人体解剖生理学上05.神经和肌肉生理

1、细胞的跨膜物质转运和信号传递功能（复习）细胞的跨膜物质转运和信号传递功能（复习） 一、膜的化学组成和分子结构一、膜的化学组成和分子结构 1972年由年由Singer和和Nicholson提出的液态镶嵌模型提出的液态镶嵌模型（Fluid mosaic model ）假说。）假说。脂质以双分子层形式存在脂质以双分子层形式存在 磷脂：磷脂：70% 亲水性的极性基团亲水性的极性基团(磷酸和碱基磷酸和碱基) 疏水性的非极性基团疏水性的非极性基团(脂肪酸侧链脂肪酸侧链) 胆固醇：胆固醇：30% 鞘脂：少量鞘脂：少量 脂质的性质：液态，脂溶性，柔软性和一定的流脂质的性质：液态，脂溶性，柔软性和一定的流动性。

2、动性。 其流动性大小与某些成分的含量有关。其流动性大小与某些成分的含量有关。 脂质的作用：屏障脂质的作用：屏障蛋白质蛋白质 a a螺旋或球形结构螺旋或球形结构 整合蛋白质或内在蛋白质整合蛋白质或内在蛋白质 (Integral proteins or Intrinsic proteins) 周围蛋白质或表面蛋白质周围蛋白质或表面蛋白质 (Peripheral proteins or Extrinsic proteins)细胞膜蛋白质的主要功能细胞膜蛋白质的主要功能 物质、能量、信息的跨膜转运或转换物质、能量、信息的跨膜转运或转换载体载体 ( (carrier)通道通道 ( (channel)离子

3、泵离子泵 ( (pump)受体受体 ( (receptor)酶酶 ( (enzyme)免疫免疫 ( (immune)细胞膜的糖类细胞膜的糖类 寡糖或多糖链寡糖或多糖链 形成糖脂和糖蛋白形成糖脂和糖蛋白 糖被或细胞外衣糖被或细胞外衣 (Glycocalyx or Cell Coat) 主要功能：主要功能：细胞的细胞的“标记标记”，如作为抗原决定簇，如作为抗原决定簇膜受体的膜受体的“识别识别”部分部分二、细胞膜的物质转运 (Transmembrane transport)转运形式包括v被动转运 (passive transport)v主动转运 (active transport)( (一一) )单

4、纯扩散单纯扩散 扩散是溶液中的溶质或溶剂分子由高浓度区向低浓度区扩散是溶液中的溶质或溶剂分子由高浓度区向低浓度区净移动净移动 单纯扩散：脂溶性物质或气体顺浓度差的跨细胞膜转运。单纯扩散：脂溶性物质或气体顺浓度差的跨细胞膜转运。如如O2、CO2、乙醇、脂肪酸。、乙醇、脂肪酸。 离子在溶液中的扩散通量决定于离子在溶液中的扩散通量决定于 离子的浓度差（离子的浓度差（浓度梯度浓度梯度） 离子所受的电场力（离子所受的电场力（电位梯度电位梯度） 跨膜物质转运的扩散通量决定于跨膜物质转运的扩散通量决定于 电化学梯度电化学梯度 膜的通透性膜的通透性 (permeability)( (二二) )易化扩散易化扩散

5、 不溶于脂质或难溶于脂质的物质，在细胞膜上某些不溶于脂质或难溶于脂质的物质，在细胞膜上某些特殊蛋白质的特殊蛋白质的“帮助帮助”下，由膜的高浓度一侧向低下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的转运形式称易化扩散，如葡萄糖、氨基浓度一侧的转运形式称易化扩散，如葡萄糖、氨基酸、离子等。酸、离子等。 以载体为中介的易化扩散以载体为中介的易化扩散 以通道为中介的易化扩散以通道为中介的易化扩散（1）以载体为中介的易化扩散（）以载体为中介的易化扩散（carrier mediated diffusion）特特 点：点：A.高度的结构特异性；高度的结构特异性； B.饱和现象；饱和现象； C.竞争性抑制；竞争性抑制；

6、D.转运速度快；转运速度快； E. 常受膜内外各种因素的影响常受膜内外各种因素的影响 。1.1.以载体为中介的易化扩散以载体为中介的易化扩散 (Carrier-mediated diffusion) 特点：特点： 高度结构特异性高度结构特异性 (specificity) 饱和现象饱和现象 (saturation) 竞争性抑制竞争性抑制 (competition) 顺浓度梯度，不需额外供能顺浓度梯度，不需额外供能2.2.以通道为中介的易化扩散以通道为中介的易化扩散 ( (Channel-mediated diffusion) 通道：与离子扩散有关的膜蛋白质通道：与离子扩散有关的膜蛋白质 跨膜电流

7、跨膜电流 (transmembrane current)：当通道开：当通道开放引起带电离子跨膜移动形成的电流放引起带电离子跨膜移动形成的电流（2）由通道中介的易化扩散（）由通道中介的易化扩散（channel mediated diffusion）特特 点：点： A. 速度快；速度快； B. 有选择性（但不像载体那样严格）；有选择性（但不像载体那样严格）； C. 受精密调控。受精密调控。 D. 通道蛋白质的结构和功能状态可以因通道蛋白质的结构和功能状态可以因 细胞内外各种理化因素的影响细胞内外各种理化因素的影响 。 化学门控通道化学门控通道 （兴奋收缩耦联）（兴奋收缩耦联） nAChR：1、2、

8、 Glu、Asp、 GABA、Gly、ATP、5-HT受体受体 电压门控通道电压门控通道 （神经、心肌）（神经、心肌） 3种种Na+、5种种K+、3种种Ca2+ 机械门控通道机械门控通道（平滑肌细胞、内耳毛细胞）（平滑肌细胞、内耳毛细胞）通道转运离子的机制通道转运离子的机制 门控门控 ( (Gate control) ) 通道的开放或关闭决定于：通道的开放或关闭决定于：膜两侧的电位差膜两侧的电位差 电位门控性通道电位门控性通道 ( voltage-dependent channel)膜两侧的特定化学性信号膜两侧的特定化学性信号 化学门控性通道（化学门控性通道（chemical-dependen

9、t channel）通道分为：通道分为： 化学门控通道（化学门控通道（chemically-gated channel） 电 压 门 控 通 道 （电 压 门 控 通 道 （ v o l t a g e - g a t e d c h a n n e l ） 机械门控通道（机械门控通道（mechanically-gated channel） 机械门控通道机械门控通道电压门控通道电压门控通道（二）主动转运（二）主动转运（active transport）通过细胞本身的耗能将物质逆浓度梯度或电位梯度的通过细胞本身的耗能将物质逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运跨膜转运。特特 点：点： 需要消耗能量需要消

10、耗能量, ,能量由分解能量由分解ATPATP来提供；来提供； 依靠特殊膜蛋白质依靠特殊膜蛋白质( (泵泵) )的的“帮助帮助”； 是逆电是逆电- -化学梯度进行的。化学梯度进行的。原发性主动转运原发性主动转运 （primary active transport ） 继发性主动转运继发性主动转运 （secondary active transport ） 1原发性主动转运原发性主动转运(primary active transport ) 在主动转运中如果所需的能量是由在主动转运中如果所需的能量是由ATP直接提供的直接提供的主动转运过程，则称为原发性主动转运。主动转运过程，则称为原发性主动转运。

11、钠泵（钠泵（sodium pump） 的生的生理意义：理意义： A. 细胞内高细胞内高K+是许多代谢反应进行的必要条件；是许多代谢反应进行的必要条件； B. 维持细胞正常形态；维持细胞正常形态； C. 建立起一种势能贮备，建立起一种势能贮备，Na+、K+的浓度势能；的浓度势能； D. 是可兴奋细胞（组织）兴奋的基础，也可供其是可兴奋细胞（组织）兴奋的基础，也可供其 它耗能过程应用。它耗能过程应用。原发性主动转运原发性主动转运钠钠- -钾泵钾泵 （sodium-potassium pump） 存在于细胞膜上的一种具有ATP酶活性 的特殊蛋白质,可被细胞膜内的Na+增加或细胞外K+的增加所激活，受

12、Mg2+浓度的影响，分解ATP释放能量，进行Na+ 、K+逆浓度和电位梯度的转运。 ATP：Na+：K+1：3：2钠钠- -钾泵的生理意义钾泵的生理意义 维持细胞内高维持细胞内高K+，是许多代谢反应进行的必需，是许多代谢反应进行的必需条件；条件； 维持细胞外高维持细胞外高Na+，使得，使得Na+不易进入细胞，不易进入细胞，也阻止了与之相伴随的水的进入，对维持正常也阻止了与之相伴随的水的进入，对维持正常细胞的渗透压与形态有着重要意义；细胞的渗透压与形态有着重要意义； 建立势能贮备，是神经、肌肉等组织具有兴奋建立势能贮备，是神经、肌肉等组织具有兴奋性的基础，也是一些非离子性物质如葡萄糖、性的基础，

13、也是一些非离子性物质如葡萄糖、氨基酸等进行继发性主动转运的能量来源。氨基酸等进行继发性主动转运的能量来源。2. 继发性主动转运继发性主动转运(secondary active transport) 物质逆着浓度差转运的能量间接来自物质逆着浓度差转运的能量间接来自ATP，称为继，称为继发性主动转运或联合（或协同）转运（发性主动转运或联合（或协同）转运（cotransport）。）。小肠上皮或肾小管细胞对葡萄糖分子的吸收：小肠上皮或肾小管细胞对葡萄糖分子的吸收：继发主动转运继发主动转运1. 入胞：是指细胞外某些物质团块，例如细菌，病毒、入胞：是指细胞外某些物质团块，例如细菌，病毒、异物、血浆中脂蛋

14、白及大分子营养物质等进入细胞的异物、血浆中脂蛋白及大分子营养物质等进入细胞的过程。被摄取的物质如果是固体，则可形成较大的囊过程。被摄取的物质如果是固体，则可形成较大的囊泡，泡， 称为吞噬作用（称为吞噬作用（phagocytosis）。）。 （三）出胞（三）出胞（ Exocytosis）与入胞）与入胞(endocytosis)式转运式转运 指细胞外某些物质团块（如蛋白质、脂肪颗粒、指细胞外某些物质团块（如蛋白质、脂肪颗粒、侵入体内的细菌或异物等）进入细胞的过程。侵入体内的细菌或异物等）进入细胞的过程。 吞噬吞噬 (Phagocytosis) 吞饮吞饮 (Pinocytosis) 受体介导式入胞受

15、体介导式入胞 (Receptor-mediated endocytosis)（现认为是一种最重要的入胞形式）（现认为是一种最重要的入胞形式）2. 出胞：见于内分泌腺分泌激素，外分泌腺分泌酶出胞：见于内分泌腺分泌激素，外分泌腺分泌酶原颗粒或粘液，神经细胞分泌、释放神经递质原颗粒或粘液，神经细胞分泌、释放神经递质.是一是一个比较复杂的耗能过程。个比较复杂的耗能过程。 （二）受体（二）受体- -G蛋白蛋白- -第二信使跨膜信号传递系统第二信使跨膜信号传递系统 ( (Transmembrane signal transmission system via receptor-G protein-seco

16、nd messenger)2 2、G蛋白蛋白 (G-proteins) 又称鸟苷酸结合蛋白又称鸟苷酸结合蛋白(GTP-binding Proteins) G蛋白：蛋白： 、 、（多种）（多种）G蛋白耦联的受体蛋白耦联的受体 mAChR、多巴胺、多巴胺、5-HT、P物质、物质、K物质、组物质、组胺受体等（胺受体等（7次跨膜次跨膜螺旋）螺旋）受体蛋白质受体蛋白质G蛋白（蛋白（ GTP ）G蛋白（蛋白（GDP）化学信息化学信息GTPAC腺苷酸腺苷酸环化酶环化酶ACaATPcAMP由由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导3 3、效应器酶和第二信使、效应器酶和第二信使 腺苷酸环

17、化酶：腺苷酸环化酶：ATP cAMP 磷脂酶磷脂酶C：PIP2 IP3、DG附：第三信使、气体信使附：第三信使、气体信使 第三信使：核蛋白第三信使：核蛋白转录（调节）转录（调节）因子因子DNA结合蛋白结合蛋白即刻早期基因（数分钟）即刻早期基因（数分钟）原癌原癌基因基因 气体信使：气体信使：NO、CO第一节第一节 神经和肌肉的兴奋性神经和肌肉的兴奋性刺激刺激兴奋兴奋传导传导传递传递收缩收缩一、刺激与反应一、刺激与反应刺激（刺激（stimulation）：生理学上将能引起机体细胞、）：生理学上将能引起机体细胞、组织、器官或整体的活动状态发生变化的任何环境变组织、器官或整体的活动状态发生变化的任何环

18、境变化因子，都称为如电流的作用。化因子，都称为如电流的作用。直接刺激直接刺激 (direct stimulus)间接刺激间接刺激 (indirect stimulus)反应（反应（response）：是由刺激而引起的机体活动状态）：是由刺激而引起的机体活动状态的改变如肌肉的收缩。的改变如肌肉的收缩。应激性（应激性（irritability）：任何活的生物组织（或细胞），）：任何活的生物组织（或细胞），都能对合适的刺激作出反应，活组织所具有的能对刺激都能对合适的刺激作出反应，活组织所具有的能对刺激作出反应的特性，称为。作出反应的特性，称为。神经和肌肉的反应表现为兴奋神经和肌肉的反应表现为兴奋冲动

19、冲动(impulse)神经冲动神经冲动肌肉冲动肌肉冲动 生理学把活组织因刺激而产生冲动的反应，称生理学把活组织因刺激而产生冲动的反应，称为兴奋为兴奋(excitation) 。 凡能产生冲动的活组织称为可兴奋组织凡能产生冲动的活组织称为可兴奋组织(excitable tissue)。 可兴奋组织具有发生兴奋即产生冲动的能力，可兴奋组织具有发生兴奋即产生冲动的能力，称为兴奋性称为兴奋性(excitability)。 二、兴奋和兴奋性 (excitation and excitability) 兴奋：活组织因刺激而产生冲动的反应 冲动(impulse)：可传导的快速生物电变化 可兴奋组织(exci

20、table tissue) 兴奋性：可兴奋组织受到有效刺激时，具有发生 兴奋即产生冲动的能力。（三）兴奋的引起取决于组织本身的机能状态和刺激的特征（三）兴奋的引起取决于组织本身的机能状态和刺激的特征1组织的机能状态组织的机能状态 兴奋性的维持和兴奋的引起，兴奋性的维持和兴奋的引起，依赖于可兴奋组织的新陈代谢。依赖于可兴奋组织的新陈代谢。 2刺激的特征（刺激三要素）刺激的特征（刺激三要素）刺激的种类：刺激的种类：刺激必备刺激必备的条件的条件刺激强度刺激强度持续时间持续时间强度对时间强度对时间的变化率的变化率阈强度阈强度(threshold intensity) 当刺激的强度时间变化率不变，刺激的

21、持续时当刺激的强度时间变化率不变，刺激的持续时间恒定和足够时，能引起组织发生反应的最小刺激间恒定和足够时，能引起组织发生反应的最小刺激强度称为阈强度。阈强度又称阈值，作为衡量组织强度称为阈强度。阈强度又称阈值，作为衡量组织兴奋性高低的指标。兴奋性高低的指标。阈刺激阈刺激(threshold stimulus) 阈上刺激阈上刺激(suprathreshold stimulus) 电刺激电刺激的参数的参数波形波形振幅振幅波宽波宽频率频率生理学实验中常用的刺激电刺激生理学实验中常用的刺激电刺激电刺激的强度和时电刺激的强度和时间易于精确控制，间易于精确控制，在一定的参数范围在一定的参数范围内可多次重复

22、而不内可多次重复而不会损伤组织。会损伤组织。 阈下刺激阈下刺激(subthreshold stimulus) 三三 引起兴奋的主要条件引起兴奋的主要条件 组织的机能状态组织的机能状态 刺激的特征刺激的特征 强度强度 时间时间 强度强度-时间变化率时间变化率 阈强度阈强度 (Threshold intensity) 或阈值或阈值 (Threshold)： 当固定刺激持续时间和强度-时间变化 率不变时，刚能引起组织兴奋的最小刺激 强度。 阈下刺激阈下刺激 (Subthreshold Stimulus) 阈上刺激阈上刺激 (Superthreshold Stimulus)强度强度- -时间曲线时间曲

23、线 ( (Strength-duration Curve)四四 衡量兴奋性的指标衡量兴奋性的指标 阈值（阈强度） 阈强度高，兴奋性低；阈强度低，兴奋性高。阈强度高，兴奋性低；阈强度低，兴奋性高。 时值（chronaxie）：当刺激强度为基强度的2倍时，刚能引起反应所需的最短刺激持续时间。 时值愈短，兴奋性愈高时值愈短，兴奋性愈高。 五五 兴奋性的变化兴奋性的变化 兴奋后兴奋性的变化 绝对不应期Absolute refractory period 相对不应期Relative refractory period 超常期Supranormal period 低常期Subnormal period 阈

24、下总和 (subliminal summation) 电紧张 (electrotonus)兴奋后兴奋性的变化绝对不应期 相对不应期 超常期 低常期 时间 0.3 ms 3 ms 12 ms 70 ms时相 去极化+复极化 负后电位前部 负后电位后部 正后电位 阈强度 无限大 高于正常 低于正常 高于正常 兴奋性 0 渐增 最大 低于正常 电位反应 无 可产生AP 产生AP 产生AP Na+通道状态 失活 逐渐恢复 基本恢复 完全恢复 第二节第二节 神经、肌肉的生物电现象神经、肌肉的生物电现象 （神经和肌肉细胞具有跨膜电位）（神经和肌肉细胞具有跨膜电位） （一）生物电现象的研究（一）生物电现象的

25、研究 （二）损伤电位（二）损伤电位 （三）静息电位（三）静息电位 （四）动作电位（四）动作电位一一 生物电现象的研究生物电现象的研究 Bioelectricity, Electrophysiology 1786，Galvani，神经-肌肉各自带有动物电 电位计 阴极射线示波器 微电极技术电压钳技术膜片钳技术计算机 实验材料：枪乌贼巨大神经纤维、海兔的巨大神经细胞 二二 损伤电位损伤电位 (injury potential) 存在于组织的损伤部位和完整部位之间 的电位差。 活组织的一种固有的电学特性。 三三 静息电位静息电位 ( (Resting Potential, RP) ) 定义：细胞未受

26、刺激时，即处于“静息”状态下存在于细胞膜两侧的电位差。 膜内较负，哺乳动物神经和肌肉细胞为-70 -90mV 四四 动作电位动作电位(Action Potential, AP) 定义：指各种可兴奋细胞受到定义：指各种可兴奋细胞受到有效刺激有效刺激时，在时，在细胞膜两侧产生的快速、可逆、并有扩布性的细胞膜两侧产生的快速、可逆、并有扩布性的电位变化，包括去极化、复极化等环节。电位变化，包括去极化、复极化等环节。 极化极化 (Polarization)：膜内外两侧电位维持内：膜内外两侧电位维持内负外正的稳定负外正的稳定状态状态 去极化或除极化去极化或除极化(Depolarization)：膜内负电：

27、膜内负电位减小甚至由负转正的位减小甚至由负转正的过程过程 复极化复极化 (Repolarization)：去极化后，再向静：去极化后，再向静息电位水平恢复的息电位水平恢复的过程过程 超极化超极化 (Hyperpolarization)：膜内负电位增：膜内负电位增大的大的过程过程 神经纤维动作电位的三个阶段：神经纤维动作电位的三个阶段： 静息相静息相, 去极相去极相 (上升相上升相), 复极相复极相 (下降相下降相)* * 锋电位和后电位锋电位和后电位 ( (Spike Potential, after potential) “全或无全或无”（all or none）：同一细胞上动）：同一细胞上

28、动作电位大小不随刺激强度和传导距离而改作电位大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象变的现象 锋电位遵循锋电位遵循“全或无全或无”原则，代表冲动，原则，代表冲动，是细胞兴奋的标志。是细胞兴奋的标志。 负后电位负后电位 (Negative after potential) : 在复极化曲线后段，下降速度突然明显减慢在复极化曲线后段，下降速度突然明显减慢 正后电位正后电位 (Positive after potential)： 负后电位后出现的缓慢而持续时间较长的超负后电位后出现的缓慢而持续时间较长的超极化电位极化电位第三节第三节 神经冲动的产生和传导神经冲动的产生和传导一、静息电位和动作电位的离子

29、基础一、静息电位和动作电位的离子基础 (生物电现象的离子学说生物电现象的离子学说) 离子学说离子学说 生物电的产生依赖于细胞膜对化学离子严格的选择生物电的产生依赖于细胞膜对化学离子严格的选择通透性及其在不同条件下的变化。通透性及其在不同条件下的变化。l细胞的生物电活动的产生主要是由于细胞的生物电活动的产生主要是由于 带电离子跨膜分布的不均衡性带电离子跨膜分布的不均衡性 细胞膜在不同条件下对离子通透性的变化细胞膜在不同条件下对离子通透性的变化 RP是在离子浓度梯度、电位梯度及离子泵的作用下，是在离子浓度梯度、电位梯度及离子泵的作用下， K+通过膜转运达到平衡的通过膜转运达到平衡的K+平衡电位平衡

30、电位 (Equilibrium potential, EK) AP是由膜对是由膜对Na+和和K+的通透性发生一系列变化引起的的通透性发生一系列变化引起的（一）离子通道（一）离子通道 (ionic channel) 大多数通道受阀门大多数通道受阀门(gate)控制以决定通道的开控制以决定通道的开闭（闭（gating or gated） 离子通道的种类离子通道的种类 电压门控通道电压门控通道 ( (voltage-gated channel) 化学门控通道化学门控通道 ( (chemical-gated channel)离子通道的状态离子通道的状态 静息静息 (resting) 备用状态备用状态

31、激活激活 (activation)：通道开放，：通道开放，允许某种离子选择性通透允许某种离子选择性通透 失活失活 (inactivation)：通道关闭，：通道关闭，不允许离子通过，且此时不能不允许离子通过，且此时不能再开放再开放 恢复恢复 (recovery)或或复活复活 (reactivation)：通道处于关闭状：通道处于关闭状态，受到适当刺激可再开放态，受到适当刺激可再开放 备用状态备用状态（二）静息电位的形成机制（二）静息电位的形成机制 RP主要是在主要是在三个因素三个因素的作用下，的作用下，K+通过膜转运达到通过膜转运达到平衡的平衡的K+平衡电位平衡电位 K+平衡电位平衡电位EK：

32、主要原因：主要原因 Ek=60logK+o/K+i (mV) 改变细胞内外的改变细胞内外的K+浓度，膜电位也随之改变。浓度，膜电位也随之改变。 改变细胞内外改变细胞内外Na+ 的浓度，对静息电位没有影的浓度，对静息电位没有影响。响。 Na+的扩散：的扩散：K+-Na+渗透通道渗透通道 Na+-K+泵：生电性泵泵：生电性泵静息电位即静息电位即K+平衡电位平衡电位(K+ equilibrium potential) 细胞内外离子分布不同细胞内外离子分布不同 细胞膜在安静时，对细胞膜在安静时，对K的通透性较大，对的通透性较大，对Na+和和Cl-的的 通透性很小，而对通透性很小，而对A一一几乎不通透。

33、几乎不通透。 离子移动与平衡状况：电化学差（浓度差、电位差）离子移动与平衡状况：电化学差（浓度差、电位差） 静息电位的实质静息电位的实质 K的平衡电位的平衡电位 K+ I K+ OpK+高高K+外流外流促进促进K+外流的浓度势能外流的浓度势能 阻碍阻碍K+外流的电场力外流的电场力K+的净外流为零的净外流为零 当当Ko增高时，测得的静息电位值减小，当增高时，测得的静息电位值减小，当Ko降低时测得的静息电位值增大。降低时测得的静息电位值增大。数值可按数值可按Nernst公式计算公式计算静息电位的形成静息电位的形成 K+借浓度差外流，动力（浓度差）借浓度差外流，动力（浓度差）越来越小，阻力（电位差）

34、越来越越来越小，阻力（电位差）越来越大）。大）。 动力动力=阻力，阻力， K+停止外流，形成内停止外流，形成内正外负的膜电位。正外负的膜电位。 静息膜电位是静息膜电位是K+外流所造成。外流所造成。（三）动作电位的形成机制（三）动作电位的形成机制 动作电位的产生是动作电位的产生是Na+、K+通道被激活，膜对通道被激活，膜对Na+、K+通透性先后增高的结果。通透性先后增高的结果。 动作电位的峰值接近于动作电位的峰值接近于Na+平衡电位。平衡电位。 Na+通道迅速开放，与通道迅速开放，与 (regenerative cycle) Na+的平衡电位的平衡电位E Na 将神经浸浴于无将神经浸浴于无Na+

35、的溶液时，的溶液时，AP不复出现。不复出现。 用等渗溶液加入使用等渗溶液加入使Na+浓度减小，可见浓度减小，可见AP幅度或其超射值减小。幅度或其超射值减小。 河豚毒素河豚毒素( tetrodotoxin，TTX)阻断阻断lNa+通道迅速失活（不应期）通道迅速失活（不应期）lK+通道缓慢开放通道缓慢开放负后电位和正后电位的形成负后电位和正后电位的形成l四乙铵四乙铵 (tetraethylammonium，TEA)阻断阻断K+通道通道l钠钠-钾泵活动钾泵活动增强增强，重建静息电位，重建静息电位K离子通道离子通道Na,Ca 通道通道附：电导附：电导 电导电导G：电阻的倒数，衡量离子通透性：电阻的倒数

36、，衡量离子通透性 电导大，离子通透性高电导大，离子通透性高 电导小，离子通透性低电导小，离子通透性低 GNa、GK动作电位期间动作电位期间Na、K的电导的电导电压钳电压钳 (voltage clamp) Hodgkin等，等，20世纪世纪50年代年代 电压电极、电流电极电压电极、电流电极 反馈放大器反馈放大器 (feedback amplifer) 结合药理学方法（结合药理学方法（TTX、TEA）膜片钳膜片钳 ( (patch clamp) ) Neher和和Sakmann，1976（nAchR单离子通道单离子通道电流，电流，1991，Noble ） 可测量单通道离子电流可测量单通道离子电流

37、现在发现：通道的开放和关闭都是突然发生并现在发现：通道的开放和关闭都是突然发生并似乎是全或无式的，开放的持续时间长短不一，似乎是全或无式的，开放的持续时间长短不一，但都有恒定的电导值。但都有恒定的电导值。 动作电位上升支形成的离子基础：动作电位上升支形成的离子基础： 细胞膜外高细胞膜外高Na+，膜受到刺激时，出现对，膜受到刺激时，出现对Na+的通透的通透性增加，并超过对性增加，并超过对 K+的通透性，的通透性，Na+迅速内流，直至内迅速内流，直至内流的流的Na+在膜内所形成的正电位足以阻止在膜内所形成的正电位足以阻止Na+的净内流为的净内流为止，形成动作电位的上升支。止，形成动作电位的上升支。

38、 Nernst方程计算方程计算 ：钠离子通道特点：电压门控、正反馈调节和时间依从。钠离子通道特点：电压门控、正反馈调节和时间依从。 动作电位下降支形成的离子基础：动作电位下降支形成的离子基础： 去极化达高锋在很短时间里，去极化达高锋在很短时间里，Na+通道很快失通道很快失活（活（inactivation）；膜中的另一种电压门控）；膜中的另一种电压门控K+通通道开放，道开放，K+的外流，使膜内电位变负，最后恢复的外流，使膜内电位变负，最后恢复到静息时到静息时K+平衡电位的状态。平衡电位的状态。 后电位的产生机制：后电位的产生机制：去极化后电位（负后电位）：细胞外一过性去极化后电位（负后电位）：细

39、胞外一过性K蓄积蓄积超极化后电位（正后电位）：超极化后电位（正后电位）：Na泵活动增强泵活动增强Action Potential 产生机制小结产生机制小结当细胞受到当细胞受到刺激刺激细胞膜上细胞膜上少量少量NaNa+ +通道激活而开放通道激活而开放NaNa+ +顺浓度差少量内流顺浓度差少量内流膜内外电位差膜内外电位差局部电位局部电位当膜内电位变化到阈电位时当膜内电位变化到阈电位时NaNa通道大量开放通道大量开放NaNa+ +顺电化学差和膜内负电位的吸引顺电化学差和膜内负电位的吸引再生式内流再生式内流膜内负电位减小到零并变为正电位（膜内负电位减小到零并变为正电位（APAP上升支上升支）NaNa+

40、 +通道关通道关NaNa+ +内流停内流停+ +同时同时K K+ +通道激活而开放通道激活而开放K K顺浓度差和膜内正电位的吸引顺浓度差和膜内正电位的吸引K K迅速外流迅速外流膜内电位迅速下降，恢复到膜内电位迅速下降，恢复到RPRP水平（水平（APAP下降支下降支） Na Na+ + i i、KK+ + O O激活激活NaNa+ +K K+ +泵泵NaNa+ +泵出、泵出、K K+ +泵回，离子恢复到兴奋前水平泵回，离子恢复到兴奋前水平后电位后电位动作电位的进程与细胞进入兴奋后的兴奋性变化相对照：动作电位的进程与细胞进入兴奋后的兴奋性变化相对照：动作电位的动作电位的“全或无全或无”特性从兴奋性

41、角度来看：特性从兴奋性角度来看： 阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激。阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激。 只要是阈上刺激，不论刺激强度多么强均能引起只要是阈上刺激，不论刺激强度多么强均能引起 膜去极化，膜去极化，ENa值比较稳定。值比较稳定。 动作电位的幅度只与动作电位的幅度只与ENa和静息电位之差有关，和静息电位之差有关， 而与原来的刺激强度无关；而与原来的刺激强度无关； 阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平，不能形成阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平，不能形成 去极化与去极化与Na+内流的正反馈，不能形成动作电位。内流的正反馈，不能形成动作电位。 对于一段膜来说，达到阈电位的去极化

42、会引起对于一段膜来说，达到阈电位的去极化会引起(Na+ 的的)再生性去极化而触发动作电位的产生。再生性去极化而触发动作电位的产生。（一）冲动的产生（一）冲动的产生 电紧张电位电紧张电位 局部反应或局部电位局部反应或局部电位 阈电位和动作电位阈电位和动作电位 定义：阈下刺激所引起的细胞膜电位发生的变化定义：阈下刺激所引起的细胞膜电位发生的变化（超极化或去极化）。（超极化或去极化）。 特点：被动反应，局限性，分级性，电紧张性扩布特点：被动反应，局限性，分级性，电紧张性扩布 (electrotonic propagation) 定义：指阈下刺激时（外向电流）产生的电定义：指阈下刺激时（外向电流）产生

43、的电紧张电位和由少量紧张电位和由少量Na+通道开放产生的特定通道开放产生的特定电变化叠加在一起的去极化电位，又称电变化叠加在一起的去极化电位，又称Local potential或或Local excitation 特点：不具全或无性质；不能传导，只特点：不具全或无性质；不能传导，只能向周围作短距离的电紧张性扩布；无不能向周围作短距离的电紧张性扩布；无不应期，有总和现象。应期，有总和现象。 阈电位：能够导致膜对阈电位：能够导致膜对Na+通透性通透性突然增大的临界膜电位数值。突然增大的临界膜电位数值。（能触发（能触发AP产生的临界膜电位数产生的临界膜电位数值）值） 阈刺激就是刚能使膜电位降低到阈刺

44、激就是刚能使膜电位降低到阈电位水平的最低刺激强度。阈电位水平的最低刺激强度。 动作电位特点：动作电位特点： 具有全或无性质；具有全或无性质； 非递减性传导。非递减性传导。 局部电位局部电位 动作电位动作电位 刺激强度刺激强度 阈下刺激阈下刺激 阈刺激阈刺激 Na+通道开放数量通道开放数量少少 多多 电位幅度电位幅度 小小 大大 总和现象总和现象 有有 无无 全或无现象全或无现象 无无 有有 不应期不应期 无无 有有 传播特点传播特点 紧张性扩布紧张性扩布 非衰减性传导非衰减性传导 （二）冲动的传导（二）冲动的传导 (Conduction of Action potential) 定义：动作电位

45、在同一细胞上的传布过程。定义：动作电位在同一细胞上的传布过程。 生理完整性生理完整性 双向传导双向传导 非递减性（不衰减性）非递减性（不衰减性） 绝缘性绝缘性 相对不疲劳性相对不疲劳性局部电流学说（局部电流学说（Local current theory） 在膜的已兴奋区与相邻接的未兴奋区之间，存在电在膜的已兴奋区与相邻接的未兴奋区之间，存在电位差而产生局部电流。局部电流的强度数倍于阈强度。位差而产生局部电流。局部电流的强度数倍于阈强度。 局部电流对于未兴奋区是可以引起除极的出膜方向局部电流对于未兴奋区是可以引起除极的出膜方向的电流。动作电位（兴奋）也就在神经纤维膜上传导开的电流。动作电位（兴奋

46、）也就在神经纤维膜上传导开来，称之为神经冲动来，称之为神经冲动(nerve impulse)。 动作电位在神经纤维上的传导，不会因距离衰竭，动作电位在神经纤维上的传导，不会因距离衰竭，也也 是由于动作电位具有是由于动作电位具有“全全”和和“无无”特性特性.。 跳跃式传导（跳跃式传导（Saltatory conduction）跳跃式传导（跳跃式传导（Saltatory conduction） 有髓神经纤维上，局部电流只能出现在与之相邻的有髓神经纤维上，局部电流只能出现在与之相邻的朗飞氏结之间，兴奋就以跳跃的方式从一个朗飞氏结传朗飞氏结之间，兴奋就以跳跃的方式从一个朗飞氏结传到另一个朗飞氏结，不断

47、向前传导，称为跳跃传导。到另一个朗飞氏结，不断向前传导，称为跳跃传导。 3神经传导的一般特征神经传导的一般特征（1）生理完整性（）生理完整性（2）双向传导（）双向传导（3）非递减性（）非递减性（4）绝缘性）绝缘性（5）相对不疲劳）相对不疲劳 无髓神经纤维无髓神经纤维 有髓神经纤维：跳跃式传导有髓神经纤维：跳跃式传导 (s(saltatory conduction) 直径粗细直径粗细 粗纤维粗纤维R小，电流大，传导速度快小，电流大，传导速度快 细纤维细纤维R大，电流小，传导速度慢大，电流小，传导速度慢 有无髓鞘有无髓鞘 温度：恒温动物较变温动物快温度：恒温动物较变温动物快 猫猫 A.f: 100

48、m/s 蛙蛙 A.f: 40m/s 人尺神经人尺神经 54m/s 神经干的组成神经干的组成 神经纤维的分类神经纤维的分类 单相或双相动作电位单相或双相动作电位神经纤维的分类神经纤维的分类根据根据电生理特性，电生理特性，外周分为外周分为A A、B B、C C类类根据纤维根据纤维直径大小直径大小及及传入冲动来源传入冲动来源，将感觉，将感觉N分为分为、 、类类( (一一) )细胞外记录细胞外记录 ( (Extracellular Recording) )( (二二) )细胞内记录细胞内记录 ( (Intracellular Recording) )+ + + + + + + + + + + + +

49、+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - + + +刺 激-第四节第四节 肌肉的兴奋与收缩肌肉的兴奋与收缩一、一、 神经肌接头神经肌接头neu

50、romuscular junction的结构的结构示示运运动动终终板板结结构构一个运动一个运动神经元连神经元连同它支配同它支配的若干肌的若干肌纤维一起纤维一起构成一个构成一个运动单位。运动单位。neuromuscular junction Synapse神经肌肉接头突触 包括三部分结构：presynaptic membrane，突触前膜；postsynaptic membrane，突触后膜(肌膜，又叫终板膜)；synaptic cleft，突触间隙运动神经末梢无髓鞘，嵌入肌细胞膜-终板膜凹中形成N-M接头，间隙数百。末梢膜有较多电压门控Ca2+通道，末梢内有大量Ach囊泡。二、二、 神经神经-

51、肌接头兴奋的传递过程肌接头兴奋的传递过程 冲动传到轴突末梢冲动传到轴突末梢膜膜Ca2通道开放通道开放ACh释放释放(量子化量子化)ACh与与N2受体结合受体结合去极化达到阈电位去极化达到阈电位爆发动作电位爆发动作电位The classical synaptic transmission经典的突触传递 其传递过程是通过轴突末梢释放特殊的化学物质神经递质(neurotransmitter)而实现的，是一个电-化学-电过程: 神经轴突兴奋 突触前膜去极化 Ca2+通道激活 Ca2+内流,末梢内游离Ca2+ 囊泡与膜融合、出胞释放递质 突触前末梢释放递质弥散 突触前末梢释放递质分子弥散 与突触后膜递质

52、受体结合 离子通道激活开放 某些离子内流 突触后膜极化状态改变 突触后电位二、二、 神经神经-肌接头兴奋的传递过程肌接头兴奋的传递过程 兴奋兴奋-分泌分泌耦耦 联联兴奋的传递过程兴奋的传递过程: 神经冲动传到轴突末梢神经冲动传到轴突末梢膜膜CaCa2 2通道开放，膜外通道开放，膜外CaCa2 2向膜内流动向膜内流动突触小囊泡移动突触小囊泡移动，AChACh释放释放( (量子释放量子释放) )AChACh与终板膜上的与终板膜上的N N2 2受体结合，构型改变受体结合，构型改变终板膜对终板膜对NaNa、K K ( (尤其是尤其是NaNa) )通透性通透性终板膜去极化终板膜去极化终板电位（终板电位（

53、EPPEPP）EPPEPP电紧张性扩布至肌膜电紧张性扩布至肌膜肌膜去极化达到阈电位肌膜去极化达到阈电位肌膜肌膜爆发爆发动作电位动作电位电电电电化化学学三、三、 终板电位（终板电位（endplate potential） 大小与大小与Ach释放量有关释放量有关电紧张性扩布电紧张性扩布可能总和可能总和微终板电位（微终板电位（miniature endplate potential）0.4 mV四、神经骨骼肌接头传递的特点四、神经骨骼肌接头传递的特点单方向性单方向性有时间延迟（突触延搁有时间延迟（突触延搁synaptic delay）易受环境因素和药物的影响易受环境因素和药物的影响易疲劳性，称为突触

54、疲劳易疲劳性，称为突触疲劳(synapse fatigue) ：传递：传递 足量释放，及时清除（胆碱脂酶）足量释放，及时清除（胆碱脂酶） 突触后电位和EPP都是一种局部电位，不具“全或无”特征，但其大小可随Ach释放量增多而增加；不能传播，只能在局部呈电紧张性扩布；可以产生总和。由于终板电位的紧张性扩布，它可使与之邻接的普通肌细胞膜去极化而达到阈电位水平，激活该处的电压门控性通道，引发一次可沿整个肌细胞膜传导的动作电位。 Ach突触的递质化学神经肌肉接头的传递保持1:1的关系：在终板膜以外的肌纤维膜上含有能使Ach分解的AchE，能将Ach迅速降解，以便再次接受新的Ach。 经典突触传递与N-

55、M传递的特点 单方向性； 有时间延迟（突触延搁synaptic delay） 易受环境因素和药物的影响： 易疲劳性，称为突触疲劳(synapse fatigue) 五、影响神经肌接头化学传递的因素五、影响神经肌接头化学传递的因素 与与Ach竞争终板膜上的胆碱能受体：箭毒类药物竞争终板膜上的胆碱能受体：箭毒类药物 （如筒箭毒、三碘季铵酚等）（如筒箭毒、三碘季铵酚等）肌肉松弛剂。肌肉松弛剂。 琥珀酰胆碱（司可林），能与接头后膜的胆碱能琥珀酰胆碱（司可林），能与接头后膜的胆碱能 受体结合而导致终板膜持续去极化状态。受体结合而导致终板膜持续去极化状态。 胆碱酯酶抑制剂：依色林（毒扁豆碱）、新斯的胆碱酯

56、酶抑制剂：依色林（毒扁豆碱）、新斯的 明等药物。有机磷农药明等药物。有机磷农药神经毒剂。神经毒剂。 ACh积聚积聚, 出现肌细胞挛缩等中毒症状。出现肌细胞挛缩等中毒症状。 抑制抑制Ach的生物合成（如密胆碱）和释放（如肉的生物合成（如密胆碱）和释放（如肉 毒杆菌毒素），也影响神经肌接头的兴奋传递。毒杆菌毒素），也影响神经肌接头的兴奋传递。 接头后膜上接头后膜上ACh受体功能异常受体功能异常,重症肌肉无力。重症肌肉无力。一、骨骼肌细胞的微细结构一、骨骼肌细胞的微细结构（一）骨骼肌的超微结构（一）骨骼肌的超微结构第五节第五节 骨骼肌的收缩骨骼肌的收缩 肌原纤维肌原纤维肌管系统肌管系统横小管横小管终

57、池终池肌质网肌质网三联体（管）三联体（管）The structure of skeletalmuscle cell骨骼肌细胞的微细结构 由myofibril，肌原纤维和肌管系统构成粗、细肌丝粗、细肌丝肌原纤维肌原纤维肌纤维细胞肌纤维细胞肌纤维束肌纤维束肌肉组织肌肉组织Myofibril 肌原纤维，由粗肌丝和细肌丝构成肌原纤维（肌原纤维（myofibril）的超微结构）的超微结构 肌管系统 各肌原纤维周围膜性囊状管状结构，包括： 横管系统-T管，可以产生去极化和动作电位 纵管系统-L管，即SR，其末端在T管处形成膨大的终池(terminal cistern)，内有大量Ca2+；在终池上有Ca2+

58、释放通道 三联体结构，指由终池与T管组成的结构（二）肌丝的分子组成及其特性（二）肌丝的分子组成及其特性1. 粗肌丝的分子组成及横桥的特性粗肌丝的分子组成及横桥的特性 肌球蛋白（肌球蛋白（myosin）杆部杆部 头部横桥头部横桥粗肌丝粗肌丝 横桥（横桥（cross-bridge）具有）具有ATP酶活性，与肌动酶活性，与肌动蛋白结合，向蛋白结合，向M线摆动；。线摆动；。2. 细肌丝的分子组成及其作用：细肌丝的分子组成及其作用： 成分成分 ：肌纤蛋白（亦称肌动蛋白）、原肌凝蛋白和肌钙：肌纤蛋白（亦称肌动蛋白）、原肌凝蛋白和肌钙 蛋白（亦称原宁蛋白）等三种蛋白质组成。蛋白（亦称原宁蛋白）等三种蛋白质组

59、成。肌动蛋白（肌动蛋白（action）：是由球状单体聚合成双螺旋体。）：是由球状单体聚合成双螺旋体。 组成细肌丝主杆，与横挢结合，激活其组成细肌丝主杆，与横挢结合，激活其ATP酶。酶。原肌球原肌球(凝凝)蛋白（蛋白（tropomyosin）：也是双螺旋结构，肌肉静）：也是双螺旋结构，肌肉静 息时恰好将肌动蛋白上的结合位点覆盖住。息时恰好将肌动蛋白上的结合位点覆盖住。肌钙蛋白（肌钙蛋白（troponin）：由）：由T、I、C三个亚基组成。三个亚基组成。TnT：与原肌球蛋白结合：与原肌球蛋白结合TnI： 肌动蛋白结合肌动蛋白结合TnC：与：与Ca2+结合结合二、骨骼肌的收缩机制肌丝滑行理论二、骨骼

60、肌的收缩机制肌丝滑行理论 肌肉收缩时肌细胞肌肉收缩时肌细胞内肌丝并未缩短，只是内肌丝并未缩短，只是细肌丝向粗肌丝之间滑细肌丝向粗肌丝之间滑行，造成相邻的各行，造成相邻的各Z线线互相靠近，肌小节长度互相靠近，肌小节长度变短，从而导致肌原纤变短，从而导致肌原纤维以至整个肌细胞和整维以至整个肌细胞和整块肌肉的收缩。块肌肉的收缩。 Muscle contraction肌肉收缩 是Ca2+触发肌丝滑行(sliding filament)的结果Ca2+是骨骼肌兴奋收缩的偶联因子 肌肉舒张状态，横桥-ATP被其头部的ATP酶分解，形成的ADP和无机磷酸仍留在头部，使横桥处于高势能状态，与细肌丝垂直，并对细肌