生理学课件第02章细胞的基本功能2017版护理本科人卫第3版.ppt

1,第二章 细胞的基本功能,见贤思齐焉，见不贤而内自省也。 论语里仁,2,细胞的基本功能,细胞膜 物质转运功能 信号转导功能（自学）：细胞膜受体；配体 生物电活动（神经细胞） 静息电位 动作电位 肌细胞的收缩（骨骼肌）,3,第一节 细胞膜的物质转运功能,4,病例遗传性球形红细胞增多症,患者女性，22岁。临床表现为贫血、黄疸，有十多年的贫血病史。该患者有明显的脾大。实验室检查表明该患者的红细胞大部分是小的球形红细胞，而且这种红细胞的渗透脆性较高。将患者的红细胞体外孵育时， 溶血较正常人严重。 如果加入糖和ATP可明显抑制溶血的发生。 查该患者红细胞内钠和钾浓度正常， 但细胞膜对钠和钾的通透性是正常的3倍，并且细胞膜上的钠-钾泵水平也是正常的3倍。,5,案例问题,红细胞为什么会破裂（溶血）？ 水的跨膜转运 钠和钾是如何通过细胞膜的？ 离子的跨膜转运 为什么加入糖和ATP能够抑制溶血？ 钠-钾泵的生理作用、意义,6,学习目标,熟悉单纯扩散转运的物质、动力 掌握易化扩散的概念、方式、转运物质、动力；熟悉载体介导的易化扩散和通道介导的易化扩散的特点 掌握主动转运的概念、方式、转运物质、动力 掌握钠-钾泵作用、生理意义 了解出胞和入胞,化学组成：脂质；蛋白质；糖 液态镶嵌模型,7,一、细胞膜的结构概述,8,二 、细胞膜的物质转运功能,跨膜物质转运的动力（决定转运方向） 势能（电-化学驱动力）：浓度势能；电荷势能 化学能：ATP 跨膜物质转运的方式 细胞膜的通透性 决定物质通过细胞膜的难易程度,9,二 、细胞膜的物质转运功能,脂溶性物质；气体；水 单纯扩散（simple diffusion） 动力：势能 非脂溶性的小分子物质或带电离子 细胞膜蛋白质辅助 易化扩散（facilitated diffusion） 主动转运（active transport） 大分子和颗粒物质 膜泡运输：出胞/入胞（吞噬；吞饮）,10,易化扩散（facilitated diffussion）,一些不溶于脂质或在脂质中溶解度很小的物质，在细胞膜结构中特殊蛋白质的协助下，从膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程 动力：势能 膜蛋白 载体（carrier）介导的易化扩散 通道（channel）介导的易化扩散,11,载体介导的易化扩散,转运物质：水溶性小分子物质 特点 结构特异性 饱和现象 竞争性抑制,12,通道介导的易化扩散,转运物质: 离子 基本特征 离子选择性 转运速度快 门控性 电压门控通道 化学门控通道 机械门控通道,细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程 动力：化学能（ATP） 膜蛋白 直接利用（原发性主动转运）：ATP酶（泵） 间接利用（继发性主动转运）：载体,13,主动转运,同向转运体 反向转运体,14,继发性主动转运举例,15,钠-钾泵（钠-钾依赖式ATP酶）,每分解一分子ATP，将3个Na+移出胞外，将2个K+移入胞内 维持钠和钾的跨膜梯度 细胞内高钾维持代谢反应 维持细胞内渗透压和细胞容积 细胞发生电活动的基础 生电效应 细胞外高钠提供势能储备 抑制剂: 哇巴因,16,案例问题,红细胞为什么会破裂（溶血）？ 水的跨膜转运 钠和钾是如何通过细胞膜的？ 离子的跨膜转运 为什么加入糖和ATP能够抑制溶血？ 钠-钾泵的生理作用、意义,17,小结,知识点1：物质的跨膜转运 记忆：易化扩散、主动转运的概念；通道、载体的特点 理解：物质跨膜转运的影响因素（动力、通透性） 应用：各转运方式转运的物质 知识点2：钠-钾泵 记忆：钠钾泵的生理作用 理解：钠钾泵的生理意义 应用：钠钾泵异常对机体的影响,第三节 细胞的生物电现象,18,我不欲人之加诸我也，吾亦欲无加诸人。 论语公冶长,病例原发性高血钾周期性麻痹,患者男性，10岁。患有肌肉麻痹症，肌肉周期性挛缩并伴有疼痛，随后反应迟缓，肌肉发生瘫痪。体格检查：血钾 6.8 mmol/L（正常4.5 mmol/L），细胞内钾离子明显降低，症状发生时，骨骼肌细胞膜静息电位幅度降低。同时使用胰岛素和沙丁胺醇（2受体激动剂），症状得到明显缓解。,19,20,案例问题,患者为什么会瘫痪？ 兴奋和兴奋性 患者静息电位为什么会降低？ 静息电位的产生机制 细胞内外钾离子浓度异常与瘫痪有什么关系？ 生物电现象：静息电位和动作电位 动作电位的产生条件 为什么肌肉先出现挛缩再出现瘫痪？ 动作电位的产生机制,一、静息电位（resting potential）及其产生机制,细胞处于静息状态时，膜两侧存在的外正内负的电位差 以神经细胞为例：-70 mV,21,静息电位,极化（polarization） 超极化（hyperpolarization） 去极化（depolarization） 超射（overshoot） 复极化（repolarization）,22,静息电位产生的机制,离子的跨膜转运/流动 电-化学驱动力（electrochemical driving force） 浓度差钠-钾泵 细胞膜的选择通透性 离子通道,23,平衡电位,驱动力：浓度差；电荷差 平衡电位：电驱动力 = -化学驱动力 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,影响静息电位的因素,K+平衡电位 细胞内外K+浓度差 K+外流 细胞膜对Na+的通透性 Na+内流 去极化 钠泵活动水平 超极化,25,二、动作电位及其产生机制,细胞的动作电位（action potential） 细胞受刺激时在静息电位基础上产生的可扩布的电位变化 峰电位（spike potential） 去极相 复极相 后电位（after-potential） 负后电位 正后电位,26,动作电位产生机制,动作电位的产生机制：离子的跨膜流动 电-化学驱动力及其变化 细胞膜通透性的变化,27,动作电位产生机制,28,动作电位的产生机制,离子跨膜流动 电化学驱动力 离子通道 去极相 Na+内流（ Na+平衡电位） 钠通道 河豚毒 复极相 K+外流 钾通道 四乙胺,29,动作电位的产生条件与阈电位,阈电位（threshold potential） 能触发动作电位（钠通道大量开放）的膜电位临界值 能触发膜去极化与钠通道开放形成正反馈的膜电位水平,30,动作电位的特点,“全或无”现象 要么不产生，要产生就是最大幅度 不衰减性传导 幅度不会因为传导距离的增加而减小 脉冲式 动作电位之间总有一定的间隔（绝对不应期）,31,动作电位的传导,细胞膜依次产生动作电位 机制：局部电流,32,跳跃式传导（saltatory conduction）,有髓神经纤维 只能在郎飞结处产生动作电位,33,兴奋性,刺激与反应 刺激的条件 强度 阈强度（threshhold）：当一个刺激的其它参数不变时，刚好引起组织产生反应的刺激强度 阈刺激；阈上刺激；阈下刺激 持续时间 强度-时间变化率 反应 兴奋；抑制,34,兴奋性,兴奋性（excitability） 对刺激产生兴奋的能力或特性 可兴奋组织（共同反应：动作电位） 神经组织 神经冲动 肌组织 收缩 腺组织 分泌 衡量指标：阈强度（与兴奋性成负相关）,35,兴奋性的周期性变化,绝对不应期 相对不应期 超常期 低常期,36,三、局部电位及其特性,阈下刺激使少量钠通道开放 特点 随刺激强度增大而增大 衰减性传导 总和反应 空间总和 时间总和,37,38,案例问题,患者为什么会瘫痪？ 兴奋和兴奋性 患者静息电位为什么会降低？ 静息电位的产生机制 细胞内外钾离子浓度异常与瘫痪有什么关系？ 生物电现象：静息电位和动作电位 动作电位的产生条件 为什么肌肉先出现挛缩再出现瘫痪？ 动作电位的产生机制,39,小结,知识点3：静息电位 记忆：静息电位的概念、产生机制；与膜电位变化有关的名词 理解：离子跨膜流动的影响因素 应用：血钾异常对静息电位的影响 知识点4：动作电位 记忆：动作电位的概念、组成、特点、产生机制、传播机制；钠通道的特点；阈强度、阈刺激、阈电位 理解：动作电位幅度的影响因素；钠通道再生性循环；跳跃式传导的意义 应用：钠通道阻断剂的临床应用,40,小结,知识点5：兴奋性及其变化 记忆：兴奋性的概念、衡量指标；可兴奋组织；神经细胞兴奋性的周期性变化 理解：细胞膜电位和钠通道对兴奋性的影响 应用：电解质异常对细胞兴奋性的影响 知识点6：局部电位 记忆：局部电位的概念、特点 理解：局部电位与动作电位的区别以及关系 应用：人体中的局部电位,第四节 肌细胞的收缩,41,知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 论语雍也,病例重症肌无力,患者女性，30岁，近三个月来感觉浑身乏力和易疲劳。近一周，上述症状明显加重，梳头困难并伴有眼睑下垂，上楼梯时几次摔倒在地，休息后可缓解。体格检查：血清中胆碱能受体抗体增多，重复刺激运动神经元时骨骼肌的反应下降。使用新斯的明治疗后症状减轻。,42,43,案例问题,患者为什么会出现肌无力的表现？ 神经-肌接头的兴奋传递 兴奋-收缩耦联 骨骼肌收缩机制 患者的症状为什么休息后缓解，而反复刺激运动神经骨骼肌的反应性下降？ 胆碱能受体抗体与患者症状有什么关系？ 如何进行治疗？新斯的明为什么有效？ 神经-肌接头的兴奋传递,44,学习目标,掌握神经-肌接头兴奋传递的过程 熟悉兴奋-收缩耦联的过程、结构基础、关键离子 熟悉骨骼肌收缩的机制、肌丝的分子组成及其作用 了解肌肉收缩的形式、影响因素,骨骼肌神经-肌接头处兴奋的传递,骨骼肌神经-肌接头处的结构,45,骨骼肌神经-肌接头处的结构,接头前膜 突触小泡（乙酰胆碱） 接头间隙 接头后膜（终板膜） N2型乙酰胆碱受体 乙酰胆碱酯酶,46,骨骼肌神经-肌接头处兴奋的传递过程,电-化学-电 神经末梢动作电位（电）乙酰胆碱释放（化学） 钙通道开放（去极化）细胞内Ca2+ 突触囊泡释放乙酰胆碱：出泡（量子式释放） 乙酰胆碱（化学）骨骼肌细胞动作电位（电） 乙酰胆碱受体开放Na+内流终板膜去极化 终板电位（局部电位）骨骼肌细胞动作电位 微终板电位：单个囊泡释放的乙酰胆碱引起的终板膜电位微小的去极化 乙酰胆碱酯酶分解乙酰胆碱,47,骨骼肌的兴奋-收缩耦联,肌管系统 三联管,48,骨骼肌的兴奋-收缩耦联,三联管 T管 肌质网 L型钙通道 Ca2+释放通道 钙泵（钙回收）,49,横纹肌细胞的兴奋-收缩耦联,50,骨骼肌的收缩机制,肌丝滑行理论（myofilament sliding theory）,51,肌丝的分子组成,粗肌丝 肌球蛋白（myosin） 横桥（cross-bridge） 与细肌丝结合 向M线方向扭动 ATP酶活性,52,肌丝的分子组成,细肌丝 肌动蛋白（actin） 构成细肌丝主干 横桥结合位点 原肌球蛋白（tropomyosin） 掩盖横桥结合位点 肌钙蛋白（troponin） T亚单位：与原肌球蛋白相连 I亚单位：与肌动蛋白相连 C亚单位：能够与Ca2+结合,53,肌丝滑行的基本过程,54,化学能机械能 横桥周期 （cross bridge cycling） 结合 摆动 解离 复位,骨骼肌的收缩形式,等长收缩和等张收缩 单收缩和强直收缩,55,影响骨骼肌收缩的主要因素,前负荷（preload） 初长度（initial length） 最适初长度（optimal initial length）,56,影响骨骼肌收缩的主要因素,后负荷（afterload） 与产生张力呈正相关 与收缩速度呈负相关 肌肉收缩能力（contractility） 细胞内Ca2+浓度 ATP酶活性,57,58,案例问题,患者为什么会出现肌无力的表现？ 神经-肌接头的兴奋传递 兴奋-收缩耦联 骨骼肌收缩机制 患者的症状为什么休息后缓解，而反复刺激运动神经骨骼肌的反应性下降？ 胆碱能受体抗体与患者