《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件

第三章細胞的生物電現(xiàn)象第一節(jié)細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導第二節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象與興奮性第三節(jié)骨骼肌的收縮第三章細胞的生物電現(xiàn)象第一節(jié)細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導1離子通道偶聯(lián)的受體G-蛋白偶聯(lián)的受體與酶偶聯(lián)的受體第一節(jié)細胞表面受體介導的信號跨膜轉(zhuǎn)導離子通道偶聯(lián)的受體第一節(jié)細胞表面受體介導的信號跨膜轉(zhuǎn)導2一、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導的概念信號:含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺激人體內(nèi)的信號:存在于細胞外液中含有信息內(nèi)容的化學物質(zhì),或機械的、電的、電磁波等刺激一、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導的概念信號:含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺3信號的類型化學信號激素,遞質(zhì),細胞因子機械信號聲音電磁信號光電信號電流信號的類型化學信號激素,遞質(zhì),細胞因子4跨膜信號轉(zhuǎn)導

(transmembranetranduction)外界信號細胞膜表面一種或幾種膜蛋白分子構(gòu)象改變胞內(nèi)信號分子變化引起相應的效應

跨膜信號轉(zhuǎn)導

(transmembranetranduc5二、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導的方式G蛋白耦聯(lián)受體介導信號轉(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)導二、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導的方式G蛋白耦聯(lián)受體介導信號轉(zhuǎn)導6三、G蛋白耦聯(lián)受體介導的

信號轉(zhuǎn)導

（signaltransductionmediatedbyGprotein-linkedreceptor)G蛋白是鳥苷酸結(jié)合蛋白的簡稱三、G蛋白耦聯(lián)受體介導的

信號轉(zhuǎn)導

（si7《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件81.Gprotein-linkedreceptor位于細胞膜、具有特異地識別和結(jié)合外來化學信號物質(zhì)的功能蛋白質(zhì)1.Gprotein-linkedreceptor位9《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件102.Gprotein(GTPbindingprotein)位于受體與效應器之間

G蛋白的工作原理受體構(gòu)象改變與G蛋白α亞單位結(jié)合配體與受體結(jié)合α亞單位與βγ亞單位分離與GTP結(jié)合成為激發(fā)狀態(tài)效應器分子被激活α亞單位水解GTP成GDPα亞單位與效應器分子分離與βγ亞單位結(jié)合等待新信號2.Gprotein(GTPbindingprote11G蛋白的種類已多達40余種，大多數(shù)存在于細胞膜上，由α、β、γ三個不同亞單位構(gòu)成，總分子量為100kDa左右。目前研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子受體家族（chemokinereceptorfamily）以及一些神經(jīng)遞質(zhì)受體都屬于G蛋白偶聯(lián)的7次跨膜受體的超家族。種類（1）Gs：細胞表面受體與Gs（stimulatingadenylatecyclasegprotein,Gs）偶聯(lián)激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生cAMP第二信使，繼而激活cAMP依賴的蛋白激酶。（2）Gi：細胞表面受體同Gi（inhibitoryadenylatecyclasegprotein,Gi）偶聯(lián)則產(chǎn)生與Gs相反的生物學效應。（3）Gt：可以激活cGMP磷酸二酯酶，同視覺有關(guān)。（4）Go：可以產(chǎn)生百日咳桿菌毒不導致的一系列效應。（5）Gq：同PLC偶聯(lián)，在磷脂酰肌醇代謝途徑信號傳遞過程中發(fā)揮重要作用。G蛋白的種類已多達40余種，大多數(shù)存在于細胞膜上，由α、β、12（6）小G蛋白：近年來研究發(fā)現(xiàn)小G蛋白，特別是一些原癌基因表達產(chǎn)物具有廣泛的調(diào)節(jié)功能。Ras蛋白主要參與細胞增殖和信號轉(zhuǎn)導；Rho蛋白對細胞骨架網(wǎng)絡的構(gòu)成發(fā)揮調(diào)節(jié)作用；Rab蛋白則參與調(diào)控細胞內(nèi)膜交通（membranetraffic）。此外，Rho和Rab亞家庭可能分別參與淋巴細胞極化（polarization）和抗原的提呈。某些信號蛋白通過SH-3功能區(qū)將酪氨酸激酶途徑同一些由小G蛋白所控制的途徑連接起來，如Rho（與Ras有30%同源性）調(diào)節(jié)胞漿中微絲上肌動蛋白的聚合或解離，從而影響細胞形態(tài)。這一事實解釋了某些含有SH-3的蛋白同細胞骨架某些成份相關(guān)聯(lián)或調(diào)節(jié)它們的功能。（6）小G蛋白：近年來研究發(fā)現(xiàn)小G蛋白，特別是一些原癌基因表13關(guān)鍵點：α亞單位具有ATP酶的活性，并有與GTP/GDT結(jié)合的位點，是發(fā)揮功能的重要部分。α亞單位與GDPorGTP結(jié)合而具有失活或激活兩種形式，這取決于G蛋白是否與受體結(jié)合。α亞單位在信號轉(zhuǎn)導過程中發(fā)揮重要的分子開關(guān)作用。關(guān)鍵點：14《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件15《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件16《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件173.Gprotein效應器分子:腺苷酸環(huán)化酶Adenylatecyclase,AC磷脂酶CPhospholipaseC,PLC

4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）兩個第二信使，胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號，這一信號系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”（doublemessengersystem）磷脂酶APhospholipaseA,PLA鳥苷酸環(huán)化酶Guanylatecyclase,GC磷酸二酯酶phosphodiesterase,PDE3.Gprotein效應器分子:18《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件19效應器分子的作用1作用于特定特定的底物產(chǎn)生特殊的分子（二次信使）2產(chǎn)生的特殊分子將細胞膜上的信號傳遞到胞內(nèi)3影響各種胞內(nèi)蛋白激酶的活性4促進或抑制功能蛋白質(zhì)的磷酸化，實現(xiàn)對細胞功能的調(diào)節(jié)。效應器分子的作用204.二次信使secondmessenger是細胞外信號分子作用于細胞膜后產(chǎn)生的細胞內(nèi)信號分子。

細胞外信號分子稱firstmessenger,細胞內(nèi)的信號分子則稱為secondmessenger。4.二次信使secondmessenger是細胞外21環(huán)磷酸腺苷(cAMP)環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油(DG)Ca2+3'-5'-cyclicadenosinemonophosphate3'-5'-cyclicguanosinemonophosphateinositoltriphosphate環(huán)磷酸腺苷(cAMP)3'-5'-cyclic22《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件235.Proteinkinase分類：絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶另一分類：

cAMP-dependentproteinkinase,PKACalcium-dependentproteinkinase,PKC5.Proteinkinase分類：246.cAMP-PKApathway

GsreceptorLigandACATPcAMP5’-AMPPDEPKA蛋白激酶A6.cAMP-PKApathwayGsreceptorL257.IP3-Ca2+/DG-PKCpathwayPIP2GqreceptorLigandPLCIP3DGPKC7.IP3-Ca2+/DG-PKCpathway26IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門鈣通道結(jié)合，開啟鈣通道，使胞內(nèi)Ca2+濃度升高。激活各類依賴鈣離子的蛋白。用Ca2+載體離子霉素（ionomycin）處理細胞會產(chǎn)生類似的結(jié)果。DG結(jié)合于質(zhì)膜上，可活化與質(zhì)膜結(jié)合的蛋白激酶C，PKC可以使蛋白質(zhì)的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化使不同的細胞產(chǎn)生不同的反應，如細胞分泌、肌肉收縮、細胞增殖和分化等。DG的作用可用佛波醇酯（phorbolester）模擬。IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門鈣通道結(jié)合，開啟鈣通道，使胞內(nèi)27《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件28四、酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導四、酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導291.酪氨酸激酶受體介導的信號轉(zhuǎn)導特點：酶與受體是同一膜蛋白這類受體一般只有一個α-螺旋，膜外側(cè)肽鏈有與配體結(jié)合位點，膜內(nèi)側(cè)肽鏈有蛋白激酶的活性。1.酪氨酸激酶受體介導的信號轉(zhuǎn)導特點：30GRB2是生長因子受體結(jié)合蛋白2Growthfactorreceptor-boundprotein2MAPK為有絲分裂原活化蛋白激酶mitogen-activatedproteinkinase，MAPKSOS能與GRB2結(jié)合，本身是一種鳥嘌呤核苷酸交換因子，并能與Ras蛋白結(jié)合RasRas·GTP具有活性，Ras·GDP無活性，在通過受體酪氨酸激酶介導的信號轉(zhuǎn)導中發(fā)揮中心作用，是一種關(guān)鍵成分Raf絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶（又稱MAPKKK）GRB2是生長因子受體結(jié)合蛋白231RPTK-Ras信號通路可概括如下：配體→RPTK→adaptor→SOS→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→進入細胞核→轉(zhuǎn)錄因子→基因表達。受體酪氨酸蛋白激酶(receptorproteintyrosinekinase,RPTK)RPTK-Ras信號通路可概括如下：32《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件332.結(jié)合酪氨酸激酶的受體特點：受體本身沒有酶的活性，當它與配體結(jié)合后，就可與酪氨酸激酶結(jié)合，并激活酪氨酸激酶促紅細胞生成素生長激素催乳素2.結(jié)合酪氨酸激酶的受體特點：促紅細胞生成素343.具有鳥苷酸環(huán)化酶的受體特點：只有一個跨膜α-螺旋，膜外側(cè)肽鏈（N端）有與配體結(jié)合位點，而膜內(nèi)側(cè)肽鏈（C端）有鳥苷酸環(huán)化酶（guanylylcyclase,GC）3.具有鳥苷酸環(huán)化酶的受體特點：35受體GC信號轉(zhuǎn)導過程

GTPcGMPPKG配體ANP心房鈉尿肽信號轉(zhuǎn)導過程

GTPcGMPPKG配體36五、離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導五、離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導37信號轉(zhuǎn)導過程信號胞膜上的通道蛋白離子通道打開或關(guān)閉離子跨膜流動膜電位變化（去極化、超極化）細胞功能改變

信號轉(zhuǎn)導過程信號胞膜上的通道蛋白381.化學信號—化學門控離子通道神經(jīng)突觸谷氨酸，門冬氨酸，甘氨酸神經(jīng)肌肉接頭乙酰膽鹼N2型Ach受體陽離子通道是由4種不同的亞單位組成的5聚體蛋白質(zhì)，形成一種結(jié)構(gòu)為α2βγδ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α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

1.化學信號—化學門控離子通道神經(jīng)突觸谷氨酸，門冬氨酸，甘39運動神經(jīng)末梢AchAch門控通道蛋白（a亞單位）通道開放大量Na+流入胞內(nèi)胞膜去極化產(chǎn)生終板電位完成化學信號向生物電信號的轉(zhuǎn)換

運動神經(jīng)末梢Ach402電信號—電壓門控離子通道

刺激細胞膜電位的變化電壓門控離子通道開放或關(guān)閉離子內(nèi)流或外流新信號形成2電信號—電壓門控離子通道刺激細胞膜電位的41電壓門控通道又稱電壓依賴性或電壓敏感性離子通道:因膜電位變化而開啟和關(guān)閉，以最容易通過的離子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4種主要類型，各類型又分若干亞型。分子結(jié)構(gòu)與化學門控通道類似，但分子結(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，誘發(fā)整個通道分子功能狀態(tài)的改變。電壓門控通道又稱電壓依賴性或電壓敏感性離子通道:因膜電位變化42《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件433機械信號-機械門控離子通道機械信號（聲）耳蝸毛細胞纖毛彎曲毛細胞上機械門控離子通道開放離子跨膜流動耳蝸微音器電位3機械信號-機械門控離子通道機械信號（聲）44離子通道型受體

離子通道型受體是一類自身為離子通道的受體，即配體門通道（ligand-gatedchannel）。主要存在于神經(jīng)、肌肉等可興奮細胞，其信號分子為神經(jīng)遞質(zhì)。離子通道型受體

離子通道型受體是一類自身為離子通道的受體，即45神經(jīng)遞質(zhì)通過與受體的結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)象，導致離子通道的開啟或關(guān)閉，改變質(zhì)膜的離子通透性，在瞬間將胞外化學信號轉(zhuǎn)換為電信號，繼而改變突觸后細胞的興奮性。如：乙酰膽堿受體以三種構(gòu)象存在，兩分子乙酰膽堿的結(jié)合可以使之處于通道開放構(gòu)象，但該受體處于通道開放構(gòu)象狀態(tài)的時限仍十分短暫，在幾十毫微秒內(nèi)又回到關(guān)閉狀態(tài)。然后乙酰膽堿與之解離，受體則恢復到初始狀態(tài)，做好重新接受配體的準備。神經(jīng)遞質(zhì)通過與受體的結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)象，導致離子通道的46離子通道型受體分為陽離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體，和陰離子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受體。離子通道型受體分為陽離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的47信號轉(zhuǎn)導的特性1信號作用于細胞膜上的受體2受體以及所聯(lián)系的下游信號分子引起生物效應3相同的外來信號分子作用于細胞膜上的受體可以引發(fā)不同的生物效應4不同的外來信號分子作用于細胞膜上的受體可以引發(fā)相同的生物效應信號分子生物效應的不確定性信號轉(zhuǎn)導的特性信號分子生物效應的不確定性48藥物與信號轉(zhuǎn)導的關(guān)系1大多數(shù)化學藥物通過作用于細胞膜上的特異性受體而發(fā)揮其藥理作用。2激動劑藥物與受體結(jié)合使之激動，這類藥物與生物信號發(fā)揮的作用相似。3拮抗劑藥物與受體結(jié)合不使之激動，這類藥物減弱了生物信號的作用。藥物與信號轉(zhuǎn)導的關(guān)系49生物電現(xiàn)象是以細胞為單位產(chǎn)生的，以細胞膜兩側(cè)帶電離子的不均衡分布和離子的選擇性跨膜轉(zhuǎn)運為基礎。

細胞膜的生物電現(xiàn)象主要有兩種表現(xiàn)形式，即安靜時的靜息電位和受刺激時產(chǎn)生的膜電位的改變（包括局部電位和動作電位）。

第二節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象生物電現(xiàn)象是以細胞為單位產(chǎn)生的，以細胞膜兩側(cè)帶電離子50一、靜息電位（restingpotential）

細胞未受刺激時存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。極化：靜息電位存在時膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負外正狀態(tài)稱為膜的極化。

超極化：當靜息時膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負值加大的方向變化時,RP由-70→-90mV，稱為膜的超極化。

一、靜息電位（restingpotential）51去極化（除極化）：與超極化相反，膜內(nèi)電位向負值減少的方向變化,RP由-70→-50mV。

復極化：細胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時膜內(nèi)所處的負值恢復，稱為復極化。

動作電位：可興奮細胞興奮時細胞內(nèi)產(chǎn)生的可擴布的電位變化過程。

“全或無”現(xiàn)象：在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。去極化（除極化）：與超極化相反，膜內(nèi)電位向負值減少的方向變化52靜息電位的測量靜息電位的測量53當A、B電極都位于細胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差。

當A電極位于細胞膜外，B電極插入膜內(nèi)時，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。

當A、B電極都位于細胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差。當A、B電極都位于細胞膜外，無電位改變，證明膜外無電54靜息電位形成的原理

（1）細胞膜內(nèi)、外的離子濃度差

槍烏賊巨軸突細胞膜兩側(cè)主要離子濃度離子胞漿（mmol/L）細胞外液（mmol/L）平衡電位（mV）K+

40020-75Na+

50440+55Cl-

52560-60A-

385--離子擴散在膜內(nèi)外兩側(cè)達到平衡（濃度梯度所形成的化學驅(qū)動力和電位差所形成的電驅(qū)動力的平衡）時的擴散電位（由帶電離子在膜內(nèi)外兩側(cè)的跨膜擴散所致）靜息電位形成的原理

（1）細胞膜內(nèi)、外的離子濃度差55（2）細胞膜對離子的選擇通透性和K+平衡電位K+外流量與回收（回到胞內(nèi)）的量達到了動態(tài)平衡，K+的跨膜凈移動為零，此時膜兩側(cè)電位差就穩(wěn)定在某一不再增大的數(shù)值，即靜息電位。因其是K+移動達到平衡時的膜電位，又可稱作K+平衡電位。

（2）細胞膜對離子的選擇通透性和K+平衡電位K+外流量與回收56《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件57靜息電位的產(chǎn)生（擴散-電位差-平衡）原因靜息電位指安靜時存在于細胞兩側(cè)的外正內(nèi)負的電位差。其形成原因是膜兩側(cè)離子分布不平衡及膜對K+有較高的通透能力。現(xiàn)象

細胞內(nèi)K+濃度和帶負電的蛋白質(zhì)濃度都大于細胞外（而細胞外Na+和Cl+濃度大于細胞內(nèi)），但因為細胞膜只對K+有相對較高的通透性，K+順濃度差由細胞內(nèi)移到細胞外，而膜內(nèi)帶負電的蛋白質(zhì)離子不能透出細胞，于是K+離子外移造成膜內(nèi)變負而膜外變正。外正內(nèi)負的狀態(tài)一方面可隨K+的外移而增加，另一方面，K+外移形成的外正內(nèi)負將阻礙K+的外移（正負電荷互相吸引，而相同方向電荷則互相排斥）。結(jié)果最后達到一種K+外移（因濃度差）和阻礙K+外移（因電位差）相平衡的狀態(tài)，這是的膜電位稱為K+平衡電位，實際上，就是（或接近于）安靜時細胞膜外的電位差。靜息電位的產(chǎn)生（擴散-電位差-平衡）58靜息電位的維持機制鈉泵（sodiumpump）的活動維持了安靜時細胞內(nèi)外的離子平衡：引起細胞膜上鈉泵活動的因素是細胞內(nèi)Na+的增加和細胞外K+的升高。只要細胞內(nèi)外的Na+、K+平衡稍有變化，Na+泵就被激活，在泵出胞內(nèi)多余的Na+的同時，將胞外

多余

的K+泵回，從而維持了細胞內(nèi)外正常的離子濃度梯度。

靜息電位的維持機制59靜息電位的影響因素1細胞的種類2K+的擴散-電位差-平衡是靜息電位形成的關(guān)鍵3少量Na+的內(nèi)流，對靜息狀態(tài)的膜電位也有一定的影響4鈉泵（sodiumpump）的活動維持了安靜時細胞內(nèi)外的離子平衡靜息電位的影響因素60二、動作電位及其形成機制

1.動作電位（actionpotential,AP）：指膜受刺激后在原有的靜息電位基礎上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復原。

二、動作電位及其形成機制

1.動作電位（actionpo612.動作電位形成的原理

細胞受刺激時在靜息電位基礎上產(chǎn)生的可傳布的電位變化，是細胞興奮的標志

峰電位是動作電位的主要成份鋒電位：上升相：去極化（-70mV→0mV）

反極化(超射)（0mV→+30mV）

下降相：復極化（+30mV→-70mV附近

）2.動作電位形成的原理

細胞受刺激時在靜息電位基礎上產(chǎn)62產(chǎn)生機制：離子流學說

上升相：細胞受刺激→少量Na+通道開放→少量Na+內(nèi)流→局部去極化（局部電位）→達到閾電位→Na+

通道大量開放→Na+

順電-化學梯度快速大量內(nèi)流→去極化、反極化→當濃度差促進Na+內(nèi)流的力量等于電位差阻止Na+內(nèi)流的力量時，Na+凈移動為零(Na+

的電-化學平衡電位)

下降相：細胞膜對K+

的通透性增加→K+

順電-化學梯度外流→復極化

電位已基本恢復,但離子分布未恢復,

Na+-K+

泵運轉(zhuǎn),

Na+

泵出,

K+

泵入,恢復興奮前離子的不均勻分布產(chǎn)生機制：離子流學說633.動作電位的特點

動作電位刺激強度不隨刺激強度增強而增強

動作電位的傳導是不衰減的

相繼產(chǎn)生的動作電位不能發(fā)生重合失活門激活門3.動作電位的特點失活門激活門644.細胞產(chǎn)生動作電位時的興奮性變化興奮性閾電位鋒電位負后電位正后電位（超極化）低常期絕對不應期相對不應期超常期0.5-231270ms4.細胞產(chǎn)生動作電位時的興奮性變化興奮性閾電位鋒電位負后電65(1)動作電位時相①鋒電位上升支：去極化，反極化下降支：復極化始段、中段②后電位負后電位：復極化末段正后電位：超極化(2)興奮性時期①絕對不應期absduterefrectoryperiod②相對不應期relativerefrectoryperiod)③超常期supranomalrefrectoryperiod)④低常期(subnormalrefrectoryperiod)(1)動作電位時相66三、動作電位的引起和傳導

刺激引起細胞膜去極化，可以使電壓門控Na+、K+通道開放，從而產(chǎn)生動作電位（actionpotential,AP)。但并不是任何強度的刺激都可使細胞產(chǎn)生AP。（一）去極化與Na+內(nèi)流的正反饋

當細胞膜受到刺激去極化時，膜上電壓門控Na+通道開放，其開放的數(shù)量可隨膜去極化幅度的增加而增加。Na+通道開放使Na+內(nèi)流增加，又導致膜的進一步去極化，從而使更多的Na+通道開放。

三、動作電位的引起和傳導

刺激引起細胞膜去極化，可以使67去極化與Na+內(nèi)流示意圖去極化與Na+內(nèi)流示意圖68《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件69（二）閾電位與動作電位的引起

細胞受到刺激時，細胞膜發(fā)生去極化，即膜電位值升高。當膜電位值達到閾電位（Thresholdpotential）水平時，動作電位才能被觸發(fā)。所謂閾電位，即指恰好能使膜的去極化與Na+內(nèi)流之間形成正反饋的臨界膜電位值。（二）閾電位與動作電位的引起

細胞受到刺激時，細胞膜發(fā)70（三）局部電位與膜的興奮性

閾下刺激引起的膜局部去極化電位（未達到閾電位的膜電位）稱為局部電位（Localpotential）。閾下刺激引起膜的去極化，膜上少量Na+通道開放，Na+內(nèi)流形成局部電位。

（三）局部電位與膜的興奮性

閾下刺激引起的膜71（四）動作電位的傳導及其原理

只要細胞膜上的某一位點受到刺激產(chǎn)生AP，這個AP就會沿著細胞膜向周圍傳播，使整個細胞的膜都經(jīng)歷一次類似于受刺激部位的離子電導的改變，表現(xiàn)為AP沿整個細胞膜的傳導（四）動作電位的傳導及其原理

只要細胞膜上的某一位點72（五）影響動作電位傳導速度的因素

神經(jīng)纖維的傳導速度很快，但不同神經(jīng)纖維的傳導速度有所不同。人體一些較粗的有髓神經(jīng)纖維，傳導速度可達120米/秒，而某些較細的無髓纖維的傳導速度甚至不超過1米/秒。影響動作電位傳導速度的因素有：

1．軸突直徑2．動作電位去極化的幅度3．髓鞘

脊椎動物的許多神經(jīng)纖維都包有髓鞘，這是AP傳導速度增加的重要原因，比單純增加纖維的直徑更有效。髓鞘是沿細胞膜間斷排列的，每隔一段髓鞘就有一個無髓鞘的朗飛氏結(jié)（Ranvier'snode）存在。由于髓鞘具有高電阻低電容的特性，產(chǎn)生AP的結(jié)區(qū)，只能與相鄰的結(jié)區(qū)形成局部電流，而僅有很少的電流能從髓鞘漏過。AP只在結(jié)區(qū)處產(chǎn)生，就好象AP由一個結(jié)區(qū)跳到另一個結(jié)區(qū)。因此，有髓神經(jīng)纖維上AP的傳導是跳躍式傳導。

（五）影響動作電位傳導速度的因素

神經(jīng)纖維的傳導速度很73四、神經(jīng)信息傳遞的特點和神經(jīng)干的動作電位

由于單根神經(jīng)纖維的AP是“全或無”的，因此，在傳導信息時，信息的強弱不可能以AP的幅度表示，只能表現(xiàn)為AP的頻率不同。四、神經(jīng)信息傳遞的特點和神經(jīng)干的動作電位

由于單根神經(jīng)纖74第三節(jié)細胞間生理功能的聯(lián)系

一、細胞間信息的傳遞

細胞間信息傳遞的方式主要有兩種：

①通過細胞間的縫隙連接，允許無機離子和水溶性小分子物質(zhì)的溝通，如電傳遞；

②通過細胞產(chǎn)生的化學信號分子傳遞信息，即化學傳遞。

第三節(jié)細胞間生理功能的聯(lián)系75（二）細胞間的化學傳遞1.化學信號分子

細胞分泌的化學信號分子通過與“靶”細胞的受體結(jié)合，改變受體的性質(zhì)來傳遞信息。劃分為兩類：

親脂性信號分子（甾類激素、甲狀腺素等）

親水性信號分子（大多數(shù)激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細胞因子等）。2.激素的分泌和遠距離傳遞3.激素的旁分泌和自分泌作用4.神經(jīng)內(nèi)分泌細胞的神經(jīng)分泌激素遠距離分泌和作用旁分泌（二）細胞間的化學傳遞2.激素的分泌和遠距離傳遞765.神經(jīng)突觸的信息傳遞

每一神經(jīng)元的軸突末梢僅與其它神經(jīng)元的胞體或突起相接觸，此接觸部位稱為突觸。神經(jīng)元間的信息傳遞是通過突觸實現(xiàn)的。每個突觸都由三部分構(gòu)成：突觸前膜突觸后膜突觸間隙5.神經(jīng)突觸的信息傳遞

776．神經(jīng)-肌肉接頭處的信息傳遞

神經(jīng)系統(tǒng)對骨骼肌運動的控制是靠運動神經(jīng)末梢將神經(jīng)信號通過神經(jīng)-肌肉接頭傳遞到骨骼肌纖維的。它與神經(jīng)突觸信息傳遞的過程類似，即也是電-化學-電的傳遞，但接頭前膜釋放的神經(jīng)遞質(zhì)為乙酰膽堿（ACh），它與接頭后膜上的特異受體結(jié)合，只引起接頭后膜的興奮，即AP。

6．神經(jīng)-肌肉接頭處的信息傳遞

神經(jīng)系統(tǒng)對骨骼肌運動的78《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件79第四節(jié)肌纖維的收縮功能人體各種形式的運動，主要由各種肌細胞（骨骼肌、心肌、平滑?。┑氖湛s活動來完成。不同肌肉組織在功能和結(jié)構(gòu)上各有特點，但從分子水平上看，各種收縮活動都與細胞內(nèi)的收縮蛋白質(zhì)，主要與肌凝蛋白和肌纖蛋白的相互作用有關(guān)。第四節(jié)肌纖維的收縮功能80骨骼肌是由大量成束的肌纖維組成的，每條肌纖維就是一個肌細胞（內(nèi)含肌管組織）。肌纖維平行排列成肌束，兩端與由結(jié)締組織構(gòu)成的肌腱相融合，后者附著在骨上。通常四肢的骨骼肌在附著點之間至少要跨過一個關(guān)節(jié)，通過肌肉的收縮和舒張，就能導致肢體的屈曲和伸直。骨骼肌纖維接受運動神經(jīng)末梢的支配，在有神經(jīng)沖動傳來時，發(fā)生收縮。當神經(jīng)沖動傳導到神經(jīng)末梢，首先進行神經(jīng)-肌肉接頭的興奮傳遞，使骨骼肌纖維產(chǎn)生自己的AP；肌纖維內(nèi)部的興奮-收縮偶聯(lián)(在橫橋作用下，細肌絲沿粗肌絲之間的間隙，向肌小節(jié)中央（M線）作相對滑動，使肌小節(jié)縮短而產(chǎn)生收縮。)機制導致肌纖維產(chǎn)生收縮。

骨骼肌是由大量成束的肌纖維組成的，81一、骨骼肌纖維的結(jié)構(gòu)骨骼肌

骨骼肌纖維（肌細胞）肌原纖維肌小結(jié)粗肌絲細肌絲神經(jīng)肌肉接頭神經(jīng)信息一、骨骼肌纖維神經(jīng)神經(jīng)信息82粗細肌絲的空間排列相當規(guī)則。每條細肌絲周圍有三條粗肌絲環(huán)繞，每條粗肌絲周圍有六條細肌絲環(huán)繞。粗肌絲細肌絲A帶的暗區(qū)域粗細肌絲的空間排列相當規(guī)則。每條細肌絲周圍有三83

二、肌管系統(tǒng)

肌管系統(tǒng)指包繞在每一條肌原纖維周圍的膜性囊管狀結(jié)構(gòu)，由來源和功能都不同的兩組獨立的管道系統(tǒng)組成。橫管（transversetubule）系統(tǒng)，或T管。它是肌膜向細胞深處的延續(xù)。

縱管系統(tǒng)，又稱L管則是肌原纖維周圍的另一組肌管系統(tǒng)，即肌漿網(wǎng)（sarcoplasmicreticulum），分支多，相互連通，走行與肌小節(jié)平行，包繞每個肌小節(jié)的中間部分。終末池（terminalcisternae），其中貯存了大量鈣離子，因此又稱為細胞內(nèi)的鈣庫。三聯(lián)管結(jié)構(gòu)（triadsystem）每一個橫管和來自兩側(cè)肌小節(jié)的縱管終末池構(gòu)成。橫管系統(tǒng)的作用是將肌細胞的興奮沿T管膜傳導到細胞內(nèi)部，而肌漿網(wǎng)和終末池的作用是控制鈣離子的貯存、釋放和再積聚，觸發(fā)肌小節(jié)的收縮和舒張。二、肌管系統(tǒng)

肌管系統(tǒng)指包繞在每一條肌原84《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件85三、神經(jīng)、神經(jīng)肌肉接頭、肌細胞（纖維）、肌管系統(tǒng)的聯(lián)系三、神經(jīng)、神經(jīng)肌肉接頭、86二、神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮的傳遞（一）興奮傳遞的接頭前過程

軸突末梢的軸漿中，含有大量囊泡，每個囊泡中儲存有恒量的乙酰膽堿（ACh）分子，約5000-10000個，它們可通過出胞作用進行“量子式釋放”。在安靜狀態(tài)時，末梢內(nèi)的Ca2+濃度很低，只有少數(shù)囊泡與接頭前膜隨機融合，自發(fā)釋放ACh。當有神經(jīng)沖動傳來時，軸突末梢的膜局部去極化，導致電壓門控Ca2+通道開放，Ca2+的內(nèi)流觸發(fā)大量囊泡出胞，將所含全部ACh釋放到接頭間隙。一次AP可引起200-300個囊泡釋放，使106以上個ACh分子進入接頭間隙。二、神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮的傳遞（一）興奮傳遞87《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件88（二）興奮傳遞的接頭后過程

在接頭后膜上，存在化學門控離子通道受體，每個通道受體分子含有兩個能與ACh特異結(jié)合的位點，也叫做N-型乙酰膽堿受體。當其與通過接頭間隙擴散到接頭后膜的ACh結(jié)合后，構(gòu)象改變導致通道開放。這種通道允許Na+、K+通透，Na+內(nèi)流和K+外流的總體結(jié)果是使接頭后膜去極化，這一局部去極化電位稱為終板電位。

終板電位產(chǎn)生后，由于終板電位的幅度很高（60mV），約超過引起肌細胞膜AP所需的刺激閾值的3-4倍，因此它擴布到周圍很容易引起肌膜去極化達到閾電位水平，使Na+內(nèi)流和膜去極之間形成再生式循環(huán)，觸發(fā)AP產(chǎn)生。（二）興奮傳遞的接頭后過程

89三、興奮-收縮耦聯(lián)

興奮-收縮耦聯(lián)（Excitation-contractioncoupling）是指連接肌纖維的興奮和收縮的中介過程。它包括三個步驟：電興奮通過橫管系統(tǒng)傳到肌細胞的深處；三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞；肌漿網(wǎng)（即縱管系統(tǒng)）對Ca2+釋放和再聚積，及其導致的肌肉收縮和舒張。

興奮傳遞引起終池Ca2+釋放三、興奮-收縮耦聯(lián)

興奮-收縮耦聯(lián)（Excitation90興奮傳遞引起終池Ca2+釋放當橫管膜發(fā)生去極化，該蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，不再堵住Ca2+通道而使其開放，于是終池內(nèi)的Ca2+被大量釋放到肌漿中進入肌漿中的Ca2+觸發(fā)肌絲的滑行

進入肌漿中的高濃度Ca2+與細肌絲上的肌鈣蛋白結(jié)合，引起細肌絲構(gòu)象改變，暴露出其上的橫橋結(jié)合位點，粗肌絲上的橫橋與之結(jié)合，并發(fā)生扭動、解離和再結(jié)合、再扭動的循環(huán)過程，拉動細肌絲不斷向粗肌絲間隙中滑動，使肌小節(jié)縮短，肌肉產(chǎn)生收縮。由于Ca2+的作用使每一肌小節(jié)中細肌絲向粗肌絲的間隙中滑行，使粗細肌絲重疊程度增加，肌小節(jié)縮短肌肉收縮，這就是肌絲滑行理論。興奮傳遞引起終池Ca2+釋放91肌絲滑行的結(jié)構(gòu)基礎

肌絲滑行的結(jié)構(gòu)基礎

92《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件93肌動蛋白絲肌球蛋白分子粗肌絲肌動蛋白絲肌球蛋白分子粗肌絲94肌絲滑行機制微觀解釋—橫橋周期（cross-bridgecycling）肌絲滑行機制微觀解釋—橫橋周期（cross-bridgec95

鈣泵的活動導致肌纖維的舒張

肌漿網(wǎng)膜上的鈣泵是一種Ca2+-Mg2+依賴的ATP酶。當肌漿中的Ca2+濃度升高時，鈣泵被激活，通過分解ATP獲得能量，將Ca2+逆濃度梯度轉(zhuǎn)運回肌漿網(wǎng)中。肌漿中Ca2+濃度隨之降低，Ca2+從肌鈣蛋白上解離下來，引起肌纖維的舒張。鈣泵的活動導致肌纖維的舒張

肌漿網(wǎng)膜上的鈣96骨骼肌收縮的全過程AP傳至軸突末梢，接頭前膜Ca2+內(nèi)流，ACh釋放到接頭間隙

↓

ACh與接頭后膜特異受體結(jié)合，陽離子通道開放，產(chǎn)生終板電位

↓

終板膜周圍肌膜產(chǎn)生AP

↓

AP沿肌膜傳導，通過橫管系統(tǒng)傳導到細胞深處

↓

三聯(lián)管結(jié)構(gòu)將橫管膜的興奮傳遞給毗鄰的終末池膜

↓

終末池大量釋放Ca2+進入肌漿

↓

Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合，暴露出肌纖蛋白上的橫橋結(jié)合位點

↓

橫橋與肌纖蛋白結(jié)合，扭動，解離，再結(jié)合…不斷循環(huán)

↓

細肌絲向粗肌絲間隙中滑行，肌小節(jié)縮短，肌纖維收縮

↓

鈣泵活動將Ca2+泵回肌漿網(wǎng)，從肌鈣蛋白上解離下來，肌纖維舒張骨骼肌收縮的全過程AP傳至軸突末梢，接頭前膜Ca2+內(nèi)流，97骨骼肌收縮的形式及其影響因素1等張收縮和等長收縮等長收縮肌肉收縮時長度保持不變而只產(chǎn)生張力等張收縮首先產(chǎn)生張力克服阻力產(chǎn)生的收縮現(xiàn)象提起重物提起輕物肌肉的收縮力學受以下因素的影響前負荷肌肉在收縮前承受的負荷，前負荷決定肌肉在收縮前的長度，即肌肉的初長度。后負荷肌肉在收縮開始后所承受的阻力稱為后負荷.肌肉的收縮能力缺氧、酸中毒、肌肉中能源物質(zhì)缺乏，以及其他原因引起的興奮-收縮耦聯(lián)、肌肉蛋白質(zhì)或橫橋功能特性的改變，都可能降低肌肉收縮的效果，而鈣離子、咖啡因、腎上腺素等體液因素則可能通過影響肌肉的收縮機制而提高肌肉的收縮效果骨骼肌收縮的形式及其影響因素1等張收縮和等長收縮提起重物提98肌肉收縮的長度-張力關(guān)系曲線肌肉收縮的長度-張力關(guān)系曲線99肌肉長度與產(chǎn)生張力的關(guān)系肌肉長度與產(chǎn)生張力的關(guān)系1002肌纖維收縮的總和

整塊骨骼肌收縮時產(chǎn)生力量的大小，與兩個因素有關(guān)。一是單根肌纖維收縮的總和；二是同一時間內(nèi)參與收縮的肌纖維數(shù)量。2肌纖維收縮的總和

整塊骨骼肌收縮時產(chǎn)101第三章細胞的生物電現(xiàn)象第一節(jié)細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導第二節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象與興奮性第三節(jié)骨骼肌的收縮第三章細胞的生物電現(xiàn)象第一節(jié)細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導102離子通道偶聯(lián)的受體G-蛋白偶聯(lián)的受體與酶偶聯(lián)的受體第一節(jié)細胞表面受體介導的信號跨膜轉(zhuǎn)導離子通道偶聯(lián)的受體第一節(jié)細胞表面受體介導的信號跨膜轉(zhuǎn)導103一、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導的概念信號:含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺激人體內(nèi)的信號:存在于細胞外液中含有信息內(nèi)容的化學物質(zhì),或機械的、電的、電磁波等刺激一、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導的概念信號:含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺104信號的類型化學信號激素,遞質(zhì),細胞因子機械信號聲音電磁信號光電信號電流信號的類型化學信號激素,遞質(zhì),細胞因子105跨膜信號轉(zhuǎn)導

(transmembranetranduction)外界信號細胞膜表面一種或幾種膜蛋白分子構(gòu)象改變胞內(nèi)信號分子變化引起相應的效應

跨膜信號轉(zhuǎn)導

(transmembranetranduc106二、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導的方式G蛋白耦聯(lián)受體介導信號轉(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)導二、細胞跨膜信號轉(zhuǎn)導的方式G蛋白耦聯(lián)受體介導信號轉(zhuǎn)導107三、G蛋白耦聯(lián)受體介導的

信號轉(zhuǎn)導

（signaltransductionmediatedbyGprotein-linkedreceptor)G蛋白是鳥苷酸結(jié)合蛋白的簡稱三、G蛋白耦聯(lián)受體介導的

信號轉(zhuǎn)導

（si108《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件1091.Gprotein-linkedreceptor位于細胞膜、具有特異地識別和結(jié)合外來化學信號物質(zhì)的功能蛋白質(zhì)1.Gprotein-linkedreceptor位110《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件1112.Gprotein(GTPbindingprotein)位于受體與效應器之間

G蛋白的工作原理受體構(gòu)象改變與G蛋白α亞單位結(jié)合配體與受體結(jié)合α亞單位與βγ亞單位分離與GTP結(jié)合成為激發(fā)狀態(tài)效應器分子被激活α亞單位水解GTP成GDPα亞單位與效應器分子分離與βγ亞單位結(jié)合等待新信號2.Gprotein(GTPbindingprote112G蛋白的種類已多達40余種，大多數(shù)存在于細胞膜上，由α、β、γ三個不同亞單位構(gòu)成，總分子量為100kDa左右。目前研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子受體家族（chemokinereceptorfamily）以及一些神經(jīng)遞質(zhì)受體都屬于G蛋白偶聯(lián)的7次跨膜受體的超家族。種類（1）Gs：細胞表面受體與Gs（stimulatingadenylatecyclasegprotein,Gs）偶聯(lián)激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生cAMP第二信使，繼而激活cAMP依賴的蛋白激酶。（2）Gi：細胞表面受體同Gi（inhibitoryadenylatecyclasegprotein,Gi）偶聯(lián)則產(chǎn)生與Gs相反的生物學效應。（3）Gt：可以激活cGMP磷酸二酯酶，同視覺有關(guān)。（4）Go：可以產(chǎn)生百日咳桿菌毒不導致的一系列效應。（5）Gq：同PLC偶聯(lián)，在磷脂酰肌醇代謝途徑信號傳遞過程中發(fā)揮重要作用。G蛋白的種類已多達40余種，大多數(shù)存在于細胞膜上，由α、β、113（6）小G蛋白：近年來研究發(fā)現(xiàn)小G蛋白，特別是一些原癌基因表達產(chǎn)物具有廣泛的調(diào)節(jié)功能。Ras蛋白主要參與細胞增殖和信號轉(zhuǎn)導；Rho蛋白對細胞骨架網(wǎng)絡的構(gòu)成發(fā)揮調(diào)節(jié)作用；Rab蛋白則參與調(diào)控細胞內(nèi)膜交通（membranetraffic）。此外，Rho和Rab亞家庭可能分別參與淋巴細胞極化（polarization）和抗原的提呈。某些信號蛋白通過SH-3功能區(qū)將酪氨酸激酶途徑同一些由小G蛋白所控制的途徑連接起來，如Rho（與Ras有30%同源性）調(diào)節(jié)胞漿中微絲上肌動蛋白的聚合或解離，從而影響細胞形態(tài)。這一事實解釋了某些含有SH-3的蛋白同細胞骨架某些成份相關(guān)聯(lián)或調(diào)節(jié)它們的功能。（6）小G蛋白：近年來研究發(fā)現(xiàn)小G蛋白，特別是一些原癌基因表114關(guān)鍵點：α亞單位具有ATP酶的活性，并有與GTP/GDT結(jié)合的位點，是發(fā)揮功能的重要部分。α亞單位與GDPorGTP結(jié)合而具有失活或激活兩種形式，這取決于G蛋白是否與受體結(jié)合。α亞單位在信號轉(zhuǎn)導過程中發(fā)揮重要的分子開關(guān)作用。關(guān)鍵點：115《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件116《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件117《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件1183.Gprotein效應器分子:腺苷酸環(huán)化酶Adenylatecyclase,AC磷脂酶CPhospholipaseC,PLC

4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二?；视停―G）兩個第二信使，胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號，這一信號系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”（doublemessengersystem）磷脂酶APhospholipaseA,PLA鳥苷酸環(huán)化酶Guanylatecyclase,GC磷酸二酯酶phosphodiesterase,PDE3.Gprotein效應器分子:119《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件120效應器分子的作用1作用于特定特定的底物產(chǎn)生特殊的分子（二次信使）2產(chǎn)生的特殊分子將細胞膜上的信號傳遞到胞內(nèi)3影響各種胞內(nèi)蛋白激酶的活性4促進或抑制功能蛋白質(zhì)的磷酸化，實現(xiàn)對細胞功能的調(diào)節(jié)。效應器分子的作用1214.二次信使secondmessenger是細胞外信號分子作用于細胞膜后產(chǎn)生的細胞內(nèi)信號分子。

細胞外信號分子稱firstmessenger,細胞內(nèi)的信號分子則稱為secondmessenger。4.二次信使secondmessenger是細胞外122環(huán)磷酸腺苷(cAMP)環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油(DG)Ca2+3'-5'-cyclicadenosinemonophosphate3'-5'-cyclicguanosinemonophosphateinositoltriphosphate環(huán)磷酸腺苷(cAMP)3'-5'-cyclic123《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件1245.Proteinkinase分類：絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶另一分類：

cAMP-dependentproteinkinase,PKACalcium-dependentproteinkinase,PKC5.Proteinkinase分類：1256.cAMP-PKApathway

GsreceptorLigandACATPcAMP5’-AMPPDEPKA蛋白激酶A6.cAMP-PKApathwayGsreceptorL1267.IP3-Ca2+/DG-PKCpathwayPIP2GqreceptorLigandPLCIP3DGPKC7.IP3-Ca2+/DG-PKCpathway127IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門鈣通道結(jié)合，開啟鈣通道，使胞內(nèi)Ca2+濃度升高。激活各類依賴鈣離子的蛋白。用Ca2+載體離子霉素（ionomycin）處理細胞會產(chǎn)生類似的結(jié)果。DG結(jié)合于質(zhì)膜上，可活化與質(zhì)膜結(jié)合的蛋白激酶C，PKC可以使蛋白質(zhì)的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化使不同的細胞產(chǎn)生不同的反應，如細胞分泌、肌肉收縮、細胞增殖和分化等。DG的作用可用佛波醇酯（phorbolester）模擬。IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門鈣通道結(jié)合，開啟鈣通道，使胞內(nèi)128《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件129四、酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導四、酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導1301.酪氨酸激酶受體介導的信號轉(zhuǎn)導特點：酶與受體是同一膜蛋白這類受體一般只有一個α-螺旋，膜外側(cè)肽鏈有與配體結(jié)合位點，膜內(nèi)側(cè)肽鏈有蛋白激酶的活性。1.酪氨酸激酶受體介導的信號轉(zhuǎn)導特點：131GRB2是生長因子受體結(jié)合蛋白2Growthfactorreceptor-boundprotein2MAPK為有絲分裂原活化蛋白激酶mitogen-activatedproteinkinase，MAPKSOS能與GRB2結(jié)合，本身是一種鳥嘌呤核苷酸交換因子，并能與Ras蛋白結(jié)合RasRas·GTP具有活性，Ras·GDP無活性，在通過受體酪氨酸激酶介導的信號轉(zhuǎn)導中發(fā)揮中心作用，是一種關(guān)鍵成分Raf絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶（又稱MAPKKK）GRB2是生長因子受體結(jié)合蛋白2132RPTK-Ras信號通路可概括如下：配體→RPTK→adaptor→SOS→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→進入細胞核→轉(zhuǎn)錄因子→基因表達。受體酪氨酸蛋白激酶(receptorproteintyrosinekinase,RPTK)RPTK-Ras信號通路可概括如下：133《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件1342.結(jié)合酪氨酸激酶的受體特點：受體本身沒有酶的活性，當它與配體結(jié)合后，就可與酪氨酸激酶結(jié)合，并激活酪氨酸激酶促紅細胞生成素生長激素催乳素2.結(jié)合酪氨酸激酶的受體特點：促紅細胞生成素1353.具有鳥苷酸環(huán)化酶的受體特點：只有一個跨膜α-螺旋，膜外側(cè)肽鏈（N端）有與配體結(jié)合位點，而膜內(nèi)側(cè)肽鏈（C端）有鳥苷酸環(huán)化酶（guanylylcyclase,GC）3.具有鳥苷酸環(huán)化酶的受體特點：136受體GC信號轉(zhuǎn)導過程

GTPcGMPPKG配體ANP心房鈉尿肽信號轉(zhuǎn)導過程

GTPcGMPPKG配體137五、離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導五、離子通道介導的信號轉(zhuǎn)導138信號轉(zhuǎn)導過程信號胞膜上的通道蛋白離子通道打開或關(guān)閉離子跨膜流動膜電位變化（去極化、超極化）細胞功能改變

信號轉(zhuǎn)導過程信號胞膜上的通道蛋白1391.化學信號—化學門控離子通道神經(jīng)突觸谷氨酸，門冬氨酸，甘氨酸神經(jīng)肌肉接頭乙酰膽鹼N2型Ach受體陽離子通道是由4種不同的亞單位組成的5聚體蛋白質(zhì)，形成一種結(jié)構(gòu)為α2βγδ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α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

1.化學信號—化學門控離子通道神經(jīng)突觸谷氨酸，門冬氨酸，甘140運動神經(jīng)末梢AchAch門控通道蛋白（a亞單位）通道開放大量Na+流入胞內(nèi)胞膜去極化產(chǎn)生終板電位完成化學信號向生物電信號的轉(zhuǎn)換

運動神經(jīng)末梢Ach1412電信號—電壓門控離子通道

刺激細胞膜電位的變化電壓門控離子通道開放或關(guān)閉離子內(nèi)流或外流新信號形成2電信號—電壓門控離子通道刺激細胞膜電位的142電壓門控通道又稱電壓依賴性或電壓敏感性離子通道:因膜電位變化而開啟和關(guān)閉，以最容易通過的離子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4種主要類型，各類型又分若干亞型。分子結(jié)構(gòu)與化學門控通道類似，但分子結(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，誘發(fā)整個通道分子功能狀態(tài)的改變。電壓門控通道又稱電壓依賴性或電壓敏感性離子通道:因膜電位變化143《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件1443機械信號-機械門控離子通道機械信號（聲）耳蝸毛細胞纖毛彎曲毛細胞上機械門控離子通道開放離子跨膜流動耳蝸微音器電位3機械信號-機械門控離子通道機械信號（聲）145離子通道型受體

離子通道型受體是一類自身為離子通道的受體，即配體門通道（ligand-gatedchannel）。主要存在于神經(jīng)、肌肉等可興奮細胞，其信號分子為神經(jīng)遞質(zhì)。離子通道型受體

離子通道型受體是一類自身為離子通道的受體，即146神經(jīng)遞質(zhì)通過與受體的結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)象，導致離子通道的開啟或關(guān)閉，改變質(zhì)膜的離子通透性，在瞬間將胞外化學信號轉(zhuǎn)換為電信號，繼而改變突觸后細胞的興奮性。如：乙酰膽堿受體以三種構(gòu)象存在，兩分子乙酰膽堿的結(jié)合可以使之處于通道開放構(gòu)象，但該受體處于通道開放構(gòu)象狀態(tài)的時限仍十分短暫，在幾十毫微秒內(nèi)又回到關(guān)閉狀態(tài)。然后乙酰膽堿與之解離，受體則恢復到初始狀態(tài)，做好重新接受配體的準備。神經(jīng)遞質(zhì)通過與受體的結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)象，導致離子通道的147離子通道型受體分為陽離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體，和陰離子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受體。離子通道型受體分為陽離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的148信號轉(zhuǎn)導的特性1信號作用于細胞膜上的受體2受體以及所聯(lián)系的下游信號分子引起生物效應3相同的外來信號分子作用于細胞膜上的受體可以引發(fā)不同的生物效應4不同的外來信號分子作用于細胞膜上的受體可以引發(fā)相同的生物效應信號分子生物效應的不確定性信號轉(zhuǎn)導的特性信號分子生物效應的不確定性149藥物與信號轉(zhuǎn)導的關(guān)系1大多數(shù)化學藥物通過作用于細胞膜上的特異性受體而發(fā)揮其藥理作用。2激動劑藥物與受體結(jié)合使之激動，這類藥物與生物信號發(fā)揮的作用相似。3拮抗劑藥物與受體結(jié)合不使之激動，這類藥物減弱了生物信號的作用。藥物與信號轉(zhuǎn)導的關(guān)系150生物電現(xiàn)象是以細胞為單位產(chǎn)生的，以細胞膜兩側(cè)帶電離子的不均衡分布和離子的選擇性跨膜轉(zhuǎn)運為基礎。

細胞膜的生物電現(xiàn)象主要有兩種表現(xiàn)形式，即安靜時的靜息電位和受刺激時產(chǎn)生的膜電位的改變（包括局部電位和動作電位）。

第二節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象生物電現(xiàn)象是以細胞為單位產(chǎn)生的，以細胞膜兩側(cè)帶電離子151一、靜息電位（restingpotential）

細胞未受刺激時存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。極化：靜息電位存在時膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負外正狀態(tài)稱為膜的極化。

超極化：當靜息時膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負值加大的方向變化時,RP由-70→-90mV，稱為膜的超極化。

一、靜息電位（restingpotential）152去極化（除極化）：與超極化相反，膜內(nèi)電位向負值減少的方向變化,RP由-70→-50mV。

復極化：細胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時膜內(nèi)所處的負值恢復，稱為復極化。

動作電位：可興奮細胞興奮時細胞內(nèi)產(chǎn)生的可擴布的電位變化過程。

“全或無”現(xiàn)象：在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。去極化（除極化）：與超極化相反，膜內(nèi)電位向負值減少的方向變化153靜息電位的測量靜息電位的測量154當A、B電極都位于細胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差。

當A電極位于細胞膜外，B電極插入膜內(nèi)時，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。

當A、B電極都位于細胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差。當A、B電極都位于細胞膜外，無電位改變，證明膜外無電155靜息電位形成的原理

（1）細胞膜內(nèi)、外的離子濃度差

槍烏賊巨軸突細胞膜兩側(cè)主要離子濃度離子胞漿（mmol/L）細胞外液（mmol/L）平衡電位（mV）K+

40020-75Na+

50440+55Cl-

52560-60A-

385--離子擴散在膜內(nèi)外兩側(cè)達到平衡（濃度梯度所形成的化學驅(qū)動力和電位差所形成的電驅(qū)動力的平衡）時的擴散電位（由帶電離子在膜內(nèi)外兩側(cè)的跨膜擴散所致）靜息電位形成的原理

（1）細胞膜內(nèi)、外的離子濃度差156（2）細胞膜對離子的選擇通透性和K+平衡電位K+外流量與回收（回到胞內(nèi)）的量達到了動態(tài)平衡，K+的跨膜凈移動為零，此時膜兩側(cè)電位差就穩(wěn)定在某一不再增大的數(shù)值，即靜息電位。因其是K+移動達到平衡時的膜電位，又可稱作K+平衡電位。

（2）細胞膜對離子的選擇通透性和K+平衡電位K+外流量與回收157《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件158靜息電位的產(chǎn)生（擴散-電位差-平衡）原因靜息電位指安靜時存在于細胞兩側(cè)的外正內(nèi)負的電位差。其形成原因是膜兩側(cè)離子分布不平衡及膜對K+有較高的通透能力。現(xiàn)象

細胞內(nèi)K+濃度和帶負電的蛋白質(zhì)濃度都大于細胞外（而細胞外Na+和Cl+濃度大于細胞內(nèi)），但因為細胞膜只對K+有相對較高的通透性，K+順濃度差由細胞內(nèi)移到細胞外，而膜內(nèi)帶負電的蛋白質(zhì)離子不能透出細胞，于是K+離子外移造成膜內(nèi)變負而膜外變正。外正內(nèi)負的狀態(tài)一方面可隨K+的外移而增加，另一方面，K+外移形成的外正內(nèi)負將阻礙K+的外移（正負電荷互相吸引，而相同方向電荷則互相排斥）。結(jié)果最后達到一種K+外移（因濃度差）和阻礙K+外移（因電位差）相平衡的狀態(tài)，這是的膜電位稱為K+平衡電位，實際上，就是（或接近于）安靜時細胞膜外的電位差。靜息電位的產(chǎn)生（擴散-電位差-平衡）159靜息電位的維持機制鈉泵（sodiumpump）的活動維持了安靜時細胞內(nèi)外的離子平衡：引起細胞膜上鈉泵活動的因素是細胞內(nèi)Na+的增加和細胞外K+的升高。只要細胞內(nèi)外的Na+、K+平衡稍有變化，Na+泵就被激活，在泵出胞內(nèi)多余的Na+的同時，將胞外

多余

的K+泵回，從而維持了細胞內(nèi)外正常的離子濃度梯度。

靜息電位的維持機制160靜息電位的影響因素1細胞的種類2K+的擴散-電位差-平衡是靜息電位形成的關(guān)鍵3少量Na+的內(nèi)流，對靜息狀態(tài)的膜電位也有一定的影響4鈉泵（sodiumpump）的活動維持了安靜時細胞內(nèi)外的離子平衡靜息電位的影響因素161二、動作電位及其形成機制

1.動作電位（actionpotential,AP）：指膜受刺激后在原有的靜息電位基礎上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復原。

二、動作電位及其形成機制

1.動作電位（actionpo1622.動作電位形成的原理

細胞受刺激時在靜息電位基礎上產(chǎn)生的可傳布的電位變化，是細胞興奮的標志

峰電位是動作電位的主要成份鋒電位：上升相：去極化（-70mV→0mV）

反極化(超射)（0mV→+30mV）

下降相：復極化（+30mV→-70mV附近

）2.動作電位形成的原理

細胞受刺激時在靜息電位基礎上產(chǎn)163產(chǎn)生機制：離子流學說

上升相：細胞受刺激→少量Na+通道開放→少量Na+內(nèi)流→局部去極化（局部電位）→達到閾電位→Na+

通道大量開放→Na+

順電-化學梯度快速大量內(nèi)流→去極化、反極化→當濃度差促進Na+內(nèi)流的力量等于電位差阻止Na+內(nèi)流的力量時，Na+凈移動為零(Na+

的電-化學平衡電位)

下降相：細胞膜對K+

的通透性增加→K+

順電-化學梯度外流→復極化

電位已基本恢復,但離子分布未恢復,

Na+-K+

泵運轉(zhuǎn),

Na+

泵出,

K+

泵入,恢復興奮前離子的不均勻分布產(chǎn)生機制：離子流學說1643.動作電位的特點

動作電位刺激強度不隨刺激強度增強而增強

動作電位的傳導是不衰減的

相繼產(chǎn)生的動作電位不能發(fā)生重合失活門激活門3.動作電位的特點失活門激活門1654.細胞產(chǎn)生動作電位時的興奮性變化興奮性閾電位鋒電位負后電位正后電位（超極化）低常期絕對不應期相對不應期超常期0.5-231270ms4.細胞產(chǎn)生動作電位時的興奮性變化興奮性閾電位鋒電位負后電166(1)動作電位時相①鋒電位上升支：去極化，反極化下降支：復極化始段、中段②后電位負后電位：復極化末段正后電位：超極化(2)興奮性時期①絕對不應期absduterefrectoryperiod②相對不應期relativerefrectoryperiod)③超常期supranomalrefrectoryperiod)④低常期(subnormalrefrectoryperiod)(1)動作電位時相167三、動作電位的引起和傳導

刺激引起細胞膜去極化，可以使電壓門控Na+、K+通道開放，從而產(chǎn)生動作電位（actionpotential,AP)。但并不是任何強度的刺激都可使細胞產(chǎn)生AP。（一）去極化與Na+內(nèi)流的正反饋

當細胞膜受到刺激去極化時，膜上電壓門控Na+通道開放，其開放的數(shù)量可隨膜去極化幅度的增加而增加。Na+通道開放使Na+內(nèi)流增加，又導致膜的進一步去極化，從而使更多的Na+通道開放。

三、動作電位的引起和傳導

刺激引起細胞膜去極化，可以使168去極化與Na+內(nèi)流示意圖去極化與Na+內(nèi)流示意圖169《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件170（二）閾電位與動作電位的引起

細胞受到刺激時，細胞膜發(fā)生去極化，即膜電位值升高。當膜電位值達到閾電位（Thresholdpotential）水平時，動作電位才能被觸發(fā)。所謂閾電位，即指恰好能使膜的去極化與Na+內(nèi)流之間形成正反饋的臨界膜電位值。（二）閾電位與動作電位的引起

細胞受到刺激時，細胞膜發(fā)171（三）局部電位與膜的興奮性

閾下刺激引起的膜局部去極化電位（未達到閾電位的膜電位）稱為局部電位（Localpotential）。閾下刺激引起膜的去極化，膜上少量Na+通道開放，Na+內(nèi)流形成局部電位。

（三）局部電位與膜的興奮性

閾下刺激引起的膜172（四）動作電位的傳導及其原理

只要細胞膜上的某一位點受到刺激產(chǎn)生AP，這個AP就會沿著細胞膜向周圍傳播，使整個細胞的膜都經(jīng)歷一次類似于受刺激部位的離子電導的改變，表現(xiàn)為AP沿整個細胞膜的傳導（四）動作電位的傳導及其原理

只要細胞膜上的某一位點173（五）影響動作電位傳導速度的因素

神經(jīng)纖維的傳導速度很快，但不同神經(jīng)纖維的傳導速度有所不同。人體一些較粗的有髓神經(jīng)纖維，傳導速度可達120米/秒，而某些較細的無髓纖維的傳導速度甚至不超過1米/秒。影響動作電位傳導速度的因素有：

1．軸突直徑2．動作電位去極化的幅度3．髓鞘

脊椎動物的許多神經(jīng)纖維都包有髓鞘，這是AP傳導速度增加的重要原因，比單純增加纖維的直徑更有效。髓鞘是沿細胞膜間斷排列的，每隔一段髓鞘就有一個無髓鞘的朗飛氏結(jié)（Ranvier'snode）存在。由于髓鞘具有高電阻低電容的特性，產(chǎn)生AP的結(jié)區(qū)，只能與相鄰的結(jié)區(qū)形成局部電流，而僅有很少的電流能從髓鞘漏過。AP只在結(jié)區(qū)處產(chǎn)生，就好象AP由一個結(jié)區(qū)跳到另一個結(jié)區(qū)。因此，有髓神經(jīng)纖維上AP的傳導是跳躍式傳導。

（五）影響動作電位傳導速度的因素

神經(jīng)纖維的傳導速度很174四、神經(jīng)信息傳遞的特點和神經(jīng)干的動作電位

由于單根神經(jīng)纖維的AP是“全或無”的，因此，在傳導信息時，信息的強弱不可能以AP的幅度表示，只能表現(xiàn)為AP的頻率不同。四、神經(jīng)信息傳遞的特點和神經(jīng)干的動作電位

由于單根神經(jīng)纖175第三節(jié)細胞間生理功能的聯(lián)系

一、細胞間信息的傳遞

細胞間信息傳遞的方式主要有兩種：

①通過細胞間的縫隙連接，允許無機離子和水溶性小分子物質(zhì)的溝通，如電傳遞；

②通過細胞產(chǎn)生的化學信號分子傳遞信息，即化學傳遞。

第三節(jié)細胞間生理功能的聯(lián)系176（二）細胞間的化學傳遞1.化學信號分子

細胞分泌的化學信號分子通過與“靶”細胞的受體結(jié)合，改變受體的性質(zhì)來傳遞信息。劃分為兩類：

親脂性信號分子（甾類激素、甲狀腺素等）

親水性信號分子（大多數(shù)激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細胞因子等）。2.激素的分泌和遠距離傳遞3.激素的旁分泌和自分泌作用4.神經(jīng)內(nèi)分泌細胞的神經(jīng)分泌激素遠距離分泌和作用旁分泌（二）細胞間的化學傳遞2.激素的分泌和遠距離傳遞1775.神經(jīng)突觸的信息傳遞

每一神經(jīng)元的軸突末梢僅與其它神經(jīng)元的胞體或突起相接觸，此接觸部位稱為突觸。神經(jīng)元間的信息傳遞是通過突觸實現(xiàn)的。每個突觸都由三部分構(gòu)成：突觸前膜突觸后膜突觸間隙5.神經(jīng)突觸的信息傳遞

1786．神經(jīng)-肌肉接頭處的信息傳遞

神經(jīng)系統(tǒng)對骨骼肌運動的控制是靠運動神經(jīng)末梢將神經(jīng)信號通過神經(jīng)-肌肉接頭傳遞到骨骼肌纖維的。它與神經(jīng)突觸信息傳遞的過程類似，即也是電-化學-電的傳遞，但接頭前膜釋放的神經(jīng)遞質(zhì)為乙酰膽堿（ACh），它與接頭后膜上的特異受體結(jié)合，只引起接頭后膜的興奮，即AP。

6．神經(jīng)-肌肉接頭處的信息傳遞

神經(jīng)系統(tǒng)對骨骼肌運動的179《人體解剖生理學》第三章細胞基本功能上海海洋大學吳文惠教授課件180第四節(jié)肌纖維的收縮功能人體各種形式的運動，主要由各種肌細胞（骨骼肌、心肌、平滑?。┑氖湛s活動來完成。不同肌肉組織在功能和結(jié)構(gòu)上各有特點，但從分子水平上看，各種收縮活動都與細胞內(nèi)的收縮蛋白質(zhì)，主要與肌凝蛋白和肌纖蛋白的相互作用有關(guān)。第四節(jié)肌纖維的收縮功能181骨骼肌是由大量成束的肌纖維組成的，每條肌纖維就是一個肌細胞（內(nèi)含肌管組織）。肌纖維平行排列成肌束，兩端與由結(jié)締組織構(gòu)成的肌腱相融合，后者附著在骨上。通常四肢的骨骼肌在附著點之間至少要跨過一個關(guān)節(jié)，通過肌肉的收縮和舒張，就能導致肢體的屈曲和伸直。骨骼肌纖維接受運動神經(jīng)末梢的支配，在有神經(jīng)沖動傳來時，發(fā)生收縮。當神經(jīng)沖動傳導到神經(jīng)末梢，首先進行神經(jīng)-肌肉接頭的興奮傳遞，使骨骼肌纖維產(chǎn)生自己的AP；肌纖維內(nèi)部的興奮-收縮偶聯(lián)(在橫橋作用下，細肌絲沿粗肌絲之間的間隙，向肌小節(jié)中央（M線）作相對滑動，使肌小節(jié)縮短而產(chǎn)生收縮。)機制導致肌纖維產(chǎn)生收縮。

骨骼