一系列變化。分為：絕對不應期(absoluterefractoryperiod)、相對不應期(relativerefractoryperiod)、超常期(supranormalperiod)和低常

49、期(subnormalperiod);它們與動作電位各時期的對應關(guān)系是：峰電位絕對不應期；負后電位相對不應期和超常期；正后電位低常期。第四節(jié)肌細胞的收縮人體各種形式的運動，主要靠肌細胞的收縮活動來完成。根據(jù)肌肉的功能特性，可將其分為骨骼肌、平滑肌和心肌；根據(jù)其形態(tài)學特點，可分為橫紋肌和平滑??；根據(jù)神經(jīng)支配，可分為隨意肌和非隨意肌。本節(jié)重點討論橫紋肌的收縮。一、橫紋肌(一)骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞結(jié)構(gòu)基礎：骨骼肌的神經(jīng)-肌接頭(neuromuscularjunction)是由運動神經(jīng)末梢和與它接觸的骨骼肌細胞膜形成的。電鏡下分為：接頭前膜、接頭間隙和接頭后膜(終板膜)。傳遞過程：當動作電位

50、沿著神經(jīng)纖維傳至神經(jīng)末梢時，引起接頭前膜電壓門控性Ca2+通道的開放Ca2+在電化學驅(qū)動力作用下內(nèi)流進入軸突末梢末梢內(nèi)Ca2+濃度增加Ca2+觸發(fā)囊泡向前膜靠近、融合、破裂、釋放遞質(zhì)AChACh通過接頭間隙擴散到接頭后膜(終板膜)并與后膜上的Ach受體陽離子通道上的兩個a-亞單位結(jié)合終板膜對Na+、K+通透性增高Na+內(nèi)流(為主)和K+夕卜流后膜去極化，稱為終板電位(endplatepotential,EPP)終板電位是局部電位可以總和鄰近肌細胞膜去極化達到閾電位水平而產(chǎn)生動作電位。Ach發(fā)揮作用后被接頭間隙中的膽堿脂酶分解失活。特點：單向傳遞；時間延擱；1對1的關(guān)系；易受環(huán)境因素和藥物的影響

51、。注意：神經(jīng)肌肉接頭處的信息傳遞實際上是“電-化學-電”的過程，神經(jīng)末梢電變化引起化學物質(zhì)釋放的關(guān)鍵是Ca2+內(nèi)流，而化學物質(zhì)ACh引起終板電位的關(guān)鍵是ACh和Ach受體陽離子通道上的兩個a-亞單位結(jié)合后結(jié)構(gòu)改變導致Na+內(nèi)流增加。終板電位是局部電位，具有局部電位的所有特征，其本身不能引起肌肉收縮；但每次神經(jīng)沖動引起的ACh釋放量足以使產(chǎn)生的終板電位總和達到鄰近肌細胞膜的閾電位水平，使肌細胞產(chǎn)生動作電位。因此，這種興奮傳遞是1對1的。Ach是在軸漿中合成后儲存于囊泡內(nèi)。每個囊泡中儲存的Ach量通常是相當恒定的，釋放時是通過出胞作用，以囊泡為單位傾囊釋放，稱為量子釋放(quantalreleas

52、e)o橫紋肌細胞的微細結(jié)構(gòu)橫紋肌細胞在結(jié)構(gòu)上的主要特點是含有大量的肌原纖維和發(fā)達的肌管系統(tǒng)，且在排列上是高度規(guī)則有序的。肌原纖維和肌節(jié)：光鏡下每條肌原纖維(myofibril)的全長都呈現(xiàn)規(guī)則的明暗交替，分別稱為明帶和暗帶，在明帶的中央有一條橫向的暗線，稱為Z線。肌原纖維上每一段位于兩條Z線之間的區(qū)域，稱為肌節(jié)(sarcomere);肌節(jié)是肌肉進行收縮和舒張的最基本功能單位。電鏡下，肌節(jié)的明帶和暗帶包含有更細的、平行排列的絲狀結(jié)構(gòu)，稱為肌絲。暗帶中含有的肌絲較粗，稱為粗肌絲;明帶中含有的肌絲較細，稱為細肌絲;粗細肌絲在空間上呈規(guī)則的排列。肌管系統(tǒng)：包繞在每一條肌原纖維周圍的膜性囊管狀結(jié)構(gòu)，稱為

53、肌管系統(tǒng)(sarcotubularsystem)。包括橫管和縱管兩套獨立的系統(tǒng)。橫管(T管)：是肌細胞膜沿Z線垂直肌原纖維走向向內(nèi)凹陷而環(huán)繞肌原纖維的管道。作用是將肌細胞膜興奮時出現(xiàn)的電變化(AP)沿T管膜傳入細胞內(nèi)部?？v管(L管，肌質(zhì)網(wǎng))：在肌節(jié)中間部位與其平行，相互吻合。在肌原纖維周圍的肌質(zhì)網(wǎng)(sarcoplasmicreticulum,SR)也稱為縱行肌質(zhì)網(wǎng)(longitudinalSR，LSR);縱行肌質(zhì)網(wǎng)膜上有鈣泵。肌質(zhì)網(wǎng)的末端膨大或呈扁平狀,稱為連接肌質(zhì)網(wǎng)(junctionalSR,JSR)，在骨骼肌也稱為終池(terminalcisterna)。作用是通過對Ca2+的儲存、釋放和

54、再聚集，觸發(fā)肌節(jié)的收縮和舒張。三聯(lián)管結(jié)構(gòu)：骨骼肌中80%的T管與其兩側(cè)的終池構(gòu)成三聯(lián)管(triad)結(jié)構(gòu)。它是興奮-收縮耦聯(lián)的關(guān)鍵部位。橫紋肌的收縮機制50年代初期由Huxley等提出的用肌節(jié)中粗、細肌絲的相互滑行來說明收縮機制的肌絲滑行理(myofilamentslidingtheory),目前已被公認。那么，究竟是什么原因促使肌節(jié)內(nèi)的細、粗肌絲相互滑行的？肌絲的分子組成：粗肌絲主要由許多平行排列的肌球蛋白(亦稱肌凝蛋白，myosin)構(gòu)成。肌球蛋白分子呈桿狀，桿的一端有兩個球形的頭。桿狀部分都朝向M線平行排列，形成粗肌絲的主干；頭部連同與它相連的一小段稱為“橋臂”的桿狀部分，一起由肌絲中向

55、外伸出，形成橫橋(cross-bridge)。橫橋的幾何排列嚴格而有規(guī)則,有以下特性：在一定條件下,可以和細肌絲上的肌動蛋白分子呈可逆性的結(jié)合；具有ATP酶的作用，可以分解ATP而獲得能量，供橫橋擺動。細肌絲由三種蛋白構(gòu)成：兩條肌動蛋白(亦稱肌纖蛋白，actin)聚合的單鏈相互纏繞,形成細肌絲的主干,其內(nèi)壁上有橫橋的結(jié)合位點；原肌球蛋白(也稱原肌凝蛋白，tropomyosin)是由兩條肽鏈組成的雙螺旋分子，與肌動蛋白平行，位于肌動蛋白螺旋溝內(nèi)，擋住其上的橫橋結(jié)合位點。肌鈣蛋白(troponin，亦稱原寧蛋白)分C、T、I三個亞單位，C亞單位中有帶雙負電荷的位點，與肌漿中Ca2+有很大的親和力，

56、每個肌鈣蛋白分子可結(jié)合4個Ca2+,并通過構(gòu)象的改變啟動收縮過程。肌肉收縮的過程：肌細胞膜興奮傳導到終池終池Ca2+釋放胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度增高Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合原肌球蛋白變構(gòu)，暴露出肌動蛋白上的活化位點處于高勢能狀態(tài)的橫橋與肌動蛋白結(jié)合橫橋頭部發(fā)生變構(gòu)并擺動細肌絲向粗肌絲滑行肌節(jié)縮短。注意：在肌肉處于舒張狀態(tài)時，橫橋結(jié)合的ATP被分解，分解產(chǎn)物ADP和無機磷酸仍留在頭部，此時的橫橋處于高勢能狀態(tài)，其方位與細肌絲垂直，并對肌動蛋白有高度親和力，但因為肌動蛋白上的活化位點被原肌球蛋白和肌鈣蛋白的復合物遮蓋了而不能與之結(jié)合。當橫橋頭部發(fā)生變構(gòu)并擺動的同時，ADP和無機磷酸與之分離，在ADP解離的

57、位點，橫橋頭部結(jié)合一個ATP分子；結(jié)合ATP后，橫橋頭部與肌動蛋白的親和力降低，并與之解離。解離后的橫橋頭部迅速將與之結(jié)合的ATP分解，并恢復高勢能狀態(tài)。此后，根據(jù)Ca2+濃度的水平，肌肉重復上述的收縮過程或進入舒張狀態(tài)。橫橋與肌動蛋白結(jié)合、擺動、復位和再結(jié)合的過程，稱為橫橋周期（cross-bridgecycling），周期的長短決定了肌肉的縮短速度。（四）橫紋肌的興奮-收縮耦聯(lián)概念：將電興奮和機械收縮聯(lián)系起來的中介機制，稱為興奮-收縮耦聯(lián)（excitation-contractioncoupling）。結(jié)構(gòu)基礎：肌管系統(tǒng)，關(guān)鍵部位為三聯(lián)管結(jié)構(gòu)?；具^程：電興奮沿肌膜和T管膜傳播，同時激活T

58、管膜和肌膜上的L型鈣通道；激活的L型鈣通道通過變構(gòu)作用（在骨骼?。┗騼?nèi)流的Ca2+（在心?。┘せ钸B接肌質(zhì)網(wǎng)（JSR）膜上的鈣釋放通道（或稱ryanodine受體，RYR）,RYR的激活使JSR內(nèi)的Ca2+釋放入胞質(zhì)；胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高引發(fā)肌肉收縮；胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高的同時，激活縱行肌質(zhì)網(wǎng)（LSR）膜上的鈣泵，回收胞質(zhì)內(nèi)Ca2+入肌質(zhì)網(wǎng)，肌肉舒張。其中，Ca2+在興奮-收縮耦聯(lián)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。注意：骨骼肌和心肌SR釋放Ca2+的機制不同。L型鈣通道在心肌和骨骼肌的作用不同。在心肌，經(jīng)L型鈣通道內(nèi)流的Ca2+觸發(fā)SR釋放Ca2+的過程，稱為鈣觸發(fā)鈣釋放。在骨骼肌，L型鈣通道在引起S

59、R釋放Ca2+的過程中，是作為一個對電位變化敏感的信號轉(zhuǎn)導分子，而不是作為離子通道來發(fā)揮作用的。骨骼肌和心肌肌質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣泵回收的Ca2+量不同。（五）影響橫紋肌收縮效能的因素肌肉收縮效能（performanceofcontraction）表現(xiàn)為收縮時產(chǎn)生的張力和（或）縮短程度，以及產(chǎn)生張力或縮短的速度。若肌肉收縮時只有張力的增加而無長度的縮短，則這種收縮的形式稱為等長收縮（isometriecontraction）;其作用是保持一定的肌張力，維持人體的位置和姿勢。若肌肉收縮時只有長度的縮短而張力保持不變，則這種收縮的形式稱為等張收縮（isotoniccontraction);是在肌肉收縮時所

60、承受的負荷小于肌肉收縮力的情況下產(chǎn)生的，即肌肉的收縮力除克服負荷，還可使物體產(chǎn)生位移。前負荷：肌肉在收縮前所承受的負荷，稱為前負荷(preload)。前負荷使肌肉在收縮前就處于某種被拉長的狀態(tài)，使其具有一定的長度，稱為初長度(initiallength)。肌肉收縮產(chǎn)生的張力是與能和細肌絲接觸的橫橋數(shù)目成比例的。能產(chǎn)生最大主動張力的肌肉初長度，稱為最適初長度;此時的前負荷稱為最適前負荷。達到最適前負荷后再增加負荷或增加初長度，肌肉收縮力降低?？梢?，一定范圍內(nèi)肌肉初長度與肌張力呈正變;超過一定值，呈反變。后負荷：肌肉在收縮過程中所承受的負荷，稱為后負荷(afterload)。它不增加肌肉的初長度，