生理學(xué)課件第02章細(xì)胞的基本功能2017版護(hù)理本科人衛(wèi)第3版.ppt

1,第二章 細(xì)胞的基本功能,見賢思齊焉，見不賢而內(nèi)自省也。 論語里仁,2,細(xì)胞的基本功能,細(xì)胞膜 物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能（自學(xué)）：細(xì)胞膜受體；配體 生物電活動（神經(jīng)細(xì)胞） 靜息電位 動作電位 肌細(xì)胞的收縮（骨骼?。?3,第一節(jié) 細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能,4,病例遺傳性球形紅細(xì)胞增多癥,患者女性，22歲。臨床表現(xiàn)為貧血、黃疸，有十多年的貧血病史。該患者有明顯的脾大。實(shí)驗(yàn)室檢查表明該患者的紅細(xì)胞大部分是小的球形紅細(xì)胞，而且這種紅細(xì)胞的滲透脆性較高。將患者的紅細(xì)胞體外孵育時， 溶血較正常人嚴(yán)重。 如果加入糖和ATP可明顯抑制溶血的發(fā)生。 查該患者紅細(xì)胞內(nèi)鈉和鉀濃度正常， 但細(xì)胞膜對鈉和鉀的通透性是正常的3倍，并且細(xì)胞膜上的鈉-鉀泵水平也是正常的3倍。,5,案例問題,紅細(xì)胞為什么會破裂（溶血）？ 水的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 鈉和鉀是如何通過細(xì)胞膜的？ 離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 為什么加入糖和ATP能夠抑制溶血？ 鈉-鉀泵的生理作用、意義,6,學(xué)習(xí)目標(biāo),熟悉單純擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)、動力 掌握易化擴(kuò)散的概念、方式、轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)、動力；熟悉載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散和通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散的特點(diǎn) 掌握主動轉(zhuǎn)運(yùn)的概念、方式、轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)、動力 掌握鈉-鉀泵作用、生理意義 了解出胞和入胞,化學(xué)組成：脂質(zhì)；蛋白質(zhì)；糖 液態(tài)鑲嵌模型,7,一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概述,8,二 、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能,跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的動力（決定轉(zhuǎn)運(yùn)方向） 勢能（電-化學(xué)驅(qū)動力）：濃度勢能；電荷勢能 化學(xué)能：ATP 跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式 細(xì)胞膜的通透性 決定物質(zhì)通過細(xì)胞膜的難易程度,9,二 、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能,脂溶性物質(zhì)；氣體；水 單純擴(kuò)散（simple diffusion） 動力：勢能 非脂溶性的小分子物質(zhì)或帶電離子 細(xì)胞膜蛋白質(zhì)輔助 易化擴(kuò)散（facilitated diffusion） 主動轉(zhuǎn)運(yùn)（active transport） 大分子和顆粒物質(zhì) 膜泡運(yùn)輸：出胞/入胞（吞噬；吞飲）,10,易化擴(kuò)散（facilitated diffussion）,一些不溶于脂質(zhì)或在脂質(zhì)中溶解度很小的物質(zhì)，在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中特殊蛋白質(zhì)的協(xié)助下，從膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴(kuò)散的過程 動力：勢能 膜蛋白 載體（carrier）介導(dǎo)的易化擴(kuò)散 通道（channel）介導(dǎo)的易化擴(kuò)散,11,載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散,轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)：水溶性小分子物質(zhì) 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)特異性 飽和現(xiàn)象 競爭性抑制,12,通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散,轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì): 離子 基本特征 離子選擇性 轉(zhuǎn)運(yùn)速度快 門控性 電壓門控通道 化學(xué)門控通道 機(jī)械門控通道,細(xì)胞通過本身的某種耗能過程，將某種物質(zhì)的分子或離子由膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一側(cè)的過程 動力：化學(xué)能（ATP） 膜蛋白 直接利用（原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)）：ATP酶（泵） 間接利用（繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)）：載體,13,主動轉(zhuǎn)運(yùn),同向轉(zhuǎn)運(yùn)體 反向轉(zhuǎn)運(yùn)體,14,繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)舉例,15,鈉-鉀泵（鈉-鉀依賴式ATP酶）,每分解一分子ATP，將3個Na+移出胞外，將2個K+移入胞內(nèi) 維持鈉和鉀的跨膜梯度 細(xì)胞內(nèi)高鉀維持代謝反應(yīng) 維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓和細(xì)胞容積 細(xì)胞發(fā)生電活動的基礎(chǔ) 生電效應(yīng) 細(xì)胞外高鈉提供勢能儲備 抑制劑: 哇巴因,16,案例問題,紅細(xì)胞為什么會破裂（溶血）？ 水的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 鈉和鉀是如何通過細(xì)胞膜的？ 離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 為什么加入糖和ATP能夠抑制溶血？ 鈉-鉀泵的生理作用、意義,17,小結(jié),知識點(diǎn)1：物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 記憶：易化擴(kuò)散、主動轉(zhuǎn)運(yùn)的概念；通道、載體的特點(diǎn) 理解：物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的影響因素（動力、通透性） 應(yīng)用：各轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì) 知識點(diǎn)2：鈉-鉀泵 記憶：鈉鉀泵的生理作用 理解：鈉鉀泵的生理意義 應(yīng)用：鈉鉀泵異常對機(jī)體的影響,第三節(jié) 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象,18,我不欲人之加諸我也，吾亦欲無加諸人。 論語公冶長,病例原發(fā)性高血鉀周期性麻痹,患者男性，10歲?；加屑∪饴楸园Y，肌肉周期性攣縮并伴有疼痛，隨后反應(yīng)遲緩，肌肉發(fā)生癱瘓。體格檢查：血鉀 6.8 mmol/L（正常4.5 mmol/L），細(xì)胞內(nèi)鉀離子明顯降低，癥狀發(fā)生時，骨骼肌細(xì)胞膜靜息電位幅度降低。同時使用胰島素和沙丁胺醇（2受體激動劑），癥狀得到明顯緩解。,19,20,案例問題,患者為什么會癱瘓？ 興奮和興奮性 患者靜息電位為什么會降低？ 靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制 細(xì)胞內(nèi)外鉀離子濃度異常與癱瘓有什么關(guān)系？ 生物電現(xiàn)象：靜息電位和動作電位 動作電位的產(chǎn)生條件 為什么肌肉先出現(xiàn)攣縮再出現(xiàn)癱瘓？ 動作電位的產(chǎn)生機(jī)制,一、靜息電位（resting potential）及其產(chǎn)生機(jī)制,細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時，膜兩側(cè)存在的外正內(nèi)負(fù)的電位差 以神經(jīng)細(xì)胞為例：-70 mV,21,靜息電位,極化（polarization） 超極化（hyperpolarization） 去極化（depolarization） 超射（overshoot） 復(fù)極化（repolarization）,22,靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制,離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)/流動 電-化學(xué)驅(qū)動力（electrochemical driving force） 濃度差鈉-鉀泵 細(xì)胞膜的選擇通透性 離子通道,23,平衡電位,驅(qū)動力：濃度差；電荷差 平衡電位：電驅(qū)動力 = -化學(xué)驅(qū)動力 Nernst公式 Ex = ln = 60 log （mV） EK = -102 mV ENa = +56 mV ECl = -76 mV Eca = +123 mV,24,RT ZF,Xo Xi,Xo Xi,影響靜息電位的因素,K+平衡電位 細(xì)胞內(nèi)外K+濃度差 K+外流 細(xì)胞膜對Na+的通透性 Na+內(nèi)流 去極化 鈉泵活動水平 超極化,25,二、動作電位及其產(chǎn)生機(jī)制,細(xì)胞的動作電位（action potential） 細(xì)胞受刺激時在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴(kuò)布的電位變化 峰電位（spike potential） 去極相 復(fù)極相 后電位（after-potential） 負(fù)后電位 正后電位,26,動作電位產(chǎn)生機(jī)制,動作電位的產(chǎn)生機(jī)制：離子的跨膜流動 電-化學(xué)驅(qū)動力及其變化 細(xì)胞膜通透性的變化,27,動作電位產(chǎn)生機(jī)制,28,動作電位的產(chǎn)生機(jī)制,離子跨膜流動 電化學(xué)驅(qū)動力 離子通道 去極相 Na+內(nèi)流（ Na+平衡電位） 鈉通道 河豚毒 復(fù)極相 K+外流 鉀通道 四乙胺,29,動作電位的產(chǎn)生條件與閾電位,閾電位（threshold potential） 能觸發(fā)動作電位（鈉通道大量開放）的膜電位臨界值 能觸發(fā)膜去極化與鈉通道開放形成正反饋的膜電位水平,30,動作電位的特點(diǎn),“全或無”現(xiàn)象 要么不產(chǎn)生，要產(chǎn)生就是最大幅度 不衰減性傳導(dǎo) 幅度不會因?yàn)閭鲗?dǎo)距離的增加而減小 脈沖式 動作電位之間總有一定的間隔（絕對不應(yīng)期）,31,動作電位的傳導(dǎo),細(xì)胞膜依次產(chǎn)生動作電位 機(jī)制：局部電流,32,跳躍式傳導(dǎo)（saltatory conduction）,有髓神經(jīng)纖維 只能在郎飛結(jié)處產(chǎn)生動作電位,33,興奮性,刺激與反應(yīng) 刺激的條件 強(qiáng)度 閾強(qiáng)度（threshhold）：當(dāng)一個刺激的其它參數(shù)不變時，剛好引起組織產(chǎn)生反應(yīng)的刺激強(qiáng)度 閾刺激；閾上刺激；閾下刺激 持續(xù)時間 強(qiáng)度-時間變化率 反應(yīng) 興奮；抑制,34,興奮性,興奮性（excitability） 對刺激產(chǎn)生興奮的能力或特性 可興奮組織（共同反應(yīng)：動作電位） 神經(jīng)組織 神經(jīng)沖動 肌組織 收縮 腺組織 分泌 衡量指標(biāo)：閾強(qiáng)度（與興奮性成負(fù)相關(guān)）,35,興奮性的周期性變化,絕對不應(yīng)期 相對不應(yīng)期 超常期 低常期,36,三、局部電位及其特性,閾下刺激使少量鈉通道開放 特點(diǎn) 隨刺激強(qiáng)度增大而增大 衰減性傳導(dǎo) 總和反應(yīng) 空間總和 時間總和,37,38,案例問題,患者為什么會癱瘓？ 興奮和興奮性 患者靜息電位為什么會降低？ 靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制 細(xì)胞內(nèi)外鉀離子濃度異常與癱瘓有什么關(guān)系？ 生物電現(xiàn)象：靜息電位和動作電位 動作電位的產(chǎn)生條件 為什么肌肉先出現(xiàn)攣縮再出現(xiàn)癱瘓？ 動作電位的產(chǎn)生機(jī)制,39,小結(jié),知識點(diǎn)3：靜息電位 記憶：靜息電位的概念、產(chǎn)生機(jī)制；與膜電位變化有關(guān)的名詞 理解：離子跨膜流動的影響因素 應(yīng)用：血鉀異常對靜息電位的影響 知識點(diǎn)4：動作電位 記憶：動作電位的概念、組成、特點(diǎn)、產(chǎn)生機(jī)制、傳播機(jī)制；鈉通道的特點(diǎn)；閾強(qiáng)度、閾刺激、閾電位 理解：動作電位幅度的影響因素；鈉通道再生性循環(huán)；跳躍式傳導(dǎo)的意義 應(yīng)用：鈉通道阻斷劑的臨床應(yīng)用,40,小結(jié),知識點(diǎn)5：興奮性及其變化 記憶：興奮性的概念、衡量指標(biāo)；可興奮組織；神經(jīng)細(xì)胞興奮性的周期性變化 理解：細(xì)胞膜電位和鈉通道對興奮性的影響 應(yīng)用：電解質(zhì)異常對細(xì)胞興奮性的影響 知識點(diǎn)6：局部電位 記憶：局部電位的概念、特點(diǎn) 理解：局部電位與動作電位的區(qū)別以及關(guān)系 應(yīng)用：人體中的局部電位,第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮,41,知之者不如好之者，好之者不如樂之者。 論語雍也,病例重癥肌無力,患者女性，30歲，近三個月來感覺渾身乏力和易疲勞。近一周，上述癥狀明顯加重，梳頭困難并伴有眼瞼下垂，上樓梯時幾次摔倒在地，休息后可緩解。體格檢查：血清中膽堿能受體抗體增多，重復(fù)刺激運(yùn)動神經(jīng)元時骨骼肌的反應(yīng)下降。使用新斯的明治療后癥狀減輕。,42,43,案例問題,患者為什么會出現(xiàn)肌無力的表現(xiàn)？ 神經(jīng)-肌接頭的興奮傳遞 興奮-收縮耦聯(lián) 骨骼肌收縮機(jī)制 患者的癥狀為什么休息后緩解，而反復(fù)刺激運(yùn)動神經(jīng)骨骼肌的反應(yīng)性下降？ 膽堿能受體抗體與患者癥狀有什么關(guān)系？ 如何進(jìn)行治療？新斯的明為什么有效？ 神經(jīng)-肌接頭的興奮傳遞,44,學(xué)習(xí)目標(biāo),掌握神經(jīng)-肌接頭興奮傳遞的過程 熟悉興奮-收縮耦聯(lián)的過程、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、關(guān)鍵離子 熟悉骨骼肌收縮的機(jī)制、肌絲的分子組成及其作用 了解肌肉收縮的形式、影響因素,骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞,骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處的結(jié)構(gòu),45,骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處的結(jié)構(gòu),接頭前膜 突觸小泡（乙酰膽堿） 接頭間隙 接頭后膜（終板膜） N2型乙酰膽堿受體 乙酰膽堿酯酶,46,骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞過程,電-化學(xué)-電 神經(jīng)末梢動作電位（電）乙酰膽堿釋放（化學(xué)） 鈣通道開放（去極化）細(xì)胞內(nèi)Ca2+ 突觸囊泡釋放乙酰膽堿：出泡（量子式釋放） 乙酰膽堿（化學(xué)）骨骼肌細(xì)胞動作電位（電） 乙酰膽堿受體開放Na+內(nèi)流終板膜去極化 終板電位（局部電位）骨骼肌細(xì)胞動作電位 微終板電位：單個囊泡釋放的乙酰膽堿引起的終板膜電位微小的去極化 乙酰膽堿酯酶分解乙酰膽堿,47,骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián),肌管系統(tǒng) 三聯(lián)管,48,骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián),三聯(lián)管 T管 肌質(zhì)網(wǎng) L型鈣通道 Ca2+釋放通道 鈣泵（鈣回收）,49,橫紋肌細(xì)胞的興奮-收縮耦聯(lián),50,骨骼肌的收縮機(jī)制,肌絲滑行理論（myofilament sliding theory）,51,肌絲的分子組成,粗肌絲 肌球蛋白（myosin） 橫橋（cross-bridge） 與細(xì)肌絲結(jié)合 向M線方向扭動 ATP酶活性,52,肌絲的分子組成,細(xì)肌絲 肌動蛋白（actin） 構(gòu)成細(xì)肌絲主干 橫橋結(jié)合位點(diǎn) 原肌球蛋白（tropomyosin） 掩蓋橫橋結(jié)合位點(diǎn) 肌鈣蛋白（troponin） T亞單位：與原肌球蛋白相連 I亞單位：與肌動蛋白相連 C亞單位：能夠與Ca2+結(jié)合,53,肌絲滑行的基本過程,54,化學(xué)能機(jī)械能 橫橋周期 （cross bridge cycling） 結(jié)合 擺動 解離 復(fù)位,骨骼肌的收縮形式,等長收縮和等張收縮 單收縮和強(qiáng)直收縮,55,影響骨骼肌收縮的主要因素,前負(fù)荷（preload） 初長度（initial length） 最適初長度（optimal initial length）,56,影響骨骼肌收縮的主要因素,后負(fù)荷（afterload） 與產(chǎn)生張力呈正相關(guān) 與收縮速度呈負(fù)相關(guān) 肌肉收縮能力（contractility） 細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度 ATP酶活性,57,58,案例問題,患者為什么會出現(xiàn)肌無力的表現(xiàn)？ 神經(jīng)-肌接頭的興奮傳遞 興奮-收縮耦聯(lián) 骨骼肌收縮機(jī)制 患者的癥狀為什么休息后緩解，而反復(fù)刺激運(yùn)動神經(jīng)骨骼肌的反應(yīng)性下降？ 膽堿能受體抗體與患者