緒論與細(xì)胞基本功能

1、第一章 緒論 第一節(jié) 生理學(xué)的研究對(duì)象 一、生理學(xué)的研究對(duì)象 生理學(xué)是生物科學(xué)的一個(gè)分支，是研究生物機(jī)體的各種生命現(xiàn)象，特別是機(jī)體各組成部分的功能及實(shí)現(xiàn)其功能的內(nèi)在機(jī)制的一門科學(xué)。人體生理學(xué)的任務(wù)是研究人體各個(gè)系統(tǒng)的器官和細(xì)胞的正?；顒?dòng)過程、它們的功能表現(xiàn)及其內(nèi)部機(jī)制，以及體內(nèi)不同細(xì)胞、器官、系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系和相互作用。 二、生理學(xué)研究的不同水平 生理學(xué)研究是在細(xì)胞、器官和系統(tǒng)，以及整體這樣三個(gè)水平上進(jìn)行的。 （一）細(xì)胞和分子水平的研究 屬于細(xì)胞生理學(xué)的范疇。細(xì)胞的生理功能取決于其特殊的基因表達(dá)，在不同的環(huán)境條件下，各種基因的表達(dá)水平也可發(fā)生改變，因此生理學(xué)的研究還要深入到分子的水平，應(yīng)用分

2、子生物學(xué)的理論和技術(shù)來分析和認(rèn)識(shí)細(xì)胞的功能及其調(diào)節(jié)機(jī)制。 （二）器官和系統(tǒng)水平的研究 （三）整體水平的研究 整體水平的研究就是以完整的機(jī)體為對(duì)象，觀察和分析在各種環(huán)境條件和機(jī)體生理?xiàng)l件下各個(gè)器官、系統(tǒng)的活動(dòng)以及它們之間的相互聯(lián)系、相互制約、相互協(xié)調(diào)而達(dá)到整合、統(tǒng)一的規(guī)律。 第二節(jié) 機(jī)體的內(nèi)環(huán)境 成人體內(nèi)的液體約占體重的60%,稱為體液,其中2/3分布在細(xì)胞內(nèi)，稱為細(xì)胞內(nèi)液; 1/3分布在細(xì)胞外，稱為細(xì)胞外液。細(xì)胞外液中，約1/4分布在心血管系統(tǒng)內(nèi)，即血漿；其余3/4為分布在組織間隙中的組織液和少量存在于一些體腔內(nèi)的液體。人體的絕大多數(shù)細(xì)胞并不直接與外界環(huán)境相接觸，它們直接接觸的是細(xì)胞外液。因此

3、細(xì)胞外液成為體內(nèi)細(xì)胞直接接觸的環(huán)境，稱之為內(nèi)環(huán)境。 內(nèi)環(huán)境的各種物理的和化學(xué)的因素是保持相對(duì)穩(wěn)定的，稱為內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)是細(xì)胞能維持正常生理功能的必要條件，也是整個(gè)機(jī)體能維持正常生命活動(dòng)的必要條件。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的保持，是機(jī)體各個(gè)細(xì)胞、器官和系統(tǒng)的活動(dòng)，以及機(jī)體與環(huán)境相互作用的結(jié)果。 第三節(jié) 生理功能的調(diào)節(jié) 一、神經(jīng)調(diào)節(jié) 神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本過程是反射。反射活動(dòng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)稱為反射弧。反射弧由五個(gè)基本部分組成，即感受器、傳入神經(jīng)纖維、反射中樞、傳出神經(jīng)纖維和效應(yīng)器。神經(jīng)調(diào)節(jié)的過程迅速，作用比較局限和精確。 二、體液調(diào)節(jié) 體液調(diào)節(jié)是指機(jī)體的某些細(xì)胞能生成并分泌某些特殊的化學(xué)物質(zhì)，后者經(jīng)由各種體液途

4、徑到達(dá)全身組織細(xì)胞或某些特殊的組織細(xì)胞，通過作用于細(xì)胞上相應(yīng)的受體，改變細(xì)胞的活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)其調(diào)節(jié)作用。體內(nèi)有多種內(nèi)分泌細(xì)胞，能分泌各種激素；激素由血液運(yùn)輸至全身各處，調(diào)節(jié)細(xì)胞的活動(dòng)。有遠(yuǎn)距分泌、旁分泌、神經(jīng)分泌等多種形式。 三、自身調(diào)節(jié) 許多組織、細(xì)胞不依賴于外來的神經(jīng)或體液因素，自身能對(duì)周圍環(huán)境變化發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)，稱為自身調(diào)節(jié)。 第四節(jié) 體內(nèi)的控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由控制部分和受控部分組成，可分為非自動(dòng)控制、反饋控制和前饋控制。 一、非自動(dòng)控制系統(tǒng) 非自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)受控部分的活動(dòng)不會(huì)反過來影響控制部分的活動(dòng)。這種控制方式是單向的，不能起自動(dòng)控制的作用。 二、反饋控制系統(tǒng) 是

5、一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，控制部分對(duì)受控部分發(fā)出指令，而受控部分則能將其活動(dòng)的狀況作為反饋信息送回至控制部分，使控制部分能根據(jù)反饋信息來改變或調(diào)整自己的活動(dòng)，兩者之間形成一個(gè)閉環(huán)聯(lián)系。如果反饋信息的作用是減低控制部分的活動(dòng)，則這種反饋控制稱為負(fù)反饋；如果反饋信息能加強(qiáng)控制部分的活動(dòng)，則稱為正反饋。 （一）負(fù)反饋控制系統(tǒng) 負(fù)反饋控制的作用是使系統(tǒng)的活動(dòng)保持穩(wěn)定。內(nèi)環(huán)境理化因素的穩(wěn)態(tài)，就是依靠體內(nèi)許多的負(fù)反饋控制系統(tǒng)的活動(dòng)來維持的。 （二）正反饋控制系統(tǒng) 正反饋的結(jié)果不是維持系統(tǒng)的平衡或穩(wěn)態(tài)，而是使一個(gè)生理過程持續(xù)地達(dá)到完成。 三、前饋控制 在控制部分向受控部分發(fā)出活動(dòng)指令的同時(shí)，又通過另一快捷通路向受控部分

6、發(fā)出前饋信息，因此受控部分在接受來自控制部分的指令進(jìn)行活動(dòng)時(shí)，能及時(shí)得到前饋信息的調(diào)控，使活動(dòng)更加準(zhǔn)確。在整個(gè)控制過程中，前饋控制常常與反饋控制互相聯(lián)系和配合。 第二章 細(xì)胞的基本功能 細(xì)胞是構(gòu)成人體最基本的功能單位。 第一節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 細(xì)胞都被細(xì)胞膜(質(zhì)膜)所包被，由于質(zhì)膜對(duì)各種物質(zhì)的選擇性通透和主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，使胞漿與其外部環(huán)境相分隔。兩者的化學(xué)成分顯著不同。胞漿內(nèi)化學(xué)成分的相對(duì)獨(dú)立和穩(wěn)定對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)功能蛋白的活性和正常新陳代謝具有至關(guān)重要的作用。此外，胞漿內(nèi)的細(xì)胞器如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體等也被與質(zhì)膜相似的膜結(jié)構(gòu)所包被，使各種細(xì)胞器內(nèi)的物質(zhì)構(gòu)成不同于胞漿，這對(duì)細(xì)胞器保持正常的

7、功能活動(dòng)也是必需的。 一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu) 細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有極少量的糖類物質(zhì)。膜的液態(tài)鑲嵌模型認(rèn)為膜是以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其間鑲嵌著許多具有不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。 (一)脂質(zhì)雙分子層 膜的脂質(zhì)主要由磷脂和膽固醇組成，磷脂占70%以上，膽固醇不超過30%，此外還有少量的鞘脂。它們以脂質(zhì)雙層的形式存在于細(xì)胞膜。磷脂中含量最多的是磷脂酰膽堿，含量最少的是磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。但磷脂酰肌醇在磷脂酶C的作用下可生成第二信使三磷酸肌醇和二酰甘油。磷脂是一種雙嗜性分子，其親水性基團(tuán)朝向膜外或膜內(nèi)，而脂?；渼t兩兩相對(duì)，形成膜內(nèi)部的疏水區(qū)。 膜脂質(zhì)熔點(diǎn)低，在體

8、溫下呈液態(tài)，使膜具有流動(dòng)性，并使細(xì)胞能進(jìn)行變形運(yùn)動(dòng)。 膽固醇是膜脂質(zhì)的另一主要成分，在膜中具有"流度阻尼器"的功能。當(dāng)遇到酒精、乙醚、麻醉劑等能使膜的流動(dòng)性增大的制劑時(shí)，膽固醇可使磷脂雙層中脂?；渽^(qū)的流動(dòng)性得以保持適度。 （二）細(xì)胞膜蛋白 細(xì)胞膜的主要功能都是通過膜蛋白來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)膜蛋白的功能，可分為酶蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、受體蛋白籌。根據(jù)在膜上存在的形式，可分為表面蛋白和整合蛋白。表面蛋白附著于膜的內(nèi)表面或外表面。整合蛋白是以其肽鏈一次或及反復(fù)多次穿越脂質(zhì)雙層為特征的。穿越質(zhì)膜的肽鏈片段主要是以疏水性氨基酸形成的螺旋，長度為20-30個(gè)氨基酸;這些肽段之間的親水性肽段則構(gòu)成

9、胞外環(huán)或胞內(nèi)環(huán)，分別與細(xì)胞外液或細(xì)胞內(nèi)液相接觸。與物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能有關(guān)的功能蛋白，如載體、通道、離子泵等，都屬于整合蛋白。 （三）細(xì)胞膜糖類 膜中的糖類即寡糖和多糖鏈以共價(jià)鍵形式與膜蛋白或膜脂質(zhì)結(jié)合，生成糖蛋白或糖脂。 二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) (一)單純擴(kuò)散 擴(kuò)散的方向和速度取決于物質(zhì)在膜兩側(cè)的濃度差和膜對(duì)該物質(zhì)的通透性。 通透性取決于物質(zhì)的脂溶性、分子大小和帶電狀況。一般來說，脂溶性高(疏水性或非極性程度高)而分子量小的物質(zhì)容易穿越脂質(zhì)雙層。例如，O 2 、N 2 、CO 2 、乙醇、尿素等都屬于這類物質(zhì)。 水分子雖然是極性分子，但它的分子極小，又不帶電荷，所以膜對(duì)它仍是高度通透的。 (二)膜蛋

10、白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 帶電離子和分子量稍大的水溶性分子，其跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)需要膜蛋白的介導(dǎo)來完成。介導(dǎo)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的膜蛋白可分為通道、載體、離子泵和轉(zhuǎn)運(yùn)體。根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn)，又可分為被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。 1經(jīng)載體的易化擴(kuò)散 載體是一些貫穿脂質(zhì)雙層的整合蛋白，在溶質(zhì)濃度較高的一側(cè)與溶質(zhì)結(jié)合后，發(fā)生構(gòu)象改變，并在溶質(zhì)濃度較低的一側(cè)解離出溶質(zhì)。特征是:（1）轉(zhuǎn)運(yùn)的方向是順濃度梯度;（2）轉(zhuǎn)運(yùn)速率隨膜兩側(cè)溶質(zhì)濃度差的變化會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象;（3）載體結(jié)合位點(diǎn)與溶質(zhì)的結(jié)合具有化學(xué)結(jié)構(gòu)上的特異性;（4）會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)性抑制。 葡萄糖跨膜進(jìn)入細(xì)胞的過程是典型的經(jīng)載體的易化擴(kuò)散。中介這一過程的膜蛋白是右旋葡萄糖載體或葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體， 2

11、經(jīng)通道的易化擴(kuò)散 溶液中的Na + 、Cl - 、K + 、Ca + 等離子借助于通道蛋白的介導(dǎo)，順濃度梯度或電位梯度的跨膜擴(kuò)散，稱經(jīng)通道的易化擴(kuò)散。介導(dǎo)這一過程的膜蛋白稱離子通道。離子通道有高度的離子選擇性，決定于孔道的口徑、孔道內(nèi)壁的化學(xué)結(jié)構(gòu)和帶電情況等。可分為電壓門控通道、化學(xué)門控通道和機(jī)械門控通道等。 （ 1）電壓門控通道 通道的開、閉受膜兩側(cè)電位差的控制。如Na + 通道。 （ 2）化學(xué)門控通道 通道的開、閉受某些化學(xué)物質(zhì)的控制。通常被神經(jīng)遞質(zhì)或第二信使物質(zhì)激活，因此也稱配體門控通道。N 2 型乙酰膽堿受體陽離子通道即是其中的代表。 (3)水通道:水分子可經(jīng)水通道跨膜流動(dòng)。每種水通道

12、都有不同的組織分布和功能特性。例如AQPl主要分布在紅細(xì)胞和腎小管;AQP2分布于集合管等。 3主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 也稱原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，是指細(xì)胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。介導(dǎo)這一過程的膜蛋白稱為離子泵。離子泵可將細(xì)胞內(nèi)的ATP水解為ADP，并利用高能磷酸鍵貯存的能量完成離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。也稱作ATP酶。 (1)鈉-鉀泵: 簡(jiǎn)稱鈉泵也稱Na + -K + ATP酶，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Na + 濃度升高或細(xì)胞外K + 濃度升高時(shí)，都可激活鈉泵。鈉泵每分解1分子ATP，可將3個(gè)Na + 離子移出胞外和2個(gè)K + 離子移入胞內(nèi)，轉(zhuǎn)運(yùn)過程是通過磷酸化和去磷酸化的反應(yīng)完成的。 鈉泵的活動(dòng)具

13、有重要的生理意義：   維持細(xì)胞內(nèi)高 K + 、胞漿滲透壓和細(xì)胞容積的相對(duì)穩(wěn)定。   維持細(xì)胞內(nèi) pH的穩(wěn)定。   鈉泵活動(dòng)造成的膜內(nèi)外 Na + 和K + 的濃度差，是細(xì)胞生物電活動(dòng)的前提條件   生電性活動(dòng)可使膜超極化，并在一定程度上影響靜息電位的數(shù)值。   Na + 在膜兩側(cè)的濃度差也是其他物質(zhì)繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)力。 (2)鈣泵:也稱Ca + -ATP酶。是廣泛分布于細(xì)胞膜、肌漿網(wǎng)或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的ATP酶。細(xì)胞膜鈣泵每分解1分子ATP可將1個(gè)Ca + 由胞漿轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外。 4繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 許多物質(zhì)在進(jìn)行逆濃度梯度或電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，所需的

14、能量來自Na + 在膜兩側(cè)的濃度勢(shì)能差，后者是鈉泵利用分解ATP釋放的能量建立的。這種間接利用ATP能量的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程稱為繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。溶質(zhì)與Na + 向同一方向的轉(zhuǎn)運(yùn)，稱為同向轉(zhuǎn)運(yùn);溶質(zhì)與Na + 向相反方向的轉(zhuǎn)運(yùn)，稱為逆向轉(zhuǎn)運(yùn)或交換.。 (l)Na + -葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)體:腸上皮細(xì)胞膜的頂端膜區(qū)，有Na + -葡萄糖的同向轉(zhuǎn)運(yùn)體;基底側(cè)膜區(qū)，膜上有鈉泵和葡萄糖載體。鈉泵活動(dòng)造成頂端膜區(qū)的膜內(nèi)、外形成Na + 濃度差。膜上的同向轉(zhuǎn)運(yùn)體利用Na + 的濃度勢(shì)能，將腸腔中的Na + 和葡萄糖分子一起轉(zhuǎn)運(yùn)至上皮細(xì)胞內(nèi)。這一過程是間接利用鈉泵分解ATP釋放的能量完成的葡萄糖分子主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。進(jìn)如上皮細(xì)

15、胞的葡萄糖分子經(jīng)基底側(cè)膜上的葡萄糖載體擴(kuò)散至組織液。 (2)Na + - Ca + 交換體: 是細(xì)胞膜上的一個(gè)逆向轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。在大多數(shù)組織細(xì)胞，以3個(gè)Na + 內(nèi)入和1個(gè)Ca + 外排的化學(xué)計(jì)量進(jìn)行活動(dòng)，以維持胞漿內(nèi)低游離Ca 2+ 的狀態(tài)。這在心肌細(xì)胞有著特別重要的意義，因?yàn)樾募〖?xì)胞在興奮-收縮耦聯(lián)過程中流入細(xì)胞內(nèi)的Ca 2+ ，大部分是經(jīng)Na + -Ca + 交換排出的(少部分由肌膜上的鈣泵排出)。 (三)出胞和入胞 出胞是指細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)或物質(zhì)顆粒的外排。在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體合成，轉(zhuǎn)移到高爾基復(fù)合體，修飾成分泌囊泡，囊泡移向細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)，與細(xì)胞膜發(fā)生融合、破裂，最后將分泌物排出細(xì)胞。出胞

16、有兩種形式:二種是胞內(nèi)合成的大分子物質(zhì)不間斷地排出細(xì)胞，它是細(xì)胞本身固有的功能活動(dòng);另一種則是合成的物質(zhì)先貯存在胞內(nèi)，當(dāng)受到化學(xué)信號(hào)或電信號(hào)的誘導(dǎo)時(shí)才排出細(xì)胞。 入胞是指大分子物質(zhì)或物質(zhì)的團(tuán)塊進(jìn)入細(xì)胞的過程。有兩種類型，分別稱為吞噬和吞飲。吞噬是指物質(zhì)顆?；驁F(tuán)塊進(jìn)入細(xì)胞的過程，只發(fā)生在一些特殊的細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞，中性粒細(xì)胞等。吞飲過程出現(xiàn)于幾乎所有的細(xì)胞，又分為液相入胞和受體介導(dǎo)入胞兩種。液相入胞是指細(xì)胞外液及其所含的溶質(zhì)連續(xù)不斷地以吞飲的方式進(jìn)入胞內(nèi)，是細(xì)胞本身固有的活動(dòng)。受體介導(dǎo)入胞則是被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)分子首先與膜上的受體結(jié)合，移行到復(fù)衣凹陷，當(dāng)受體與其結(jié)合物聚積到一定量時(shí)，該區(qū)進(jìn)一步內(nèi)陷、離

17、斷、形成吞飲泡，此過程也稱為內(nèi)化。 第二節(jié) 細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 膜受體大體可以分為三類:1）G蛋白耦聯(lián)受體;2）酶耦聯(lián)受體;3）離子通道。 一、 G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) (一)參與G蛋白耦聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號(hào)分子 G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過膜受體、G蛋白、G蛋白效應(yīng)器、第二信使、蛋白激酶等一系列存在于細(xì)胞膜、胞漿及核中的信號(hào)分子實(shí)現(xiàn)的。 1G蛋白耦聯(lián)受體 7次穿膜的肽鏈構(gòu)成，也稱之為7次跨膜受體。胞漿側(cè)有結(jié)合G蛋白的部位，通過與配體結(jié)合后的構(gòu)象變化來結(jié)合和激活G蛋白。 2G蛋白 GTP結(jié)合蛋白是耦聯(lián)膜受體和效應(yīng)器蛋白(酶或離子通道)的膜蛋白。 3G蛋白效應(yīng)器 有兩種，即催化生成第二信

18、使的酶和離子通道。酶主要是細(xì)胞膜上的腺苷酸環(huán)化酶(AC)，磷脂酶C(PLC)，磷酸二酯酶（PDE）,以及磷脂酶A 2 。 4.第二信使 有cAMP、三磷酸肌醇（IP3），二酰甘油（DG），環(huán)一磷酸鳥苷（cGMP）和Ca 2+ 等。第二信使是細(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，調(diào)節(jié)的靶蛋白主要是各種蛋白激酶和離子通道。 5蛋白激酶 可分為兩大類:一類是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。 （二）幾種主要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式 1CAMP-PKA途徑 cAMP主要通過激活蛋白激酶A(PKA)來實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。在不同類型的細(xì)胞中PKA的底物蛋白不同，因此cAMP在不同的靶細(xì)胞中具有不同的功能。 2IP

19、3 -Ca 2+ 途徑 IP 3 結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌漿網(wǎng)膜上的IP 3 受體，導(dǎo)致其中Ca 2+ 的釋放和胞漿Ca 2+ 濃度升高。Ca 2+ 作為第二信使，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有重要的作用。 3DG-PKC途徑 DG生成后留在膜的內(nèi)表面，激活蛋白激酶PKC，從而使底物蛋白磷酸化，產(chǎn)生多種生物效應(yīng)。 4.G蛋白-離子通道途徑 少數(shù)G蛋白可以直接調(diào)節(jié)離子通道的活動(dòng)。也可通過第二信使來影響離子通道活動(dòng)。 二、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) （一）具有酪氨酸激酶的受體 受體一般只有一個(gè)跨膜。當(dāng)細(xì)胞外的信號(hào)分子與它的受體位點(diǎn)結(jié)合時(shí)，就引起胞漿側(cè)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域的激活，導(dǎo)致受體自身及(或)細(xì)胞內(nèi)靶蛋白的磷酸化。與G蛋白

20、無關(guān)。 （二）結(jié)合酪氨酸激酶的受體 一旦與配體結(jié)合而被激活，就可和細(xì)胞內(nèi)的酪氨酸蛋白激酶形成復(fù)合物，并通過對(duì)自身和底物蛋白的磷酸化作用把信號(hào)轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)。 (三)具有鳥苷酸環(huán)化酶的受體 有一個(gè)跨膜 螺旋，一且配體結(jié)合于受體，將激活 GC的活性。 三、離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 通道的開放(或關(guān)閉)不僅決定離子本身的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，而且能實(shí)現(xiàn)化學(xué)信號(hào)的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)，因而這一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑稱為離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。 電壓門控通道和機(jī)械門控通道通常不稱作受體。 第三節(jié) 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象 細(xì)胞水平的電活動(dòng)主要表現(xiàn)在細(xì)胞膜的兩側(cè)電位差的改變，因而也稱為跨膜電位。 一、細(xì)胞的靜息電位及其產(chǎn)生機(jī)制 （一）細(xì)胞的靜息電位 靜

21、息電位是指細(xì)胞在末受刺激時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。細(xì)胞膜外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)稱為極化;靜息電位的增大稱為超極化;靜息電位減小稱為去極化;細(xì)胞膜去極化后再向靜息電位方向恢復(fù)，稱為復(fù)極化。 （二）靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制 1離子的跨膜擴(kuò)散 靜息電位主要是由離子的跨膜擴(kuò)散形成的。離子跨膜擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力有兩個(gè):跨膜的離子濃度差和電位差。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力的代數(shù)和稱為電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力。K + 受到濃度差的驅(qū)動(dòng)力向膜外擴(kuò)散，而擴(kuò)散后形成的外正內(nèi)負(fù)的跨膜電位又會(huì)阻止它進(jìn)一步向膜外擴(kuò)散。當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)， K + 不再有跨膜的凈移動(dòng)。此時(shí)的跨膜電位稱為K'平衡電位。 在維持靜息電位的狀態(tài)下，有一個(gè)恒定的由膜內(nèi)流向膜外的

22、K + 電流;同時(shí)也存在著一個(gè)恒定的由膜外流向膜內(nèi)的Na + 電流。 2細(xì)胞膜鈉-鉀泵的作用 鈉-鉀泵在膜內(nèi)、外離子不均勻分布的形成中具有關(guān)鍵作用，它活動(dòng)時(shí)的生電作用也會(huì)直接影響靜息電位。 影響靜息電位水平的因素主要有三個(gè):1）膜外K + 濃度;2）膜對(duì)K + 和Na + 的相對(duì)通透性;3）鈉-鉀泵活動(dòng)的水平。 二、動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制 (一)細(xì)胞的動(dòng)作電位 細(xì)胞在安靜狀態(tài)下，如果受到一個(gè)適當(dāng)?shù)拇碳?，膜電位?huì)發(fā)生迅速的一過性的波動(dòng)，這種膜電位的波動(dòng)稱之為動(dòng)作電位。神經(jīng)纖維受刺激后，膜電位首先從-7OmV迅速去極化至+50mV，形成動(dòng)作電位的升支，隨后又迅速復(fù)極至接近靜息電位的水平，形成動(dòng)作電位降

23、支，兩者共同形成尖狀電位變化，稱為鋒電位。隨后出現(xiàn)膜電位低幅、緩慢的波動(dòng)，稱為后電位。鋒電位具有動(dòng)作電位的主要特征，是動(dòng)作電位的標(biāo)志。 動(dòng)作電位的幅度不因刺激強(qiáng)度的增大而增大。這一特性稱為動(dòng)作電位的全或無特性。動(dòng)作電位的另一特征是它的可擴(kuò)播性。動(dòng)作電位產(chǎn)生后并不局限于受刺激部位，而是迅速向周圍擴(kuò)播，直至整個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜都依次產(chǎn)生動(dòng)作電位。動(dòng)作電位的擴(kuò)播是不衰減的，其幅度和波形始終保持不變。 (二)細(xì)胞成的被動(dòng)電學(xué)特性 1膜電容和膜電阻 單純的脂質(zhì)雙層幾乎是絕緣的，相當(dāng)于電容，膜中插入了許多通道蛋白，通道的數(shù)量和開放狀態(tài)，決定了膜的電阻。細(xì)胞膜兼有電容和電阻的特性。 2細(xì)胞的電纜特性 細(xì)胞的電纜

24、特性所決定的膜電位分布也稱為電緊張電位。它的幅度，擴(kuò)播的范圍和速度都是由膜的被動(dòng)電學(xué)特性所決定的。電緊張電位可以是去極化電位，也可能是超極化電位。 (三)動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制 1電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力 決定離子跨膜流動(dòng)的方向和速度。某離子的驅(qū)動(dòng)力等于膜電位與該離子平衡電位之差。離子的流動(dòng)形成電流，內(nèi)向電流使膜去極化，而外向電流便膜復(fù)極化或超極化。 2動(dòng)作電位期間膜電導(dǎo)的變化 在刺激作用下，細(xì)胞膜上首先出現(xiàn)的Na + 電導(dǎo)的迅速增加,使Na + 在強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力下形成Na + 內(nèi)向電流，膜迅速去極化，構(gòu)成鋒電位升支;隨后Na電導(dǎo)減小而K電導(dǎo)增大，在K + 驅(qū)動(dòng)力作用下形成K + 外向電流，使膜復(fù)極化，構(gòu)成鋒電

25、位降支。 3膜電導(dǎo)變化的機(jī)制是離子通道的活動(dòng) Na + 通道內(nèi)存在著兩個(gè)獨(dú)立的閘門，將Na + 通道區(qū)分為三個(gè)功能狀態(tài): 1）激活門m關(guān)閉和失活門h開放的靜息狀態(tài);2）兩個(gè)閘門都開放的激活狀態(tài);3）激活門m開放和失活門h關(guān)閉的失活狀態(tài)。兩個(gè)閘門的開閉狀態(tài)都是依賴于電壓和時(shí)間的。 通道由靜息狀態(tài)進(jìn)入激活狀態(tài)的過程稱為激活，是膜去極化使激活門迅速開放的過程 ;由激活狀態(tài)進(jìn)入失活狀態(tài)的過程稱為失活，是失活門h緩慢關(guān)閉的過程。已經(jīng)失活的通道不可能直接進(jìn)入激活狀態(tài)，它只能隨著膜的復(fù)極化而進(jìn)入靜息狀態(tài)，此過程稱為復(fù)活。K + 通道只有一個(gè)激活閘門，閘門的開、閉也是依賴于電位和時(shí)間的。去極化使閘門開放，但開

26、放的速度較慢，所以K + 電流的增大發(fā)生在Na + 電流出現(xiàn)之后。只要去極化電位持續(xù)存在，K + 通道就持續(xù)開放，直至復(fù)極時(shí)才逐漸關(guān)閉。這一過程稱為去激活。 4動(dòng)作電位的發(fā)生 膜的去極化程度越大，Na + 通道開放概率和Na + 內(nèi)向電流也就越大。當(dāng)刺激強(qiáng)度使膜去極化到某一臨界膜電位時(shí)，Na + 的內(nèi)向電流足以超過K + 的外向電流，從而使膜進(jìn)一步去極化，較強(qiáng)的去極化又會(huì)使更多的Na + 通道開放和形成更強(qiáng)的Na + 內(nèi)流。如此便形成Na + 通道激活對(duì)膜去極化的正反饋，膜迅速去極化至接近鈉的平衡電位，形成陡峭的動(dòng)作電份升支。能引起這一正反饋過程的臨界膜電位即閾電位，也稱燃點(diǎn)。外加刺激通過閾電

27、位產(chǎn)生了動(dòng)作電位。強(qiáng)度較弱而不能使膜去極化到閾電位的刺激可引起局部反應(yīng)。局部反應(yīng)的共同特征是:1）反應(yīng)幅度隨刺激強(qiáng)度的增加而增大，不表現(xiàn)"全或無"的特征;2）在局部形成電緊張電位，或稱電緊張擴(kuò)播，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離的不衰減擴(kuò)播;3）局部反應(yīng)是可以疊加的，有空間總和與時(shí)間總和。 (四)動(dòng)作電位的傳導(dǎo) 1動(dòng)作電位的傳導(dǎo)機(jī)制 在動(dòng)作電位的發(fā)生部位和鄰近未興奮部位間由于電位差，形成局部電流。動(dòng)作電位的傳導(dǎo)是沿著細(xì)胞膜不斷產(chǎn)生新的動(dòng)作電位，因而也稱作動(dòng)作電位的擴(kuò)播。這是它的幅度和形狀在長距離傳導(dǎo)中保持不變的原因。有髓神經(jīng)的局部電流是在郎飛結(jié)之間發(fā)生的，動(dòng)作電位的這種傳導(dǎo)方式稱為跳躍式傳導(dǎo)

28、。 2影響動(dòng)作電位傳導(dǎo)的因素 (1)細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性:電緊張電位的擴(kuò)播范圍和擴(kuò)播速度(達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間)，都會(huì)直接影響動(dòng)作電位的傳導(dǎo)速度。胞漿電阻的變化是影響傳導(dǎo)速度的重要因素。 (2)動(dòng)作電位的去極化速度和幅度:去極化的速度越快，幅度越大，則傳導(dǎo)速度也就越快。與Na + 道的功能狀態(tài)和Na + 動(dòng)力等因素有關(guān)。 (五)縫隙連接 一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生的動(dòng)作電位，可通過流經(jīng)縫隙連接的局部電流直接擴(kuò)播到另一個(gè)細(xì)胞。傳導(dǎo)興奮的速度快，沒有突觸延擱，且傳導(dǎo)呈雙向，有助于細(xì)胞群的同步性活動(dòng)。 三、組織的興奮和興奮性 (一)興奮和可興奮細(xì)胞 興奮是動(dòng)作電位的同義語或動(dòng)作電位的產(chǎn)生過程。凡受刺激后能產(chǎn)生動(dòng)作電

29、位的細(xì)胞，包括神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞和部分腺細(xì)胞，稱為可興奮細(xì)胞;而不能產(chǎn)生動(dòng)作電位的細(xì)胞稱為非可興奮細(xì)胞?？膳d奮細(xì)胞受刺激后首先發(fā)生的共同反應(yīng)就是產(chǎn)生動(dòng)作電位。 (二)組織的興奮性和閾刺激 可興奮細(xì)胞受刺激后產(chǎn)生動(dòng)作電位的能力稱為細(xì)胞的興奮性。 刺激是指細(xì)胞所處環(huán)境因素的變化。通常包括三個(gè)參數(shù):刺激強(qiáng)度、刺激的持續(xù)時(shí)間和刺激強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的變化率。固定強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的變化率和刺激持續(xù)時(shí)間，測(cè)量能使組織發(fā)生興奮的最小刺激強(qiáng)度，稱為閾強(qiáng)度。相當(dāng)于閾強(qiáng)度的刺激稱為閾刺激。闌刺激或閾強(qiáng)度是衡量細(xì)胞興奮性最常用的指標(biāo)，閾刺激增大表示興奮性下降;反之，表示興奮性升高。 (三)細(xì)胞興奮后興奮性的變化 細(xì)胞在發(fā)生興奮后，

30、最初的一段時(shí)間，無論施加多強(qiáng)的刺激也不能使它再次興奮，這段時(shí)間稱為絕對(duì)不應(yīng)期。在絕對(duì)不應(yīng)期之后，在一定時(shí)間內(nèi)，高于閾強(qiáng)度的刺激可使細(xì)胞產(chǎn)生興奮，這段時(shí)期稱為相對(duì)不應(yīng)期。相對(duì)不應(yīng)期過后，有的細(xì)胞先出現(xiàn)興奮性的輕度增高，此期稱為超常期;隨后又出現(xiàn)興奮性的輕度減低，此期稱為低常期。 絕對(duì)不應(yīng)期大約相當(dāng)于鋒電位發(fā)生的時(shí)間，鋒電位可能發(fā)生的最大頻率受到絕對(duì)不應(yīng)期的限制。相對(duì)不應(yīng)期和超常期大約相當(dāng)于負(fù)后電位出現(xiàn)的時(shí)期;低常期相當(dāng)于正后電位出現(xiàn)的時(shí)期。出現(xiàn)不應(yīng)期的實(shí)質(zhì)是Na + 通道功能狀態(tài)的變化。絕對(duì)不應(yīng)期是由于膜上全部Na + 通道進(jìn)入失活狀態(tài)造成的。相對(duì)不應(yīng)期則是由于膜逐漸復(fù)極而使Na + 通道由失活

31、狀態(tài)逐漸復(fù)活到靜息狀態(tài)的過程;一但Na + 通道全部進(jìn)入靜息狀態(tài)，相對(duì)不應(yīng)期也就結(jié)束。 (四)影響細(xì)胞興奮性的因素 閾刺激是使細(xì)胞的膜電位從靜息電位水平達(dá)到閾電位水平所需的刺激強(qiáng)度。任何能影響靜息電位和閾電位之間差距的因素都可能影響細(xì)胞的興奮性。 1靜息電位 當(dāng)閾電位保持不變，靜息電位減少會(huì)減小它與閾電位的差距，細(xì)胞興奮性因而提高。 2閾電位 閾電位上移，則細(xì)胞興奮性下降。決定閾電位的因素中最重要的是膜上Na + 通道的密度和功能狀態(tài)。細(xì)胞膜上處于靜息狀態(tài)的和處于失活狀態(tài)的Na + 通道的比例，是決定閾電位的關(guān)鍵因素。 3細(xì)胞外Ca 2+ 濃度 細(xì)胞外Ca 2+ 濃度升高，可使細(xì)胞的興奮性下降

32、。 第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮 一、橫紋肌 (一)神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮的傳遞 神經(jīng)-骨骼肌接頭由接頭前膜、終板膜和接頭間隙組成。終板膜上形成許多接頭皺褶。內(nèi)含許多囊泡即突觸小泡，內(nèi)含大量的ACh。在終板膜上有ACh受體，即N 2 型ACh受體陽離子通道。在終板膜的表面還分布有乙酰膽堿酯酶，可將ACh分解。 當(dāng)動(dòng)作電位沿神經(jīng)傳導(dǎo)到末梢時(shí)，接頭前膜去極化，膜上電壓門控Ca通道開放，Ca 2+ 內(nèi)流，啟動(dòng)突觸小泡的出胞機(jī)制，使其與接頭前膜融合，釋放ACh。ACh擴(kuò)散到終板膜，結(jié)合并激活了ACh受體陽離子通道，導(dǎo)致Na + 和K + 跨膜流動(dòng)，使細(xì)胞膜去極化，這一去極化的電位變化為終板電位。終板電位通過電

33、緊張電位刺激周圍的肌膜產(chǎn)生動(dòng)作電位。 由一個(gè)ACh量子引起的終板膜電位變化稱為微終板電位。 (二)橫紋肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu) 橫紋肌細(xì)胞含有大量的肌原纖維和肌管系統(tǒng)。 1肌原纖維和肌節(jié) 每個(gè)肌細(xì)胞內(nèi)都含有上千條沿細(xì)胞長軸走行的肌原纖維。每條肌原纖維上明帶和暗帶交替分布。暗帶的中央有較亮的H帶，H帶的中央有M線；明帶中央有Z線或Z盤。兩個(gè)相鄰Z線之間的區(qū)域稱為肌節(jié)，是肌肉收縮和舒張的基本單位。暗帶中主要含有粗肌絲；明帶主要含有細(xì)肌絲，它的一端錨定在Z盤中，另一端可插入暗帶的粗肌絲之間。 2肌管系統(tǒng) 分兩套:一種是走行方向與肌原纖維垂直的管道，稱為橫管或T管，它是肌膜在明、暗帶交界處(骨骼肌)或Z線附近

34、(心肌)向內(nèi)凹陷形成的。另一種管道的走行方向與肌原纖維平行，稱為縱管，也就是肌漿網(wǎng)（SR）。SR的管道交織成網(wǎng)，包繞在肌原纖維周圍，也稱為縱行肌漿網(wǎng);其末端變得膨大或呈扁平形狀，與T管膜或肌膜(見于心肌)相接觸(但不連接)，這部分SR稱為連接肌漿網(wǎng)（JSR）。JSR膜上有Ca 2+ 釋放通道，或稱ryanodine受體(RYR)，與其對(duì)置的T管膜或肌膜上有L型Ca 2+ 通道。 (三)橫紋肌的收縮機(jī)制 肌絲滑行理論認(rèn)為:橫紋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，肌肉的伸長或縮短均通過粗、細(xì)肌絲在肌節(jié)內(nèi)的相互滑動(dòng)而發(fā)生，肌絲本身的長度不變。 1.肌絲的分子組成 粗肌絲主要由肌球蛋白

35、分子構(gòu)成。每個(gè)肌球蛋白分子呈桿狀，桿的一端有兩個(gè)球形的頭即橫橋。細(xì)肌絲由3種蛋白構(gòu)成，即肌動(dòng)蛋白、原肌球蛋白和肌鈣蛋白。肌動(dòng)蛋白在肌絲中聚合成兩條鏈并相互纏繞形成螺旋，構(gòu)成細(xì)肌絲的主干。原肌球蛋白也由兩條膚鏈形成的雙螺旋分子，走行于肌動(dòng)蛋白雙螺旋的淺溝附近，能阻止肌動(dòng)蛋白分子與橫橋頭部結(jié)合，在肌肉收縮過程中起調(diào)節(jié)作用。肌鈣蛋白由T、I、C3個(gè)亞單位組成T與原肌球蛋白;I與肌動(dòng)蛋白結(jié)合;C結(jié)合Ca 2+ ,并啟動(dòng)收縮過程。 2.收縮過程 包括:）在肌肉處于舒張狀態(tài)時(shí)，橫橋結(jié)合的ATP被分解，橫橋處于高勢(shì)能狀態(tài)。肌絲上肌鈣蛋白與原肌球蛋白的復(fù)合物遮蓋了肌動(dòng)蛋白的活化位點(diǎn)。）當(dāng)胞漿內(nèi)Ca 2+ 濃度

36、升高時(shí)，肌鈣蛋白與Ca 2+ 結(jié)合并發(fā)生構(gòu)象變化，暴露出肌動(dòng)蛋白的活化位點(diǎn)，遂使肌球蛋白頭部與肌動(dòng)蛋白結(jié)合。）橫橋頭部構(gòu)象的改變，使頭部向橋臂方向擺動(dòng)45度，并拖動(dòng)細(xì)肌絲向M線方向滑動(dòng)，從而將橫橋頭部貯存的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閺埩Σ⑹辜」?jié)縮短。）在ADP解離的位點(diǎn)，馬上結(jié)合一個(gè)ATP分子，橫橋頭部對(duì)肌動(dòng)蛋白的親和力明顯降低，遂使它與肌動(dòng)蛋白解離。 橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合、擺動(dòng)、復(fù)位、再結(jié)合的過程，稱為橫橋周期。 (四)橫紋肌的興奮收縮耦聯(lián) 將電興奮和機(jī)械收縮聯(lián)系起來的中介過程，稱為興奮收縮耦聯(lián)。胞漿內(nèi)Ca 2+ 濃度升高和降低是引起肌肉收縮和舒張過程的關(guān)鍵。 1.興奮收縮耦聯(lián)的基本過程 包括:）肌膜上的動(dòng)作電位沿肌膜和T管膜擴(kuò)布至JSR，同時(shí)激活T管膜和肌