生理學(xué)復(fù)習(xí)-細(xì)胞部分

細(xì)胞的基本功能

?細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特征和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

1.膜

1）細(xì)胞膜（質(zhì)膜）的功能：屏障功能（類似半透膜）；物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能；信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能；生物電；

2）生物膜biomembrane：細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜的統(tǒng)稱。

2.細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型-液態(tài)鑲嵌模型fluidmosaicmodel

1）內(nèi)容：以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著不同分子結(jié)構(gòu)和生理功能的蛋白質(zhì)（peripheral/integral

protein）,糖類物質(zhì)是膜上分子標(biāo)記或信息載體

2）特點(diǎn)：脂質(zhì)雙分子層賦予了細(xì)胞承受相當(dāng)大的張力和外形改變而不致破裂的能力，以及膜結(jié)構(gòu)發(fā)生較小斷

裂時(shí)能自動(dòng)融合而修復(fù)的能力。

3）在膜中，膽固醇分子散布在磷脂分子之間，其極性的羥基頭部緊靠磷脂的極性頭部，將固醇環(huán)固定在近磷脂頭

部的碳?xì)滏溕希怪灰谆顒?dòng)。這種排列方式對膜的穩(wěn)定性十分重要。

3.細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

1）被動(dòng)運(yùn)輸：不耗能，但有勢能儲(chǔ)備，是物理擴(kuò)散

a）單純擴(kuò)散simplediffusion

>分子的熱運(yùn)動(dòng)（布朗運(yùn)動(dòng)）

>擴(kuò)散一一溶質(zhì)分子由高濃度向低濃度區(qū)域的凈移動(dòng)

>擴(kuò)散通量一一某物質(zhì)每秒通過每平方厘米的摩爾數(shù)。

>動(dòng)力一一分子的平均動(dòng)能和濃度差

>特點(diǎn)一一脂溶性物質(zhì)跨膜運(yùn)動(dòng)，單純物理過程

>影響因素一一濃度差和膜通透性（取決于脂溶性，分子大小，構(gòu)型和解離程度等）

>適用物質(zhì)一一脂溶性或非極性高，分子量?。ǎ贺祝掖?，尿素，水等）

e.gO2,C02,

b）易化擴(kuò)散facilitateddiffusion：通過一些特殊的膜蛋白來介導(dǎo)的，順電-化學(xué)梯度，有選擇性

i.經(jīng)載體的易化擴(kuò)散

>適用物質(zhì)一一葡萄糖，氨基酸，核甘酸，

>特點(diǎn)一一順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)；飽和現(xiàn)象；載體結(jié)合位點(diǎn)與被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的結(jié)合有化學(xué)結(jié)構(gòu)上的特異性；

化學(xué)結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)經(jīng)同一載體轉(zhuǎn)運(yùn)出現(xiàn)競爭性抑制

ii.經(jīng)通道的易化擴(kuò)散

>適用物質(zhì)——金屬或非金屬離子（Na+,K+,Ca2+,,H+,CI-）水

>特點(diǎn)一一離子選擇性；門控性（電壓門控、化學(xué)（配體）門控、機(jī)械門控、光門控通道（視網(wǎng)膜）、

其他通道（水））

/電壓門控通道：均有開放（激活）、關(guān)閉（靜息狀態(tài)）和失活三種功能狀態(tài)

/配體門控通道：分為細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)配體門控通道

/水通道aquaporin：水跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式有單純擴(kuò)散（高溫時(shí)脂質(zhì)流動(dòng)性增加，水單純擴(kuò)散增加）

和水通道（總是處于激活狀態(tài)，無門控機(jī)制）兩種方式。

/縫隙連接半通道：主要存在于心肌細(xì)胞閏盤處以及單一單位平滑肌和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，是細(xì)

胞間低電阻通道，在心肌興奮傳導(dǎo)中起重要作用。

2）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：逆電-化學(xué)梯度，生命活動(dòng)必需，通過泵轉(zhuǎn)運(yùn)，適于離子、氨基酸、葡萄糖等

a）原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：離子泵直接介導(dǎo)完成的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，離子泵是一類膜蛋白，具有ATP酶活性

i.鈉-鉀泵（鈉泵）：一種Na+-K+依賴式ATP酶，其作用是利用鈉泵激活時(shí)水解ATP高能磷酸鍵所釋放的

能量將Na+由膜內(nèi)移到膜外，同時(shí)將K+由膜外移到膜內(nèi)，從而形成并維持細(xì)胞內(nèi)高鉀低鈉的生理

狀態(tài)。

>lATP=3Na+=2K+,屬于生電性鈉泵

生理意義：

（1）.維持細(xì)胞膜電位。形成跨膜電勢，維持胞內(nèi)高K+,胞外高Na+。由于K+由內(nèi)向外泄露建立跨膜

電勢，對電壓門通道，神經(jīng)沖動(dòng)起傳遞作用。

（2）.維持動(dòng)物細(xì)胞滲透平衡。細(xì)胞內(nèi)生物大分子物質(zhì)水解，產(chǎn)生電離，帶負(fù)電荷,從而吸引胞外Na+

進(jìn)入;細(xì)胞內(nèi)Na+升高后，使水分進(jìn)入細(xì)胞，由此引起細(xì)胞的膨脹,然后再通過Na+-K+泵，泵出Na+,

維持滲透壓。

（3）.可以協(xié)助其它物質(zhì)運(yùn)輸:吸收營養(yǎng)

b）繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)cotransport）：鈉泵（或氫泵）活動(dòng)形成的勢能貯備用于其它物質(zhì)的逆濃度

差跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，分為同向轉(zhuǎn)運(yùn)和逆向轉(zhuǎn)運(yùn)（交換）

>分布一一腸道、腎小管上皮細(xì)胞（葡萄糖和氨基酸的吸收或重吸收）、神經(jīng)末梢、甲狀腺（甲狀腺

上皮細(xì)胞的聚碘）

>適用物質(zhì)一一葡萄糖、氨基酸、神經(jīng)遞質(zhì)、碘等

>分類一一同向轉(zhuǎn)運(yùn)、逆向轉(zhuǎn)運(yùn)

i.Na+-葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)體一一位于腸上皮細(xì)胞面向腸腔的頂端膜區(qū)

ii.Na+-Ca2+交換體一一3Na+=lCa2+,主要功能是利用鈉泵活動(dòng)建立的Na+膜兩側(cè)的濃度梯度勢能漿細(xì)胞

內(nèi)的Ca2+外排，以維持細(xì)胞質(zhì)內(nèi)低的游離Ca2+濃度。

iii.Na+-K+-2CI-同向轉(zhuǎn)運(yùn)體

iv.Na+-H+交換體

c）出胞與入胞作用

i.入胞：分為吞噬（物質(zhì)顆粒或團(tuán)塊進(jìn)入細(xì)胞的過程，只發(fā)生于特殊細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞，中性粒細(xì)胞）

和吞飲（液態(tài)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的過程）；或者分為液相入胞（細(xì)胞外液及其所含的溶質(zhì)連續(xù)不斷的以

吞飲的方式進(jìn)入胞內(nèi)）和受體介導(dǎo)入胞。

ii.出胞：持續(xù)性出胞，如小腸粘膜上皮細(xì)胞分泌粘液間斷性出胞，如神經(jīng)末梢釋放遞質(zhì)

4.物質(zhì)的跨核膜轉(zhuǎn)運(yùn)（大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、DNA、RNA等）

1）蛋白質(zhì)入核轉(zhuǎn)運(yùn)：被轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白肽鏈的某些區(qū)域可作為核定位信號(hào)（NLS）

2）蛋白質(zhì)向核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)具有飽和性特征

3）大分子物質(zhì)出核轉(zhuǎn)運(yùn)：由出核運(yùn)送信號(hào)（NES）介導(dǎo)

4）有些蛋白質(zhì)兼有NES和NLS兩種功能，可迅速穿梭于核與細(xì)胞質(zhì)之間。

5）一些跨核膜轉(zhuǎn)運(yùn)體具有入核和出核雙向轉(zhuǎn)運(yùn)功能。

綜合舉例

葡萄糖刺激B細(xì)胞分泌胰島素的分子機(jī)制

?細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（自學(xué)）

第一節(jié)概念以及一般特性

細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（cellularsignaltransduction）：

細(xì)胞感受外界環(huán)境的刺激并對刺激做出反應(yīng)，即外界環(huán)境變化的信息跨越細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞并引起內(nèi)部代謝與功

能變化的過程

刺激來源：

1、化學(xué)信號(hào)——來自臨近細(xì)胞（旁分泌、神經(jīng)遞質(zhì)）或遠(yuǎn)隔部位（內(nèi)分泌）

穿過細(xì)胞膜或者為受體蛋白接收

是主要的信號(hào)來源

2、物理性刺激一一溫度、機(jī)械力、生物電（高等生物主要由膜感受細(xì)胞水平生物電，不感受外界電變化）、電磁

波

由高度特化的感受器接收

種類數(shù)量不如化學(xué)刺激

跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的三大特征：（經(jīng)典放大通路）

＞激活后續(xù)一系列信號(hào)分子（信號(hào)通路），以引起細(xì)胞功能變化

＞轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑具有很大同源性

＞信息放大功能

第二節(jié)主要途徑

1.離子通道

1）化學(xué)門控離子通道（chemically-gatedionchannel;ligand-gatedionchannel;ionotropicreceptor）

a）定義：與配體結(jié)合開放離子通道，造成去極化或超極化

b）特點(diǎn)：途徑簡單，傳導(dǎo)速度快

c）舉例：

i.N2型Ach受體：位于骨骼肌細(xì)胞運(yùn)動(dòng)終板膜上，與Ach結(jié)合、通道放進(jìn)Na、K離子，膜去極化產(chǎn)生

終板電位，激活周圍肌細(xì)胞

ii.A型Y-氨基丁酸受體：位于神經(jīng)元細(xì)胞膜上，與GABA結(jié)合，通道放進(jìn)CI離子，產(chǎn)生抑制性突觸后電

位IPSP

2)電壓門控和機(jī)械門控離子通道

舉例：

i.L型Ca離子通道：心肌細(xì)胞T管膜上的電壓門控通道

動(dòng)作電位傳遞，T管膜去極化，Ca內(nèi)流并作為第二信使釋放肌漿膜內(nèi)的Ca離子

此通道在心肌工作細(xì)胞中0期激活，二期復(fù)極化提供主要內(nèi)向電流

ii.非選擇性陽離子通道以及K選擇性通道：血管內(nèi)皮細(xì)胞上

2.G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜傳導(dǎo)

1)G蛋白通路主要構(gòu)成：G蛋白耦聯(lián)受體GPCR、G蛋白、效應(yīng)器、第二信使、蛋白激酶

a)G蛋白耦聯(lián)受體：

最大的細(xì)胞膜受體家族，接受兒茶酚胺、Ach、5-HT等多種激動(dòng)劑

1次跨膜、N外C內(nèi)、外3環(huán)內(nèi)3環(huán)

b)G蛋白：

i.結(jié)構(gòu)異源三聚體、目前分為6個(gè)亞族

ii.反應(yīng)過程：見圖中文書3-3

iii.注意：

>a亞基同時(shí)具有結(jié)合GTP和激活下游蛋白的功能，另兩亞基抑制作用

>GTP取代GDP與a亞基結(jié)合，結(jié)合后GTP被水解為GDP和Pi

c)G蛋白效應(yīng)器：

i.下游酶催化生成(或分解)第二信使

AC、PLC、PDE等

ii.離子通道

d)第二信使：

i.定義：細(xì)胞外信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜后產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子

ii.舉例：cAMP、cGMP、IP3、DG、NO等

iii.注意：“信使”運(yùn)動(dòng)一段距離發(fā)揮效用；不能運(yùn)動(dòng)的不是信使，如G蛋白

e)蛋白激酶：

i.按機(jī)制分類：

>絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(serine/threoninekinase)

可將底物蛋白的絲氨酸或蘇氨酸P化，占大多數(shù)

A酪氨酸蛋白激酶(tyrosinekinase)

可將底物蛋白的酪氨酸P化，數(shù)量少，主要在酶耦聯(lián)受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

ii.按上游第二信使分類：

>PKC(Ca離子)

>PKA(cAMP)

>PKG(cGMP)

2)經(jīng)典通路：

a)cAMP-PKA

B型腎上腺素能受體、促腎上腺皮質(zhì)激素、胰高血糖素等9G蛋白激活少人(：激活玲cAMP上升)PKA一

一多種作用

b)IP3-Ca

G蛋白——PLC分解PIP2為IP3和DG

IP3一一結(jié)合肌漿網(wǎng)上的受體，釋放Ca離子入細(xì)胞質(zhì)

DG------與phosphatidylserine結(jié)合，激活PKC------多種作用

3.酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

1）性質(zhì)：受體本身具有激酶、環(huán)化酶、磷酸酶的作用，不需要與膜耦聯(lián)的G蛋白和第二信使

2）分類：包括酪氨酸激酶受體、酪氨酸磷酸酶受體、鳥昔環(huán)化酶受體、S/T蛋白激酶受體

a）酪氨酸激酶受體：

i.同時(shí)具有受體和酪氨酸激酶的功能

ii.單肽鏈蛋白，膜外鏈與受體結(jié)合，膜內(nèi)鏈發(fā)揮激酶作用

iii.與受體結(jié)合后P化膜內(nèi)鏈和靶蛋白的酪氨酸

iv.通路中RAS為單體G蛋白，不與膜耦聯(lián)，所以不和定義違背

V.受體與激酶分離

b）S/T蛋白激酶受體（RSTK）：

i.接受TGF-B超家族（與細(xì)胞周期有調(diào)節(jié)相關(guān)）

ii.舉例：受體結(jié)合RSTKH,RSTKH結(jié)合并激活RSTKI

c）鳥背環(huán)化酶受體RGC

i.特點(diǎn)：受體結(jié)合后不需要G蛋白直接激活GC,合成cGMP,激活PKG,產(chǎn)生多種效應(yīng)

ii.舉例：心房鈉尿肽、NO（胞質(zhì)內(nèi)的可溶性GC）

?細(xì)胞的生物電現(xiàn)象

-、生物電

定義：機(jī)體細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)伴隨的電反應(yīng)現(xiàn)象。

組成：靜息狀態(tài)下膜的電容、電阻以及由它們所決定的膜電流和膜電位的變化。

實(shí)驗(yàn)：通過陰極射線示波器等生物電測量儀器，可以測得神經(jīng)在接受刺激時(shí)產(chǎn)生的肉眼不可見的變化，即

在受刺激的部位產(chǎn)生了一個(gè)可傳導(dǎo)的電變化，以一定的速度傳向肌肉。

二、跨膜電位

跨膜電位：細(xì)胞膜兩側(cè)存在的一定電位差。簡稱膜電位。

意義：跨膜電位不大，但細(xì)胞膜實(shí)際承載的電場相當(dāng)大；

跨膜電場直接影響帶電離子的跨膜移動(dòng)；

改變細(xì)胞膜上某些蛋白質(zhì)（電壓門控離子通道）的構(gòu)型；

改變細(xì)胞膜對離子的通透性。

三、靜息電位及其產(chǎn)生機(jī)制

計(jì)算：E=Vm/d（V/cm）（Vm:跨膜電位差;d:跨膜距離）

E=100mV/4nm=0.1VAX10-9cm=250000V/cm

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：槍烏賊巨軸突實(shí)驗(yàn)（1939,Hodgkin和Huxley）

發(fā)現(xiàn):測得的RP數(shù)值卜60mV）和計(jì)算的E（-75mV）非常接近

可用Nernst公式計(jì)算。

RT[K+]

.二”聞o

考慮Na+的影響。從理論上講，如果膜只對溶液中的一種離子有通透性，則細(xì)胞膜的靜息電位就等于該離子的

平衡電位。但事實(shí)上由于膜在靜息時(shí)對Na+也有一定的通透性(比對K+的小10~100倍)，Na+從膜外擴(kuò)散入膜內(nèi)，使

膜內(nèi)側(cè)的負(fù)電位減小，因而靜息電位總是接近但不同程度地小于K+平衡電位。二者的共同作用可用公式表示如下：

PKpNa

Em=二=%+遣兀EM

式中Em為靜息"電位，PK和PN：分別為膜對K+和Na+的通透性。

鈉泵的生電作用。由于鈉泵每分解一分子ATP,可使三個(gè)Na+排出膜外和2個(gè)K+進(jìn)入膜內(nèi)，其結(jié)果是給膜外增

加了一個(gè)正電荷，因此對靜息電位也有貢獻(xiàn)。

四、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制

1.定義：在靜息電位的基礎(chǔ)上，給細(xì)胞一個(gè)合適的刺激，可觸發(fā)其膜電位發(fā)生迅速的一過性的波動(dòng)，這種波

動(dòng)成為動(dòng)作電位。動(dòng)作電位或鋒電位的產(chǎn)生是細(xì)胞興奮的標(biāo)志，刺激滿足一定條件或特定條件下刺激強(qiáng)

度達(dá)到閾值時(shí)才能產(chǎn)生。

2.主要特征

產(chǎn)生“全或無”

傳導(dǎo)不衰減

連續(xù)刺激不融合

3.動(dòng)作電位的產(chǎn)生是離子跨膜擴(kuò)散的結(jié)果

兩個(gè)必備條件；

*離子的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力(electrochemicaldrivingforce)

某種離子在膜兩側(cè)的濃度差和電位差的兩個(gè)力量的代數(shù)和

AB

+

二-

cNn4rkcti?Kha?Kid

一Uu<liningfotce,5，ershiM>t

二ovalue

s

.wa

us

lu

oolA0

dd-9

250Kcletrochc

l50l2

±c_drivingforce56mV去極化

--i-=

y=ul-65

/J/一

50-50B

「4

-00100

(Rcstinvstate)(Oversh(

靜息狀態(tài)下Na+的驅(qū)動(dòng)力：靜息狀態(tài)下K

Em-ENa=-70mV-(+60mV)=-130mVEm-EK—70m

時(shí)間(ms)

*膜對離子的通透性即膜電導(dǎo)(membraneconductance,G)

細(xì)胞在受到刺激發(fā)生興奮時(shí)細(xì)胞膜對Na+的通透性瞬時(shí)C

外向+1

性增高，可遠(yuǎn)大于K+,由此引起Na+一過性內(nèi)流,可使膜電位出rrx阻斷鈉電流

電流0

現(xiàn)快速、短暫的去極化(mA/cm2)

1)利用電壓鉗技術(shù)測定膜電導(dǎo)內(nèi)向-i

直接測定了動(dòng)作電位期間的膜電流，揭示了動(dòng)作電位期2345

間離子電導(dǎo)的電壓依從性和時(shí)間依從性時(shí)間(ms)

2)鈉電導(dǎo)和鉀電導(dǎo)具有電壓依從性和時(shí)間依從性D

外向+1

電流，0

(m/Vcm2)

內(nèi)向-1

電壓依從性：表現(xiàn)為隨著膜電位去極化程度加大，膜的GNa和Gk也隨之增大。

時(shí)間依從性：當(dāng)膜電位從靜息水平迅速去極化到+20mV水平達(dá)到峰值，隨后卻很快下降,表現(xiàn)為迅速、一過

性的GNa增大；而Gk表現(xiàn)為逐漸增加，以后隨著膜去極化的保持而恒定不變，具有延遲激活的特征。

?動(dòng)作電位去極相（上升支）

由于鈉電導(dǎo)迅速增大（可增大1000倍），同時(shí)由于靜息狀態(tài)下Na+受很強(qiáng)的內(nèi)向驅(qū)動(dòng)力作用（按書P51假定，

）因而在膜去極化時(shí)產(chǎn)生很強(qiáng)的內(nèi)向電流，使膜迅速去極化并達(dá)到接近的水平。

Em-ENa=-130mV,Na+Eg

?動(dòng)作電位復(fù)極相（下降支）

隨著膜的去極化，K+的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力隨之增大，產(chǎn)生很強(qiáng)的K+外向電流，以致當(dāng)鈉電導(dǎo)迅速減小時(shí)，膜迅速復(fù)

極化。此時(shí)鉀電導(dǎo)的增加會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)K+外向電流，使動(dòng)作電位復(fù)極化加速。

離子通道與細(xì)胞電活動(dòng)

RestingActivatedInactivatedRestingActivated

statestatestatestalestate

鈉通道

存在關(guān)閉（close）＞激活（activation）和失活（inactivation）三種功能狀態(tài)。

關(guān)閉對應(yīng)m門關(guān)閉h門打開，激活對應(yīng)m門打開h門打開，失活對應(yīng)m門打開h門關(guān)閉。由于h門關(guān)閉的速

度比m開放的速度慢得多，因此在膜去極化的過程中，出現(xiàn)一個(gè)m門與h門都打開的瞬間狀態(tài)，即為激活狀態(tài)。

而處于失活狀態(tài)的通道不能直接進(jìn)入激活狀態(tài)，它必須隨著膜電位的復(fù)極化首先進(jìn)入靜息狀態(tài)，這一過程稱為

復(fù)活(recoveryfrominactivation)?

鉀通道

只有一個(gè)激活門，稱為n門，沒有失活門。n門的開放過程稱為激活；n門的關(guān)閉過程稱為去激活(deactivation)。

膜電導(dǎo)改變的實(shí)質(zhì)是離子通道的開放和關(guān)閉

膜片鉗技術(shù)：測量單細(xì)胞單一離子通道的功能

利用玻璃微電極和細(xì)胞膜封接來測量多種膜通道電流，其值可小到皮安(pA,10-12A)量級，是典型的低噪聲測量技

術(shù)；記錄通過離子通道的離子電流來反映細(xì)胞膜單一的或多個(gè)的離子通道分子活動(dòng)的技術(shù)。

可興奮細(xì)胞及其興奮性

興奮性(excitability)：產(chǎn)生動(dòng)作電位(AP)的能力

興奮(excitation)：宏觀表現(xiàn)：活動(dòng)增強(qiáng)；電學(xué)角度：產(chǎn)生AP

可興奮細(xì)胞/組織(excitablecell/tissue)：受到較小的刺激后即可出現(xiàn)某種形式的反應(yīng)。

神經(jīng)細(xì)胞一神經(jīng)沖動(dòng)：肌細(xì)胞一收縮：腺細(xì)胞一分泌活動(dòng)

組織在興奮后會(huì)發(fā)生興奮性規(guī)律性的變化

絕對不應(yīng)期(absoluterefractoryperiod)：無論施加多強(qiáng)的刺激也不能使細(xì)胞再次興奮的時(shí)期，閾刺激無限大。

相對不應(yīng)期(relativerefractoryperiod)：細(xì)胞的興奮性逐漸恢復(fù)，受刺激后可發(fā)生興奮，但刺激強(qiáng)度必須大于

原來的閾強(qiáng)度。

超常期(supranormalperiod)和低常期(subnormalperiod)：有的細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)興奮性的波動(dòng)，即輕度的高于正

常水平或低于正常水平。

?肌細(xì)胞的收縮

第一節(jié)骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞

1.肌肉組織1橫紋?。酃趋兰　S意?。ㄊ苤袠猩窠?jīng)系統(tǒng)的控制）

，I心?。莶浑S意?。ń邮茏灾魃窠?jīng)的調(diào)節(jié)）

I非橫紋肌一平滑肌J

2.神經(jīng)-肌接頭的相關(guān)概念：

1）接頭前膜prejunctionalmembrane一接頭間隙junctionalcleft—終板e(cuò)ndplate或終板膜endplatemembrane。

2）神經(jīng)末梢內(nèi)有許多突觸囊泡synapticvesicle,內(nèi)含上萬個(gè)ACh分子，其介導(dǎo)骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳

遞。

）終板膜上密集分布有許多型受體陽離子通道，此外，在終板膜上還分布有乙酰膽堿酯酶

3N2ACh

acetylcholinesterase,可將ACh迅速分解為膽堿和乙酸。

3.神經(jīng)-肌接頭興奮傳遞過程：

神經(jīng)纖維動(dòng)作電位一一接頭前膜（運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢）去極化一一電壓門控鈣通道開放一一Ca2+進(jìn)入神經(jīng)末梢——

突觸末梢的囊泡與接頭前膜結(jié)合、ACh釋放——ACh結(jié)合并激活終板膜上的此型ACh受體陽離子通道一一終板

膜對Na+、K+通透性增高一一終板電位一一肌膜動(dòng)作電位

4.終板電位endplatepotential,EPP：具有電緊張電位的特點(diǎn)（①其幅度與刺激強(qiáng)度有關(guān)，因而不具有“全或無"

的特性；②只在局部形成，向周圍發(fā)生逐漸衰減的擴(kuò)布；③沒有不應(yīng)期，可以發(fā)生空間總和和時(shí)間總和），可

刺激周圍具有電壓門控鈉通道的肌膜，使之產(chǎn)生動(dòng)作電位并傳播至整個(gè)肌細(xì)胞。

5.ACh的釋放為量子式釋放quantalrelease,并以一個(gè)囊泡所含的約1萬個(gè)ACh分了?作為?個(gè)單位。

6.當(dāng)給神經(jīng)一個(gè)閾上刺激時(shí)，在終板膜記錄到的動(dòng)作電位的升支包括其實(shí)上升速度較慢的部分和隨后突然陡直的

部分，后者是由起始較慢的去極化電位觸發(fā)產(chǎn)生的肌膜動(dòng)作電位升支，而這個(gè)去極化的電位波動(dòng)即為終板電位，

在生理?xiàng)l件下EPP的幅度可達(dá)到50mV,對肌細(xì)胞來說為閾上刺激。

7.微終板電位miniatureendplatepotential,MEPP：由于個(gè)別ACh囊泡自發(fā)釋放所引起的微小電變化（去極化型

局部電位），頻率約每秒1次，幅度約為0.4mV,由一個(gè)Ach囊泡釋放引起。

8.ACh的清除和神經(jīng)一肌接頭傳遞的干擾

1）膽堿酯酶acetylcholineesterase：及時(shí)（0.2s）清除釋放的ACh；

2）美洲箭毒和a銀環(huán)蛇毒素可同ACh競爭性地與終板膜ACh受體牢固結(jié)合，阻斷神經(jīng)肌接頭傳遞；

3）有機(jī)磷農(nóng)藥和新斯的明（一種膽堿酯酶抑制劑）抑制膽堿酯酶。

第二節(jié)橫紋肌的收縮和舒張

1.肌節(jié)是肌細(xì)胞收縮和舒張的基本單位：

一些概念：明帶l-band；暗帶A-band；H帶（暗帶中央較亮區(qū)域）；M線（暗帶的中央）；Z線（明帶的中央）；粗

肌絲；細(xì)肌絲（橫紋肌中每條細(xì)肌絲周圍有3條粗肌絲，而每條粗肌絲周圍有6條細(xì)肌絲，所以細(xì)肌絲數(shù)量是粗的

2倍）；

2,橫紋肌細(xì)胞的肌管系統(tǒng)：

1）T管transversetubule：肌膜向內(nèi)凹陷并向深部延伸而成，它使沿肌膜傳導(dǎo)的電信號(hào)能迅速傳播至細(xì)胞內(nèi)部

的肌原纖維周圍。

在骨骼肌中位于A-、I-帶之間，心肌中位于Z線附近；

在肌膜和T管膜上都分布有L型鈣通道，其是電壓門控通道，其激活與肌細(xì)胞的興奮收縮耦聯(lián)有關(guān)。

2）縱管longitudinaltubule：即肌漿網(wǎng)sarcoplasmicmembrane,SR

a.縱行肌質(zhì)網(wǎng)LSR一—包圍在肌原纖維周圍，有鈣泵，可將胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)至SR內(nèi)

b.連接肌質(zhì)網(wǎng)JSR一一即終池terminalcisterna,其腔內(nèi)有大量的Ca?+結(jié)合蛋白，主要是鈣扣壓素

calsequestrin,可增加JSR內(nèi)鈣扣壓素calsequestrin的貯量，JSR膜上有鈣釋放通道，或稱ryanodine受

體（RYR）,其開放可引起Ca2+向胞質(zhì)內(nèi)釋放。三聯(lián)體；二聯(lián)體；

3.肌絲滑行理論

1）粗肌絲：主要由肌球蛋白myosin構(gòu)成，肌球蛋白的桿狀部分形成粗肌絲的主干，兩個(gè)球形頭部和一小段

桿狀部分（橋臂）形成橫橋cross-bridge,橫橋具有ATP酶活性，當(dāng)它與肌動(dòng)蛋白結(jié)合時(shí)，可釋放ATP分解

產(chǎn)生的能量，拖動(dòng)細(xì)肌絲向肌節(jié)中央滑動(dòng)或產(chǎn)生張力。

4.細(xì)肌絲：主要由肌鈣蛋白troponin、原肌球蛋白tropomyosin和肌動(dòng)蛋白actin構(gòu)成，其中troponin具有三個(gè)亞

基，Tnl結(jié)合肌動(dòng)蛋白，TnT結(jié)合原肌球蛋白，使原肌球蛋白將肌動(dòng)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)遮蓋，TnC結(jié)合Ca2+,Ca2+

濃度升高時(shí)，troponin移位，露出肌動(dòng)蛋白上的肌球蛋白結(jié)合位點(diǎn)，使橫橋反應(yīng)第2步可以開始。

5.橫橋周期（橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合、扭動(dòng)、復(fù)位的過程）：

1）在肌肉處于舒張狀態(tài)時(shí)，橫橋結(jié)合的ATP被分解，部分能量用于豎起橫橋，使橫橋處于高勢能狀態(tài)，并使

其對肌動(dòng)蛋白具有高度親和力；

2）Ca2+濃度上升并與細(xì)肌絲中的調(diào)節(jié)蛋白發(fā)生作用，使橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合；

3）橫橋構(gòu)象發(fā)生改變，頭部向橋臂方向扭動(dòng)45°（棘齒動(dòng)作ratchetaction）,拖動(dòng)細(xì)肌絲向肌節(jié)中央的方向滑

行，與此同時(shí)，橫橋上的ADP和Pi解離；

4）橫橋與ATP結(jié)合，對肌動(dòng)蛋白的親和力降低，并與之解離，回到步驟1）。

6.ATP的作用在于：

1）橫橋豎起并扭動(dòng)抑制橫橋ATP酶的活性導(dǎo)致肌肉持續(xù)松弛（可結(jié)合不可利用）

2）使橫橋與actin脫離以進(jìn)行下一周期ATP耗盡或人為提取后肌肉僵直

7.橫橋周期與肌肉的張力和縮短

1）橋臂具有彈性，當(dāng)肌肉在等長收縮時(shí)，橫橋的扭動(dòng)可使具有彈性的橋臂伸長，從而產(chǎn)生張力；

2）肌肉收縮時(shí)可通過橋臂的伸長產(chǎn)生張力，也可由于肌絲滑動(dòng)而發(fā)生縮短；

3）在肌肉負(fù)荷較大時(shí)，橫橋與肌動(dòng)蛋白的結(jié)合時(shí)間會(huì)延長，從而使沒瞬間處于結(jié)合狀態(tài)的橫橋數(shù)目增加，從

而使收縮的張力增加；

4）橫橋ATP酶作用提高時(shí)橫橋周期縮短，橫橋扭動(dòng)加快，肌肉收縮速度加快，ATP消耗水平也增高。

8.興奮-收縮耦聯(lián)excitation-contractioncoupling

1）橫紋肌的收縮是由動(dòng)作電位引發(fā)的，骨骼肌額動(dòng)作電位來自支配它的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，而心肌來自于起搏細(xì)胞。

骨骼肌動(dòng)作電位形態(tài)與神經(jīng)纖維相似，但時(shí)程較長，約5ms,而心肌普遍具有較長的時(shí)程，數(shù)百毫秒。

2）興奮-收縮耦聯(lián)（肌肉的動(dòng)作電位引發(fā)機(jī)械收縮的中介機(jī)制）的基本過程

a.肌膜上的動(dòng)作電位沿肌膜和T管膜傳播，并激活肌膜和T管膜上的L型鈣通道；

b.激活的L型鈣通道激活JSR上的RYR,使JSR中的Ca?+釋放到胞質(zhì)

c.胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+濃度升高促使Ca?+與TnC結(jié)合并引發(fā)肌肉收縮；

d.胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+濃度升高也激活LSR膜上的鈣泵，其將Ca2+回收入SR,在心肌，一部分Ca?+還需經(jīng)Na"

Ca2+（3Na+：lCa2+）交換體和肌膜鈣泵的活動(dòng)排出胞外，使胞質(zhì)內(nèi)Ca?+濃度降低，肌肉舒張；

3）RYR被激活的機(jī)制

a.骨骼肌：骨骼肌中L型鈣通道激活緩慢，通道完全開放需幾百毫秒，在幾毫秒的動(dòng)作電位期間進(jìn)入膜

內(nèi)的Ca2+量很少，在骨骼肌，L型鈣通道是作為一個(gè)對電位敏感的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子來發(fā)揮作用的；

b.心?。盒募型鈣通道激活較快，心肌動(dòng)作電位也較長，所以動(dòng)作電位期間有相當(dāng)數(shù)量的Ca2+進(jìn)入膜

內(nèi)，心肌RYR對Ca2+較敏感，因此被激活，引起JSR內(nèi)Ca2+的大量釋放，使胞質(zhì)內(nèi)的Ca?+濃度進(jìn)一步

升高。心肌的這種經(jīng)L型鈣通道內(nèi)流的Ca2+觸發(fā)SR釋放Ca2+的機(jī)制,稱為鈣觸發(fā)鈣釋放（calcium-induced

Ca2+release,CICR）。

4）胞質(zhì)中Ca2+濃度下降的機(jī)制

a.骨骼肌：①肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合觸發(fā)肌肉產(chǎn)生張力和縮短，同時(shí)也使胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度下降；②SR上的

鈣泵活動(dòng)，將Ca2+回收到SR（1ATP：2Ca2+）.

b.心肌：①肌膜上的Na+-Ca2+（3Na+：1Ca?+）交換體和鈣泵將由細(xì)胞外進(jìn)入的Ca2中E出胞外（10%~30%）；

②SR上的鈣泵活動(dòng)，將Ca2+回收到SR（1ATP：2Ca2+）?

5）鈣瞬變calciumtransient：在一次動(dòng)作電位引起肌細(xì)胞發(fā)生一次收縮和舒張之前，胞質(zhì)中Ca?+濃度的波動(dòng)。

此外，骨骼肌和心肌的鈣瞬變峰值都出現(xiàn)在收縮張力或細(xì)胞縮短的峰值之前。

9.肌肉的收縮效能

1）肌肉在不同后負(fù)荷下的兩種收縮形式：

a.等長收縮isometriccontraction：在后負(fù)荷很大的情況下發(fā)生收縮時(shí)，肌肉的長度保持不變而只有張力

的增加；

b.等張收縮isotoniccontraction：在適當(dāng)?shù)暮筘?fù)荷下發(fā)生收縮時(shí)，先產(chǎn)生一定的張力，然后在維持這一張

力的情況下發(fā)生縮短；

2）肌肉在最適前負(fù)荷的情況下進(jìn)行收縮可產(chǎn)生最大的主動(dòng)張力

a.前負(fù)荷preload：肌肉再收縮前所承受的負(fù)荷。

b.初長度initiallength：肌肉在收縮前被拉長的程度，由前負(fù)荷決定。

c.最適初長度optimalinitiallength：能維持肌節(jié)最適初長度（2.0-2.2um）的肌肉初長度，此時(shí)此時(shí)粗細(xì)

肌絲處于最適重疊狀態(tài)，即所有的橫橋都處于能與細(xì)肌絲重疊而有可能發(fā)生相互作用的位置，此時(shí)等

長收縮可以產(chǎn)生最大主動(dòng)張力。

3）后負(fù)荷的的增加使肌肉的收縮速度減慢而收縮張力增加

a.后負(fù)荷afterload：肌肉在收縮過程中所承受的負(fù)荷。

b,在肌絲重疊、胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度等條件不變的情況下（等長收縮），當(dāng)后負(fù)荷增加時(shí)，每瞬間與細(xì)肌絲

肌動(dòng)蛋白結(jié)合的橫橋的數(shù)量增多，故收縮時(shí)產(chǎn)生的張力增大，但橫橋周期延長，肌肉收縮的速度減慢。

4）收縮能力contractility：與負(fù)荷無關(guān)的能決定肌肉收縮效能的內(nèi)在特性，提高后收縮張力和速度均會(huì)提高。

5）骨骼肌收縮的總和

a.骨骼肌通過收縮的總和summation可以快速調(diào)節(jié)收縮的強(qiáng)度，總和的發(fā)生是在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下完成

的，有運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量的總和以及頻率效應(yīng)的總和。

b.運(yùn)動(dòng)單位motorunit：一個(gè)脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元及其所有軸突末梢分支所支配的全部肌纖維。

c.大小原則sizeprinciple：骨骼肌收縮時(shí)，運(yùn)動(dòng)單位由小到大的有序的參加方式，舒張時(shí)，順序反之。

這是因?yàn)檩^小的脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元具有較高的興奮性。意義在于小運(yùn)動(dòng)單位的參與可是收縮更平

穩(wěn)、精細(xì)，大運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的參與有利于產(chǎn)生較大的張力。

d.單收縮singletwitch：當(dāng)骨骼肌受到一次短暫的刺激時(shí)，可發(fā)生一次動(dòng)作電位，隨后出現(xiàn)一次收縮和

舒張。其中，動(dòng)作電位時(shí)程約（相當(dāng)于絕對不應(yīng)期）5ms,而收縮過程可達(dá)幾十至上百毫秒。

e.強(qiáng)直收縮tetanus

①不完全強(qiáng)直收縮incompletetetanus：刺激頻率相對較低，總和過程發(fā)生于前一次收縮過程的舒張期。

②完全強(qiáng)直收縮completetetanus：刺激頻率相對較高，總和過程發(fā)生于前一次收縮過程的收縮期。

③在等長收縮的情況下，（完全）強(qiáng)直收縮產(chǎn)生的張力可達(dá)單收