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生理学 第一章绪论主讲 医学生理学教研室 第一节生理学的研究对象和任务一 生理学的概念及任务1 什么是生理学 生理学 Physiology 是生物科学的一个分支 是研究生物机体功能 function 的科学 包括细菌生理学 植物生理学 动物生理学 人体生理学等 人体生理学 HumanPhysiology 是研究人体功能活动规律 血液循环 呼吸 消化 排泄 内分泌 生殖 行为表现 思维等 的科学 生理学是一门实验性的科学 一切生理学的理论都来自实验 2 生理学发展简史以科学实验研究为特征的近代生理学是从17世纪开始的 英国医生哈维 WilliamHarvey 1578 1657 用动物活体实验的方法 第一次科学地阐明了血液循环的途径和规律 被公认为近代生理学的奠基人 为现代生理学 modernphysiology 奠定了基础 20世纪初 俄国著名生理学家巴甫洛夫 1849 1936 研究了大脑的功能 创建了高级神经活动学说 对医学 生理学 心理学甚至哲学产生深远的影响 1939年美国生理学家坎农 W B Cannon 1871 1945 在内环境恒定概念的基础上 提出 稳态 的概念 我国近代生理学形成的标志是1926年中国生理学会的成立 林可胜 1897 1969 是我国近代生理学和中国生理学会的奠基人 又是我国消化生理学的先驱 蔡翘 1897 1990 也是我国近代生理学的奠基人之一 他还是我国著名的医学教育家 是我国近代第一位用中国语言和文字讲授生理学和编写生理学教材的人 张锡钧 1899 1988 在神经化学递质乙酰胆碱的研究中取得系列的创新性或果 受到国内外生理学界的高度评价 冯德培 王志均等 都为我国生理学的发展做出过杰出贡献 为什么要学习生理学 1 只有认识了 正常 才能认识 异常 疾病 2 认识了正常 才能想方设法维持正常 防止异常 3 生理学的发展可促进临床医学和预防医学的发展 4 学习与掌握一些实验技术 培养观察分析和解决问题的能力 怎样学好生理学 端正态度 循序渐进 认真听课 及时复习 刻苦钻研 多提问题 独立思考 纵横对比 全面理解 重点记忆 重视实验 提高技能 3 生命活动的基本表现蛋白质和核酸是一切生命活动的物质基础 生命活动至少包括以下三种基本活动 新陈代谢 Metabolism 生物体是在不断地更新自我 破坏和清除已经衰老的结构 重建新的结构 这一贯穿生命活动的全过程 称为Metabolism Metabolism一旦停止 生命活动也就结束 生物体对外界环境变化的反应及兴奋性生物体所处的外界环境是经常发生变化的 生物体能对环境的变化作出适当的反应 以适应变化的环境 这是一切生物体普遍具有的功能 具有对刺激产生生物电反应的能力称为兴奋性 excitability 凡能引起某种组织产生兴奋的最弱 最小 刺激强度称阈刺激 thresholdstimulation 阈刺激的倒数 1 thresholdstimulation 可以作为测定兴奋性高低的指标 生殖 Reproduction 生物体能产生与自己相类似的个体称为生殖 一个单细胞经过分裂成为两个子代细胞 就是生殖 因此 生殖也是生命活动的基本表现之一 二 生理学研究的三个水平 一 细胞和分子水平的研究细胞的生理特性是由构成细胞的各个分子 特别是生物大分子的物理学和化学特性决定的 在这个水平上进行研究的对象是细胞和构成细胞的分子 这方面的知识称为细胞生理学 cellphysiology 或普通生理学 generalphysiology 二 器官和系统水平的研究要了解一个器官或系统的功能 它在机体中所起的作用 它的功能活动的内在机制 以及各种因素对它活动的影响 这都需要从器官和系统的水平上送行现察和研究 三 整体水平的研究在整体情况下 体内各个器官 系统之间发生相互联系和相互影响 各种功能互相协调 使机体成为一个完整的整体 在变化的环境中维持正常的生命活动 从整体水平上的研究 就是以完整的机体为研究对象 观察和分析在各种生理条件下不同的器官 系统之间互相联系 互相协调的规律 上述三个水平的研究 它们相互间不是孤立的 而是互相联系 互相补充的 要阐明某一生理功能的机制 一般需要对细胞和分子 器官和系统 以及整体三个水平的研究结果进行分析和综合 得出比较全面的结论 近年来随着物理 化学 数学 电子计算机等的发展 应用这些科学成果 研究生理功能活动 发展出很多新兴的研究领域 如数学模型 系统分析 计算机模拟等等 相信随着各学科领域的发展 对生理学的研究会越来越深入 第二节机体的内环境成人液体占身体重量的约60 分为两大类 约2 3的液体 约占体重的40 分布在细胞内 为细胞内液 其余1 3的液体 约占体重的20 分布在细胞外 细胞外液 约1 4 约占体重的5 分布在心血管系统内 也就是血浆 约3 4 约占体重的15 分布在心血管系统之外 即组织液 细胞直接接触的外界环境称为外环境 externalenvironment 例如环境的温度 湿度 阳光 空气等等 人类不仅接触自然环境 还有社会环境 人体的细胞一般不能直接与外界环境发生接触 直接生存的环境是细胞外液 所以 细胞外液是机体中细胞所处的内环境 internalenvironment 只有保持内环境相对稳定 复杂的多细胞动物才有可能生存 内环境各种理化因素经常保持相对的恒定 稳态 homeostasis 这一概念不仅说明了内环境是相对稳定的这一现象 而且包含了机体维持内环境相对稳定的调节过程 机体的一切调节活动最终的生物学意义在于维持内环境的恒定 第三节生理功能的调节机体对各种功能活动的调节的方式主要有三种 即神经调节 nervousregulation 体液调节 humoralregulation 和自身调节 autoregulation 1 神经调节 Nervousregulation 神经系统 Nervoussystem 是调节全身各种功能活动的系统 通过nervous的调节称为nervousregulation 神经调节的基本活动方式是反射 reflex 反射的通路包括五个组成部分 反射弧 感受器 传人神经 中枢 传出神经 效应器 五部分中任何一部分结构被破坏或功能障碍都会使反射不能完成 2 体液调节 Humoralregulation 一般是指由某一器官或组织分泌的化学物质 hormone 激素 通过血液循环 到达另一器官 调节它的功能活动 如肾上腺髓质可以分泌肾上腺素和去甲肾上腺素 通过血液循环达心脏和血管 调节心血管活动 甲状腺分泌甲状腺激素调节全身的能量代谢等等 很多内分泌腺并不是独立于神经系统的 它们也直接或间接受到神经系统的调节 因此 也可以将体液调节看成是神经调节的一个环节 成为 神经 体液调节 nervous humoralregulation 人体内的功能调节大多是这种复合式的调节 近来发现某些组织可产生一些化学物质 它们并不随血流流到其他器官起作用 而是在组织液中扩散 调节邻近组织的功能活动 称为局部体液因素和旁分泌调节 paracrineregulation 组织代谢活动产生的代谢产物如C02 乳酸等 有扩张小血管的作用 属于局部体液因素 因此从广义上看 上述这些调节都属humoralregulation范围 3 自身调节 Autoregulation 机体内有些调节既不依赖神经也不依赖体液 而由自身对刺激产生适应性反应 称为Autoregulation 例如将心肌或骨骼肌拉长后 再刺激引起肌肉收缩 其收缩力明显加强 第四节体内的控制系统用工程技术控制原理和方法来分析研究人体许多功能的调节 可以看到功能调节过程和控制过程有共同的规律 任何控制系统都由控制部分和受控部分组成 从控制论的观点来分析 控制系统可分为非自动控制系统 反馈控制系统和前馈控制系统三大类 一 非自动控制系统非自动控制系统是一个开环系统 即系统内受控部分的活动不会影响控制部分的活动 这种控制方式是单向的 即仅由控制部分对受控部分发出活动的指令 这种控制方式使受控部分的活动实际上不能起调节作用 在人体正常生理功能的调节中 这种方式是极少见的 二 反馈控制系统在整体 被调节的器官 效应器 在功能活动发生改变时 往往这一变化的信息又可以通过回路反映到调节系统 改变其调节的强度 形成一种调节回路 人们常常用 反馈 feedback 一词表示这种调节方式 在反馈控制系统中 反馈信号对控制部分的活动可发生不同的影响 如果它的终产物或结果降低这一过程的进展速度 称为负反馈 negativefeedback 如果是加速或加强这一过程的进展速度则称为正反馈 positivefeedback 一 负反馈控制系统负反馈控制系统的作用是使系统保持稳定 机体内环境之所以能维持稳态 就是因为有许多负反馈控制系统的存在和发挥作用 二 正反馈控制系统正反馈控制系统的活动使整个系统处于再生状态 与负反馈相反 正反馈不可能维持系统的稳态或平衡 而是破坏原先的平衡状态 正反馈控制系统数量很少 例如 血液凝固是正反馈控制 排尿反射 正常分娩过程等 人体中的各种反馈调节回路中有的比较简单 有的则很复杂 它可以包括复杂的神经调节和体液调节综合完成调节某一生理功能活动 三 前馈控制系统在神经系统的调节控制中 除反馈控制外 还有前馈控制 feed forwardcontro1 例如控制部分发出信号 指令受控部分进行某一活动 同时又通过另一快捷途径向受控部分发出前馈信号 及时地调控受控部分的活动 例如 要完成某一动作 脑发出神经冲动指令一定的肌肉收缩 同时又通过前馈机制 使这些肌肉的收缩受到制约 不致收缩过度 从而使整个动作完成得更准确 作业 1 人体生理功能活动的主要调节方式有哪些 各有何特征 其相互关系如何 2 何谓内环境和稳态 有何重要生理意义 3 简述人体机能活动的自动控制原理 谢谢 主讲人黄志华 第二章细胞的基本功能CHAPTER2THEBISICFUNCTIONSOFCELL邱春復主讲医学生理学教研室 第一节细胞膜的结构和物质转运功能细胞 构成机体的最基本的结构和功能单位 一 细胞膜的基本结构液态镶嵌模型 图 组成 脂质 蛋白质 糖类 图 1 脂质双分子层 细胞膜的基本骨架含 磷脂 胆固醇 鞘脂 磷脂磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇 2 蛋白质 多为球形蛋白质表面蛋白质 外周蛋白质 整合蛋白质 镶嵌蛋白质 功能 物质转运功能 受体功能 图 识别功能 连接功能 催化功能3 糖类 糖蛋白或糖脂是细胞的特异性 标志 二 细胞膜的跨膜物质转运功能 一 单纯扩散1 定义扩散 单纯扩散 脂溶性小分子物质由高浓度向低浓度跨膜移动的过程 2 扩散通量 Mmol s cm2影响因素 膜内外物质浓度差 电压差膜的通透性3 转运的物质 O2 CO24 特点 高浓度 低浓度 不耗能 二 膜蛋白介导的跨膜转运 易化扩散1 定义非脂溶性小分子物质 在特殊膜蛋白质帮助下 由高浓度向低浓度一侧转运的过程 2 特点 高浓度 低浓度 不需耗能 具有选择性 通透性可改变 3 通道介导的易化扩散 离子通道 转运的物质 离子 Na K 等 特点 a 通道蛋白功能状态可以改变图激活 开放 失活 关闭 备用 静息 b 通过 闸门 进行调控c 有选择性 转运结果 电化学势能平衡 分类 化学门控通道 N Ach受体电压门控通道 Na 通道机械门控通道 内耳毛细胞4 经载体介导的易化扩散 图 转运的物质 GS AA进入一般细胞共同特点 结构特异性 饱和现象 竞争性抑制 被动转运 单纯扩散易化扩散主动转运 1 定义 指细胞膜将物质分子 或离子 逆浓度差和电位差转运的过程2 生物泵 实质就是ATP酶如 钠 钾泵 质子泵 等 钠泵 钠 钾泵或Na K ATP酶 图 激活 细胞内的 Na 细胞外的 K 作用 3个Na 移到膜外2个K 移入细胞内 生理作用 形成细胞外高Na 细胞内高K a 离子势能贮备是生物电产生的基础 促进某些物质的逆浓度差的跨膜转运 如GSb 细胞内高K 是某些生化反应必需c 防止细胞水肿3 分类原发性主动转运继发性主动转运 图 各种跨膜转运机制的特征 三 出胞和入胞大分子物质进出细胞的方式1 出胞 各种分泌活动 神经递质的释放2 入胞 受体介导式入胞 图 小结 1 膜的化学组成和分子结构 2 细胞膜的跨膜物质转运功能 单纯扩散 易化扩散 主动转运 继发性主动转运 出胞 入胞 双语词汇 液体镶嵌模型 fluidmosaicmodel 单纯扩散 simplediffusion 易化扩散 facilitateddiffusion 化学门控通道 chemiscally gatedchannel 电压门控通道 voltage gatedchannel 载体 carrier 主动转运 activetransport 被动转运 passivetransport 继发性主动转运 secondactivetransport 钠 钾泵 Na K pump 出胞 exocytosis 入胞 endocytosis 作业 1 细胞膜的跨膜物质转运形式有几种 举例说明之 2 比较单纯扩散和易化扩散的异同点 3 Na K 泵活动有何生理意义 第二节细胞的跨膜信号传递功能 跨膜信号转导概念指外界信号 化学分子 光 声音等 作用于细胞膜表面的受体 引起膜结构中一种或多种特殊蛋白质构型改变 将外界环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内 再引发靶细胞功能改变 几种主要的跨膜信号转导方式 由离子通道完成的跨膜信号传递刺激信号 膜通道蛋白开放 离子移动 膜电位变化 膜内信息 细胞功能改变1 化学门控通道 配体门控通道 举例 N 型乙酰胆碱受体又称 通道型受体促离子型受体 2 电压门控通道在跨膜电位改变时 通道开放 如 K Ca 通道3 机械门控通道 内耳毛细胞中4 细胞间通道 即缝隙连接 图 举例 神经兴奋引起肌收缩神经冲动 神经末梢 释放ACh 终板膜化学门控通道开放 终板电位 电压门控Na 通道 肌膜AP 胞浆Ca2 升高 肌收缩 由受体 G 蛋白 膜效应器酶完成的跨膜信号传递1 受体概念 指能与配体特异性结合的蛋白质特性 1 特异性 2 饱和性 3 可逆性 蛋白结构 图 分类 GsGi 效应器酶 Ac PLC 离子通道利用胞浆或胞膜中的物质生成第二信使4 第二信使 cAMPcGMPIP3DGCa 信号传递过程 图 图 化学信号 激素 递质等 特异性受体 受体 配体复合物 蛋白中介 激活效应器酶系 第二信使 激活蛋白激酶 蛋白质磷酸化 生理效应 由激酶受体完成的跨膜信号转导受体结构与功能 图 膜外段 能与配体相结合 跨膜 螺旋 膜内段 自身酪氨酸残基磷酸化受体激活蛋白磷酸化底物酪氨酸残基磷酸化 跨膜信号转导和原癌基因原癌基因 与致癌病毒 碱基排列顺序相一致 存在于正常细胞 其正常表达为生命必需 表达产物与跨膜信号转导有关即刻早期基因 又称快速基因 即早基因 第三信使 第三节细胞的生物电现象 细胞的生物电现象 兴奋性与兴奋的概念1 兴奋性 指可兴奋细胞接受刺激后产生 反应的能力2 兴奋 指产生的反应兴奋的外部表现与实质 3 刺激引起兴奋的条件 一定的强度一定的作用持续时间一定的时间 强度变化率 一 细胞膜的被动电学特征 一 膜电容和膜电阻 二 电紧张电位生物电记录方法 图 二 静息电位RP概念 指细胞在静息状态时 细胞膜两侧的电位差 图 极性 内负外正 大小用负值表示大小 神经元 90mv 几个概念 极化 静息时 膜两侧的内负外正状态超极化 膜内电位向负值变大的方向变化去极化 膜内电位向负值减小的方向变化复极化 由去极化或超极化向RP值恢复反极化 膜内为正 膜外为负的状态 二 静息电位产生的机制静息时 细胞内外各种离子的浓度分布不均 细胞膜对K 通透 对Na 不通透 K 外流的形成K 平衡电位 表 静息电位是K 平衡电位影响因素 1 细胞外K 浓度 图 胞外K 浓度升高 静息电位减小 2 钠 钾泵的作用 三 动作电位AP 一 细胞的动作电位概念 AP是膜两侧电位在RP基础上发生的一次可扩布的快速而可逆的倒转和复原 图去极相去极化超射锋电位复极相 复极化初期后电位复极化后期 负后电位 后超极化 正后电位 二 动作电位的产生机制1 电化学驱动力 2 动作电位期间膜电导的变化 3 膜电导与离子通道 膜片钳技术 锋电位 上升支 去极相由Na 内流形成 是Na 的平衡电位有效刺激 部分Na 通道开放 少量Na 膜去极化 阈电位 大量Na 通道开放 大量Na 内流 膜内负电位消失 出现正电位 下降支 复极相Na 通道失活 K 通透性升高 Na 内流停止 K 外流 膜内电位由正向负值变化 静息电位 AP的产生实质上是受刺激后Na K 通道状态改变导致膜对Na K 通透性 电导 改变的结果 图 K 通道 是电压依赖式离子通道 有开 关两种状态阻断剂 四乙基胺 四氨基吡啶Na 通道 是电压及时间依赖式离子通道 有开 关 失活三种状态 图 阻断剂 河豚毒素 局麻药后电位后去极化 快速K 外流堆积 复极化减慢后超极化 钾通道开放时间长 过多钾外流 动作电位的特点 a 全或无 现象 动作电位一旦产生就达到最大值 其幅度不会因刺激强度的加强而增大 b 不衰减传导c 脉冲式 不会重合d 不同细胞 AP的幅度和持续时间不同 图 4 动作电位的引起和阈电位 阈电位和锋电位的引起刺激 阈电位 AP1 阈电位TP 是一种膜电位的临界值 能触发AP 是引起钠通道大量开放的膜电位值 即钠内流形成正反馈的膜电位值 RP和TP的差值大 细胞兴奋性低 差值小 兴奋性高 2 阈强度 使细胞膜去极化到阈电位的最小刺激强度 局部兴奋 图 特点 图 1 电位幅度小 呈衰减性传导 2 等级性 非 全或无 式 3 可以总和 时间总和空间总和 三 动作电位的传导 局部电流学说AP在同一细胞上是以局部电流的形式传导的局部电流 已兴奋膜与未兴奋膜之间存在电位差 而发生的电荷移动 神经纤维AP的传导 神经冲动 1 无髓神经纤维AP的传导 图 2 有髓神经纤维AP的传导在两个相邻的郎飞结间呈跳跃式传导传导速度快 节能 影响传导速度的因素 轴突直径是否有髓鞘 特点 双向传导不衰减传导绝缘性相对不疲劳性 复合AP 神经干AP细胞外记录法 双向或单向复合AP 图 复合AP在一定范围之内可随刺激强度的增大而增大 四 缝隙连接 电突触 电阻小 传导速度快 双向传导四 组织的兴奋和兴奋性 一 兴奋和可兴奋细胞概念 兴奋 细胞对兴奋发生反应的过程 可兴奋细胞 凡在受刺激后能产生动作电位的细胞 二 组织的兴奋性和阈刺激刺激 细胞所处环境因素的变化 4 反应及两种形式 兴奋和抑制 5 阈强度 固定刺激时间及强度时间变率 刚能引起组织产生反应的刺激强度 简称阈值 阈值大则兴奋性低 反之亦然阈上刺激阈下刺激阈刺激 三 细胞兴奋后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 正常 图 第四节肌细胞的收缩一 横纹肌 一 骨骼肌神经 肌肉接头处的兴奋传递1 神经肌肉接头处的结构 图 接头前膜接头后膜即终板膜接头间隙2 神经肌肉接头处兴奋的传递过程AP 接头前膜Ca2 通道开放 Ca2 内流 囊泡移动 融合 出胞作用 Ach释放 ACh与后膜N 型ACh受体结合 通道开放 Na 内流 终板电位 肌膜Na 通道开放 AP 终板电位及微终板电位Ach的释放 量子式释放Ach的灭活 胆碱脂酶 被新斯的明抑制 N 型受体阻断剂 箭毒 银环蛇毒3 神经肌肉接头处兴奋传递的特征a 单向传递b 时间延阁c 易受环境因素变化的影响d 是1对1的传递 二 横纹肌细胞的微细结构1 肌原纤维和肌小节 图 1 肌原纤维明带 长度可变 其正中的暗线为Z线暗带 长度固定 正中相对透明区为H带H带中央的暗线称为M线 2 肌小节 两条Z线间的区域长度 1 2明带 暗带 1 5 3 5 m 2 肌管系统 图 1 横管 由胞膜向内凹入形成 2 纵管 肌浆网 三联管 由每一横管和来自两侧肌小节的纵管终末池构成作用 把横管传来的信息和终池Ca2 释放联系起来 三 横纹肌的收缩机制 肌丝滑行学说肌丝滑行学说 肌细胞收缩时肌原纤维缩短 是细肌丝向粗肌丝滑行的结果1 肌丝的分子结构 1 粗肌丝 由肌凝蛋白构成 图 横桥的作用 a 具有与细肌丝结合的位点b 具有ATP酶的活性 2 细肌丝 图 a 肌动蛋白 又称肌纤蛋白具有与横桥结合的位点b 原肌凝蛋白 覆盖结合位点c 肌钙蛋白与Ca2 结合 原肌凝蛋白构象改变 暴露结合位点收缩蛋白 肌凝蛋白与肌动蛋白调节蛋白 原肌凝蛋白和肌钙蛋白 2 肌丝滑行的基本过程 图 肌浆中Ca2 升高 Ca2 与肌钙蛋白结合后构象改变 原肌凝蛋白的双螺旋结构发生扭转 肌纤蛋白的横桥结合位点暴露 横桥和肌纤蛋白结合 横桥扭动 脱离 再结合 再扭动 横桥循环 横桥周期 细肌丝向M线方移动 ATP的作用 提供能量使横桥脱离 四 骨骼肌细胞的兴奋 收缩耦联把肌细胞的兴奋和收缩连接起来的中介过程三个步骤 图 1 肌膜动作电位经横管传向肌细胞的深处甘油高渗任氏液可破坏横管系统2 三联体处的兴奋传递横管膜兴奋 终末池Ca2 通道开放 Ca2 进入肌浆 Ca2 与肌钙蛋白结合 肌丝滑行 肌收缩3 肌浆网对Ca2 的释放和回收释放 AP使终池膜Ca2 通道开放回收 钙泵作用 骨骼肌收缩的外部表现和力学分析外部表现 肌肉缩短 产生张力 作功 肌肉的收缩形式1 等长收缩与等张收缩 图 等长收缩 指肌肉收缩时只有张力的增加而无长度的缩短 等张收缩 指肌肉收缩时长度缩短而无肌张力的变化 2 单收缩与单收缩的复合图 五 影响横纹肌收缩效能的因素1 前负荷对骨骼肌收缩的影响 长度 张力曲线 图 前负荷 肌肉在收缩前就作用于肌肉的负荷 将肌肉拉长于某一状态 最适初长度 使肌肉收缩时产生最大张力的初长度 最适前负荷 产生最适初长度的前负荷 在最适初长度和前负荷时 肌张力最大 收缩速度最快 缩短的长度最大 横桥与细肌丝结合最多 作功效率最高 图 2 后负荷对骨骼肌收缩的影响 张力 速度曲线 图 后负荷 肌肉开始收缩时遇到的负荷后负荷愈大 产生张力愈大 肌肉缩短的速度及缩短的长度愈小适度的后负荷 百分之三十最大张力处 才能获得肌肉作功的最佳效率 3 肌肉收缩能力指与前 后负荷无关的肌肉本身的收缩能力 即肌肉内部的功能状态 4 收缩的总和运动单位 一个脊髓运动神经元及其轴突分支所支配的全部肌纤维 总和 运动单位的数量频率效应 肌肉的收缩形式1 等长收缩与等张收缩 图 等长收缩 指肌肉收缩时只有张力的增加而无长度的缩短 等张收缩 指肌肉收缩时长度缩短而无肌张力的变化 2 单收缩与单收缩的复合图单收缩 当骨骼肌受到一次短促刺激时 可产生一次动作电位 随后出现一次收缩和舒张的收缩形式 复合收缩 强直收缩 当骨骼肌受到频率较高的连续刺激时 出现总和的收缩过程 不完全强直收缩完全强直收缩生理情况下支配骨骼肌的运动神经发出的是连续冲动 故产生的是强直收缩 静息时微弱而持续的收缩称为肌紧张 二 平滑肌 一 平滑肌的微细结构 平滑肌细胞的结构特点 图 致密体致密区中间丝 平滑肌细胞的功能特点 1 肌浆网不发达 收缩时需要外Ca2 2 收缩缓慢而持久 不易疲劳3 对牵拉刺激敏感4 具有自律性5 受自主神经支配 对各种体液因素敏感 二 平滑肌的收缩机制AP 外Ca2 内流 肌浆网的Ca2 释放 胞浆中Ca2 增加 Ca2 与钙调蛋白结合 激活肌凝蛋白激酶 ATP分解 横桥摆动 细肌丝滑行 肌细胞收缩 与骨骼肌不同之处 需要外Ca2 与钙调蛋白结合 思考题 1 细胞膜的跨膜物质转运形式有几种 举例说明之 2 比较单纯扩散和易化扩散的异同点 3 Na K 泵活动有何生理意义 4 简述生理学上兴奋性和兴奋的含义及其意义 5 衡量组织兴奋性的指标有哪些 6 神经细胞一次兴奋后 其兴奋性有何变化 机制何在 7 局部兴奋有何特点和意义 8 比较无髓神经纤维和有髓神经纤维动作电位传导的异同点 9 简述骨骼肌接头处兴奋传递的过程及其机制 10 简述骨骼肌的兴奋 收缩耦联过程 11 比较电压门控通道和化学门控通道的异同点 12 骨骼肌的收缩有哪些外部表现 13 以神经细胞为例 说明动作电位的概念 组成部分及其产生机制14 试述单根神经纤维动作电位和神经干复合动作电位有何区别 并分析其原因 15 试述神经 骨骼肌接头处兴奋传递和突触处兴奋传递有何异同点 细胞膜的结构示意图 受体介导的入胞过程 由G 蛋白介导的跨膜信号转导图 胰岛素受体 示波器工作原理 RP与AP的实验模式图 AP的产生与钠 钾通透性的关系 局部兴奋 动作电位的传导 神经肌肉接头 肌原纤维 肌管系统 肌小节 肌小节中粗 细肌丝的分布 粗肌丝分子排列示意图 细肌丝的结构示意图 肌丝滑行原理 不同频率的刺激对骨骼肌收缩型式的影响 长度 张力曲线 肌小节长度与产生张力的关系 张力 速度曲线 平滑肌细胞内部结构模式图 表2 1细胞外液与细胞内液主要成分成分细胞外液浓度细胞内液浓度 mmol L mmol L Na 15015K 5 5150Ca2 11 5 游离0 0001 Mg2 1 512Cl 1259AA28Gs5 61Pr0 24ATP04 表2 2各种跨膜转运机制的特征单纯离子载体原发性主继发性扩散通道介导动转运主动转运净移动方向高低高低高低低高低高膜两侧浓度相等相等相等不相等不相等是否用膜Pr不是是是是饱和现象无无有有有结构特异性无有有有有能量供给不需要不需要不需要ATP钠势能转运物质O2CO2离子极性分离子Gs aa子 Gs 神经C的AP 心房肌C的AP窦房结C的AP 静息时膜内外各离子的浓度 离子膜内浓度膜外浓度平衡电位 mmol L mmol L mv K 40020 75Na 50440 55Cl 52560 60A 385 小结 1 细胞膜的跨膜物质转运形式有几种 举例说明之 2 比较单纯扩散和易化扩散的异同点 3 Na K 泵活动有何生理意义 4 简述生理学上兴奋性和兴奋的含义及其意义 5 衡量组织兴奋性的指标有哪些 6 神经细胞一次兴奋后 其兴奋性有何变化 机制何在 7 局部兴奋有何特点和意义 8 比较无髓神经纤维和有髓神经纤维动作电位传导的异同点 9 简述骨骼肌接头处兴奋传递的过程及其机制 10 简述骨骼肌的兴奋 收缩耦联过程 11 骨骼肌的收缩有哪些外部表现 12 影响骨骼肌收缩的主要因素有哪些 13 以神经细胞为例 说明动作电位的概念 组成部分及其产生机制14 试述单根神经纤维动作电位和神经干复合动作电位有何区别 并分析其原因 第三章血液 血液由血浆和血细胞组成的流体组织 是沟通各部分组织液以及和外环境进行物质交换的场所 血液的功能 1 运输功能2 缓冲酸碱功能3 维持体温相对恒定4 生理止血功能和机体防御功能 一 血液的组成 第一节血液的组成和理化特性 一 血浆的功能 1 形成血浆胶体渗透压2 结合蛋白 3 载体功能4 参与凝血 纤溶的生理性止血过程5 抵御病原微生物6 营养功能 二 血细胞 红细胞 白细胞 血小板 血细胞比容血细胞在全血中所占的容积百分比 测定方法抗凝 比容管 离心 二 血量 指全身血液的总量 循环血量 补充循环血量 血液总量 相当于体重的7 8 即70 80ml kg 三 血液的理化特性 一 血液的比重全血比重 与红细胞数量有关血浆比重 与血浆蛋白含量有关 二 血液的粘度粘度 液体内部分子或颗粒间的摩擦形成血液粘度是形成血流阻力的重要因素之一 三 血浆渗透压1 渗透现象与渗透压半透膜是一种只能让水分子自由通过的膜结构 所有的细胞膜以及毛细血管壁都属于生物半透膜 渗透 水分透过半透膜 由低浓度一侧向高浓度一侧溶液转移的现象 渗透压 指半透膜一侧的溶质颗粒对半透膜别一侧水分子的吸引力 即 吸水力 渗透压的大小与单位体积内不能透过半透膜的溶质颗粒数量成正比 与溶质颗粒的种类及大小无关 渗透现象与渗透压 2 血浆渗透压的组成及其作用 血浆晶体渗透压由晶体物质形成 主要是Na Cl 作用 维持细胞内外的水平衡 维持细胞正常形态与功能 血浆胶体渗透压由血浆蛋白形成 主要是白蛋白 作用 维持血管内外水平衡及血容量 等渗 高渗 低渗 四 血浆的pH7 35 7 45取决于血浆中HCO3 H2CO3的比值 造血干细胞具有自我复制与多向分化的能力 第二节血细胞生理 一 血细胞生成的部位和一般过程 造血 各类造血细胞的发育 成熟的过程 一 红细胞的数量与形态1 数量正常成人 男性 4 5 5 5 1012 L女性 3 8 4 6 1012 L2 形态结构 双凹圆碟形 无核 二 红细胞生理 3 血红蛋白 贫血红细胞数量 血红蛋白浓度低于正常 二 红细胞的生理特征与功能 1 红细胞的生理特征选择通透性 可塑变形性悬浮稳定性 渗透脆性 1 红细胞膜的选择通透性 CO2 O2 尿素可自由通过 负离子如Cl HCO3 较易通过 Na K 难通过 低温贮存 K 浓度 2 红细胞的可塑变形性 3 红细胞的悬浮稳定性悬浮稳定性红细胞彼此保持一定的距离 较稳定地悬浮于血浆中不易下沉的特性 临床使用红细胞沉降率评价 2 红细胞的功能 运输O2和CO2 缓冲酸碱 4 红细胞的渗透脆性指红细胞对低渗溶液的抵抗力 影响悬浮稳定性的因素 三 红细胞的生成调节 1 红细胞生成所需的原料基本原料 蛋白质和铁辅助因子 叶酸和维生素B12 1 维生素B12吸收与内因子有关 运输与转钴蛋白结合 增加叶酸在体内的利用率 2 叶酸维生素B12活化后参加DNA的合成 叶酸与维生素B12缺乏都引起巨幼红细胞性贫血 3 铁合成血红蛋白的必需原料 95 来自体内铁的再利用 缺铁 使合成血红蛋白不足 引起小细胞低色素性贫血 即缺铁性贫血 2 红细胞生成的调节爆式促进激活物 EPO 雄激素 1 促红细胞生成素EPO由肾皮质管周细胞产生 对组织中氧分压的降低敏感促进生成过程各时期红细胞的增殖与分化 图3 3EPO调节红细胞生成的反馈环 2 雄激素 促进肾脏促红细胞生成素的生成 直接作用于骨髓 促进骨髓红细胞的生成及释放 四 血小板生理血小板体积小 无核 双面微凸圆盘状 有伪足而呈不规则形状 一 血小板的数量和功能正常值 100 300 109 L功能 维护血管壁完整性 参与生理性止血过程 1 粘附血小板与非血小板表面的粘着 称为血小板的粘附 二 血小板的生理特性 2 释放血小板受到刺激后 将贮存在致密体 颗粒或溶酶体内的许多物质排出的现象 称为血小板释放 3 聚集血小板彼此粘着的现象 4 收缩与收缩蛋白有关 类似肌肉收缩蛋白系统 5 吸附吸附凝血因子 增加局部凝血因子浓度 三 血小板的生成和调节由成熟的巨核细胞胞质裂解下来的具有生物活性的小块胞质 受血小板生成素 TPO 调节 四 血小板破坏 生理性止血正常情况下 小血管破损后引起的出血在几分钟内会自行停止的现象 生理性止血过程 血管挛缩血小板血栓的形成纤维蛋白凝块的形成与维持 第三节生理性止血 血管损伤血管内皮下组织血管收缩5 HT TXA2血小板激活凝血系统激活 粘附 聚集 释放 血小板止血栓纤维蛋白形成 初步止血 血凝块形成 有效止血 二 血液凝固血液凝固 指血液由流动的液体状态变成不能流动的凝胶状态的过程 2 凝血过程 1 凝血因子 一 凝血因子 1 F 是Ca2 其余均为蛋白质 血浆与组织中直接参与血液凝固的物质 2 丝氨酸蛋白酶包括F F F F F F 前激肽释放酶 激活后能对特定肽链有限水解 3 辅助因子F Ca2 F F 高分子激肽原 4 依赖VitK的凝血因子F F F F 含r 羧基谷氨酸 和Ca2 结合暴露磷脂结合部位 5 F 须与F 结合才能作用 F 存在于血管外 脑 肺 胎盘中含量高 纤维蛋白 纤维蛋白原 凝血酶 凝血酶原 凝血酶原激活物 1 凝血酶血激活物的生成 2 凝血酶的生成 3 纤维蛋白的生成 二 凝血的过程 完全由血管内的凝血因子参与完成 启动方式血液与异物表面的接触 异物表面除正常 完整血管壁以外的任何接触面都是异物表面 内源性途径 内源性凝血 1 凝血酶血激活物的生成 启动方式血管破损 组织因子与血液接触a F 与F 形成1 1复合物 b F 提供磷脂表面 必须有Ca2 参加 c F 可提高F a的催化效率 1 凝血酶血激活物的生成 外源性凝血 血管外F 参与 外源性途径 外源性凝血细胞损伤组织因子 TF Ca2 凝血酶原激活物 a aCa2 组织因子磷脂表面 凝血酶原凝血酶原激活物凝血酶凝血酶的作用 水解纤维蛋白原生成纤维蛋白 可激活F F F F F 及F 活化血小板以提供磷脂表面 激活蛋白C系统 从而灭活F a F a 小结1 血液凝固过程是一个瀑布式的连锁反应 凝血因子相继激活 最终生成纤维蛋白2 血液凝固过程中 只在凝血酶原激活物生成时 有内源性途径与外源性途径两种形式 此后 两条途径归于统一 以相同的方式生成凝血酶和纤维蛋白 3 内源性凝血与外源性凝血都必须有凝血因子进行催化的场所 磷脂表面 同时都必须要有Ca2 参与 4 调节蛋白F F 使反应过程加速 三 血液凝固的控制 1 血管内皮的抗凝作用 1 屏障作用 PGI2 NO 硫酸乙酰肝素蛋白多糖 2 分泌多种活性物质抗凝 组织因子途径抑制物 TFPI 抗凝血酶 凝血酶调节蛋白 TM 组织型纤溶酶激活物 2 纤维蛋白 血流及单核细胞的作用 1 纤维蛋白的吸附 2 血流的稀释 3 单核巨噬细胞的吞噬 抗凝血酶 肝脏 血管内皮生成 作用 灭活F a F a F a F a F a机理 分子中的精氨酸残基与凝血因子活性部位的丝氨酸残基结合 肝素可增强抗凝血酶 的作用 1 丝氨酸蛋白酶抑制物 3 生理性抗凝物质 2 蛋白质C系统 包括蛋白质C 凝血酶调节蛋白 蛋白质S 蛋白质C的抑制物 蛋白质C由肝脏合成需VitK 蛋白质S是辅助因子 作用 灭活F a F a 抑制F 凝血酶原的激活 促进纤溶 由小血管内皮细胞产生 抑制外源性凝血过程及F a TF对F 的激活 3 组织因子途径抑制物 TFPI TFPI F a Ca2 F aF a F a F a TFPI F a 变构 4 肝素 由肥大细胞及嗜碱性粒细胞产生 肺 心 肝 肌肉含量丰富 作用 间接增强抗凝血酶 的活性 刺激血管内皮细胞释放TFPI 增强蛋白C的活性 刺激血管内皮细胞释放纤溶酶原激活物 增强纤维蛋白溶解 三 止血栓的溶解 纤维蛋白溶解纤维蛋白分解液化的过程 纤溶系统纤溶酶原 纤溶酶 纤溶酶原激活物 一 纤溶酶原的激活 二 纤维蛋白与纤维蛋白原的降解 一 纤溶酶原的激活 纤溶酶主要由肝脏生成 1 组织型纤溶酶原激活物 t PA 3 激肽释放酶 F a 2 尿激酶型纤溶酶原激活物 u PA 激活物 甲状腺 肺 子宫 肾上腺含量高 纤溶酶的作用 水解纤维蛋白和纤维蛋白原 水解凝血因子F F F F 二 纤维蛋白与纤维蛋白原的降解 纤维蛋白降解产物可溶 抗凝 三 纤溶抑制物 1 纤溶酶原激活物抑制物 1 PAI 1 2 2 抗纤溶酶 内皮细胞生成灭活组织型纤溶酶原激活物及尿激酶 肝脏生成 灭活纤溶酶 内皮细胞激肽释放酶Cl抑制物tPAuPA尿激酶原PAI 1纤溶酶原纤溶酶 2抗纤溶酶 2巨球蛋白纤维蛋白 原 纤维蛋白降解产物 第四节血型与输血原则 一 血型与红细胞凝集 血型指红细胞膜上特异性抗原的类型 红细胞凝集红细胞凝集成簇的现象其本质是抗原 抗体反应 凝集原红细胞膜上特异性蛋白质或糖脂 在凝血反应中起抗原作用 凝集素与凝集原起反应的特异性抗体 二 红细胞血型 一 ABO血型 根据红细胞膜上是否存在凝集原A与凝集原B将血液分为 种血型 A型 B型 AB型 O型 1 ABO血型的分型 最重要的亚型 A1亚型 A2亚型 ABO血型系统的抗原和抗体 ABO血型系统中各种血型抗原的特异性决定于红细胞膜上的糖蛋白或糖脂上所含的糖链 2 ABO血型系统的抗原 ABO血型的鉴定 二 Rh血型系统 1 Rh血型的发现与分布 2 Rh血型系统的抗原与分型 Rh抗原种类多 D E C c e 种以D抗原的抗原性最强 Rh阳性血型红细胞膜表面含有D抗原Rh阴性血型红细胞膜表面无D抗原 意义 Rh阴性血型者的输血 Rh阴性妇女的妊娠与分娩 3 Rh血型的特点及临床意义 特点 人血清中不存在天然的抗Rh抗体 Rh系统的抗体是不完全抗体IgG分子小 可透过胎盘 本章重点1 血浆渗透压 晶体渗透压及胶体渗透压及其生理意义2 红细胞的悬浮稳定性及血沉3 促红细胞生成素对红细胞生成的调节4 血小板的生理特性及功能5 内源性凝血系统与外源性凝血系统6 纤维蛋白溶解系统的组成及作用 思考题1 从生理角度试述慢性肝病后期 如肝硬化 的病人为何易于出血 献血对人体有害吗 型女性与其他型 如 型 男性结婚 以及 h阴性女子与 h阳性男子结婚是否可能产生新生儿 或胎儿 溶血 为什么 第一聚集时相 可逆 能迅速解聚 第二聚集时相 不可逆 聚集后不再解聚 致聚剂 引起血小板聚集的因素 1 ADP 引起血小板聚集的最重要物质 尤其是血小板释放的内源性ADP 聚集时相与ADP的剂量有关 耗能 须Ca2 纤维蛋白原参与 3 聚集 4 凝血酶 致聚与其剂量呈依赖关系 促进血小板颗粒内的纤维蛋白原释放 2 血栓烷A2聚集血小板 缩血管 3 胶原强致聚剂 只引起不可逆聚集 血小板质膜磷脂磷脂酶A2花生四烯酸环加氧酶PGG2 PGH2血栓烷合成酶血栓烷A2血小板聚集血小板cAMP Ca2 ADP 影响红细胞悬浮稳定性的因素主要在血浆 红细胞与血浆之间的摩擦 红细胞叠连 红细胞叠连形成的快慢主要决定于血浆中各血浆蛋白的含量变化 白蛋白 RBC叠连减少球蛋白 纤维蛋白 促进叠连血沉 血液粘滞性 血沉 血液粘滞性 第四章血液循环CHAPTER4BLOODCIRCULATION邱春复主讲 心脏生理 血液循环功能 1 推动和运送血液2 内分泌 心脏 心钠素 心律失常肽等血管 前列腺素I2 NO 内皮素等 第一节心脏的生物电活动 一 心肌细胞的电活动 二 心肌细胞的电生理特性 三 体表心电图 一 心肌细胞的电活动 一 心肌细胞功能分类 1 按自律性分类 1 工作细胞 心房肌 心室肌 有兴奋性 传导性 收缩性 但无自律性 2 特殊细胞 自律细胞 有兴奋性 传导性 自律性 无收缩性 非自律细胞 有兴奋性 传导性 无自律性和收缩 心脏特殊传导系统 窦房结 房室交界 房结区 结区 结希区 房室束 左右束支 浦肯野纤维网 2 按快 慢反应分类 二 心室肌细胞的RP AP及其形成机制1 比较骨骼肌和心室肌的AP异同 1 静息电位 RP 约为 90mV 其形成机制与骨骼肌相似 K 外流 2 动作电位 AP 与骨骼肌相比 主要特征为复极化过程比较复杂 持续时间长 心室肌细胞动作电位包括两个过程 去极化和复极化 五个时期 0 1 2 3 4期 0期为去极相 1 2 3 4期为复极相 各期的特点和离子机制如下 1 0期 除极化 产生机制 Na 大量 快速地内流膜电位 90 30mV 幅度120mV 历时 1 2ms 除极速度 0期上升速率 200 400V S 2 1期 快速复极初期 产生机制 一过性外向离子流 Ito 其离子成分为K 膜电位 30mV 0mV 历时 10ms 3 2期 平台期 Plateau 膜电位 0mV 历时 100 150ms 产生机制 K 外流 Ik1 与Ca2 内流达到平衡 内向电流 正离子由膜外向膜内流动或由膜内向膜外流动 造成膜除极 外向电流 正离子由膜内向膜外流动或负离子由膜外向膜内流动 导致膜复极或极化 整流 指电流容易向一个方向流动 不易向反方向流动 内向整流 内入性整流 正离子容易从膜外流入膜内 而不易从膜内流向膜外 外向整流 外出性整流 正离子容易从膜内流向膜外 而不易从膜外流入膜内 4 3期 快速复极末期 膜电位 0mV 90mV 历时 100 150ms 产生机制 Ca2 通道关闭 Ca2 内流停止 K 外流增加 膜迅速复极化 由于3期的复极K 外流是再生性的 K 的外流促使膜内电位向负电性转化 而膜内电位越负 K 外流就越增高 这种正反馈过程 导致膜的复极越来越快 直至复极化完成 5 4期 静息期 膜复极完毕 膜电位稳定于静息电位水平 90mV 通过肌膜上Na K 泵的作用 逆着浓度差 从细胞内排出多余的Na 和Ca2 并把膜外的K 摄回细胞内以恢复细胞内外离子的正常浓度梯度 保持心肌细胞的正常兴奋性 Na K 转运 Na Ca2 交换 小结 动作电位及其形成机制 0期 Na 内流 再生性钠电流 1期 K 外流 Ito 2期 K 外流和Ca2 内流处于平衡3期 K 外流 Ik再生性复极 4期 离子恢复 Na K 泵和Na Ca2 交换 Ca2 泵 膜电位 mv 心室肌细胞动作电位离子转运及收缩曲线 2期 平台期 是心室肌细胞区别于N和M细胞AP的主要特征 也是心室肌AP复极较长的主要原因 此期所涉及的Ca2 通道激活慢 失活也慢 因而称为慢通道 其阻断剂为异搏定和D 600 4期 静息期 复极完毕 膜电位恢复并稳定在 90mV 同时Na K 泵活动 逆浓度差转运Na 和K 为下次兴奋作准备 Ca2 外运可能与Na 顺浓差内流耦合进行 形成Na Ca2 交换 心房肌细胞AP及其形成机制与心室肌细胞几乎相同 但其动作电位持续时间较短 三 蒲肯野细胞电活动特点 蒲氏细胞AP波形分期和形成机制与心室肌细胞基本相同 其不同点在于4期静息电位不稳定 而是立即自动地缓慢去极化 当去极化达阈电位水平则引发下一个动作电位 凡是具有4期自动除极特性的细胞称为自律细胞 自律细胞复极4期所达到的最大膜电位称为最大复极电位 或称最大舒张电位 蒲氏细胞4期自动除极机制 1 Na 的内向离子流 If 逐渐增强 2 外向K 电流 Ik 逐渐减弱 四 窦房结P细胞电活动特点 1 窦房结P细胞动作电位的特点 1 最大复极电位 70mV 和阈电位 40mV 的绝对值小 2 0期除极速度 10V s 慢 0期除极幅度 70mV 无反极化现象 3 无明显1期和2期 4 4期自动除极速度 约0 1V s 明显快于浦氏细胞 约0 02V s 5 0期主要是Ca2 内流 而浦氏细胞为Na 内流 2 窦房结P细胞4期自动除极化机制 1 Ik通道逐渐失活 K 外流进行性衰减 2 Na 内流进行性增强 If 3 T型Ca2 通道的激活 Ca2 内流 4 生电性Na Ca2 交换 P细胞排出一个Ca2 摄入三个Na 因此形成内向离子流 在除极后1 3段起作用 心脏各部分心肌细胞的跨膜电位 小结 1 快 慢反应细胞看0期 陡 高者为快 Na 斜 矮者为慢 Ca2 2 自律 非自律细胞看4期 稳定者为非自律 不稳者为自律 二 心肌的电生理特性 心肌的生理特性 兴奋性 自律性 传导性 收缩性 一 兴奋性excitability兴奋性 细胞受到刺激时产生兴奋的能力 1 影响兴奋性的因素 1 静息电位或最大复极电位的水平RP绝对值 与阈电位的差距 引起兴奋所需的刺激阈值 兴奋性 反之 RP 兴奋性 2 阈电位水平阈电位水平上移 与RP之间的差距 兴奋性 反之 阈电位水平下移 兴奋性 3 离子通道的状态 Na 通道和Ca2 的三种状态 激活 失活 备用 Na Ca2 通道处于何种状态 取决于当时膜电位水平和时间进程 即通道的激活 失活和复活具有