生理學(xué)_第二章_細(xì)胞的基本功能.ppt

第二章 細(xì)胞的基本功能,第一節(jié) 細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能,第三節(jié) 細(xì)胞的跨膜電變化,第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮功能,第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能,第一節(jié) 細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu),(一)膜的化學(xué)組成: 脂質(zhì)(62%)-主要由磷脂(70%)和膽固醇(25%);還有少量的鞘脂(5%)。磷脂中最多的是磷脂酰膽堿，最少的是磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。,。,蛋白質(zhì)(35%)-從分子數(shù)看，脂蛋100倍,從重量看,蛋脂1-4倍。,糖類(lèi)(3%),1、脂質(zhì)雙層-頭端親水。磷酸和堿基是極性基團(tuán)；尾端疏水。長(zhǎng)烴鏈?zhǔn)欠菢O性基團(tuán)。這種排列具有穩(wěn)定性和流動(dòng)性。,(二) 膜的分子結(jié)構(gòu) 流體鑲嵌模型：以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同生理功能的蛋白質(zhì) 。,2、膜蛋白質(zhì)-整合蛋白(貫穿全層或鑲嵌其中,作為離子通道、載體和離子泵) 。表面蛋白(附著于膜的外或內(nèi)表面 ) 3、糖鏈外露-作為細(xì)胞的標(biāo)志(如ABO血型)。有些作為膜受體的“可識(shí)別”部分，能特異地與激素、遞質(zhì)等結(jié)合。,二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能,被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn),主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn),指物質(zhì)順電位或化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。,指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。,（一）被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(passive transport) 概念：物質(zhì)順電位或化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。 特點(diǎn)： 不耗能(ATP).（轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)力依賴(lài)物質(zhì)的電-化學(xué)梯度所貯存的勢(shì)能） 順電-化學(xué)梯度進(jìn)行. 分類(lèi)： 單純擴(kuò)散 易化擴(kuò)散,1.單純擴(kuò)散(simple diffusion) (1)概念:一些脂溶性物質(zhì)由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。,CO2i CO2o,O2o O2i,(2)特點(diǎn): A.順濃差或電位差擴(kuò)散 B.不消耗能量(ATP) (3)影響擴(kuò)散的因素 與濃度梯度、溫度和膜通透性呈正相關(guān)。擴(kuò)散量用擴(kuò)散通量（mol or mmol數(shù)/min.cm2)表示。,(4)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、類(lèi)固醇類(lèi)激素 等少數(shù)幾種。 注：膜對(duì)H2O具高度通透性，H2O除單純擴(kuò)散外，還可通過(guò)水通道跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。,2.易化擴(kuò)散(facilitated diffusion) (1)概念: 一些非脂溶性或脂溶性甚小的物質(zhì), 在特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”下,由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。 (2)分類(lèi): 根據(jù)幫助膜蛋白的特性分為兩類(lèi),經(jīng)載體的易化擴(kuò)散,經(jīng)通道的易化擴(kuò)散,（1）經(jīng)通道的易化擴(kuò)散,轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì):各種帶電離子,K+i K+o,Na+o Na+i,特點(diǎn): 1、順濃差或電位差; 不耗能(ATP) 2、具有選擇性(起幫助作用的蛋白質(zhì)有結(jié)構(gòu)特異性); 3、通道功能可變性,(即電壓門(mén)控通道;化學(xué)門(mén)控通道;機(jī)械門(mén)控通道)。,（2）經(jīng)載體的易化擴(kuò)散,轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子親水物質(zhì),特點(diǎn): 順濃差或電位差;不耗能(ATP) 特異性（物質(zhì)不同載體不同） 飽和性（載體的數(shù)量是有限的） 竟?fàn)幮裕ń?jīng)同一特殊膜蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)） ,通量,濃差或電位差,單純擴(kuò)散,易化擴(kuò)散,甲物質(zhì),乙物質(zhì),50g,50g,90g,10g,共100g,(二)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(active transport) 概念：指細(xì)胞通過(guò)本身的某種耗能過(guò)程將某物質(zhì)由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。 特點(diǎn) ： 逆電-化學(xué)梯度進(jìn)行(泵的轉(zhuǎn)運(yùn)) ; 需耗能(ATP) 分類(lèi)：,入胞和出胞式轉(zhuǎn)運(yùn)。,繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（簡(jiǎn)稱(chēng)：聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)）；,原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（簡(jiǎn)稱(chēng)：泵轉(zhuǎn)運(yùn)）；,如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等,原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(泵轉(zhuǎn)運(yùn)Na+-K+泵) Na+-K+泵的化學(xué)本質(zhì)就是Na+-K+依賴(lài)式ATPase，簡(jiǎn)稱(chēng)鈉泵。,Na+-K+泵的作用:排Na+吸K+。 當(dāng)Na+i K+ o時(shí)，都可被激活，ATP分解產(chǎn)生能量，將胞內(nèi)的3個(gè)Na+移至胞外和將胞外的2個(gè)K+移入胞內(nèi)。,通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖,排Na+吸K+的生理意義: 1、維持Nao高、K+i高正常的離子分布. 2、貯備離子勢(shì)能。 3、鈉-鉀泵的這種活動(dòng)還為其它一些物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的提供了動(dòng)力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-載體-葡萄糖、Na+-載體-氨基酸的復(fù)合體形式進(jìn)行的聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)）。,維持Na+o高、K+i高 原先的不均勻分布狀態(tài),2K+泵至細(xì)胞內(nèi);3Na+泵至細(xì)胞外,分解ATP產(chǎn)生能量,當(dāng)Na+i/K+o激活,鈉-鉀泵:,2.繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 概念：間接利用ATP能量的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。 即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，能量非直接來(lái)自ATP的分解，是來(lái)自膜兩側(cè)Na+濃度差，而Na+差是Na+-K+泵分解ATP釋放的能量建立的。,分類(lèi)： 同向轉(zhuǎn)運(yùn) 逆向轉(zhuǎn)運(yùn),2.繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)-某物質(zhì)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)所需要的能量不是直接來(lái)自ATP的分解，而是來(lái)自膜外Na+的高勢(shì)能（間接來(lái)自ATP的分解）人們把這種轉(zhuǎn)運(yùn)形式稱(chēng)，又叫聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)。,GS繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖,3.入胞和出胞式轉(zhuǎn)運(yùn) 一些大分子物質(zhì)或團(tuán)塊進(jìn)出細(xì)胞,是通過(guò)細(xì)胞本身的吞吐活動(dòng)進(jìn)行的,亦可屬于主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。 出胞:通過(guò)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能的改變 細(xì)胞把大分子或團(tuán)塊的內(nèi)容物由細(xì)胞內(nèi)排出的過(guò)程。 主要見(jiàn)于細(xì)胞的分泌過(guò)程：如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、消化液的分泌。,入胞:通過(guò)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能的改變細(xì)胞外的大分子物質(zhì)或團(tuán)塊進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程。 分 為：吞噬=轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)為固體; 吞飲=轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)為液體。,細(xì)胞膜上的受體對(duì)物質(zhì)的“辨認(rèn)”,發(fā)生特異性結(jié)合=復(fù)合物,復(fù)合物向膜表面的“有被小窩”移動(dòng),“有被小窩”處的膜凹陷,凹陷膜與細(xì)胞膜斷離=吞食泡,入胞:,分泌物排出,融合處出現(xiàn)裂口,囊泡向質(zhì)膜內(nèi)側(cè)移動(dòng),膜性結(jié)構(gòu)包被=分泌囊泡,高爾基復(fù)合體,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成蛋白性分泌物,出胞：,囊泡膜與質(zhì)膜的某點(diǎn)接觸并融合,復(fù)習(xí)思考題 1.簡(jiǎn)述細(xì)胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有哪些方式？ 2.Na+-K+泵的作用意義？ 3.在一般生理情況下,每分解一分子ATP,鈉泵運(yùn)轉(zhuǎn)可使(D ) A.2個(gè)鈉離子移出膜外 B.2個(gè)鉀離子移入膜內(nèi) C.2個(gè)鈉離子移出膜外,同時(shí)有2個(gè)鉀離子移入膜內(nèi) D.3個(gè)鈉離子移出膜外,同時(shí)有2個(gè)鉀離子移入膜內(nèi) E.2個(gè)鈉離子移出膜外,同時(shí)有3個(gè)鉀離子移入膜內(nèi),4、細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層是( ) A.細(xì)胞內(nèi)容物和細(xì)胞環(huán)境間的屏障 B.細(xì)胞接受外界和其他細(xì)胞影響的門(mén)戶(hù) C.離子進(jìn)出細(xì)胞的通道 D.受體的主要成分 E.抗原物質(zhì) 5、葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞膜是屬于( ) A.單純擴(kuò)散 B.主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) C.易化擴(kuò)散 D.入胞作用 E.吞飲,A,C,再見(jiàn),第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能 外來(lái)信號(hào)作用于膜表面,(通常并不進(jìn)入細(xì)胞或直接影響細(xì)胞內(nèi)過(guò)程)通過(guò)引起膜變構(gòu)作用,將外界環(huán)境變化的信息以新的信號(hào)形式傳遞到膜內(nèi),再引發(fā)靶細(xì)胞相應(yīng)功能改變,此過(guò)程稱(chēng)跨膜信號(hào)傳遞。細(xì)胞間傳遞信息的物質(zhì)多達(dá)幾百種：如遞質(zhì)、激素、細(xì)胞因子等。 跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)主要涉及到：胞外信號(hào)的識(shí)別與結(jié)合、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、胞內(nèi)效應(yīng)等三個(gè)環(huán)節(jié)。 跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式大體有以下三類(lèi)：,2.離子通道受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),3.酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),1.G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),膜外N端：識(shí)別、結(jié)合第一信使,膜內(nèi)C端：激活G蛋白,一、G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) (一) 受體- G蛋白-AC途徑(cAMP信號(hào)通路),神經(jīng)遞質(zhì)、激素等（第一信使）,興奮性G蛋白(GS),激活腺苷酸環(huán)化酶(AC),ATP,cAMP（第二信使）,細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng),激活cAMP依賴(lài)的蛋白激酶A,結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體,激活G蛋白(與、亞單位分離),膜外N端：識(shí)別、結(jié)合第一信使,膜內(nèi)C端：激活G蛋白,(二)受體- G蛋白PLC途徑(磷脂酰肌醇信號(hào)通路),激素（第一信使）,興奮性G蛋白(GS),激活磷脂酶C(PLC),PIP2,(第二信使） IP3 和 DG,激 活 蛋白激酶C,內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 釋放Ca2+,激活G蛋白(與、亞單位分離),細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng),結(jié)合G蛋白偶聯(lián)受體,二、離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 離子通道大體有：化學(xué)、電壓、機(jī)械性門(mén)控通道 如：,化學(xué)性胞外信號(hào)(ACh),ACh + 受體=復(fù)合體,終板膜變構(gòu)=離子通道開(kāi)放,Na+內(nèi)流,終板膜電位,骨骼肌收縮,1.化學(xué)門(mén)控通道或配體門(mén)控通道:A.組成化學(xué)門(mén)控通道的物質(zhì)是特殊蛋白質(zhì)(梅花形結(jié)構(gòu)).B.控制通道開(kāi)放與關(guān)閉的是化學(xué)物質(zhì)(Ach).C.主要分布于終板膜N.C的突觸后膜. 2.電壓門(mén)控通道:A.組成電壓門(mén)控通道的物質(zhì)是特殊蛋白質(zhì)(梅花形結(jié)構(gòu).B.控制通道開(kāi)放與關(guān)閉的因素是通道所在膜兩側(cè)的跨膜電位的改變即電壓的改變.C.主要分布神經(jīng)軸突骼骨肌心肌具有產(chǎn)生和產(chǎn)生自律性興奮的能力. 3.機(jī)械門(mén)控通道:A.化學(xué)組成(同前).B.控制通道開(kāi)放與關(guān)閉是膜的局部變形或機(jī)械牽引.C.存在部位是毛細(xì)胞.,三、酶偶聯(lián)受體介導(dǎo) 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) (一)酪氨酸激酶受體,生長(zhǎng)因子,與受體酪氨酸激酶結(jié)合,細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng),膜外N端：識(shí)別、結(jié)合第一信使 膜內(nèi)C端：具有酪氨酸激酶活性,特點(diǎn)：信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與G蛋白無(wú)關(guān)；無(wú)第二信使的產(chǎn)生；無(wú)細(xì)胞質(zhì)中蛋白激酶的激活。,受體酪氨酸激酶介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)圖示,(二) 鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶受體,鳥(niǎo)酸苷環(huán)化酶受體位于膜外的N端有配體結(jié)合位點(diǎn)，膜內(nèi)側(cè)的C端有鳥(niǎo)酸苷環(huán)化酶(GC)結(jié)構(gòu)域,一旦配體與受體結(jié)合, 將激活(GC) 。 (GC) 使胞質(zhì)內(nèi)的GTP環(huán)化,生成cGMP,再激活蛋白激酶G(PKG) 。PKG、PKA和PKC一樣, 也是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,通過(guò)對(duì)底物蛋白的磷酸化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。注:激活GC與激活A(yù)C不同的是,此過(guò)程不需G蛋白參于。,概 述 恩格斯在100多年前就指出：“地球上幾乎沒(méi)有一種變化發(fā)生而不同時(shí)顯示出電的變化”。 生物體在安靜和活動(dòng)時(shí)都存在電活動(dòng),這種電活動(dòng)稱(chēng)為生物電（bioelectricity）。 特點(diǎn):很微弱,用mv或Wv計(jì)算.如臨床上廣泛應(yīng)用的心電圖、腦電圖、肌電圖及視網(wǎng)膜電圖等就是這些不同器官和組織活動(dòng)時(shí)生物電變化的表現(xiàn)。 記錄方法: 說(shuō)明無(wú)論安靜時(shí)的RP或活動(dòng)時(shí)的AP都是跨膜電位.,第三節(jié) 細(xì)胞的跨膜電變化,實(shí)驗(yàn)記錄：,（甲）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜外，無(wú)電位改變，證明膜外無(wú)電位差。,（乙）當(dāng)A電極位于細(xì)胞膜外， B電極插入膜內(nèi)時(shí)，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。,（丙）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜內(nèi)，無(wú)電位改變，證明膜內(nèi)無(wú)電位差。,一、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象 靜息電位：細(xì)胞處于相對(duì)安靜狀態(tài)時(shí)，膜內(nèi)外存在的電位差。 動(dòng)作電位：可興奮細(xì)胞受到刺激時(shí)，在RP的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴(kuò)布的電位變化過(guò)程。 ,2.RP實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,（一）靜息電位(resting potential RP) 1.概 念 ：細(xì)胞處于相對(duì)安靜狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的電位差。 ,2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,(1)靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)、外離子分布不勻。 K+iK+o301.30倍的濃差推動(dòng)力促使K+外流(產(chǎn)生RP的動(dòng)力),3.靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制,請(qǐng)大家抓住兩點(diǎn):,主要離子分布：,膜內(nèi)：,膜外：,(2)靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對(duì)K+離子具有選擇性的通透,對(duì)其他離子不通透或甚少。(產(chǎn)生RP的條件) 通透性：K+ Cl- Na+ A-,靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)外離子分布不均； 細(xì)胞膜對(duì)K+離子具有選擇性通透。,Ki順濃差向膜外擴(kuò)散 A-i不能向膜外擴(kuò)散,膜內(nèi)電位(負(fù)電場(chǎng)) 膜外電位(正電場(chǎng)),膜外為正、膜內(nèi)為負(fù)的極化狀態(tài),當(dāng)擴(kuò)散動(dòng)力與阻力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)=RP,結(jié)論:RP的產(chǎn)生主要是K向膜外擴(kuò)散的結(jié)果。 RP相當(dāng)于K+的平衡電位,證明：1.Nernst公式的計(jì)算,非常接近于EK。 2.人工改變K+O/K+i，RP也發(fā)生相應(yīng)改變 如： K+iRP。 3.用四乙胺阻斷K通道,RP消失。 4.用膜片鉗技術(shù)測(cè)量,證實(shí)是K電流,式中Ex為某離子X(jué)+的平衡電位，R為氣體常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，F(xiàn)為法拉第常數(shù)，Z為原子價(jià)，X+o和X+i分別為該離子在膜外側(cè)和膜內(nèi)側(cè)溶液中的濃度。,RP的歸納總結(jié): 1、概念-細(xì)胞處于安靜狀態(tài)時(shí)，膜內(nèi)外存在的電位差。,2 . 正常值-哺乳動(dòng)物的神經(jīng)、骨骼肌和心肌細(xì)胞為-70-90mV。 3. RP產(chǎn)生的機(jī)制抓住兩個(gè)要點(diǎn) (1)靜息狀態(tài)時(shí)，膜內(nèi)K 膜外30倍, 推動(dòng)K外流(這是產(chǎn)生RP的動(dòng)力)。 (2)靜息狀態(tài)時(shí)，膜對(duì)K選擇性通透,對(duì)其他離子通透很少,(這是形成RP的條件) 。什么時(shí)候停止K外流呢？當(dāng)K的外向擴(kuò)散力(30倍的濃差)等于反擴(kuò)散力(排斥力和吸引力)時(shí),K停止外流(凈流動(dòng)=0)。 因此： RP的產(chǎn)生是由于K的外流,其數(shù)值相當(dāng)于K的平衡電位。,4.幾個(gè)重要名詞: ( 1)極化- RP存在時(shí)膜電位內(nèi)負(fù)外正的狀態(tài)。 (2)去極化-RP減少 (-70-50mV表示興奮)。 (3)超極化-RP增大 (-70-90mV表示抑制) (4)復(fù)極化-去極化后再向RP方向恢復(fù)的過(guò)程。 (5)超射-AP上升支中， 0位線以上的部分(+30-+35)。 (6)反極化-去極化至零電位后膜電位進(jìn)一步變?yōu)檎?( 膜內(nèi)為-膜外為+, 變?yōu)槟?nèi)為+膜外為- )。,（二）動(dòng)作電位(action potential AP),內(nèi)向電流：如果細(xì)胞受刺激時(shí)引起離子流動(dòng)，造成膜外的正電荷流入膜內(nèi)，即為之。 外向電流：如果離子流動(dòng)造成正電荷由胞內(nèi)流出胞外，即為之。 電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力 某離子在膜兩側(cè)受到的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力應(yīng)為膜電位（Em）與該離子的平衡電位（Ex）之差，即（ Em- Ex）。例如：靜息時(shí)的膜電位Em為-70mV，ENa與EK分別為+60mV和-90mV，則此時(shí)對(duì)Na+的驅(qū)動(dòng)力為Em- ENa=-70mV-（+60m）=-130mV； 對(duì)K+的驅(qū)動(dòng)力則為 Em- EK=-70mV-（-90mV）=+20mV。 當(dāng)膜電位去極化至+30mV的鋒電位水平時(shí)： 膜對(duì) Na+的驅(qū)動(dòng)力為 Em- ENa=+30mV-（+60mV）=-30mV； 對(duì)K+的驅(qū)動(dòng)力則為Em- EK=+30mV-（-90mV）=+120mV 動(dòng)作電位期間膜電導(dǎo)的變化,1.概 念：可興奮細(xì)胞受到刺激，在RP基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴(kuò)布的電位變化。,2.AP實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,去 極 化,上 升 支,下降支,2.動(dòng)作電位的組成(去極過(guò)程AP上升支和復(fù)極過(guò)程AP下降支),刺激,局部電位,閾電位,去極化,零電位,反極化（超射）,復(fù)極化,（負(fù)、正）后電位,首先抓住三個(gè)要點(diǎn): 1、膜內(nèi).外存在Na+ 濃度差:Na+i : Na+O 112. 2、靜息時(shí)膜外為+膜內(nèi)為-,以上是促使Na+內(nèi)流的兩個(gè)動(dòng)力。 3、膜受到刺激產(chǎn)生去極化,達(dá)到閾電位,Na+通道開(kāi)放,Na+大量快速內(nèi)流,暴發(fā)AP的上升支.,3. AP上升支產(chǎn)生的機(jī)制,AP的產(chǎn)生機(jī)制:,AP上升支,AP下降支,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,AP上升支下降支產(chǎn)生機(jī)制:,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,結(jié)論： AP的上升支是由于Na大量快速內(nèi)流形成的，下降支是K外流形成的. 后電位是NaK泵活動(dòng)引起的。 AP相當(dāng)于Na的平衡電位。 證明： (1)用Nernst公式計(jì)算 AP達(dá)到的超射值（正電位值）相當(dāng)于計(jì)算所得的ENa值。 (2)改變膜外離子濃度,觀察的變化. (3) 用河豚毒阻斷Na通道, AP消失 。 (4) 用膜片鉗技術(shù)測(cè)量,證實(shí)是Na電流。,4.動(dòng)作電位的特征： (1) 具有“全或無(wú)” 現(xiàn)象：即同一細(xì)胞上的AP大小不隨刺激強(qiáng)度和傳導(dǎo)距離而改變的現(xiàn)象。 (2) 不衰減式傳導(dǎo)。 (3)脈沖式,不融合.(由于它有絕對(duì)不應(yīng)期) 5.動(dòng)作電位的意義： AP的產(chǎn)生是細(xì)胞興奮的標(biāo)志。,AP的歸納總結(jié)： 1. 概念指可興奮細(xì)胞受到st后在原有的RP基礎(chǔ)上發(fā)生的一次快速的電位變化。,2.AP的組成除極過(guò)程(AP的上升支-700mv-+35mv)和復(fù)極過(guò)程(AP的下降支+35mv70mv). 3.AP形成的機(jī)制 抓住三個(gè)要點(diǎn) ： (1)膜外Na+ 膜內(nèi)12倍; (2)膜外為+,膜內(nèi)為-,吸引Na+內(nèi)流.以上是促使Na+內(nèi)流的兩個(gè)動(dòng)力。,(3)st使膜去極化,達(dá)到閾電位(-55mv) Na+通道開(kāi)放,Na+大量快速內(nèi)流,爆發(fā)AP上升支。,什么時(shí)候Na+停止內(nèi)流呢？ Na+內(nèi)向擴(kuò)散力(12倍濃差和負(fù)電吸引)=反擴(kuò)散力(Na+入胞后的排斥力), Na+的凈移動(dòng)=0 。 所以說(shuō):AP上升支的形成是由于Na+大量快速內(nèi)流,其數(shù)值相當(dāng)于Na+的平衡電位。如何證明是Na+的平衡電位？ 4.證明 :(詳見(jiàn)四點(diǎn)) 。 (1)用Nernst公式計(jì)算 AP達(dá)到的超射值（正電位值）相當(dāng)于計(jì)算所得的ENa值。 (2)改變膜外離子濃度,觀察的變化. (3) 用河豚毒阻斷Na通道, AP消失 。 (4) 用膜片鉗技術(shù)測(cè)量,證實(shí)是Na電流。,二、AP的引起 剌激使膜去極化，只要達(dá)到閾電位， Na+通道開(kāi)放，Na+大量快速內(nèi)流。,概念：局部反應(yīng)閾下刺激引起的低于閾電位的去極化。 閾電位能引起AP的臨界膜電位（神經(jīng)55mv；心室肌-70MV），,局部反的特點(diǎn)： 不具有“全或無(wú)”現(xiàn)象。其幅值可隨刺激強(qiáng)度的增加而增大。 電緊張方式擴(kuò)布。其幅值隨著傳播距離的增加而減小。 具有總和效應(yīng)：時(shí)間性和空間性總和。,時(shí)間性總和,空間性總和,三、AP的傳導(dǎo) （一）傳導(dǎo)機(jī)制：已興奮部位和未興奮部位之間形成局部電流。,（二）傳導(dǎo)方式： 無(wú)髓鞘N纖維的興奮傳導(dǎo)為逐步興奮逐步傳導(dǎo) (1m/s). 有髓鞘N纖維的興奮傳導(dǎo)為逐結(jié)興奮跳躍式傳導(dǎo)(100m/s).,靜息部位膜內(nèi)為負(fù)電位，膜外為正電位 已興奮部膜內(nèi)為正電位,膜外為負(fù)電位,已興奮部位和未興奮部位之間存在著電位差,直到整個(gè)細(xì)胞膜都發(fā)生AP為止.,形成局部電流,局部電流再剌激鄰近靜息部位,使之產(chǎn)生去極化.,局部電流 ：,去極化達(dá)到閾電位，觸發(fā)鄰近靜息部位膜爆發(fā)新的AP,（三）傳導(dǎo)特點(diǎn) 1、生理完整性 2、雙向性 3、相對(duì)不疲勞性 4、絕緣性 5、不衰減性或“全或無(wú)”現(xiàn)象,四、組織的興奮和興奮性 （一)興奮和可興奮細(xì)胞 興奮：細(xì)胞對(duì)刺激發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程?；駻P的產(chǎn)生過(guò)程。實(shí)際上是反應(yīng)的形式，分為興奮和抑制 。 可興奮細(xì)胞：凡在受刺激后產(chǎn)生AP的細(xì)胞.（神經(jīng)C、肌C和腺C。） (二)組織的興奮性和閾刺激： 興奮性:可興奮細(xì)胞受剌激后產(chǎn)生AP的能力。(是活組織與死組織的根本區(qū)別) 刺激：指細(xì)胞所處環(huán)境因素的變化。 閾強(qiáng)度:能使組織發(fā)生興奮的最小刺激強(qiáng)度。(是衡量組織細(xì)胞興奮性高低的客觀指標(biāo)（興奮性=1/閾強(qiáng)度） 閾刺激：閾強(qiáng)度的刺激稱(chēng)。,（三) 細(xì)胞興奮后興奮性的變化,絕對(duì)不應(yīng)期：無(wú)論多強(qiáng)的刺激也不能再次興奮的期間。 相對(duì)不應(yīng)期：大于原先的刺激強(qiáng)度才能再次興奮期間。 超常期：小于原先的刺激強(qiáng)度便能再次興奮的期間。 低常期：大于原先的刺激強(qiáng)度才能再次興奮的期間。,組織興奮后興奮性變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系,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,復(fù)習(xí)思考題 1.何謂跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)？主要的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式有哪幾種？ 2.試述三種離子通道的異同及其存在的部位。,復(fù)習(xí)思考題 1.靜息電位產(chǎn)生的原理是什么？如何證明靜息電位是鉀的平衡電位？ 2.動(dòng)作電位是怎么發(fā)生的？如何證明動(dòng)作電位是鈉的平衡電位？ 3.興奮是如何傳導(dǎo)的？影響傳導(dǎo)速度的因素有哪些？ 4.試比較局部電位和動(dòng)作電位的區(qū)別。,再見(jiàn),第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮功能 一、橫紋肌 （一）NM接頭處興奮的傳遞,1、N-M接頭的結(jié)構(gòu) 接頭前膜：囊泡內(nèi)含 ACh,并以囊泡為單位釋放ACh（稱(chēng)量子釋放）。 接頭間隙：約50-60nm。 接頭后膜：又稱(chēng)終板膜。存在ACh受體（N2受體），能與ACh發(fā)生特異性結(jié)合。屬化學(xué)性門(mén)控鈉通道。,接頭間隙,2.N-M接頭處的興奮傳遞過(guò)程,(AP)傳到軸突末梢,Ca2通道開(kāi)放，Ca2內(nèi)流,促使 囊泡中的ACh釋放(量子釋放),ACh與N2受體結(jié)合， 受體蛋白分子變構(gòu),終板膜對(duì)Na通透性,Na內(nèi)流 終板電位（EPP）,EPP總和,去極化達(dá)到閾電位,爆發(fā)肌細(xì)胞膜 AP,N-M接頭處的興奮傳遞過(guò)程,膜Ca2通道開(kāi)放，膜外Ca2向膜內(nèi)流動(dòng),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,3.N-M接頭處的興奮傳遞特征: （1）是電-化學(xué)-電的過(guò)程： N末梢APACh受體EPP肌膜AP （2）具1對(duì)1的關(guān)系： 接頭前膜傳來(lái)一個(gè)AP，便能引起肌細(xì)胞興奮和收縮一次（因每次ACh釋放的量，產(chǎn)生的EPP是引起肌膜AP所需閾值的3-4倍）。 神經(jīng)末梢的一次AP只能引起一次肌細(xì)胞興奮和收縮（因終板膜上含有豐富的膽堿酯酶，能迅速水解ACh）。,4.影響N-M接頭處興奮傳遞的因素： （1）阻斷ACh受體：箭毒和銀環(huán)蛇毒，肌松劑（卡肌寧）。 （2）抑制膽堿酯酶活性：有機(jī)磷農(nóng)藥，新斯的明。 （3）自身免疫性疾?。褐匕Y肌無(wú)力（抗體破壞ACh受體），肌無(wú)力綜合征（抗體破壞N末梢Ca2+通道）。 （4）接頭前膜Ach釋放：肉毒桿菌中毒。 5.EPP的特征：無(wú)“全或無(wú)”現(xiàn)象；無(wú)不應(yīng)期；有總和現(xiàn)象；EPP的大小與Ach釋放量呈正相關(guān)。,（二）骨骼肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu),2. 肌節(jié): 是肌細(xì)胞收縮的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。 =1/2明帶暗帶1/2明帶 = 2條Z線間的區(qū)域,1.肌管系統(tǒng)： 橫管系統(tǒng)：T管（肌膜內(nèi)凹而成。肌膜AP沿T管傳導(dǎo)）。 縱管系統(tǒng)：L管（也稱(chēng)肌漿網(wǎng)。肌節(jié)兩端的L管稱(chēng)終池，富含Ca2+)。 三聯(lián)管：T管+終池2,(是興奮-收縮耦聯(lián)的關(guān)鍵部位),目前公認(rèn)的肌肉收縮機(jī)制是肌絲滑行理論(myofilament sliding theory)。其主要內(nèi)容是:骨骼肌的肌原纖維是由粗、細(xì)兩組與其走向平行的蛋白絲構(gòu)成,肌肉的縮短和伸長(zhǎng)均通過(guò)粗、細(xì)肌絲在肌節(jié)內(nèi)的相互滑動(dòng)而發(fā)生,肌絲本身的長(zhǎng)度不變。,（三）骨骼肌的收縮機(jī)制(滑行理論),1.肌絲的分子組成 粗肌絲: 由肌球或稱(chēng)肌凝蛋白組成，其頭部有一膨大部橫橋:能與細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)發(fā)生可逆性結(jié)合; 具有ATP酶的作用,與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合后,分解ATP提供橫橋扭動(dòng)（肌絲滑行）和作功的能量。 細(xì)肌絲: 肌動(dòng)蛋白：表面有與橫橋結(jié)合的位點(diǎn)，靜息時(shí)被原肌球蛋白掩蓋；原肌球蛋白：靜息時(shí)掩蓋橫橋結(jié)合位點(diǎn)；肌鈣蛋白：與Ca2+結(jié)合變構(gòu)后,使原肌球蛋白位移，暴露出結(jié)合位點(diǎn)。,按任意鍵 飛入橫橋擺動(dòng)動(dòng)畫(huà),肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮,牽拉細(xì)肌絲滑行,橫橋擺動(dòng),橫橋與結(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 肌鈣蛋白變構(gòu),終池膜上的鈣通道開(kāi)放 Ca2+進(jìn)入肌漿,2.肌肉收縮的過(guò)程,(四) 興奮-收縮耦聯(lián)將電興奮和機(jī)械收縮聯(lián)系起來(lái)的中介過(guò)程。四個(gè)主要步驟： 肌膜電興奮的傳導(dǎo):指肌膜產(chǎn)生AP后,AP由橫管系統(tǒng)迅速傳向肌細(xì)胞深處，到達(dá)三聯(lián)管。 激活Ca2+通道,促使Ca2+釋放入胞質(zhì)。 胞質(zhì)中Ca2+濃度的升高,促使肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合并引發(fā)肌肉收縮。 (4). 激活LSR膜上的鈣泵, 將Ca2+泵回終池,使胞質(zhì)中Ca2+降低,肌肉舒張。 Ca2+是興奮-收縮耦聯(lián)的關(guān)鍵物質(zhì)(耦聯(lián)物).,（四）骨骼肌舒張機(jī)制,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) Ca2+,Ca2+與肌鈣蛋白解離,原肌凝蛋白復(fù)蓋 結(jié)合位點(diǎn),骨骼肌舒張,(AP)傳到N末梢 N末梢對(duì)Ca2+通透性 Ca2+內(nèi)流 促使ACh釋放 ACh釋放入接頭間隙 ACh與終板膜受體結(jié)合 終板膜對(duì)Na+的通透性增加 產(chǎn)生終板電位(EPP) EPP引起肌膜AP,AP沿橫管傳至三聯(lián)管 終池內(nèi)Ca2+進(jìn)入肌漿 Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合 引起肌鈣蛋白的構(gòu)型改變 原肌凝蛋白發(fā)生位移 暴露出細(xì)肌絲上結(jié)合位點(diǎn) 橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合 激活A(yù)TP 酶放能 橫橋擺動(dòng) 牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行 肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮,小結(jié)：骨骼肌收縮全過(guò)程,1.興奮傳遞 2.興奮-收縮耦聯(lián)（肌絲滑行）,注:收縮和舒張都是主動(dòng)過(guò)程都要ATP供能,(五)影響骨骼肌收縮效能的因素 1.前負(fù)荷： 前負(fù)荷肌節(jié)初長(zhǎng)度粗細(xì)肌絲的重疊程度肌張力。 肌節(jié)最適初長(zhǎng)（2.0-2.2m）時(shí)，粗細(xì)肌絲重疊佳，肌縮速度、幅度和張力最大；大于最適初長(zhǎng)