第二章 細(xì)胞的基本功能改

第二章細(xì)胞的基本功能教師：冉兵

第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)（自學(xué)）二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)（自學(xué)）（一）單純擴(kuò)散（二）膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)—易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）1.由載體（carrier)介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)2.由通道介導(dǎo)的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)離子通道（ionchannel)?通道的選擇性通道的開(kāi)放與關(guān)閉（門控）（三）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)鈉－鉀泵（sodium-potassiumpump）

細(xì)胞膜上的鈉泵活動(dòng)的意義：（１）由鈉泵活動(dòng)造成的細(xì)胞內(nèi)高K+，是許多代謝反應(yīng)進(jìn)行的必需條件；（２）如果細(xì)胞允許大量細(xì)胞外Na+進(jìn)入膜內(nèi)，由于滲透壓的關(guān)系，必然會(huì)導(dǎo)致過(guò)多水分了進(jìn)入膜內(nèi)，這將引起細(xì)胞的腫脹，進(jìn)而破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)；（３）它能夠建立起一種勢(shì)能貯備。繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（在內(nèi)分泌一章學(xué)習(xí)）第三節(jié)細(xì)胞的生物電活動(dòng)（一）概念：指細(xì)胞未受刺激時(shí)存在著的外正內(nèi)負(fù)的電位差。

一、靜息電位（restingpotentialRP）特點(diǎn)：(1)膜內(nèi)較膜外為負(fù)(2)靜息電位在大多數(shù)細(xì)胞是一種穩(wěn)定的直流電位只要細(xì)胞未受到外來(lái)刺激而且保持正常的新陳代謝，靜息電位就穩(wěn)定在某一相對(duì)恒定的水平。膜的極化(polarization)?膜的超級(jí)化（hyperpolarization）去極化或除極化（depolarization）復(fù)極化（repolarization）反極化（1）細(xì)胞內(nèi)外鉀離子的不均衡分布（二）靜息電位的形成機(jī)制（2）安靜狀態(tài)下細(xì)胞膜主要對(duì)K+

有通透性（3）K+平衡電位。Nernst公式式中Ek表示K+平衡電位，R是通用氣體常數(shù)，Z是離子價(jià)，F(xiàn)是Farady常數(shù)，T是絕對(duì)溫度；式中只有[K+]o和[K+]i是變數(shù)，分別代表膜兩側(cè)的K+濃度。（4）Na泵的生電作用Ek=RTZF.in[K+]o[K+]i（二）靜息電位的形成機(jī)制概念：在靜息電位的基礎(chǔ)上，給細(xì)胞一個(gè)適當(dāng)?shù)拇碳?，可觸發(fā)其產(chǎn)生可傳播的膜電位波動(dòng)，稱動(dòng)作電位(actionpotentialAP)

去極相復(fù)極相超射與超射值鋒電位后電位(負(fù)后與正后電位三、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制上升支去極化（-70→0mV）超射（0→+30mV）下降支復(fù)極化（+30mV→-70mV）去極化后電位（負(fù)后電位）超極化后電位（正后電位）

峰電位后電位APAP的特征:全或無(wú)現(xiàn)象理解AP的形成機(jī)制:ENa=RTZF.in[Na+]o[Na+]i當(dāng)細(xì)胞受到刺激細(xì)胞膜上少量Na+通道激活而開(kāi)放Na+順濃度差少量?jī)?nèi)流→膜內(nèi)外電位差↓→局部電位當(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時(shí)→Na＋通道大量開(kāi)放Na+順電化學(xué)差和膜內(nèi)負(fù)電位的吸引→再生式內(nèi)流∵[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵膜內(nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支）Na+通道關(guān)→Na+內(nèi)流停+同時(shí)K+通道激活而開(kāi)放K＋順濃度差和膜內(nèi)正電位的吸引→K＋迅速外流膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到RP水平（AP下降支）Na+泵出、K+泵回，離子恢復(fù)到興奮前水平→后電位組織興奮后其恢復(fù)過(guò)程中興奮性的變化

分期興奮性與AP對(duì)應(yīng)關(guān)系機(jī)制

絕對(duì)不應(yīng)期降至零鋒電位鈉通道失活

相對(duì)不應(yīng)期漸恢復(fù)負(fù)后電位前期鈉通道部分恢復(fù)

超常期＞正常負(fù)后電位后期鈉通道大部恢復(fù)

低常期＜正常正后電位膜內(nèi)電位呈超極化

興奮性的變化與AP的關(guān)系及機(jī)制閾電位（thresholdpotential)：能夠引起動(dòng)作電位的臨界膜電位四、動(dòng)作電位的引起和在同一細(xì)胞膜上的傳導(dǎo)（一）閾電位的鋒電位的引起（二）局部興奮及其特性

局部興奮（localexcitation)：閾下刺激不能使膜電位達(dá)閾電位，但能使該段膜中Na+通道少量開(kāi)放，出現(xiàn)較小的去極化過(guò)程。特性：（1）非“全或無(wú)”；（2）電緊張擴(kuò)布；（3）可以總和。五、興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)（一）傳導(dǎo)機(jī)制：局部電流第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮一、橫紋?。ㄒ唬┥窠?jīng)-骨骼肌接頭(neuromuscularjunction)處的興奮傳遞1、神經(jīng)-骨骼肌接頭的結(jié)構(gòu)接頭前膜(prejunctionalmembrane)

:

囊泡內(nèi)含乙酰膽堿（ACh）接頭間隙(junctionalcleft)

：接頭后膜(postjunctionalmembrane)

：存在ACh受體（N2受體）膽堿酯酶終板電位（endplatepotential,EPP）的形成（微終板電位MEPP）1、神經(jīng)-骨骼肌接頭的結(jié)構(gòu)神經(jīng)沖動(dòng)傳到軸突末梢(接頭前膜)膜Ca2＋通道開(kāi)放，膜外Ca2＋內(nèi)流接頭前膜內(nèi)囊泡移動(dòng)、融合、破裂，囊泡中的ACh釋放(量子釋放)?ACh與終板膜上的N2受體結(jié)合，受體蛋白分子構(gòu)型改變終板膜對(duì)Na＋、K＋

(尤其是Na＋)通透性↑終板膜去極化→終板電位（EPP）EPP電緊張性擴(kuò)布至肌膜肌膜去極化達(dá)到閾電位爆發(fā)肌細(xì)胞膜動(dòng)作電位2、興奮的傳遞過(guò)程

一次神經(jīng)沖動(dòng)所釋放的ACh以及它所引起的終板電位的大小，所需閾值的3～4倍，因此神經(jīng)肌接頭處的興奮傳遞通常是1對(duì)1的，亦即運(yùn)動(dòng)纖維每每一次神經(jīng)沖動(dòng)到達(dá)末梢，都能“可靠地”使肌細(xì)胞興奮一次，誘發(fā)一次收縮。終板電位及特點(diǎn)無(wú)不應(yīng)期，可總和神經(jīng)-骨骼肌接頭興奮傳遞的阻斷神經(jīng)-骨骼肌接頭興奮傳導(dǎo)的可靠性1、單向傳遞；2、時(shí)間延擱；3、易受環(huán)境因素影響（三）神經(jīng)-骨骼肌接頭興奮傳遞的特點(diǎn)案例1：女性，35歲，昏迷1小時(shí)?；颊?個(gè)小時(shí)前因與家人不和，自服藥水1小瓶，把藥瓶打碎扔掉，家人發(fā)現(xiàn)后5分鐘病人腹痛、惡心，并嘔吐一次，吐出物有大蒜味，逐漸神志不清，急送來(lái)診，病后大小便失禁，出汗多。既往體健，無(wú)肝、腎、糖尿病史，無(wú)藥物過(guò)敏史，月經(jīng)史、個(gè)人史及家族史無(wú)特殊。查體：T36.5℃,P60次/分，R30次/分,Bp110/80mmHg，平臥位，神志不清，呼之不應(yīng)，壓眶上有反應(yīng)，皮膚濕冷，肌肉顫動(dòng)，鞏膜不黃，瞳孔針尖樣，對(duì)光反射弱，口腔流涎，肺叩清，兩肺較多哮鳴音和散在濕羅音，心界不大，心率60次/分，律齊，無(wú)雜音，腹平軟，肝脾未觸及，下肢不腫。初步診斷為有機(jī)磷農(nóng)藥中毒：試述（1）有機(jī)磷農(nóng)藥中毒會(huì)導(dǎo)致整體出現(xiàn)哪些嚴(yán)重后果？（2）如何解救？（一）肌原纖維和肌小節(jié)1、肌原纖維：明帶（Z線）暗帶（M線）2、肌小節(jié)：位于兩條z線之間的區(qū)域，是肌肉收縮和舒張的最基本單位。3、肌絲：粗肌絲（橫橋），細(xì)肌絲二、橫紋肌的微細(xì)結(jié)構(gòu)1、橫管系統(tǒng)2、縱管系統(tǒng)（終末池）3、三聯(lián)管結(jié)構(gòu)（二）肌管系統(tǒng)1、概念：將以膜的電變化為特征的興奮過(guò)程和以肌纖維的機(jī)械變化為基礎(chǔ)的收縮過(guò)程聯(lián)系起來(lái)的中介過(guò)程。2、步驟（1）興奮通過(guò)橫管系統(tǒng)傳向細(xì)胞深處（2）三聯(lián)管結(jié)構(gòu)的信息傳遞（3）肌漿網(wǎng)對(duì)Ca2+的釋放和再聚積“脫耦聯(lián)現(xiàn)象”（甘油處理）Ca2+泵的作用（三）骨骼肌細(xì)胞的興奮收縮耦聯(lián)（excitation-contractioncoupling)肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行橫橋擺動(dòng)橫橋與細(xì)肌絲上結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，分解ATP釋放能量原肌球蛋白位移，暴露細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合肌鈣蛋白的構(gòu)型改變終池膜上的鈣通道開(kāi)放終池內(nèi)的Ca2+進(jìn)入肌漿2.肌絲滑行過(guò)程（收縮）興奮-收縮耦聯(lián)后肌膜電位復(fù)極化終池膜對(duì)Ca2+通透性↓肌漿網(wǎng)膜Ca2+泵激活肌漿網(wǎng)膜[Ca2+]↓Ca2+與肌鈣蛋白解離原肌凝蛋白復(fù)蓋的橫橋結(jié)合位點(diǎn)骨骼肌舒張2.肌絲滑行過(guò)程（舒張）三、骨骼肌收縮的外部表現(xiàn)和力學(xué)分析（一）骨骼肌收縮的形式1、等長(zhǎng)收縮2、等張收縮（二）前負(fù)荷與后負(fù)荷（三）前負(fù)荷對(duì)肌肉收縮的影響：長(zhǎng)度-張力曲線總張力曲線、主動(dòng)張力曲線、被動(dòng)張力曲線結(jié)論：肌肉在等長(zhǎng)收縮的條件下所產(chǎn)生的主動(dòng)張力大小，存在著一個(gè)最適前負(fù)荷或最適初長(zhǎng)度機(jī)制：張力-速度曲線結(jié)論：后負(fù)荷過(guò)大或過(guò)小均不利于肌作功。后負(fù)荷約為最大張力的30%時(shí)，輸出功率最大（四）后負(fù)荷對(duì)肌收縮的影響：影響肌收縮效果的肌內(nèi)部功能狀態(tài)，稱肌收縮能力（contractility)機(jī)體內(nèi)環(huán)境的改變，缺血、缺氧、pH降低、代謝降低、細(xì)胞內(nèi)離子變化以及肌肉內(nèi)蛋白質(zhì)或橫橋功能特性的改變都可使肌肉收縮效率下降。胞內(nèi)Ca2+濃度增加、咖啡因、腎上腺素等因素則可加強(qiáng)肌肉收縮的效率。神經(jīng)和體液因素的變化也都可影響肌肉收縮的力量。（五）肌收縮能力的改變對(duì)肌收縮的影響常見(jiàn)骨骼肌疾?、偌∪獐d攣主要表現(xiàn)為不自主的肌肉強(qiáng)直收縮。動(dòng)作電位頻率可高達(dá)300Hz以上?？赡芘c神經(jīng)及肌肉的細(xì)胞外液電解質(zhì)失衡有關(guān)，特別是細(xì)胞外液的低滲。②低鈣抽搐表現(xiàn)為細(xì)胞外液Ca2+濃度下降而導(dǎo)致的肌肉痙攣。由于細(xì)胞外液Ca2+濃度的下降，肌細(xì)胞對(duì)的Na+通道的通透性增加，Na+內(nèi)流使得細(xì)胞去極化，于是靜息電位與閾電位的差距減小，細(xì)胞興奮性增高并且產(chǎn)生自發(fā)的興奮，從而導(dǎo)致肌肉痙攣。③肌營(yíng)養(yǎng)不良遺傳性疾病，隱性基因定位于X染色體，主要發(fā)病于男孩。該病主要表現(xiàn)為骨骼肌和心肌的進(jìn)行性變性，收縮力下降。最后，病人由于呼吸衰竭和心力衰竭而死亡。④重癥肌無(wú)力臨床表現(xiàn)以進(jìn)行性肌肉疲勞和收縮力減弱為主要特征。病因是由于自身免疫機(jī)制的紊亂，機(jī)體產(chǎn)生了ACh受體蛋白的抗體，使神經(jīng)-肌肉接頭的終板膜ACh受體減少。復(fù)習(xí)思考題一、名詞解釋stimulate閾刺激excitability主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)thresholdpotentialrestingpotentialactionpotential局部興奮excitation-contractioncoupling最適前負(fù)荷 最適初長(zhǎng)度等張收縮和等長(zhǎng)收縮二、簡(jiǎn)答題1．細(xì)胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式有哪些？2．細(xì)胞膜的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)與主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)有何根本區(qū)別？3．簡(jiǎn)述細(xì)胞膜的離子通道有哪些功能狀態(tài)？4．單純擴(kuò)散與易化擴(kuò)散有哪些異同點(diǎn)？5．簡(jiǎn)述鈉泵的作用特點(diǎn)和生理意義。6．簡(jiǎn)述神經(jīng)細(xì)胞和骨骼肌細(xì)胞靜息電位是如何產(chǎn)生的。7．簡(jiǎn)述神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞動(dòng)作電位形成的機(jī)制。8．簡(jiǎn)述骨骼肌興奮-收縮耦聯(lián)的基本過(guò)程。9．舉例說(shuō)明何為繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。10．簡(jiǎn)述神經(jīng)-肌接頭處的興奮傳遞過(guò)程及特點(diǎn)。論述題1．試述動(dòng)作電位與局部興奮的區(qū)別。2．?dāng)⑹鲭姶碳ぷ巧窠?jīng)－腓腸肌標(biāo)本的坐骨神經(jīng)引起腓腸肌單收縮的過(guò)程。3．當(dāng)人工增加細(xì)胞外液中的K+濃度時(shí)，對(duì)細(xì)胞膜的靜息電位與動(dòng)作電位各有何影響？為什么？病例2患者男性，21歲，主因雙眼瞼下垂、復(fù)視6個(gè)月，加重伴四肢無(wú)力2周于入院?；颊呔売?個(gè)月前麥?zhǔn)諘r(shí)過(guò)度勞累后出現(xiàn)雙側(cè)眼瞼下垂、復(fù)視，晨輕暮重，休息后減輕，勞累后加重。到醫(yī)院就診，行新斯的明試驗(yàn)陽(yáng)性，診斷為“重癥肌無(wú)力”，予溴吡斯的明60mg，每日三次口服，病情好轉(zhuǎn)后自行停服，2周前感冒后病情進(jìn)一步加重，出現(xiàn)四肢無(wú)力，行走困難，雙上肢抬舉費(fèi)力，為進(jìn)一步系統(tǒng)治療，來(lái)我院住院治療。入院時(shí)主癥：雙眼瞼下垂，眼球活動(dòng)不靈活，復(fù)視，四肢無(wú)力，行走困難，雙上肢抬舉費(fèi)力，畏寒肢冷，腰膝酸軟，神倦懶言，無(wú)咀嚼、嗆咳、呼吸及吞咽困難，納可，夜寐不安，二便調(diào)。既往無(wú)肝炎、結(jié)核等傳染病史，無(wú)高血壓、糖尿病及冠心病史，無(wú)外傷、精神病及藥物過(guò)敏史，家族中無(wú)同類病患者。入院后查體：T36.7℃、P86次/分、R19次/分、BP120/78mmHg，雙眼瞼下垂，眼球活動(dòng)不靈活，瞳孔正大等圓，對(duì)光反射靈敏，雙側(cè)咬肌及顳肌力可，雙上肢肌力Ⅲ級(jí)，肌張力可，肘腱反射（+），Hoffmannsign（-）。雙下肢肌力Ⅳ級(jí)，肌張力可，跟、膝腱反射（+），Babinskisign（-），踝陣攣（-），深淺感覺(jué)未見(jiàn)明顯異常。行肌電圖示：低頻電刺激