動物生理學 第二章細胞基本生理

細胞基本生理

Cellphysiology目的要求：

復習細胞膜的基本結(jié)構，

熟悉細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能通道與載體

了解跨膜信號傳遞過程；

掌握生物電產(chǎn)生和沖動傳導的基本原理

清楚肌肉收縮過程。一、細胞膜的基本結(jié)構和功能1.1

細胞膜的基本結(jié)構液態(tài)鑲嵌模型保護細胞、物質(zhì)交換、傳遞信息、能量轉(zhuǎn)換運動和免疫等。1.2

細胞膜的基本功能1.2.1物質(zhì)轉(zhuǎn)運（1）被動轉(zhuǎn)運：簡單擴散simplediffusion易化擴散facilitateddiffusiona.載體蛋白（船）

b.通道蛋白（橋）（2）主動轉(zhuǎn)運（3）胞吐與吞飲（1）被動轉(zhuǎn)運a.簡單擴散

Simplediffusion非極性極性小分子b.易化擴散—載體可飽和性選擇性c.易化擴散—通道非門控通道門控通道(Ionchannel)：化學門控通道電壓門控通道機械門控通道Ionselectivity

(離子選擇性)Gating(門控特性)水通道化學門控Chemically-gatedchannel乙酰膽堿Ach電壓門控Na+通道

voltage-gated

sodiumchannel電壓感受器voltage-sensor電壓門控式鈉離子通道三種狀態(tài)關閉（備用）激活失活備用

細胞膜電勢變化機械門控式通道

Mechanically-gatedClosedOpenStretch逆電化學梯度消耗能量(2)主動轉(zhuǎn)運鈉泵（Na-K-ATP酶），每分解1分子ATP，排出3個Na+，攝入2個K+。斯科(JensC.Skou)，1997

。1/3

活動的結(jié)果？同向共轉(zhuǎn)運逆向共轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運載體與通道小結(jié)細胞膜的形態(tài)變化(3)胞吐與內(nèi)吞

跨膜信息傳遞基本過程：第二信使學說1.2.2信息傳遞膜受體：細胞膜上專一性結(jié)合激素、神經(jīng)遞質(zhì)以及其他化學活性物質(zhì)并引起細胞特異反應的特殊蛋白質(zhì)。

第二信使cAMPcGMPcTMPetc.腎上腺素

受體

G蛋白

腺苷酸環(huán)化酶

CAMP

蛋白激酶

磷酸化酶

肌糖元

TwomajorpathwaysbywhichG-protein-linkedcell-surfacereceptorsgeneratesmallintracellularmediators刺激與反應stimulus&reaction適宜刺激與不適宜刺激直接刺激與間接刺激二、細胞的興奮性和生物電現(xiàn)象2.1細胞的興奮性及其變化2.1.1細胞的興奮性興奮與興奮性excitation&excitability2.1.２引起細胞興奮的條件

(一)組織的機能狀態(tài)

（二）刺激的特征時間、強度閾強度thresholdintensity

閾刺激、閾上刺激、閾下刺激?；鶑姸龋鹤畹偷拈搹姸?/p>

時值

chronaxie2.1.3興奮性的變化ａ.興奮后興奮性的變化絕對不應期：absoluterefractoryperiod0.3ms相對不應期：relativerefractoryperiod3ms超常期：supernormalperiod12ms低常期：subnormalperiod70ms

ｂ.閾下總和

閾下刺激相繼或同時作用時，有可能引起一次興奮，稱為閾下總和。生物體在生命活動過程中所表現(xiàn)的電現(xiàn)象稱為生物電

bioelectricity

研究歷史：1786伽伐尼/伏特發(fā)現(xiàn)與爭論1902伯恩思坦“膜學說”1939霍奇金、赫胥里“離子學說”2.２細胞的生物電生物電的產(chǎn)生依賴于細胞膜對化學離子的選擇通透性及其在不同條件下的改變。靜息電位

RestingPotentialRP細胞未受到刺激時，即細胞處于靜息狀態(tài)下細胞膜兩側(cè)所存在的電位差，稱為靜息膜電位

2.2.1靜息電位及其產(chǎn)生機制

外正、內(nèi)負-65mv→-100mv“極化”、“去極化”、“反極化”、“超極化”、“復極化”形成機理：由于Na+泵的作用，膜兩側(cè)Na+、K+不均衡分布，分別具有向膜內(nèi)、外擴散的趨勢，其離子通透性的大小取決于膜上相應離子通道開放情況。表2-1典型的哺乳動物細胞內(nèi)外離子濃度的比較（mmol/L）

組份胞內(nèi)胞外

K+1405Na+5～15145

K+的平衡電位動力：濃度差阻力：電位差濃度電勢靜息條件下，細胞膜對Na+不通透，對K+通透動作電位

ActionpotentialAP.

細胞受到有效刺激后，在靜息電位的基礎上，細胞膜發(fā)生一次短暫的電位波動，稱為動作膜電位，簡稱動作電位。

2.2.1動作電位及其產(chǎn)生機制形成機理Na+內(nèi)流--去極化和反極化Na+內(nèi)流達平衡K+外流--復極化Na+泵活動加強Na+通道激活，0.5ms內(nèi)通透性增加500倍。“正反饋”

“全或無”的特性三、神經(jīng)興奮時表現(xiàn)為AP，AP沿神經(jīng)纖維的傳播稱為神經(jīng)沖動。

神經(jīng)沖動的產(chǎn)生神經(jīng)沖動的傳導三、神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導刺激局部電位閾電位鋒電位與后電位局部電位：由閾下刺激引起Na+少量內(nèi)流而形成的膜電位，局部興奮、局部去極化3.1神經(jīng)沖動的產(chǎn)生

特點：隨刺激強度增強而增大其幅度，無不應期，不傳播，可以擴散、總和閾電位：RP去電極達到某一臨界數(shù)值，引起Na+通道大量開放，Na+大量內(nèi)流而爆發(fā)AP。

電壓門控通道

Hodgkin循環(huán)鋒電位：神經(jīng)沖動的表現(xiàn)形式，幅度為RP與超射之和后電位：鋒電位之后的微小電位波動；包括負后電位和正后電位。有髓纖維與無髓纖維絕緣的髓鞘（雪旺氏細胞）郎飛氏節(jié)3.2神經(jīng)沖動的傳導傳導：同一細胞內(nèi)的傳播傳遞：不同細胞間的傳播“局部電流學說”“跳躍式傳導”絕緣的髓鞘（雪旺氏細胞）郎飛氏節(jié)快20倍組成神經(jīng)干的許多Nf生物電變化的總和。一定范圍內(nèi)，隨刺激強度的增加，AP的幅度從無到有逐漸增大，直至達到一最大幅度隨傳播距離增加，AP被分解為若干成分。原因：纖維愈粗，閾值愈低，傳導速度愈快。3.3神經(jīng)干的復合動作電位（1）

生理完整性

（2）

傳導的絕緣性

（3）

雙向傳導性

（4）

非遞減性

（5）相對不疲勞性

蛙神經(jīng)50~100次/s9~12小時3.4神經(jīng)傳導的一般特性4.1神經(jīng)-肌肉接頭的興奮傳遞4.2

骨骼肌收縮的機制4.3骨骼肌收縮的代謝四、骨骼肌的收縮運動終板：運動神經(jīng)纖維末梢與骨骼肌細胞之間相聯(lián)結(jié)借以傳遞興奮的特殊結(jié)構。運動單位：一個α運動神經(jīng)元的所有分支所支配的全部肌纖維。幾條至幾千條，與肌肉運動的特點有關4.1神經(jīng)-肌肉接頭的興奮傳遞突觸前膜終板膜突觸間隙4.1.1運動終板的形態(tài)結(jié)構AP前膜去極化乙酰膽堿后膜受體Na+-K+通道離子流動終板電位