細胞生理和血液生理學 課件

1、機能學概論首都醫(yī)科大學生理學與病理生理學系傅小鎖1機能學概論第一局部：生物化學(Biochemistry)第二局部：生理學(Physiology)22生物化學： 研究生物體內(nèi)化學活動的過程，在分子水平探討生命的本質(zhì)，研究生物體的分子組成和功能，探討物質(zhì)在體內(nèi)的代謝過程及調(diào)節(jié)。34 生理學是生物學中的一個分支，它以生物機體的功能為研究對象。生物機體的功能就是整個生物及其各個局部所表現(xiàn)的各種生命現(xiàn)象或生理作用，例如呼吸、消化、循環(huán)、肌肉運動等等。生理學的任務(wù)就是要研究這些生理功能的發(fā)生機制、條件以及機體的內(nèi)外環(huán)境中各種變化對這些功能的影響，從而掌握各種生理變化的規(guī)律。4生命的機體事物的規(guī)律某一門類

2、的系統(tǒng)知識4第五章 細胞的根本功能Basic functions of the cell第一節(jié) 細胞膜的根本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能5一、細胞膜的化學組成和分子結(jié)構(gòu)Chemical composition and molecular structure of the cell membrane化學組成：脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類等678一單純擴散： 在生物體中，一些脂溶性的小分子物質(zhì)順濃度差的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運。如：CO2，O2 ， N2 ，乙醇等。二易化擴散： 不溶于脂質(zhì)或溶解度甚小的物質(zhì)，在細胞膜上一些特殊蛋白質(zhì)的幫助下，順濃度差或電位差的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運。如：葡萄糖，氨基酸及各種離子等。二、細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運

3、功能 91以通道為中介的易化擴散 Facilitated diffusion via channel 與離子的易化擴散有關(guān)，推測在蛋白質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)了一條貫穿膜內(nèi)外的水相孔道。特點：1化學門控通道2電壓門控通道 滲漏通道 水通道水孔蛋白APQ3機械門控通道 選擇性和門控性。10112.以載體為中介的易化擴散12三主動轉(zhuǎn)運Active transport 細胞膜通過本身的某種耗能過程，由離子泵將分子或離子逆電-化學梯度進行跨膜轉(zhuǎn)運。原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運：The movement of substances across the membrane occurs against the electrochem

4、ical gradient with the necessity of consumption of metabolic energy.13神經(jīng)細胞和骨骼肌細胞Na+濃度的膜外:膜內(nèi) Co/Ci 為12 K+濃度的膜內(nèi):膜外 Ci/Co 為30鈉-鉀泵sodium-potassium pump鈉泵為Na+- K+依賴式ATP酶的蛋白質(zhì)14四出胞和入胞式物質(zhì)轉(zhuǎn)運 大分子物質(zhì)或固態(tài)、液態(tài)的物質(zhì)團塊，通過細胞膜復雜的結(jié)構(gòu)和功能的變化，進出細胞的過程。15第二節(jié) 細胞的生物電現(xiàn)象 生物電： 一切活組織的細胞，不管在安靜狀態(tài)還是在活動過程中均表現(xiàn)有電的變化，這種電的變化是伴隨著細胞生命活動出現(xiàn)的，稱之為

5、生物電。16一、生物電現(xiàn)象的記錄 Recording biological activity一細胞外記錄二細胞內(nèi)記錄171.靜息電位Resting potential 細胞未受刺激時存在于細胞膜兩側(cè)的電位差。一般為內(nèi)負外正。 The difference in electrical potential across the membrane of an undisturbed cell, having a positive sign on the outside surface and a negative sign in the interior.1819極化：把靜息電位時膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負

6、外正狀態(tài)，稱膜的極化。超極化：靜息電位的數(shù)值向膜內(nèi)負值加大的方向變化的過程。去除極化：靜息電位的數(shù)值向膜內(nèi)負值減少的方向變化的過程。倒反極化：膜內(nèi)電位由零變?yōu)檎档倪^程，與靜息電位的極性相反。復極化：細胞膜去極化或反極化后，又向原初的極化狀態(tài)恢復的過程 。202.動作電位Action potential 可興奮細胞受到有效刺激時，膜電位會在靜息電位的根底上發(fā)生一次快速、可逆、并有擴布性的電位變化。稱為動作電位。它是細胞興奮的標志。 An action potential is a rapid change in the membrane potential. Each action poten

7、tial begins with a sudden change from the normal resting negative potential to a positive membrane potential (depolarization) and then ends with an almost equally rapid change back to the negative potential (repolarization).21動作電位的時相1.靜息相 -70-90mv2.去極相 -70-90mv+20+40mv超射overshoot值：膜內(nèi)電位由零變?yōu)檎臄?shù)值。3.復極相

8、 +20+40mv-70-90mv 鋒電位：構(gòu)成動作電位波形主要局部的短促而鋒利的脈沖樣電位變化。 后電位：鋒電位在其完全恢復到靜息電位之前所經(jīng)歷的微小而緩慢的電位波動。22二生物電現(xiàn)象產(chǎn)生的機制離子濃度（ mmol/L ）主要離子膜內(nèi)膜外膜內(nèi)與膜外離子比例膜對離子通透性Na+121451:12通透性很小K+155439:1通透性大Cl-41201:30通透性次之A-155無通透性哺乳動物骨骼肌細胞內(nèi)液和細胞外液中主要離子的濃度23Na+- K+泵在耗能的情況下建立的膜內(nèi)高K+膜外高Na+狀態(tài)，是產(chǎn)生各種細胞生物電現(xiàn)象的根底 而這兩種離子通過膜結(jié)構(gòu)中的K+通道和Na+通道的易化擴散，是形成神經(jīng)

9、和骨骼肌細胞靜息電位和動作電位的直接原因。24靜息電位是安靜情況下以鉀外流為主的多種離子轉(zhuǎn)運的綜合結(jié)果251.靜息電位的產(chǎn)生機制Bernstein學說)a. 細胞內(nèi)外K+不均勻分布，胞內(nèi)K+高，并且安靜狀態(tài)下細胞膜主要對K+有通透性。 K+外流并在膜內(nèi)留下不能自由通透的大分子A- 。b. 促進K+外流的驅(qū)動力濃度差和阻止K+外流的阻力電位差到達平衡K+平衡電位Nernst 公式。c. Na+- K+泵維持細胞內(nèi)外Na+ 、 K+不對稱分布。1根本原因離子的跨膜擴散262.動作電位的產(chǎn)生機制 Formation mechanism of action potential 動作電位期間膜電導的變化

10、 膜對離子通透性的改變是形成 跨膜電流和動作電位的關(guān)鍵27動作電位產(chǎn)生的機制1細胞受到有效刺激，膜去極化到達閾電位時，引起電壓門控Na+通道開放激活， Na+順電-化學梯度呈再生性內(nèi)流，直至膜內(nèi)正電位接近Na+平衡電位。2 Na+通道的迅速失活及電壓門控K+通道的開放，是動作電位復極化的主要原因。3 Na+- K+泵的活動，使Na+、 K+重新回到原來的分布狀態(tài)。2829動作電位的“全或無現(xiàn)象 同一細胞上動作電位大小不隨刺激強度和傳導距離而改變的現(xiàn)象，稱“全或無現(xiàn)象。30四局部反響local response 局部電位local potential 把閾下外向電流刺激時產(chǎn)生的去極化電緊張電位和

11、由少量Na+通道開放產(chǎn)生的電位變化疊加在一起的去極化電位稱局部反響。 這種閾下刺激引起的產(chǎn)生于局部、較小的去極化反響稱為局部反響或局部興奮。局部反響時的電位值稱為局部電位。 3132局部反應(yīng)的特點 等級性隨閾下刺激強度的增強而增大 衰減性隨擴布距離的增加而迅速衰減和消失 電緊張性擴布electrotonic propagation): 局部電位只能沿著膜向鄰近作短距離的擴布，并隨著擴布距離的增加而迅速衰減乃至消逝。 總和 無不應(yīng)期33第三節(jié) 肌細胞的收縮功能一、神經(jīng)肌肉接頭處的興奮傳遞 (一) 神經(jīng)肌肉接頭的結(jié)構(gòu)34一神經(jīng)-肌肉接頭的結(jié)構(gòu)運動神經(jīng)囊泡接頭前膜肌纖維終板膜囊泡內(nèi)含乙酰膽堿Ach量

12、子釋放：Ach以囊泡為單位成批向間隙釋放接頭間隙3536(二) 神經(jīng)肌肉接頭處興奮的傳遞過程 1、神經(jīng)未梢產(chǎn)生動作電位 2、Ca2+從接頭間隙進入軸突未梢 3、接頭前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì) 4、遞質(zhì)與肌細胞膜上的相應(yīng)受體結(jié)合 5、肌細胞膜的通透性發(fā)生變化，出現(xiàn)離子的跨膜流動 6、肌細胞膜產(chǎn)生終板電位，經(jīng)總合引起一次動作電位。37 神經(jīng)-肌肉接頭傳遞及干擾傳遞的藥物38二、骨骼肌細胞的微細結(jié)構(gòu)(一) 肌原纖維和肌小節(jié)39肌原纖維結(jié)綈組織細胞核神經(jīng)-肌肉接點肌纖維運動神經(jīng)4041(二肌管系統(tǒng)包繞在每一條肌原纖維周圍的膜性囊管狀結(jié)構(gòu)。4243 骨骼肌收縮的分子機制 滑行學說sliding theory 肌肉

13、收縮時外觀所見的整個肌肉或肌纖維的縮短，并不是肌細胞內(nèi)肌絲或它所含的分子結(jié)構(gòu)縮短和卷曲所至，而是由于肌小節(jié)內(nèi)所含的粗細肌絲出現(xiàn)相互滑行，使后者位置發(fā)生了改變。即由Z線發(fā)出的細肌絲在某種力量的作用下，向暗帶中央移動，結(jié)果各相鄰的Z線相互靠近，肌小節(jié)變短，造成整個肌原纖維、肌細胞乃至整條肌肉長度的縮短。44三、骨骼肌細胞的收縮機制-滑行學說 (一) 肌絲的分子結(jié)構(gòu)粗肌絲的分子結(jié)構(gòu)細肌絲的分子結(jié)構(gòu)45肌鈣蛋白TN細肌絲 原肌凝蛋白TM 調(diào)節(jié)蛋白肌纖蛋白AT 肌絲橫 橋 收縮蛋白粗肌絲 肌凝蛋白 MS 主 干肌鈣蛋白： TN：結(jié)合4個Ca+TN：使TN 與TM結(jié)合 TN：TN與Ca+結(jié)合時，傳遞信息使

14、TM變構(gòu)46橫橋:1、可與肌纖蛋白可逆結(jié)合。通過橫橋連續(xù)的向M線方向扭動，牽拉細肌絲向暗帶中央滑行。2、具有ATP酶的作用。47肌細胞動作電位48興奮-收縮耦聯(lián)的三個根本步驟：1、肌細胞膜的電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞深部。2、三聯(lián)管處的信息傳遞。3、肌漿網(wǎng)縱管系統(tǒng)對Ca2+的儲存、釋放和再聚積。 Ca2+泵： Ca2+ Mg2+依賴式ATP酶49肌絲滑行過程50第六章 血液第一節(jié) 血液的組成與特性第二節(jié) 血細胞及其功能第三節(jié) 生理止血及血液凝固第四節(jié) 血型與輸血51 問題1 血液對于維持生命有什么重要作用？52第一節(jié) 血液的組成與特性一、血液的起源 Origin of blood53二、血液

15、的組成 Components of blood血液血漿：水、溶質(zhì)血細胞：紅細胞、白細胞、血小板 血細胞比容:血細胞在全血中所占的容積百分比。 正常男性：4050 女性：3748 5455三、血液的功能 Functions of blood一維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài) 1、運輸作用 在組織液和各個器官之間進行各種物質(zhì)的運輸。 2、緩沖作用 3、傳遞信息 理化性質(zhì)的變化傳遞給各種感受器。二免疫功能 處理侵入人體內(nèi)的異物貨病原體的功能。三防御功能 生理性止血是血液的一種重要的自我保護功能。56第二節(jié) 血漿Plasma57一、血漿的主要成分及其功能 Components ang fuction of plasma

16、血液血細胞(40-50%)水(91-92%)紅細胞白細胞血小板血 漿(50-60%)溶 質(zhì)(8-9%)電解質(zhì)其他有機物血漿蛋白膠 體白蛋白球蛋白纖維蛋白原氣 體Na+、K+、Ca2+、Mg2+HCO3-、Cl-、HPO42-、SO42-激素代謝尾產(chǎn)物有機營養(yǎng)物58一蛋白質(zhì) 白蛋白：含量最多。 球蛋白：1、2 、 和球蛋白。 人體大局部免疫球蛋白是球蛋白，參與特異性 免疫。 纖維蛋白原：參與血液凝固。 血漿總蛋白質(zhì)低于60g/L，那么可診斷為低蛋白血癥。 59正常成人血漿蛋白總含量為65-85g/L 白蛋白 40-50g/L 球蛋白 15-30g/L 白蛋白(albumin)/球蛋白(globl

17、in嚴重肝臟損傷和多發(fā)性骨髓瘤?？蓪е翧/G比值下降或倒轉(zhuǎn)。60血漿(plasma) ：血液加抗凝處理后別離出來的液體局部。血清(blood serum )：不加抗凝處理，自行凝固，析出的透明淡黃色液體。 兩者主要區(qū)別： 血清中無纖維蛋白原，但多了少量血凝時由內(nèi)皮細胞和血小板釋放的化學物質(zhì)。二電解質(zhì) 是產(chǎn)生血漿晶體滲透壓的主要成分。61二、血漿的理化性質(zhì) Physicochemical properties of plasma一血漿的比重和黏滯性 全血比重為，相對粘滯性為45，取決于 紅細胞的數(shù)量和分布狀態(tài)；血漿比重為，相對粘滯性為45，取決于 血漿蛋白的含量；62二血漿滲透壓1、概念： 滲透

18、現(xiàn)象：水分子隔著半透膜可從低濃度溶液一側(cè)向高濃度一側(cè)擴散的現(xiàn)象。 理解：高濃度溶液含有較多的溶質(zhì)顆粒，具有較高地保存和吸引水分子的能力。滲透壓：指溶液所具有的吸引和保存水分子的能力。 63 膠體滲透壓：血漿蛋白質(zhì)1% 主要為白蛋白 晶體滲透壓：來自電解質(zhì)和小分子物質(zhì)99% Na+、K+、Ca2+、Cl-、Glu、AA等人血漿滲透壓約為 313 mOsm。 等滲溶液：與血漿滲透壓相等的溶液。 如：NaCl溶液又稱生理鹽水 5葡萄糖溶液等。 2、血漿滲透壓的組成643、 血漿滲透壓的作用1血漿晶體滲透壓： 保持細胞內(nèi)外水平衡， 從而維持細胞紅細胞的正常形態(tài)和功能。2血漿膠體滲透壓： 維持血管內(nèi)外的

19、水平衡。 65三血漿pH正常人血漿。 血漿中的緩沖對： NaHCO3/H2CO3 蛋白質(zhì)鈉鹽/蛋白質(zhì) Na2HPO4/NaH2PO4 紅細胞中的緩沖對：血紅蛋白鉀鹽/血紅蛋白 66 問題3血液中有哪些血細胞組分？67第三節(jié) 血細胞Blood cells68第三節(jié) 血細胞69一、紅細胞 Red blood cell一紅細胞的數(shù)量70紅細胞數(shù)量正常值 紅細胞血紅蛋白成年男性（4.55.5）1012/L120160g/L成年女性（3.84.6） 1012/L110150g /L新生兒 6.01012/L貧血的診斷標準紅細胞血紅蛋白紅細胞比容成年男性 4.51012/L120g/L0.42成年女性 4

20、.0 1012/L 110/L0.37孕婦 100g/L0.3071二紅細胞的功能 1. 運輸氧和二氧化碳依靠Hb 2. 緩沖作用三紅細胞的生理特性 1. 可塑性變形 2. 滲透脆性 3. 懸浮穩(wěn)定性72 臨床上將能使懸浮于其中的紅細胞保持正常體積和形狀的溶液，稱為等張溶液。 0.85%的NaCl既是等張溶液，又是等滲溶液；而1.9%的尿素溶液是等滲溶液，但不是等張溶液。 滲透脆性 概念：指紅細胞在低滲溶液中膨脹乃至破裂的特性。紅細胞脆性低滲溶液的抵抗力衰老的紅細胞脆性遺傳性球形紅細胞癥患者紅細胞脆性73懸浮穩(wěn)定性：紅細胞能相對穩(wěn)定地懸浮于血漿中而不易下沉的特性。 血沉：紅細胞沉降率紅細胞在經(jīng)

21、抗凝處理的血液中第一小時末下降的距離。 男：015mm/h 女: 020mm/h 血沉的快慢主要取決于血漿的性質(zhì)，而不在紅細胞本身。741、生成部位：四紅細胞的生成和破壞胚胎 2月 5月 卵黃囊 肝脾 骨髓紅骨髓 造血干細胞 再生障礙性貧血2、生成原料：蛋白質(zhì)與鐵小細胞性貧血753、成熟因子：葉酸和維生素B12巨幼紅細胞性貧血大細胞性貧血葉酸 dTMP764、紅細胞生成的調(diào)節(jié)：促紅細胞生成素(EPO)5、紅細胞的破壞 平均壽命120天雄激素紅系定向祖細胞77二、白細胞 White blood cells一白細胞的數(shù)量和分類78一白細胞的數(shù)量和分類總數(shù)：(4-10)109個/L白細胞總數(shù)呈生理波

22、動：1、年齡：新生兒高2、劇烈運動、分娩進食、疼痛、情緒沖動時升高3、日周期：下午較清晨高15109/L34109/L79二白細胞的功能3、嗜堿性粒細胞：釋放組織胺，引起過敏性反響。4、嗜酸性粒細胞：參與蠕蟲免疫。1、吞噬細胞的非特異性免疫：吞噬作用。 中性粒細胞、單核細胞。2、淋巴細胞的特異免疫性 T淋巴細胞：細胞免疫 B淋巴細胞：體液免疫808182三、血小板 Platelets一血小板的數(shù)量和功能未激活 激活后 83主要生理功能： 1、參與生理止血 2、促進血液凝固 3、維持毛細血管內(nèi)皮的完整性出血性紫癜：少于50109個/L血小板數(shù)量：100-300109個/L84黏附-聚集-釋放-收

23、縮-吸附二血小板的生理特性85 問題4小血管破裂血液會全部流失嗎？86第四節(jié) 生理性止血Hemostasis87第四節(jié) 生理性止血 出血時間：刺破耳垂或指尖，出血持續(xù)的時間1-3分鐘。 正常情況下，小血管破損后，出血在幾分鐘內(nèi)自行停止的現(xiàn)象。88第四節(jié) 生理性止血一、局部血管收縮 Local vasoconstriction response三、血液凝固 Blood coagulation二、血小板栓子形成 Formation of platelet plug89 問題5血液為什么可以凝固,會導致血管閉塞嗎？90第五節(jié) 血液凝固Blood Coagulation91 血液由流動的液體狀態(tài)變成不

24、能流動的膠凍狀凝塊的過程。 纖維蛋白原不溶的纖維蛋白 將靜脈血放入玻璃試管中，自采血開始到血液凝固所需要的時間為512min稱為凝血時間。92一、凝血因子 Coagulation factors編 號同 義 名因子纖維蛋白原（fibrinogen）因子凝血酶原(prothrombin)因子組織凝血激酶(tissue thromboplastin)因子Ca2+因子前加速素(proaccelerin)因子前轉(zhuǎn)變素(proconvertin)因子抗血友病因子(antihemophilic factor,AHF)因子血漿凝血激酶(plasma thromboplastin component,PTC)

25、因子Stuart-Prower因子因子血漿凝血激酶前質(zhì)(plasma thromboplastin antecedent,PTA)因子接觸因子(contact factor)因子纖維蛋白穩(wěn)定因子(fibrin-stabilizing factor)93 因子組織凝血激酶只存在于血管外；除因子為Ca2+外，其余都是蛋白質(zhì)；因子、都是肝臟合成的，需要VK參與；大局部是以酶原形式存在，須被激活才具有活性。甲乙丙型血友病分別缺乏因子、。94二、血液凝固的過程 Processes of blood coagulation 凝血酶原激活物凝血酶原凝血酶纖維蛋白原纖維蛋白凝血過程分類： 內(nèi)源性凝血 因子存在

26、于血液中，由因子XII激活開始 外源性凝血 由組織因子激活開始95因子復合物凝血酶原激活物96三、抗凝和纖維蛋白溶解 Anticoagulation and fibrinolysis一血液的抗凝機制1、血管內(nèi)皮外表因子1光滑外表2多糖蛋白質(zhì)復合物3凝血酶調(diào)節(jié)蛋白蛋白質(zhì)C2、抗凝血酶活性纖維和抗凝血酶3、肝素 體外抗凝、促凝措施： 接觸粗糙面、升高溫度42可促進凝血 檸檬酸鈉、肝素為常用的抗凝劑97二纖維蛋白溶解血栓溶解 概念: 纖維蛋白在水解酶的作用下溶解的過程。意義: 使血液經(jīng)常保持液態(tài),血流通暢,防血栓形成。_激 活 物血管激活物組織激活物激肽釋放酶抑 制 物纖 溶 酶纖溶酶原纖維蛋白(纖

27、維蛋白原)纖維蛋白降解產(chǎn)物+98 問題6大失血,怎樣正確輸血才能挽救生命？99第六節(jié) 血型和輸血Blood Groups and Blood Transfusion100輸血的意義：補充血量的最直接方式，維持生命。 失血20%，血壓下降、脈搏加快、四肢厥冷、眩暈、乏力等缺血病癥，甚至心、腦功能障礙。101一、血型 Blood group 血型是血細胞膜上特異性抗原物質(zhì)的類型。 一般指紅細胞膜上特異凝集原的類型。紅細胞膜上含有的特異性抗原物質(zhì)稱之為凝集原。而血清中與之相對應(yīng)的特異性抗體稱凝集素。凝集反響：當含有某種凝集原的紅細胞和與之相對應(yīng)的血清凝集素相遇時，就會發(fā)生凝集反響。紅細胞凝集成團，并

28、會發(fā)生溶血反響。1021、分型原那么：“以原定型ABO血型是根據(jù)紅細胞膜上凝集原的種類和有無來劃分的。 一 ABO血型系統(tǒng)1032、ABO血型的抗原前驅(qū)物質(zhì)H抗原A抗原B抗原N乙酰半乳糖胺半乳糖葡萄糖巖藻糖N-乙酰葡萄糖胺104 3、ABO血型系統(tǒng)的抗體 原那么：紅細胞膜上具有某一型抗原，其血清中不可能有與這一抗原相對應(yīng)的抗體。 血型抗體屬于IgM，其分子量較大，不能通過胎盤。 新生兒血液中沒有ABO血型系統(tǒng)的抗體，出生后28個月開始產(chǎn)生。1054、ABO血型亞型： 血型紅細胞上的抗原血清中的抗體A1AA1抗BA2A抗B，抗A110%B B抗A A1B AA1B無A2BAB20%的人有抗A1 O 無抗A抗B1065、ABO血型的發(fā)生和分布： 胚胎5周以后，紅細胞上出現(xiàn)A、B抗原，嬰兒紅細胞膜上抗原的位點數(shù)只有成人的1/3，到24歲時發(fā)育