《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件

第三章細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第一節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第二節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象與興奮性第三節(jié)骨骼肌的收縮第三章細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第一節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1離子通道偶聯(lián)的受體G-蛋白偶聯(lián)的受體與酶偶聯(lián)的受體第一節(jié)細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道偶聯(lián)的受體第一節(jié)細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)2一、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念信號(hào):含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺激人體內(nèi)的信號(hào):存在于細(xì)胞外液中含有信息內(nèi)容的化學(xué)物質(zhì),或機(jī)械的、電的、電磁波等刺激一、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念信號(hào):含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺3信號(hào)的類型化學(xué)信號(hào)激素,遞質(zhì),細(xì)胞因子機(jī)械信號(hào)聲音電磁信號(hào)光電信號(hào)電流信號(hào)的類型化學(xué)信號(hào)激素,遞質(zhì),細(xì)胞因子4跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

(transmembranetranduction)外界信號(hào)細(xì)胞膜表面一種或幾種膜蛋白分子構(gòu)象改變胞內(nèi)信號(hào)分子變化引起相應(yīng)的效應(yīng)

跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

(transmembranetranduc5二、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)二、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)6三、G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

（signaltransductionmediatedbyGprotein-linkedreceptor)G蛋白是鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白的簡(jiǎn)稱三、G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

（si7《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件81.Gprotein-linkedreceptor位于細(xì)胞膜、具有特異地識(shí)別和結(jié)合外來(lái)化學(xué)信號(hào)物質(zhì)的功能蛋白質(zhì)1.Gprotein-linkedreceptor位9《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件102.Gprotein(GTPbindingprotein)位于受體與效應(yīng)器之間

G蛋白的工作原理受體構(gòu)象改變與G蛋白α亞單位結(jié)合配體與受體結(jié)合α亞單位與βγ亞單位分離與GTP結(jié)合成為激發(fā)狀態(tài)效應(yīng)器分子被激活α亞單位水解GTP成GDPα亞單位與效應(yīng)器分子分離與βγ亞單位結(jié)合等待新信號(hào)2.Gprotein(GTPbindingprote11G蛋白的種類已多達(dá)40余種，大多數(shù)存在于細(xì)胞膜上，由α、β、γ三個(gè)不同亞單位構(gòu)成，總分子量為100kDa左右。目前研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子受體家族（chemokinereceptorfamily）以及一些神經(jīng)遞質(zhì)受體都屬于G蛋白偶聯(lián)的7次跨膜受體的超家族。種類（1）Gs：細(xì)胞表面受體與Gs（stimulatingadenylatecyclasegprotein,Gs）偶聯(lián)激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生cAMP第二信使，繼而激活cAMP依賴的蛋白激酶。（2）Gi：細(xì)胞表面受體同Gi（inhibitoryadenylatecyclasegprotein,Gi）偶聯(lián)則產(chǎn)生與Gs相反的生物學(xué)效應(yīng)。（3）Gt：可以激活cGMP磷酸二酯酶，同視覺(jué)有關(guān)。（4）Go：可以產(chǎn)生百日咳桿菌毒不導(dǎo)致的一系列效應(yīng)。（5）Gq：同PLC偶聯(lián)，在磷脂酰肌醇代謝途徑信號(hào)傳遞過(guò)程中發(fā)揮重要作用。G蛋白的種類已多達(dá)40余種，大多數(shù)存在于細(xì)胞膜上，由α、β、12（6）小G蛋白：近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)小G蛋白，特別是一些原癌基因表達(dá)產(chǎn)物具有廣泛的調(diào)節(jié)功能。Ras蛋白主要參與細(xì)胞增殖和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；Rho蛋白對(duì)細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成發(fā)揮調(diào)節(jié)作用；Rab蛋白則參與調(diào)控細(xì)胞內(nèi)膜交通（membranetraffic）。此外，Rho和Rab亞家庭可能分別參與淋巴細(xì)胞極化（polarization）和抗原的提呈。某些信號(hào)蛋白通過(guò)SH-3功能區(qū)將酪氨酸激酶途徑同一些由小G蛋白所控制的途徑連接起來(lái)，如Rho（與Ras有30%同源性）調(diào)節(jié)胞漿中微絲上肌動(dòng)蛋白的聚合或解離，從而影響細(xì)胞形態(tài)。這一事實(shí)解釋了某些含有SH-3的蛋白同細(xì)胞骨架某些成份相關(guān)聯(lián)或調(diào)節(jié)它們的功能。（6）小G蛋白：近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)小G蛋白，特別是一些原癌基因表13關(guān)鍵點(diǎn)：α亞單位具有ATP酶的活性，并有與GTP/GDT結(jié)合的位點(diǎn)，是發(fā)揮功能的重要部分。α亞單位與GDPorGTP結(jié)合而具有失活或激活兩種形式，這取決于G蛋白是否與受體結(jié)合。α亞單位在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮重要的分子開(kāi)關(guān)作用。關(guān)鍵點(diǎn)：14《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件15《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件16《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件173.Gprotein效應(yīng)器分子:腺苷酸環(huán)化酶Adenylatecyclase,AC磷脂酶CPhospholipaseC,PLC

4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二?；视停―G）兩個(gè)第二信使，胞外信號(hào)轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號(hào)，這一信號(hào)系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”（doublemessengersystem）磷脂酶APhospholipaseA,PLA鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶Guanylatecyclase,GC磷酸二酯酶phosphodiesterase,PDE3.Gprotein效應(yīng)器分子:18《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件19效應(yīng)器分子的作用1作用于特定特定的底物產(chǎn)生特殊的分子（二次信使）2產(chǎn)生的特殊分子將細(xì)胞膜上的信號(hào)傳遞到胞內(nèi)3影響各種胞內(nèi)蛋白激酶的活性4促進(jìn)或抑制功能蛋白質(zhì)的磷酸化，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)。效應(yīng)器分子的作用204.二次信使secondmessenger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。

細(xì)胞外信號(hào)分子稱firstmessenger,細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)分子則稱為secondmessenger。4.二次信使secondmessenger是細(xì)胞外21環(huán)磷酸腺苷(cAMP)環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cGMP)三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油(DG)Ca2+3'-5'-cyclicadenosinemonophosphate3'-5'-cyclicguanosinemonophosphateinositoltriphosphate環(huán)磷酸腺苷(cAMP)3'-5'-cyclic22《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件235.Proteinkinase分類：絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶另一分類：

cAMP-dependentproteinkinase,PKACalcium-dependentproteinkinase,PKC5.Proteinkinase分類：246.cAMP-PKApathway

GsreceptorLigandACATPcAMP5’-AMPPDEPKA蛋白激酶A6.cAMP-PKApathwayGsreceptorL257.IP3-Ca2+/DG-PKCpathwayPIP2GqreceptorLigandPLCIP3DGPKC7.IP3-Ca2+/DG-PKCpathway26IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門(mén)鈣通道結(jié)合，開(kāi)啟鈣通道，使胞內(nèi)Ca2+濃度升高。激活各類依賴鈣離子的蛋白。用Ca2+載體離子霉素（ionomycin）處理細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生類似的結(jié)果。DG結(jié)合于質(zhì)膜上，可活化與質(zhì)膜結(jié)合的蛋白激酶C，PKC可以使蛋白質(zhì)的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化使不同的細(xì)胞產(chǎn)生不同的反應(yīng)，如細(xì)胞分泌、肌肉收縮、細(xì)胞增殖和分化等。DG的作用可用佛波醇酯（phorbolester）模擬。IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門(mén)鈣通道結(jié)合，開(kāi)啟鈣通道，使胞內(nèi)27《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件28四、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)四、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)291.酪氨酸激酶受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)特點(diǎn)：酶與受體是同一膜蛋白這類受體一般只有一個(gè)α-螺旋，膜外側(cè)肽鏈有與配體結(jié)合位點(diǎn)，膜內(nèi)側(cè)肽鏈有蛋白激酶的活性。1.酪氨酸激酶受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)特點(diǎn)：30GRB2是生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2Growthfactorreceptor-boundprotein2MAPK為有絲分裂原活化蛋白激酶mitogen-activatedproteinkinase，MAPKSOS能與GRB2結(jié)合，本身是一種鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換因子，并能與Ras蛋白結(jié)合RasRas·GTP具有活性，Ras·GDP無(wú)活性，在通過(guò)受體酪氨酸激酶介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮中心作用，是一種關(guān)鍵成分Raf絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶（又稱MAPKKK）GRB2是生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白231RPTK-Ras信號(hào)通路可概括如下：配體→RPTK→adaptor→SOS→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→進(jìn)入細(xì)胞核→轉(zhuǎn)錄因子→基因表達(dá)。受體酪氨酸蛋白激酶(receptorproteintyrosinekinase,RPTK)RPTK-Ras信號(hào)通路可概括如下：32《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件332.結(jié)合酪氨酸激酶的受體特點(diǎn)：受體本身沒(méi)有酶的活性，當(dāng)它與配體結(jié)合后，就可與酪氨酸激酶結(jié)合，并激活酪氨酸激酶促紅細(xì)胞生成素生長(zhǎng)激素催乳素2.結(jié)合酪氨酸激酶的受體特點(diǎn)：促紅細(xì)胞生成素343.具有鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶的受體特點(diǎn)：只有一個(gè)跨膜α-螺旋，膜外側(cè)肽鏈（N端）有與配體結(jié)合位點(diǎn)，而膜內(nèi)側(cè)肽鏈（C端）有鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（guanylylcyclase,GC）3.具有鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶的受體特點(diǎn)：35受體GC信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程

GTPcGMPPKG配體ANP心房鈉尿肽信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程

GTPcGMPPKG配體36五、離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)五、離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)37信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程信號(hào)胞膜上的通道蛋白離子通道打開(kāi)或關(guān)閉離子跨膜流動(dòng)膜電位變化（去極化、超極化）細(xì)胞功能改變

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程信號(hào)胞膜上的通道蛋白381.化學(xué)信號(hào)—化學(xué)門(mén)控離子通道神經(jīng)突觸谷氨酸，門(mén)冬氨酸，甘氨酸神經(jīng)肌肉接頭乙酰膽鹼N2型Ach受體陽(yáng)離子通道是由4種不同的亞單位組成的5聚體蛋白質(zhì)，形成一種結(jié)構(gòu)為α2βγδ的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)；每個(gè)亞單位的肽鏈都要反復(fù)貫穿膜4次；在5個(gè)亞單位中，Ach的結(jié)合位點(diǎn)在α亞單位上，結(jié)合后可引起通道結(jié)構(gòu)的開(kāi)放，然后靠相應(yīng)離子的易化擴(kuò)散而完成跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

1.化學(xué)信號(hào)—化學(xué)門(mén)控離子通道神經(jīng)突觸谷氨酸，門(mén)冬氨酸，甘39運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢AchAch門(mén)控通道蛋白（a亞單位）通道開(kāi)放大量Na+流入胞內(nèi)胞膜去極化產(chǎn)生終板電位完成化學(xué)信號(hào)向生物電信號(hào)的轉(zhuǎn)換

運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢Ach402電信號(hào)—電壓門(mén)控離子通道

刺激細(xì)胞膜電位的變化電壓門(mén)控離子通道開(kāi)放或關(guān)閉離子內(nèi)流或外流新信號(hào)形成2電信號(hào)—電壓門(mén)控離子通道刺激細(xì)胞膜電位的41電壓門(mén)控通道又稱電壓依賴性或電壓敏感性離子通道:因膜電位變化而開(kāi)啟和關(guān)閉，以最容易通過(guò)的離子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4種主要類型，各類型又分若干亞型。分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)門(mén)控通道類似，但分子結(jié)構(gòu)中存在一些對(duì)跨膜電位的改變敏感的結(jié)構(gòu)域或亞單位，誘發(fā)整個(gè)通道分子功能狀態(tài)的改變。電壓門(mén)控通道又稱電壓依賴性或電壓敏感性離子通道:因膜電位變化42《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件433機(jī)械信號(hào)-機(jī)械門(mén)控離子通道機(jī)械信號(hào)（聲）耳蝸毛細(xì)胞纖毛彎曲毛細(xì)胞上機(jī)械門(mén)控離子通道開(kāi)放離子跨膜流動(dòng)耳蝸微音器電位3機(jī)械信號(hào)-機(jī)械門(mén)控離子通道機(jī)械信號(hào)（聲）44離子通道型受體

離子通道型受體是一類自身為離子通道的受體，即配體門(mén)通道（ligand-gatedchannel）。主要存在于神經(jīng)、肌肉等可興奮細(xì)胞，其信號(hào)分子為神經(jīng)遞質(zhì)。離子通道型受體

離子通道型受體是一類自身為離子通道的受體，即45神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)與受體的結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)象，導(dǎo)致離子通道的開(kāi)啟或關(guān)閉，改變質(zhì)膜的離子通透性，在瞬間將胞外化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，繼而改變突觸后細(xì)胞的興奮性。如：乙酰膽堿受體以三種構(gòu)象存在，兩分子乙酰膽堿的結(jié)合可以使之處于通道開(kāi)放構(gòu)象，但該受體處于通道開(kāi)放構(gòu)象狀態(tài)的時(shí)限仍十分短暫，在幾十毫微秒內(nèi)又回到關(guān)閉狀態(tài)。然后乙酰膽堿與之解離，受體則恢復(fù)到初始狀態(tài)，做好重新接受配體的準(zhǔn)備。神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)與受體的結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)象，導(dǎo)致離子通道的46離子通道型受體分為陽(yáng)離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體，和陰離子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受體。離子通道型受體分為陽(yáng)離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的47信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的特性1信號(hào)作用于細(xì)胞膜上的受體2受體以及所聯(lián)系的下游信號(hào)分子引起生物效應(yīng)3相同的外來(lái)信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜上的受體可以引發(fā)不同的生物效應(yīng)4不同的外來(lái)信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜上的受體可以引發(fā)相同的生物效應(yīng)信號(hào)分子生物效應(yīng)的不確定性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的特性信號(hào)分子生物效應(yīng)的不確定性48藥物與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)系1大多數(shù)化學(xué)藥物通過(guò)作用于細(xì)胞膜上的特異性受體而發(fā)揮其藥理作用。2激動(dòng)劑藥物與受體結(jié)合使之激動(dòng)，這類藥物與生物信號(hào)發(fā)揮的作用相似。3拮抗劑藥物與受體結(jié)合不使之激動(dòng)，這類藥物減弱了生物信號(hào)的作用。藥物與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)系49生物電現(xiàn)象是以細(xì)胞為單位產(chǎn)生的，以細(xì)胞膜兩側(cè)帶電離子的不均衡分布和離子的選擇性跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)為基礎(chǔ)。

細(xì)胞膜的生物電現(xiàn)象主要有兩種表現(xiàn)形式，即安靜時(shí)的靜息電位和受刺激時(shí)產(chǎn)生的膜電位的改變（包括局部電位和動(dòng)作電位）。

第二節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象生物電現(xiàn)象是以細(xì)胞為單位產(chǎn)生的，以細(xì)胞膜兩側(cè)帶電離子50一、靜息電位（restingpotential）

細(xì)胞未受刺激時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。極化：靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)稱為膜的極化。

超極化：當(dāng)靜息時(shí)膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值加大的方向變化時(shí),RP由-70→-90mV，稱為膜的超極化。

一、靜息電位（restingpotential）51去極化（除極化）：與超極化相反，膜內(nèi)電位向負(fù)值減少的方向變化,RP由-70→-50mV。

復(fù)極化：細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時(shí)膜內(nèi)所處的負(fù)值恢復(fù)，稱為復(fù)極化。

動(dòng)作電位：可興奮細(xì)胞興奮時(shí)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的可擴(kuò)布的電位變化過(guò)程。

“全或無(wú)”現(xiàn)象：在同一細(xì)胞上動(dòng)作電位大小不隨刺激強(qiáng)度和傳導(dǎo)距離而改變的現(xiàn)象。去極化（除極化）：與超極化相反，膜內(nèi)電位向負(fù)值減少的方向變化52靜息電位的測(cè)量靜息電位的測(cè)量53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。

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。

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。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54靜息電位形成的原理

（1）細(xì)胞膜內(nèi)、外的離子濃度差

槍烏賊巨軸突細(xì)胞膜兩側(cè)主要離子濃度離子胞漿（mmol/L）細(xì)胞外液（mmol/L）平衡電位（mV）K+

40020-75Na+

50440+55Cl-

52560-60A-

385--離子擴(kuò)散在膜內(nèi)外兩側(cè)達(dá)到平衡（濃度梯度所形成的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力和電位差所形成的電驅(qū)動(dòng)力的平衡）時(shí)的擴(kuò)散電位（由帶電離子在膜內(nèi)外兩側(cè)的跨膜擴(kuò)散所致）靜息電位形成的原理

（1）細(xì)胞膜內(nèi)、外的離子濃度差55（2）細(xì)胞膜對(duì)離子的選擇通透性和K+平衡電位K+外流量與回收（回到胞內(nèi)）的量達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，K+的跨膜凈移動(dòng)為零，此時(shí)膜兩側(cè)電位差就穩(wěn)定在某一不再增大的數(shù)值，即靜息電位。因其是K+移動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)的膜電位，又可稱作K+平衡電位。

（2）細(xì)胞膜對(duì)離子的選擇通透性和K+平衡電位K+外流量與回收56《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件57靜息電位的產(chǎn)生（擴(kuò)散-電位差-平衡）原因靜息電位指安靜時(shí)存在于細(xì)胞兩側(cè)的外正內(nèi)負(fù)的電位差。其形成原因是膜兩側(cè)離子分布不平衡及膜對(duì)K+有較高的通透能力?，F(xiàn)象

細(xì)胞內(nèi)K+濃度和帶負(fù)電的蛋白質(zhì)濃度都大于細(xì)胞外（而細(xì)胞外Na+和Cl+濃度大于細(xì)胞內(nèi)），但因?yàn)榧?xì)胞膜只對(duì)K+有相對(duì)較高的通透性，K+順濃度差由細(xì)胞內(nèi)移到細(xì)胞外，而膜內(nèi)帶負(fù)電的蛋白質(zhì)離子不能透出細(xì)胞，于是K+離子外移造成膜內(nèi)變負(fù)而膜外變正。外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)一方面可隨K+的外移而增加，另一方面，K+外移形成的外正內(nèi)負(fù)將阻礙K+的外移（正負(fù)電荷互相吸引，而相同方向電荷則互相排斥）。結(jié)果最后達(dá)到一種K+外移（因濃度差）和阻礙K+外移（因電位差）相平衡的狀態(tài)，這是的膜電位稱為K+平衡電位，實(shí)際上，就是（或接近于）安靜時(shí)細(xì)胞膜外的電位差。靜息電位的產(chǎn)生（擴(kuò)散-電位差-平衡）58靜息電位的維持機(jī)制鈉泵（sodiumpump）的活動(dòng)維持了安靜時(shí)細(xì)胞內(nèi)外的離子平衡：引起細(xì)胞膜上鈉泵活動(dòng)的因素是細(xì)胞內(nèi)Na+的增加和細(xì)胞外K+的升高。只要細(xì)胞內(nèi)外的Na+、K+平衡稍有變化，Na+泵就被激活，在泵出胞內(nèi)多余的Na+的同時(shí)，將胞外

多余

的K+泵回，從而維持了細(xì)胞內(nèi)外正常的離子濃度梯度。

靜息電位的維持機(jī)制59靜息電位的影響因素1細(xì)胞的種類2K+的擴(kuò)散-電位差-平衡是靜息電位形成的關(guān)鍵3少量Na+的內(nèi)流，對(duì)靜息狀態(tài)的膜電位也有一定的影響4鈉泵（sodiumpump）的活動(dòng)維持了安靜時(shí)細(xì)胞內(nèi)外的離子平衡靜息電位的影響因素60二、動(dòng)作電位及其形成機(jī)制

1.動(dòng)作電位（actionpotential,AP）：指膜受刺激后在原有的靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原。

二、動(dòng)作電位及其形成機(jī)制

1.動(dòng)作電位（actionpo612.動(dòng)作電位形成的原理

細(xì)胞受刺激時(shí)在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可傳布的電位變化，是細(xì)胞興奮的標(biāo)志

峰電位是動(dòng)作電位的主要成份鋒電位：上升相：去極化（-70mV→0mV）

反極化(超射)（0mV→+30mV）

下降相：復(fù)極化（+30mV→-70mV附近

）2.動(dòng)作電位形成的原理

細(xì)胞受刺激時(shí)在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)62產(chǎn)生機(jī)制：離子流學(xué)說(shuō)

上升相：細(xì)胞受刺激→少量Na+通道開(kāi)放→少量Na+內(nèi)流→局部去極化（局部電位）→達(dá)到閾電位→Na+

通道大量開(kāi)放→Na+

順電-化學(xué)梯度快速大量?jī)?nèi)流→去極化、反極化→當(dāng)濃度差促進(jìn)Na+內(nèi)流的力量等于電位差阻止Na+內(nèi)流的力量時(shí)，Na+凈移動(dòng)為零(Na+

的電-化學(xué)平衡電位)

下降相：細(xì)胞膜對(duì)K+

的通透性增加→K+

順電-化學(xué)梯度外流→復(fù)極化

電位已基本恢復(fù),但離子分布未恢復(fù),

Na+-K+

泵運(yùn)轉(zhuǎn),

Na+

泵出,

K+

泵入,恢復(fù)興奮前離子的不均勻分布產(chǎn)生機(jī)制：離子流學(xué)說(shuō)633.動(dòng)作電位的特點(diǎn)

動(dòng)作電位刺激強(qiáng)度不隨刺激強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)

動(dòng)作電位的傳導(dǎo)是不衰減的

相繼產(chǎn)生的動(dòng)作電位不能發(fā)生重合失活門(mén)激活門(mén)3.動(dòng)作電位的特點(diǎn)失活門(mén)激活門(mén)644.細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位時(shí)的興奮性變化興奮性閾電位鋒電位負(fù)后電位正后電位（超極化）低常期絕對(duì)不應(yīng)期相對(duì)不應(yīng)期超常期0.5-231270ms4.細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位時(shí)的興奮性變化興奮性閾電位鋒電位負(fù)后電65(1)動(dòng)作電位時(shí)相①鋒電位上升支：去極化，反極化下降支：復(fù)極化始段、中段②后電位負(fù)后電位：復(fù)極化末段正后電位：超極化(2)興奮性時(shí)期①絕對(duì)不應(yīng)期absduterefrectoryperiod②相對(duì)不應(yīng)期relativerefrectoryperiod)③超常期supranomalrefrectoryperiod)④低常期(subnormalrefrectoryperiod)(1)動(dòng)作電位時(shí)相66三、動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)

刺激引起細(xì)胞膜去極化，可以使電壓門(mén)控Na+、K+通道開(kāi)放，從而產(chǎn)生動(dòng)作電位（actionpotential,AP)。但并不是任何強(qiáng)度的刺激都可使細(xì)胞產(chǎn)生AP。（一）去極化與Na+內(nèi)流的正反饋

當(dāng)細(xì)胞膜受到刺激去極化時(shí)，膜上電壓門(mén)控Na+通道開(kāi)放，其開(kāi)放的數(shù)量可隨膜去極化幅度的增加而增加。Na+通道開(kāi)放使Na+內(nèi)流增加，又導(dǎo)致膜的進(jìn)一步去極化，從而使更多的Na+通道開(kāi)放。

三、動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)

刺激引起細(xì)胞膜去極化，可以使67去極化與Na+內(nèi)流示意圖去極化與Na+內(nèi)流示意圖68《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件69（二）閾電位與動(dòng)作電位的引起

細(xì)胞受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜發(fā)生去極化，即膜電位值升高。當(dāng)膜電位值達(dá)到閾電位（Thresholdpotential）水平時(shí)，動(dòng)作電位才能被觸發(fā)。所謂閾電位，即指恰好能使膜的去極化與Na+內(nèi)流之間形成正反饋的臨界膜電位值。（二）閾電位與動(dòng)作電位的引起

細(xì)胞受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜發(fā)70（三）局部電位與膜的興奮性

閾下刺激引起的膜局部去極化電位（未達(dá)到閾電位的膜電位）稱為局部電位（Localpotential）。閾下刺激引起膜的去極化，膜上少量Na+通道開(kāi)放，Na+內(nèi)流形成局部電位。

（三）局部電位與膜的興奮性

閾下刺激引起的膜71（四）動(dòng)作電位的傳導(dǎo)及其原理

只要細(xì)胞膜上的某一位點(diǎn)受到刺激產(chǎn)生AP，這個(gè)AP就會(huì)沿著細(xì)胞膜向周圍傳播，使整個(gè)細(xì)胞的膜都經(jīng)歷一次類似于受刺激部位的離子電導(dǎo)的改變，表現(xiàn)為AP沿整個(gè)細(xì)胞膜的傳導(dǎo)（四）動(dòng)作電位的傳導(dǎo)及其原理

只要細(xì)胞膜上的某一位點(diǎn)72（五）影響動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度的因素

神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度很快，但不同神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度有所不同。人體一些較粗的有髓神經(jīng)纖維，傳導(dǎo)速度可達(dá)120米/秒，而某些較細(xì)的無(wú)髓纖維的傳導(dǎo)速度甚至不超過(guò)1米/秒。影響動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度的因素有：

1．軸突直徑2．動(dòng)作電位去極化的幅度3．髓鞘

脊椎動(dòng)物的許多神經(jīng)纖維都包有髓鞘，這是AP傳導(dǎo)速度增加的重要原因，比單純?cè)黾永w維的直徑更有效。髓鞘是沿細(xì)胞膜間斷排列的，每隔一段髓鞘就有一個(gè)無(wú)髓鞘的朗飛氏結(jié)（Ranvier'snode）存在。由于髓鞘具有高電阻低電容的特性，產(chǎn)生AP的結(jié)區(qū)，只能與相鄰的結(jié)區(qū)形成局部電流，而僅有很少的電流能從髓鞘漏過(guò)。AP只在結(jié)區(qū)處產(chǎn)生，就好象AP由一個(gè)結(jié)區(qū)跳到另一個(gè)結(jié)區(qū)。因此，有髓神經(jīng)纖維上AP的傳導(dǎo)是跳躍式傳導(dǎo)。

（五）影響動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度的因素

神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度很73四、神經(jīng)信息傳遞的特點(diǎn)和神經(jīng)干的動(dòng)作電位

由于單根神經(jīng)纖維的AP是“全或無(wú)”的，因此，在傳導(dǎo)信息時(shí)，信息的強(qiáng)弱不可能以AP的幅度表示，只能表現(xiàn)為AP的頻率不同。四、神經(jīng)信息傳遞的特點(diǎn)和神經(jīng)干的動(dòng)作電位

由于單根神經(jīng)纖74第三節(jié)細(xì)胞間生理功能的聯(lián)系

一、細(xì)胞間信息的傳遞

細(xì)胞間信息傳遞的方式主要有兩種：

①通過(guò)細(xì)胞間的縫隙連接，允許無(wú)機(jī)離子和水溶性小分子物質(zhì)的溝通，如電傳遞；

②通過(guò)細(xì)胞產(chǎn)生的化學(xué)信號(hào)分子傳遞信息，即化學(xué)傳遞。

第三節(jié)細(xì)胞間生理功能的聯(lián)系75（二）細(xì)胞間的化學(xué)傳遞1.化學(xué)信號(hào)分子

細(xì)胞分泌的化學(xué)信號(hào)分子通過(guò)與“靶”細(xì)胞的受體結(jié)合，改變受體的性質(zhì)來(lái)傳遞信息。劃分為兩類：

親脂性信號(hào)分子（甾類激素、甲狀腺素等）

親水性信號(hào)分子（大多數(shù)激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子等）。2.激素的分泌和遠(yuǎn)距離傳遞3.激素的旁分泌和自分泌作用4.神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的神經(jīng)分泌激素遠(yuǎn)距離分泌和作用旁分泌（二）細(xì)胞間的化學(xué)傳遞2.激素的分泌和遠(yuǎn)距離傳遞765.神經(jīng)突觸的信息傳遞

每一神經(jīng)元的軸突末梢僅與其它神經(jīng)元的胞體或突起相接觸，此接觸部位稱為突觸。神經(jīng)元間的信息傳遞是通過(guò)突觸實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)突觸都由三部分構(gòu)成：突觸前膜突觸后膜突觸間隙5.神經(jīng)突觸的信息傳遞

776．神經(jīng)-肌肉接頭處的信息傳遞

神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)骨骼肌運(yùn)動(dòng)的控制是靠運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢將神經(jīng)信號(hào)通過(guò)神經(jīng)-肌肉接頭傳遞到骨骼肌纖維的。它與神經(jīng)突觸信息傳遞的過(guò)程類似，即也是電-化學(xué)-電的傳遞，但接頭前膜釋放的神經(jīng)遞質(zhì)為乙酰膽堿（ACh），它與接頭后膜上的特異受體結(jié)合，只引起接頭后膜的興奮，即AP。

6．神經(jīng)-肌肉接頭處的信息傳遞

神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)骨骼肌運(yùn)動(dòng)的78《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件79第四節(jié)肌纖維的收縮功能人體各種形式的運(yùn)動(dòng)，主要由各種肌細(xì)胞（骨骼肌、心肌、平滑肌）的收縮活動(dòng)來(lái)完成。不同肌肉組織在功能和結(jié)構(gòu)上各有特點(diǎn)，但從分子水平上看，各種收縮活動(dòng)都與細(xì)胞內(nèi)的收縮蛋白質(zhì)，主要與肌凝蛋白和肌纖蛋白的相互作用有關(guān)。第四節(jié)肌纖維的收縮功能80骨骼肌是由大量成束的肌纖維組成的，每條肌纖維就是一個(gè)肌細(xì)胞（內(nèi)含肌管組織）。肌纖維平行排列成肌束，兩端與由結(jié)締組織構(gòu)成的肌腱相融合，后者附著在骨上。通常四肢的骨骼肌在附著點(diǎn)之間至少要跨過(guò)一個(gè)關(guān)節(jié)，通過(guò)肌肉的收縮和舒張，就能導(dǎo)致肢體的屈曲和伸直。骨骼肌纖維接受運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢的支配，在有神經(jīng)沖動(dòng)傳來(lái)時(shí)，發(fā)生收縮。當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)到神經(jīng)末梢，首先進(jìn)行神經(jīng)-肌肉接頭的興奮傳遞，使骨骼肌纖維產(chǎn)生自己的AP；肌纖維內(nèi)部的興奮-收縮偶聯(lián)(在橫橋作用下，細(xì)肌絲沿粗肌絲之間的間隙，向肌小節(jié)中央（M線）作相對(duì)滑動(dòng)，使肌小節(jié)縮短而產(chǎn)生收縮。)機(jī)制導(dǎo)致肌纖維產(chǎn)生收縮。

骨骼肌是由大量成束的肌纖維組成的，81一、骨骼肌纖維的結(jié)構(gòu)骨骼肌

骨骼肌纖維（肌細(xì)胞）肌原纖維肌小結(jié)粗肌絲細(xì)肌絲神經(jīng)肌肉接頭神經(jīng)信息一、骨骼肌纖維神經(jīng)神經(jīng)信息82粗細(xì)肌絲的空間排列相當(dāng)規(guī)則。每條細(xì)肌絲周圍有三條粗肌絲環(huán)繞，每條粗肌絲周圍有六條細(xì)肌絲環(huán)繞。粗肌絲細(xì)肌絲A帶的暗區(qū)域粗細(xì)肌絲的空間排列相當(dāng)規(guī)則。每條細(xì)肌絲周圍有三83

二、肌管系統(tǒng)

肌管系統(tǒng)指包繞在每一條肌原纖維周圍的膜性囊管狀結(jié)構(gòu)，由來(lái)源和功能都不同的兩組獨(dú)立的管道系統(tǒng)組成。橫管（transversetubule）系統(tǒng)，或T管。它是肌膜向細(xì)胞深處的延續(xù)。

縱管系統(tǒng)，又稱L管則是肌原纖維周圍的另一組肌管系統(tǒng)，即肌漿網(wǎng)（sarcoplasmicreticulum），分支多，相互連通，走行與肌小節(jié)平行，包繞每個(gè)肌小節(jié)的中間部分。終末池（terminalcisternae），其中貯存了大量鈣離子，因此又稱為細(xì)胞內(nèi)的鈣庫(kù)。三聯(lián)管結(jié)構(gòu)（triadsystem）每一個(gè)橫管和來(lái)自兩側(cè)肌小節(jié)的縱管終末池構(gòu)成。橫管系統(tǒng)的作用是將肌細(xì)胞的興奮沿T管膜傳導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)部，而肌漿網(wǎng)和終末池的作用是控制鈣離子的貯存、釋放和再積聚，觸發(fā)肌小節(jié)的收縮和舒張。二、肌管系統(tǒng)

肌管系統(tǒng)指包繞在每一條肌原84《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件85三、神經(jīng)、神經(jīng)肌肉接頭、肌細(xì)胞（纖維）、肌管系統(tǒng)的聯(lián)系三、神經(jīng)、神經(jīng)肌肉接頭、86二、神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮的傳遞（一）興奮傳遞的接頭前過(guò)程

軸突末梢的軸漿中，含有大量囊泡，每個(gè)囊泡中儲(chǔ)存有恒量的乙酰膽堿（ACh）分子，約5000-10000個(gè)，它們可通過(guò)出胞作用進(jìn)行“量子式釋放”。在安靜狀態(tài)時(shí)，末梢內(nèi)的Ca2+濃度很低，只有少數(shù)囊泡與接頭前膜隨機(jī)融合，自發(fā)釋放ACh。當(dāng)有神經(jīng)沖動(dòng)傳來(lái)時(shí)，軸突末梢的膜局部去極化，導(dǎo)致電壓門(mén)控Ca2+通道開(kāi)放，Ca2+的內(nèi)流觸發(fā)大量囊泡出胞，將所含全部ACh釋放到接頭間隙。一次AP可引起200-300個(gè)囊泡釋放，使106以上個(gè)ACh分子進(jìn)入接頭間隙。二、神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮的傳遞（一）興奮傳遞87《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件88（二）興奮傳遞的接頭后過(guò)程

在接頭后膜上，存在化學(xué)門(mén)控離子通道受體，每個(gè)通道受體分子含有兩個(gè)能與ACh特異結(jié)合的位點(diǎn)，也叫做N-型乙酰膽堿受體。當(dāng)其與通過(guò)接頭間隙擴(kuò)散到接頭后膜的ACh結(jié)合后，構(gòu)象改變導(dǎo)致通道開(kāi)放。這種通道允許Na+、K+通透，Na+內(nèi)流和K+外流的總體結(jié)果是使接頭后膜去極化，這一局部去極化電位稱為終板電位。

終板電位產(chǎn)生后，由于終板電位的幅度很高（60mV），約超過(guò)引起肌細(xì)胞膜AP所需的刺激閾值的3-4倍，因此它擴(kuò)布到周圍很容易引起肌膜去極化達(dá)到閾電位水平，使Na+內(nèi)流和膜去極之間形成再生式循環(huán)，觸發(fā)AP產(chǎn)生。（二）興奮傳遞的接頭后過(guò)程

89三、興奮-收縮耦聯(lián)

興奮-收縮耦聯(lián)（Excitation-contractioncoupling）是指連接肌纖維的興奮和收縮的中介過(guò)程。它包括三個(gè)步驟：電興奮通過(guò)橫管系統(tǒng)傳到肌細(xì)胞的深處；三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞；肌漿網(wǎng)（即縱管系統(tǒng)）對(duì)Ca2+釋放和再聚積，及其導(dǎo)致的肌肉收縮和舒張。

興奮傳遞引起終池Ca2+釋放三、興奮-收縮耦聯(lián)

興奮-收縮耦聯(lián)（Excitation90興奮傳遞引起終池Ca2+釋放當(dāng)橫管膜發(fā)生去極化，該蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，不再堵住Ca2+通道而使其開(kāi)放，于是終池內(nèi)的Ca2+被大量釋放到肌漿中進(jìn)入肌漿中的Ca2+觸發(fā)肌絲的滑行

進(jìn)入肌漿中的高濃度Ca2+與細(xì)肌絲上的肌鈣蛋白結(jié)合，引起細(xì)肌絲構(gòu)象改變，暴露出其上的橫橋結(jié)合位點(diǎn)，粗肌絲上的橫橋與之結(jié)合，并發(fā)生扭動(dòng)、解離和再結(jié)合、再扭動(dòng)的循環(huán)過(guò)程，拉動(dòng)細(xì)肌絲不斷向粗肌絲間隙中滑動(dòng)，使肌小節(jié)縮短，肌肉產(chǎn)生收縮。由于Ca2+的作用使每一肌小節(jié)中細(xì)肌絲向粗肌絲的間隙中滑行，使粗細(xì)肌絲重疊程度增加，肌小節(jié)縮短肌肉收縮，這就是肌絲滑行理論。興奮傳遞引起終池Ca2+釋放91肌絲滑行的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

肌絲滑行的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

92《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件93肌動(dòng)蛋白絲肌球蛋白分子粗肌絲肌動(dòng)蛋白絲肌球蛋白分子粗肌絲94肌絲滑行機(jī)制微觀解釋—橫橋周期（cross-bridgecycling）肌絲滑行機(jī)制微觀解釋—橫橋周期（cross-bridgec95

鈣泵的活動(dòng)導(dǎo)致肌纖維的舒張

肌漿網(wǎng)膜上的鈣泵是一種Ca2+-Mg2+依賴的ATP酶。當(dāng)肌漿中的Ca2+濃度升高時(shí)，鈣泵被激活，通過(guò)分解ATP獲得能量，將Ca2+逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)回肌漿網(wǎng)中。肌漿中Ca2+濃度隨之降低，Ca2+從肌鈣蛋白上解離下來(lái)，引起肌纖維的舒張。鈣泵的活動(dòng)導(dǎo)致肌纖維的舒張

肌漿網(wǎng)膜上的鈣96骨骼肌收縮的全過(guò)程AP傳至軸突末梢，接頭前膜Ca2+內(nèi)流，ACh釋放到接頭間隙

↓

ACh與接頭后膜特異受體結(jié)合，陽(yáng)離子通道開(kāi)放，產(chǎn)生終板電位

↓

終板膜周圍肌膜產(chǎn)生AP

↓

AP沿肌膜傳導(dǎo)，通過(guò)橫管系統(tǒng)傳導(dǎo)到細(xì)胞深處

↓

三聯(lián)管結(jié)構(gòu)將橫管膜的興奮傳遞給毗鄰的終末池膜

↓

終末池大量釋放Ca2+進(jìn)入肌漿

↓

Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合，暴露出肌纖蛋白上的橫橋結(jié)合位點(diǎn)

↓

橫橋與肌纖蛋白結(jié)合，扭動(dòng)，解離，再結(jié)合…不斷循環(huán)

↓

細(xì)肌絲向粗肌絲間隙中滑行，肌小節(jié)縮短，肌纖維收縮

↓

鈣泵活動(dòng)將Ca2+泵回肌漿網(wǎng)，從肌鈣蛋白上解離下來(lái)，肌纖維舒張骨骼肌收縮的全過(guò)程AP傳至軸突末梢，接頭前膜Ca2+內(nèi)流，97骨骼肌收縮的形式及其影響因素1等張收縮和等長(zhǎng)收縮等長(zhǎng)收縮肌肉收縮時(shí)長(zhǎng)度保持不變而只產(chǎn)生張力等張收縮首先產(chǎn)生張力克服阻力產(chǎn)生的收縮現(xiàn)象提起重物提起輕物肌肉的收縮力學(xué)受以下因素的影響前負(fù)荷肌肉在收縮前承受的負(fù)荷，前負(fù)荷決定肌肉在收縮前的長(zhǎng)度，即肌肉的初長(zhǎng)度。后負(fù)荷肌肉在收縮開(kāi)始后所承受的阻力稱為后負(fù)荷.肌肉的收縮能力缺氧、酸中毒、肌肉中能源物質(zhì)缺乏，以及其他原因引起的興奮-收縮耦聯(lián)、肌肉蛋白質(zhì)或橫橋功能特性的改變，都可能降低肌肉收縮的效果，而鈣離子、咖啡因、腎上腺素等體液因素則可能通過(guò)影響肌肉的收縮機(jī)制而提高肌肉的收縮效果骨骼肌收縮的形式及其影響因素1等張收縮和等長(zhǎng)收縮提起重物提98肌肉收縮的長(zhǎng)度-張力關(guān)系曲線肌肉收縮的長(zhǎng)度-張力關(guān)系曲線99肌肉長(zhǎng)度與產(chǎn)生張力的關(guān)系肌肉長(zhǎng)度與產(chǎn)生張力的關(guān)系1002肌纖維收縮的總和

整塊骨骼肌收縮時(shí)產(chǎn)生力量的大小，與兩個(gè)因素有關(guān)。一是單根肌纖維收縮的總和；二是同一時(shí)間內(nèi)參與收縮的肌纖維數(shù)量。2肌纖維收縮的總和

整塊骨骼肌收縮時(shí)產(chǎn)101第三章細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第一節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第二節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象與興奮性第三節(jié)骨骼肌的收縮第三章細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第一節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)102離子通道偶聯(lián)的受體G-蛋白偶聯(lián)的受體與酶偶聯(lián)的受體第一節(jié)細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道偶聯(lián)的受體第一節(jié)細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)103一、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念信號(hào):含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺激人體內(nèi)的信號(hào):存在于細(xì)胞外液中含有信息內(nèi)容的化學(xué)物質(zhì),或機(jī)械的、電的、電磁波等刺激一、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念信號(hào):含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺104信號(hào)的類型化學(xué)信號(hào)激素,遞質(zhì),細(xì)胞因子機(jī)械信號(hào)聲音電磁信號(hào)光電信號(hào)電流信號(hào)的類型化學(xué)信號(hào)激素,遞質(zhì),細(xì)胞因子105跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

(transmembranetranduction)外界信號(hào)細(xì)胞膜表面一種或幾種膜蛋白分子構(gòu)象改變胞內(nèi)信號(hào)分子變化引起相應(yīng)的效應(yīng)

跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

(transmembranetranduc106二、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)二、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)107三、G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

（signaltransductionmediatedbyGprotein-linkedreceptor)G蛋白是鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白的簡(jiǎn)稱三、G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

（si108《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件1091.Gprotein-linkedreceptor位于細(xì)胞膜、具有特異地識(shí)別和結(jié)合外來(lái)化學(xué)信號(hào)物質(zhì)的功能蛋白質(zhì)1.Gprotein-linkedreceptor位110《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件1112.Gprotein(GTPbindingprotein)位于受體與效應(yīng)器之間

G蛋白的工作原理受體構(gòu)象改變與G蛋白α亞單位結(jié)合配體與受體結(jié)合α亞單位與βγ亞單位分離與GTP結(jié)合成為激發(fā)狀態(tài)效應(yīng)器分子被激活α亞單位水解GTP成GDPα亞單位與效應(yīng)器分子分離與βγ亞單位結(jié)合等待新信號(hào)2.Gprotein(GTPbindingprote112G蛋白的種類已多達(dá)40余種，大多數(shù)存在于細(xì)胞膜上，由α、β、γ三個(gè)不同亞單位構(gòu)成，總分子量為100kDa左右。目前研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子受體家族（chemokinereceptorfamily）以及一些神經(jīng)遞質(zhì)受體都屬于G蛋白偶聯(lián)的7次跨膜受體的超家族。種類（1）Gs：細(xì)胞表面受體與Gs（stimulatingadenylatecyclasegprotein,Gs）偶聯(lián)激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生cAMP第二信使，繼而激活cAMP依賴的蛋白激酶。（2）Gi：細(xì)胞表面受體同Gi（inhibitoryadenylatecyclasegprotein,Gi）偶聯(lián)則產(chǎn)生與Gs相反的生物學(xué)效應(yīng)。（3）Gt：可以激活cGMP磷酸二酯酶，同視覺(jué)有關(guān)。（4）Go：可以產(chǎn)生百日咳桿菌毒不導(dǎo)致的一系列效應(yīng)。（5）Gq：同PLC偶聯(lián)，在磷脂酰肌醇代謝途徑信號(hào)傳遞過(guò)程中發(fā)揮重要作用。G蛋白的種類已多達(dá)40余種，大多數(shù)存在于細(xì)胞膜上，由α、β、113（6）小G蛋白：近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)小G蛋白，特別是一些原癌基因表達(dá)產(chǎn)物具有廣泛的調(diào)節(jié)功能。Ras蛋白主要參與細(xì)胞增殖和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；Rho蛋白對(duì)細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成發(fā)揮調(diào)節(jié)作用；Rab蛋白則參與調(diào)控細(xì)胞內(nèi)膜交通（membranetraffic）。此外，Rho和Rab亞家庭可能分別參與淋巴細(xì)胞極化（polarization）和抗原的提呈。某些信號(hào)蛋白通過(guò)SH-3功能區(qū)將酪氨酸激酶途徑同一些由小G蛋白所控制的途徑連接起來(lái)，如Rho（與Ras有30%同源性）調(diào)節(jié)胞漿中微絲上肌動(dòng)蛋白的聚合或解離，從而影響細(xì)胞形態(tài)。這一事實(shí)解釋了某些含有SH-3的蛋白同細(xì)胞骨架某些成份相關(guān)聯(lián)或調(diào)節(jié)它們的功能。（6）小G蛋白：近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)小G蛋白，特別是一些原癌基因表114關(guān)鍵點(diǎn)：α亞單位具有ATP酶的活性，并有與GTP/GDT結(jié)合的位點(diǎn)，是發(fā)揮功能的重要部分。α亞單位與GDPorGTP結(jié)合而具有失活或激活兩種形式，這取決于G蛋白是否與受體結(jié)合。α亞單位在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮重要的分子開(kāi)關(guān)作用。關(guān)鍵點(diǎn)：115《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件116《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件117《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件1183.Gprotein效應(yīng)器分子:腺苷酸環(huán)化酶Adenylatecyclase,AC磷脂酶CPhospholipaseC,PLC

4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二?；视停―G）兩個(gè)第二信使，胞外信號(hào)轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號(hào)，這一信號(hào)系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”（doublemessengersystem）磷脂酶APhospholipaseA,PLA鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶Guanylatecyclase,GC磷酸二酯酶phosphodiesterase,PDE3.Gprotein效應(yīng)器分子:119《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件120效應(yīng)器分子的作用1作用于特定特定的底物產(chǎn)生特殊的分子（二次信使）2產(chǎn)生的特殊分子將細(xì)胞膜上的信號(hào)傳遞到胞內(nèi)3影響各種胞內(nèi)蛋白激酶的活性4促進(jìn)或抑制功能蛋白質(zhì)的磷酸化，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)。效應(yīng)器分子的作用1214.二次信使secondmessenger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。

細(xì)胞外信號(hào)分子稱firstmessenger,細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)分子則稱為secondmessenger。4.二次信使secondmessenger是細(xì)胞外122環(huán)磷酸腺苷(cAMP)環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cGMP)三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油(DG)Ca2+3'-5'-cyclicadenosinemonophosphate3'-5'-cyclicguanosinemonophosphateinositoltriphosphate環(huán)磷酸腺苷(cAMP)3'-5'-cyclic123《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件1245.Proteinkinase分類：絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶另一分類：

cAMP-dependentproteinkinase,PKACalcium-dependentproteinkinase,PKC5.Proteinkinase分類：1256.cAMP-PKApathway

GsreceptorLigandACATPcAMP5’-AMPPDEPKA蛋白激酶A6.cAMP-PKApathwayGsreceptorL1267.IP3-Ca2+/DG-PKCpathwayPIP2GqreceptorLigandPLCIP3DGPKC7.IP3-Ca2+/DG-PKCpathway127IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門(mén)鈣通道結(jié)合，開(kāi)啟鈣通道，使胞內(nèi)Ca2+濃度升高。激活各類依賴鈣離子的蛋白。用Ca2+載體離子霉素（ionomycin）處理細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生類似的結(jié)果。DG結(jié)合于質(zhì)膜上，可活化與質(zhì)膜結(jié)合的蛋白激酶C，PKC可以使蛋白質(zhì)的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化使不同的細(xì)胞產(chǎn)生不同的反應(yīng)，如細(xì)胞分泌、肌肉收縮、細(xì)胞增殖和分化等。DG的作用可用佛波醇酯（phorbolester）模擬。IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門(mén)鈣通道結(jié)合，開(kāi)啟鈣通道，使胞內(nèi)128《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件129四、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)四、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1301.酪氨酸激酶受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)特點(diǎn)：酶與受體是同一膜蛋白這類受體一般只有一個(gè)α-螺旋，膜外側(cè)肽鏈有與配體結(jié)合位點(diǎn)，膜內(nèi)側(cè)肽鏈有蛋白激酶的活性。1.酪氨酸激酶受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)特點(diǎn)：131GRB2是生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2Growthfactorreceptor-boundprotein2MAPK為有絲分裂原活化蛋白激酶mitogen-activatedproteinkinase，MAPKSOS能與GRB2結(jié)合，本身是一種鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換因子，并能與Ras蛋白結(jié)合RasRas·GTP具有活性，Ras·GDP無(wú)活性，在通過(guò)受體酪氨酸激酶介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮中心作用，是一種關(guān)鍵成分Raf絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶（又稱MAPKKK）GRB2是生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2132RPTK-Ras信號(hào)通路可概括如下：配體→RPTK→adaptor→SOS→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→進(jìn)入細(xì)胞核→轉(zhuǎn)錄因子→基因表達(dá)。受體酪氨酸蛋白激酶(receptorproteintyrosinekinase,RPTK)RPTK-Ras信號(hào)通路可概括如下：133《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件1342.結(jié)合酪氨酸激酶的受體特點(diǎn)：受體本身沒(méi)有酶的活性，當(dāng)它與配體結(jié)合后，就可與酪氨酸激酶結(jié)合，并激活酪氨酸激酶促紅細(xì)胞生成素生長(zhǎng)激素催乳素2.結(jié)合酪氨酸激酶的受體特點(diǎn)：促紅細(xì)胞生成素1353.具有鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶的受體特點(diǎn)：只有一個(gè)跨膜α-螺旋，膜外側(cè)肽鏈（N端）有與配體結(jié)合位點(diǎn)，而膜內(nèi)側(cè)肽鏈（C端）有鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（guanylylcyclase,GC）3.具有鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶的受體特點(diǎn)：136受體GC信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程

GTPcGMPPKG配體ANP心房鈉尿肽信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程

GTPcGMPPKG配體137五、離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)五、離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)138信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程信號(hào)胞膜上的通道蛋白離子通道打開(kāi)或關(guān)閉離子跨膜流動(dòng)膜電位變化（去極化、超極化）細(xì)胞功能改變

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程信號(hào)胞膜上的通道蛋白1391.化學(xué)信號(hào)—化學(xué)門(mén)控離子通道神經(jīng)突觸谷氨酸，門(mén)冬氨酸，甘氨酸神經(jīng)肌肉接頭乙酰膽鹼N2型Ach受體陽(yáng)離子通道是由4種不同的亞單位組成的5聚體蛋白質(zhì)，形成一種結(jié)構(gòu)為α2βγδ的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)；每個(gè)亞單位的肽鏈都要反復(fù)貫穿膜4次；在5個(gè)亞單位中，Ach的結(jié)合位點(diǎn)在α亞單位上，結(jié)合后可引起通道結(jié)構(gòu)的開(kāi)放，然后靠相應(yīng)離子的易化擴(kuò)散而完成跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

1.化學(xué)信號(hào)—化學(xué)門(mén)控離子通道神經(jīng)突觸谷氨酸，門(mén)冬氨酸，甘140運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢AchAch門(mén)控通道蛋白（a亞單位）通道開(kāi)放大量Na+流入胞內(nèi)胞膜去極化產(chǎn)生終板電位完成化學(xué)信號(hào)向生物電信號(hào)的轉(zhuǎn)換

運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢Ach1412電信號(hào)—電壓門(mén)控離子通道

刺激細(xì)胞膜電位的變化電壓門(mén)控離子通道開(kāi)放或關(guān)閉離子內(nèi)流或外流新信號(hào)形成2電信號(hào)—電壓門(mén)控離子通道刺激細(xì)胞膜電位的142電壓門(mén)控通道又稱電壓依賴性或電壓敏感性離子通道:因膜電位變化而開(kāi)啟和關(guān)閉，以最容易通過(guò)的離子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4種主要類型，各類型又分若干亞型。分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)門(mén)控通道類似，但分子結(jié)構(gòu)中存在一些對(duì)跨膜電位的改變敏感的結(jié)構(gòu)域或亞單位，誘發(fā)整個(gè)通道分子功能狀態(tài)的改變。電壓門(mén)控通道又稱電壓依賴性或電壓敏感性離子通道:因膜電位變化143《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件1443機(jī)械信號(hào)-機(jī)械門(mén)控離子通道機(jī)械信號(hào)（聲）耳蝸毛細(xì)胞纖毛彎曲毛細(xì)胞上機(jī)械門(mén)控離子通道開(kāi)放離子跨膜流動(dòng)耳蝸微音器電位3機(jī)械信號(hào)-機(jī)械門(mén)控離子通道機(jī)械信號(hào)（聲）145離子通道型受體

離子通道型受體是一類自身為離子通道的受體，即配體門(mén)通道（ligand-gatedchannel）。主要存在于神經(jīng)、肌肉等可興奮細(xì)胞，其信號(hào)分子為神經(jīng)遞質(zhì)。離子通道型受體

離子通道型受體是一類自身為離子通道的受體，即146神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)與受體的結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)象，導(dǎo)致離子通道的開(kāi)啟或關(guān)閉，改變質(zhì)膜的離子通透性，在瞬間將胞外化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，繼而改變突觸后細(xì)胞的興奮性。如：乙酰膽堿受體以三種構(gòu)象存在，兩分子乙酰膽堿的結(jié)合可以使之處于通道開(kāi)放構(gòu)象，但該受體處于通道開(kāi)放構(gòu)象狀態(tài)的時(shí)限仍十分短暫，在幾十毫微秒內(nèi)又回到關(guān)閉狀態(tài)。然后乙酰膽堿與之解離，受體則恢復(fù)到初始狀態(tài)，做好重新接受配體的準(zhǔn)備。神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)與受體的結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)象，導(dǎo)致離子通道的147離子通道型受體分為陽(yáng)離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體，和陰離子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受體。離子通道型受體分為陽(yáng)離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的148信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的特性1信號(hào)作用于細(xì)胞膜上的受體2受體以及所聯(lián)系的下游信號(hào)分子引起生物效應(yīng)3相同的外來(lái)信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜上的受體可以引發(fā)不同的生物效應(yīng)4不同的外來(lái)信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜上的受體可以引發(fā)相同的生物效應(yīng)信號(hào)分子生物效應(yīng)的不確定性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的特性信號(hào)分子生物效應(yīng)的不確定性149藥物與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)系1大多數(shù)化學(xué)藥物通過(guò)作用于細(xì)胞膜上的特異性受體而發(fā)揮其藥理作用。2激動(dòng)劑藥物與受體結(jié)合使之激動(dòng)，這類藥物與生物信號(hào)發(fā)揮的作用相似。3拮抗劑藥物與受體結(jié)合不使之激動(dòng)，這類藥物減弱了生物信號(hào)的作用。藥物與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)系150生物電現(xiàn)象是以細(xì)胞為單位產(chǎn)生的，以細(xì)胞膜兩側(cè)帶電離子的不均衡分布和離子的選擇性跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)為基礎(chǔ)。

細(xì)胞膜的生物電現(xiàn)象主要有兩種表現(xiàn)形式，即安靜時(shí)的靜息電位和受刺激時(shí)產(chǎn)生的膜電位的改變（包括局部電位和動(dòng)作電位）。

第二節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象生物電現(xiàn)象是以細(xì)胞為單位產(chǎn)生的，以細(xì)胞膜兩側(cè)帶電離子151一、靜息電位（restingpotential）

細(xì)胞未受刺激時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。極化：靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)稱為膜的極化。

超極化：當(dāng)靜息時(shí)膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值加大的方向變化時(shí),RP由-70→-90mV，稱為膜的超極化。

一、靜息電位（restingpotential）152去極化（除極化）：與超極化相反，膜內(nèi)電位向負(fù)值減少的方向變化,RP由-70→-50mV。

復(fù)極化：細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時(shí)膜內(nèi)所處的負(fù)值恢復(fù)，稱為復(fù)極化。

動(dòng)作電位：可興奮細(xì)胞興奮時(shí)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的可擴(kuò)布的電位變化過(guò)程。

“全或無(wú)”現(xiàn)象：在同一細(xì)胞上動(dòng)作電位大小不隨刺激強(qiáng)度和傳導(dǎo)距離而改變的現(xiàn)象。去極化（除極化）：與超極化相反，膜內(nèi)電位向負(fù)值減少的方向變化153靜息電位的測(cè)量靜息電位的測(cè)量154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。

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。

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。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155靜息電位形成的原理

（1）細(xì)胞膜內(nèi)、外的離子濃度差

槍烏賊巨軸突細(xì)胞膜兩側(cè)主要離子濃度離子胞漿（mmol/L）細(xì)胞外液（mmol/L）平衡電位（mV）K+

40020-75Na+

50440+55Cl-

52560-60A-

385--離子擴(kuò)散在膜內(nèi)外兩側(cè)達(dá)到平衡（濃度梯度所形成的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力和電位差所形成的電驅(qū)動(dòng)力的平衡）時(shí)的擴(kuò)散電位（由帶電離子在膜內(nèi)外兩側(cè)的跨膜擴(kuò)散所致）靜息電位形成的原理

（1）細(xì)胞膜內(nèi)、外的離子濃度差156（2）細(xì)胞膜對(duì)離子的選擇通透性和K+平衡電位K+外流量與回收（回到胞內(nèi)）的量達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，K+的跨膜凈移動(dòng)為零，此時(shí)膜兩側(cè)電位差就穩(wěn)定在某一不再增大的數(shù)值，即靜息電位。因其是K+移動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)的膜電位，又可稱作K+平衡電位。

（2）細(xì)胞膜對(duì)離子的選擇通透性和K+平衡電位K+外流量與回收157《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件158靜息電位的產(chǎn)生（擴(kuò)散-電位差-平衡）原因靜息電位指安靜時(shí)存在于細(xì)胞兩側(cè)的外正內(nèi)負(fù)的電位差。其形成原因是膜兩側(cè)離子分布不平衡及膜對(duì)K+有較高的通透能力?，F(xiàn)象

細(xì)胞內(nèi)K+濃度和帶負(fù)電的蛋白質(zhì)濃度都大于細(xì)胞外（而細(xì)胞外Na+和Cl+濃度大于細(xì)胞內(nèi)），但因?yàn)榧?xì)胞膜只對(duì)K+有相對(duì)較高的通透性，K+順濃度差由細(xì)胞內(nèi)移到細(xì)胞外，而膜內(nèi)帶負(fù)電的蛋白質(zhì)離子不能透出細(xì)胞，于是K+離子外移造成膜內(nèi)變負(fù)而膜外變正。外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)一方面可隨K+的外移而增加，另一方面，K+外移形成的外正內(nèi)負(fù)將阻礙K+的外移（正負(fù)電荷互相吸引，而相同方向電荷則互相排斥）。結(jié)果最后達(dá)到一種K+外移（因濃度差）和阻礙K+外移（因電位差）相平衡的狀態(tài)，這是的膜電位稱為K+平衡電位，實(shí)際上，就是（或接近于）安靜時(shí)細(xì)胞膜外的電位差。靜息電位的產(chǎn)生（擴(kuò)散-電位差-平衡）159靜息電位的維持機(jī)制鈉泵（sodiumpump）的活動(dòng)維持了安靜時(shí)細(xì)胞內(nèi)外的離子平衡：引起細(xì)胞膜上鈉泵活動(dòng)的因素是細(xì)胞內(nèi)Na+的增加和細(xì)胞外K+的升高。只要細(xì)胞內(nèi)外的Na+、K+平衡稍有變化，Na+泵就被激活，在泵出胞內(nèi)多余的Na+的同時(shí)，將胞外

多余

的K+泵回，從而維持了細(xì)胞內(nèi)外正常的離子濃度梯度。

靜息電位的維持機(jī)制160靜息電位的影響因素1細(xì)胞的種類2K+的擴(kuò)散-電位差-平衡是靜息電位形成的關(guān)鍵3少量Na+的內(nèi)流，對(duì)靜息狀態(tài)的膜電位也有一定的影響4鈉泵（sodiumpump）的活動(dòng)維持了安靜時(shí)細(xì)胞內(nèi)外的離子平衡靜息電位的影響因素161二、動(dòng)作電位及其形成機(jī)制

1.動(dòng)作電位（actionpotential,AP）：指膜受刺激后在原有的靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原。

二、動(dòng)作電位及其形成機(jī)制

1.動(dòng)作電位（actionpo1622.動(dòng)作電位形成的原理

細(xì)胞受刺激時(shí)在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可傳布的電位變化，是細(xì)胞興奮的標(biāo)志

峰電位是動(dòng)作電位的主要成份鋒電位：上升相：去極化（-70mV→0mV）

反極化(超射)（0mV→+30mV）

下降相：復(fù)極化（+30mV→-70mV附近

）2.動(dòng)作電位形成的原理

細(xì)胞受刺激時(shí)在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)163產(chǎn)生機(jī)制：離子流學(xué)說(shuō)

上升相：細(xì)胞受刺激→少量Na+通道開(kāi)放→少量Na+內(nèi)流→局部去極化（局部電位）→達(dá)到閾電位→Na+

通道大量開(kāi)放→Na+

順電-化學(xué)梯度快速大量?jī)?nèi)流→去極化、反極化→當(dāng)濃度差促進(jìn)Na+內(nèi)流的力量等于電位差阻止Na+內(nèi)流的力量時(shí)，Na+凈移動(dòng)為零(Na+

的電-化學(xué)平衡電位)

下降相：細(xì)胞膜對(duì)K+

的通透性增加→K+

順電-化學(xué)梯度外流→復(fù)極化

電位已基本恢復(fù),但離子分布未恢復(fù),

Na+-K+

泵運(yùn)轉(zhuǎn),

Na+

泵出,

K+

泵入,恢復(fù)興奮前離子的不均勻分布產(chǎn)生機(jī)制：離子流學(xué)說(shuō)1643.動(dòng)作電位的特點(diǎn)

動(dòng)作電位刺激強(qiáng)度不隨刺激強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)

動(dòng)作電位的傳導(dǎo)是不衰減的

相繼產(chǎn)生的動(dòng)作電位不能發(fā)生重合失活門(mén)激活門(mén)3.動(dòng)作電位的特點(diǎn)失活門(mén)激活門(mén)1654.細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位時(shí)的興奮性變化興奮性閾電位鋒電位負(fù)后電位正后電位（超極化）低常期絕對(duì)不應(yīng)期相對(duì)不應(yīng)期超常期0.5-231270ms4.細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位時(shí)的興奮性變化興奮性閾電位鋒電位負(fù)后電166(1)動(dòng)作電位時(shí)相①鋒電位上升支：去極化，反極化下降支：復(fù)極化始段、中段②后電位負(fù)后電位：復(fù)極化末段正后電位：超極化(2)興奮性時(shí)期①絕對(duì)不應(yīng)期absduterefrectoryperiod②相對(duì)不應(yīng)期relativerefrectoryperiod)③超常期supranomalrefrectoryperiod)④低常期(subnormalrefrectoryperiod)(1)動(dòng)作電位時(shí)相167三、動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)

刺激引起細(xì)胞膜去極化，可以使電壓門(mén)控Na+、K+通道開(kāi)放，從而產(chǎn)生動(dòng)作電位（actionpotential,AP)。但并不是任何強(qiáng)度的刺激都可使細(xì)胞產(chǎn)生AP。（一）去極化與Na+內(nèi)流的正反饋

當(dāng)細(xì)胞膜受到刺激去極化時(shí)，膜上電壓門(mén)控Na+通道開(kāi)放，其開(kāi)放的數(shù)量可隨膜去極化幅度的增加而增加。Na+通道開(kāi)放使Na+內(nèi)流增加，又導(dǎo)致膜的進(jìn)一步去極化，從而使更多的Na+通道開(kāi)放。

三、動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)

刺激引起細(xì)胞膜去極化，可以使168去極化與Na+內(nèi)流示意圖去極化與Na+內(nèi)流示意圖169《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件170（二）閾電位與動(dòng)作電位的引起

細(xì)胞受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜發(fā)生去極化，即膜電位值升高。當(dāng)膜電位值達(dá)到閾電位（Thresholdpotential）水平時(shí)，動(dòng)作電位才能被觸發(fā)。所謂閾電位，即指恰好能使膜的去極化與Na+內(nèi)流之間形成正反饋的臨界膜電位值。（二）閾電位與動(dòng)作電位的引起

細(xì)胞受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜發(fā)171（三）局部電位與膜的興奮性

閾下刺激引起的膜局部去極化電位（未達(dá)到閾電位的膜電位）稱為局部電位（Localpotential）。閾下刺激引起膜的去極化，膜上少量Na+通道開(kāi)放，Na+內(nèi)流形成局部電位。

（三）局部電位與膜的興奮性

閾下刺激引起的膜172（四）動(dòng)作電位的傳導(dǎo)及其原理

只要細(xì)胞膜上的某一位點(diǎn)受到刺激產(chǎn)生AP，這個(gè)AP就會(huì)沿著細(xì)胞膜向周圍傳播，使整個(gè)細(xì)胞的膜都經(jīng)歷一次類似于受刺激部位的離子電導(dǎo)的改變，表現(xiàn)為AP沿整個(gè)細(xì)胞膜的傳導(dǎo)（四）動(dòng)作電位的傳導(dǎo)及其原理

只要細(xì)胞膜上的某一位點(diǎn)173（五）影響動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度的因素

神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度很快，但不同神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度有所不同。人體一些較粗的有髓神經(jīng)纖維，傳導(dǎo)速度可達(dá)120米/秒，而某些較細(xì)的無(wú)髓纖維的傳導(dǎo)速度甚至不超過(guò)1米/秒。影響動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度的因素有：

1．軸突直徑2．動(dòng)作電位去極化的幅度3．髓鞘

脊椎動(dòng)物的許多神經(jīng)纖維都包有髓鞘，這是AP傳導(dǎo)速度增加的重要原因，比單純?cè)黾永w維的直徑更有效。髓鞘是沿細(xì)胞膜間斷排列的，每隔一段髓鞘就有一個(gè)無(wú)髓鞘的朗飛氏結(jié)（Ranvier'snode）存在。由于髓鞘具有高電阻低電容的特性，產(chǎn)生AP的結(jié)區(qū)，只能與相鄰的結(jié)區(qū)形成局部電流，而僅有很少的電流能從髓鞘漏過(guò)。AP只在結(jié)區(qū)處產(chǎn)生，就好象AP由一個(gè)結(jié)區(qū)跳到另一個(gè)結(jié)區(qū)。因此，有髓神經(jīng)纖維上AP的傳導(dǎo)是跳躍式傳導(dǎo)。

（五）影響動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度的因素

神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度很174四、神經(jīng)信息傳遞的特點(diǎn)和神經(jīng)干的動(dòng)作電位

由于單根神經(jīng)纖維的AP是“全或無(wú)”的，因此，在傳導(dǎo)信息時(shí)，信息的強(qiáng)弱不可能以AP的幅度表示，只能表現(xiàn)為AP的頻率不同。四、神經(jīng)信息傳遞的特點(diǎn)和神經(jīng)干的動(dòng)作電位

由于單根神經(jīng)纖175第三節(jié)細(xì)胞間生理功能的聯(lián)系

一、細(xì)胞間信息的傳遞

細(xì)胞間信息傳遞的方式主要有兩種：

①通過(guò)細(xì)胞間的縫隙連接，允許無(wú)機(jī)離子和水溶性小分子物質(zhì)的溝通，如電傳遞；

②通過(guò)細(xì)胞產(chǎn)生的化學(xué)信號(hào)分子傳遞信息，即化學(xué)傳遞。

第三節(jié)細(xì)胞間生理功能的聯(lián)系176（二）細(xì)胞間的化學(xué)傳遞1.化學(xué)信號(hào)分子

細(xì)胞分泌的化學(xué)信號(hào)分子通過(guò)與“靶”細(xì)胞的受體結(jié)合，改變受體的性質(zhì)來(lái)傳遞信息。劃分為兩類：

親脂性信號(hào)分子（甾類激素、甲狀腺素等）

親水性信號(hào)分子（大多數(shù)激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子等）。2.激素的分泌和遠(yuǎn)距離傳遞3.激素的旁分泌和自分泌作用4.神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的神經(jīng)分泌激素遠(yuǎn)距離分泌和作用旁分泌（二）細(xì)胞間的化學(xué)傳遞2.激素的分泌和遠(yuǎn)距離傳遞1775.神經(jīng)突觸的信息傳遞

每一神經(jīng)元的軸突末梢僅與其它神經(jīng)元的胞體或突起相接觸，此接觸部位稱為突觸。神經(jīng)元間的信息傳遞是通過(guò)突觸實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)突觸都由三部分構(gòu)成：突觸前膜突觸后膜突觸間隙5.神經(jīng)突觸的信息傳遞

1786．神經(jīng)-肌肉接頭處的信息傳遞

神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)骨骼肌運(yùn)動(dòng)的控制是靠運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢將神經(jīng)信號(hào)通過(guò)神經(jīng)-肌肉接頭傳遞到骨骼肌纖維的。它與神經(jīng)突觸信息傳遞的過(guò)程類似，即也是電-化學(xué)-電的傳遞，但接頭前膜釋放的神經(jīng)遞質(zhì)為乙酰膽堿（ACh），它與接頭后膜上的特異受體結(jié)合，只引起接頭后膜的興奮，即AP。

6．神經(jīng)-肌肉接頭處的信息傳遞

神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)骨骼肌運(yùn)動(dòng)的179《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞基本功能上海海洋大學(xué)吳文惠教授課件180第四節(jié)肌纖維的收縮功能人體各種形式的運(yùn)動(dòng)，主要由各種肌細(xì)胞（骨骼肌、心肌、平滑?。┑氖湛s活動(dòng)來(lái)完成。不同肌肉組織在功能和結(jié)構(gòu)上各有特點(diǎn)，但從分子水平上看，各種收縮活動(dòng)都與細(xì)胞內(nèi)的收縮蛋白質(zhì)，主要與肌凝蛋白和肌纖蛋白的相互作用有關(guān)。第四節(jié)肌纖維的收縮功能181骨骼肌是由大量成束的肌纖維組成的，每條肌纖維就是一個(gè)肌細(xì)胞（內(nèi)含肌管組織）。肌纖維平行排列成肌束，兩端與由結(jié)締組織構(gòu)成的肌腱相融合，后者附著在骨上。通常四肢的骨骼肌在附著點(diǎn)之間至少要跨過(guò)一個(gè)關(guān)節(jié)，通過(guò)肌肉的收縮和舒張，就能導(dǎo)致肢體的屈曲和伸直。骨骼肌纖維接受運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢的支配，在有神經(jīng)沖動(dòng)傳來(lái)時(shí)，發(fā)生收縮。當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)到神經(jīng)末梢，首先進(jìn)行神經(jīng)-肌肉接頭的興奮傳遞，使骨骼肌纖維產(chǎn)生自己的AP；肌纖維內(nèi)部的興奮-收縮偶聯(lián)(在橫橋作用下，細(xì)肌絲沿粗肌絲之間的間隙，向肌小節(jié)中央（M線）作相對(duì)滑動(dòng)，使肌小節(jié)縮短而產(chǎn)生收縮。)機(jī)制導(dǎo)致肌纖維產(chǎn)生收縮。

骨骼