医学生理课件

1、第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能 ( (人卫第七版，适用于人卫第七版，适用于A A平台课程平台课程) ) 主讲主讲: : 王明江王明江 ( (教授教授) 2013.9) 2013.9电话电话:MAIL: EMAIL: 第一节第一节 细胞膜的结构和物质转运功能细胞膜的结构和物质转运功能第三节第三节 细胞的电活动细胞的电活动第四节第四节 肌细胞的收缩肌细胞的收缩第二节第二节 细胞的信号转导细胞的信号转导教学目的要求教学目的要求: : 1. 1.掌握物质的跨膜转运方式掌握物质的跨膜转运方式 2.2.掌握细胞的跨膜信号转导掌握细胞的跨膜信号

2、转导 3.3.掌握生物电产生原理掌握生物电产生原理 4.4.掌握肌肉收缩产生原理掌握肌肉收缩产生原理教学重点教学重点: :生物电和兴奋传导的基本原理与肌肉收缩原生物电和兴奋传导的基本原理与肌肉收缩原理和调节机制。理和调节机制。教学难点教学难点: :生物电和信号转导生物电和信号转导, ,肌肉收缩原理肌肉收缩原理第一节第一节 细胞膜的结构和物质转运功能细胞膜的结构和物质转运功能 一、一、细胞膜的结构概述细胞膜的结构概述（一）脂质双分子层（一）脂质双分子层 液态的脂质双分子层液态的脂质双分子层（二）细胞膜的蛋白（二）细胞膜的蛋白 镶嵌或贯穿于脂质双分子层中镶嵌或贯穿于脂质双分子层中（三）细胞膜的糖类

3、（三）细胞膜的糖类 多为短糖链，形成糖脂或糖蛋白。有些作多为短糖链，形成糖脂或糖蛋白。有些作为抗原决定族为抗原决定族= =免疫信息（血型）；有些作为膜受体免疫信息（血型）；有些作为膜受体的的“可识别可识别”部分，能特异地与激递质等结合。部分，能特异地与激递质等结合。二、物质的跨膜转运二、物质的跨膜转运（一一) ) 、单纯扩散单纯扩散（二（二) ) 、膜蛋白介导的跨膜转运膜蛋白介导的跨膜转运 1.1.通道介导的跨膜转运通道介导的跨膜转运 2.2.载体介导的跨膜转运载体介导的跨膜转运 3.3.原发性主动转运原发性主动转运 4.4.继发性主动转运继发性主动转运（三）入胞和出胞（三）入胞和出胞 （一）

4、（一）. .单纯扩散单纯扩散(simple diffusion)(simple diffusion) (1)(1)概念概念: :一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。度一侧移动的过程。 (2)(2)特点特点: :A.A.扩散速率高扩散速率高 B.B.无饱和性无饱和性C.C.不依靠特殊膜蛋白质的不依靠特殊膜蛋白质的“帮助帮助”D.D.不需另外消耗能量不需另外消耗能量E.E.扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性 呈正相关。呈正相关。 表示方法：表示方法：扩散通量扩散通量 （mol or molmol or mol数数/

5、min.cm/min.cm2 2) )F.F.转运的物质：转运的物质：O O2 2、COCO2 2、NHNH3 3 、N N2 2 、尿素、尿素、 乙醚、乙醇、类固醇类激素乙醚、乙醇、类固醇类激素 等少数几种。等少数几种。（二）膜蛋白介导的跨膜转运（二）膜蛋白介导的跨膜转运1.1.通道介导的跨膜转运通道介导的跨膜转运(1)(1)概念概念: : 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质质, ,需特殊膜蛋白质的需特殊膜蛋白质的“帮助帮助”下下, ,由膜的高浓由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。度一侧向低浓度一侧移动的过程。 经通道的易化扩散过程经通道的易化扩散过程转运的物

6、质转运的物质: :各种带电离子各种带电离子（1）.化学门控通道化学门控通道 由化学物质控制由化学物质控制通道的开关通道的开关 如图示如图示Ca2+Ca2+ActionpotentialFusingvesicleAchAchIonchannelreceptoraadgbNa+（2）.电压门控通道电压门控通道 由膜电位改由膜电位改变控制通道的开关变控制通道的开关电压依从性电压依从性 钠通道钠通道1800个氨基酸形个氨基酸形成成4个结构相同个结构相同的的a-螺旋结构域螺旋结构域(domain)，每个，每个结构域中有结构域中有6个个片段片段(S1S6)。由由4个个S2围成了通道围成了通道亲水性通路；亲

7、水性通路；由带精氨酸和赖氨酸等阳离子的由带精氨酸和赖氨酸等阳离子的S4形成了电形成了电压依从性门控机制。压依从性门控机制。（3）.机械门控通道机械门控通道 由机械运由机械运 动改变控制通道动改变控制通道 内耳毛细胞顶部的听毛弯曲时，引内耳毛细胞顶部的听毛弯曲时，引起其根部所在的膜变形，直接激活通起其根部所在的膜变形，直接激活通道，改变其活动状态。道，改变其活动状态。不同门控不同门控机制的离机制的离子通道子通道（4）.细胞间通道细胞间通道图示图示:细胞间隙细胞膜蛋白亚单位这种结构主要存这种结构主要存在于心肌和平滑在于心肌和平滑肌的肌细胞之间。肌的肌细胞之间。2.2.载体介导的跨膜转运载体介导的跨

8、膜转运转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质(1)(1)经载体易化扩散经载体易化扩散特点特点: : 需依靠特殊膜蛋白质需依靠特殊膜蛋白质 不需另外消耗能量不需另外消耗能量 选择性选择性 饱和性饱和性 竟争性竟争性 浓度和电压依从性浓度和电压依从性(2)(2)原发性主动转运原发性主动转运(active transport(active transport) ) 指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。 特点特点：需要消耗能量需要消耗能量, ,能量由分解能量由分解ATPATP来来 提供；提供； 依靠特殊膜蛋白质依靠特

9、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。 如如:Na:Na+ +-K-K+ +泵、泵、H H+ +-K-K+ +泵等泵等 通道转运与钠通道转运与钠-钾泵转运模式图钾泵转运模式图 维持维持Na+oNa+o高、高、K+iK+i高高原先原先的的不均匀分布状态不均匀分布状态2K2K+ +泵至细胞内泵至细胞内;3Na;3Na+ +泵至细胞外泵至细胞外分解分解ATPATP产生能量产生能量当当NaNa+ + i i/K/K+ + o o激活激活钠钠- -钾泵钾泵: :由由、二个亚单位构成，二个亚单位构成， 亚单位由亚单位由10221022个氨基酸残基构

10、成，个氨基酸残基构成，1010次跨膜；次跨膜；亚单位由亚单位由302302个个氨基酸残基构成，氨基酸残基构成， 1 1次跨膜。次跨膜。钠钠-钾泵钾泵.的主要功能的主要功能1.钠钠-钾泵造成的钾泵造成的Na+ o K+i,是许多代谢所是许多代谢所必需必需.2.维持膜内渗透压和细胞容积维持膜内渗透压和细胞容积.3.建立建立Na+的跨膜浓度梯度的跨膜浓度梯度.4.由钠由钠-钾泵造成的跨膜离子浓度梯度是生物钾泵造成的跨膜离子浓度梯度是生物电发生的前提条件电发生的前提条件.5.钠泵活动是生电性的钠泵活动是生电性的.(3).(3).继发性主动转运继发性主动转运概念概念： 即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，

11、即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量来自膜两侧能量来自膜两侧NaNa+ + 差，而差，而NaNa+ + 差是差是NaNa+ +-K-K+ +泵分解泵分解ATPATP释放的能量建立的。释放的能量建立的。（三）出胞和入胞（三）出胞和入胞 出胞出胞: :指细胞把成块的内容物由细胞内指细胞把成块的内容物由细胞内排出的过程。排出的过程。 入胞入胞: :指细胞外的大分子物质或团块进指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程，包括吞噬和吞饮。入细胞的过程，包括吞噬和吞饮。出胞：出胞：入胞入胞: :第二节第二节 细胞的信号转导细胞的信号转导 跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号

12、的识别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。 跨膜信号转导方式大体有以下三类：跨膜信号转导方式大体有以下三类： 离子通道型受体介导的信号转导离子通道型受体介导的信号转导 G G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导 酶联性受体介导的信号转导酶联性受体介导的信号转导关于信号转导系统关于信号转导系统 任何系统都是物质、能量和信息相互任何系统都是物质、能量和信息相互作用和有序化运动的产物，作用和有序化运动的产物， 都离不开调都离不开调控。而控。而调控的实质就是获取信息、处理调控的实质就是获取信息、处理信息和利用信息调整系统内各种活动的信息和利用信

13、息调整系统内各种活动的过程过程。生物细胞具有极其复杂的生命活。生物细胞具有极其复杂的生命活动，这些生命活动都必须受到严格的调动，这些生命活动都必须受到严格的调控。控。 一、离子通道介导的信号转导一、离子通道介导的信号转导化学门控通道（骨骼肌终板膜）化学门控通道（骨骼肌终板膜）电压门控通道（心肌细胞电压门控通道（心肌细胞L型钙通道）型钙通道）机械门控通道（血管内皮细胞）机械门控通道（血管内皮细胞）二二.G.G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导(二二).主要的信号蛋白主要的信号蛋白1. G蛋白蛋白耦联受体耦联受体（7次跨膜受体）次跨膜受体）2.G蛋白蛋白3. G蛋白效应器蛋白效应

14、器 （1）腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 （2）磷酸二酯酶）磷酸二酯酶 （3）磷脂酶）磷脂酶 （4）b b肾上腺素受体激酶肾上腺素受体激酶4.第二信使第二信使 cAMP、三磷酸肌醇（、三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油（）二酰甘油（DG）、）、环磷酸（环磷酸（cGMP）和）和Ca2+5.蛋白激酶蛋白激酶(1)、丝氨酸、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶苏氨酸蛋白激酶 (2)、酪氨酸蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶( (二二) )、主要的、主要的G G蛋白耦联受体介信号转导途径蛋白耦联受体介信号转导途径 1.1.受体受体- G- G蛋白蛋白-AC-AC途径途径神经递质、激素等神经递质、激素等（第一信使）（第一信使）兴奋性兴奋性

15、G蛋白蛋白(G(GS S) )激活腺苷酸环化酶激活腺苷酸环化酶(AC)(AC)ATPATPcAMPcAMP细胞内生物效应细胞内生物效应激活激活cAMPcAMP依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶A A结合结合G蛋白偶联受体蛋白偶联受体激活激活G蛋白蛋白RsGsbgaGDPGTP GDPATP cAMPbgaGTPACProteinPKAPDE5AMPATPADPPPhysiologicalactivitiesRibgGiaGDPbgaGTPGDP GTPmembraneplasma2.2.受体受体- G- G蛋白蛋白-PLC-PLC途径途径激素激素（第一信使）（第一信使）兴奋性兴奋性G蛋白蛋白(G(G

16、S S) )激活磷脂酶激活磷脂酶C C(PLC)(PLC)PIPPIP2 2( (第二信使）第二信使）IPIP3 3 和和 DGDG激激 活活蛋白激酶蛋白激酶C C内质网内质网释放释放CaCa2+2+激活激活G蛋白蛋白细胞内生物效应细胞内生物效应结合结合G蛋白偶联受体蛋白偶联受体三 、 酶 偶三 、 酶 偶联 受 体 介联 受 体 介导 的 信 号导 的 信 号转导转导 受体本身具受体本身具有酶的活性，有酶的活性，又称受体酪又称受体酪氨酸激酶。氨酸激酶。 概概 述述 恩格斯在恩格斯在100100多年前就指出：多年前就指出：“地球上地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的几乎没有一种变化发生

17、而不同时显示出电的变化变化”。人体及生物体活细胞在安静和活动。人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象（象（bioelectricitybioelectricity）。）。 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象“一、膜的被动电学特性和电紧张电位一、膜的被动电学特性和电紧张电位（一）膜电容和膜电阻（一）膜电容和膜电阻欧姆定律：欧姆定律：I（电流）（电流）= V（电压）（电压）.G（电导）（电导）膜电位（电压）膜电位（电压）= 离子电流离子电流 / 电导（电导（V = I / G）膜电导概念膜电导概念（二）电紧张电位（二

18、）电紧张电位（P 23）膜的被动电学特性和电紧张电位膜的被动电学特性和电紧张电位2-7二、静息电位及其产生机制二、静息电位及其产生机制（一）（一）静息电位的记录和数值静息电位的记录和数值( (resting resting potentialpotential RP) RP) 概概 念念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。在的电位差。 RPRP实验现象：实验现象：证明证明RPRP的实验：的实验：（甲）当（甲）当A A、B B电极都位于电极都位于细胞膜外，无电位改变，细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差证明膜外无电位差。（乙）当（乙）当A

19、A电极位于细胞电极位于细胞膜外，膜外， B B电极插入膜内时，电极插入膜内时，有电位改变，有电位改变，证明膜内、证明膜内、外间有电位差外间有电位差。（丙）当（丙）当A A、B B电极都位于电极都位于细胞膜内，无电位改变，细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差证明膜内无电位差。 与与RPRP相关的概念相关的概念： 静息电位静息电位: :细胞处于相对安静状态时，细细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。胞膜内外存在的电位差。 膜电位膜电位: :因电位差存在于膜的两侧所以又因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位（称为膜电位（membrane potentialmembrane potenti

20、al）。）。 RPRP值描述值描述: : RP RP的绝对值的绝对值 (-70(-70mVmV-90mV) -90mV) 超极化超极化 RPRP的绝对值的绝对值(-70(-70mVmV-50mV) -50mV) 去极化去极化(1)(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 Na+ i Na+ i Na+oNa+o 110 110 K+ i K+ i K+o K+o 301 301 Cl-i Cl-i Cl-o Cl-o 114 114 Ca Ca2+2+i i CaCa2+2+ o 112o 112（二）静息电位产生的机制（二）静息电位产生的机制1.1.离子跨膜

21、扩散的驱动力和平衡电位离子跨膜扩散的驱动力和平衡电位膜内：膜内：膜膜 外外细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位表表2-1（枪乌大神经）（枪乌大神经） 电化学驱动力电化学驱动力(mV)=(mV)=膜电位膜电位- -该离子平衡电位该离子平衡电位 即浓度差和电位差双重驱动力即浓度差和电位差双重驱动力离子离子胞胞 外外(mmol/L)胞胞 质质(mmol/L)平衡电位平衡电位（mV）电化学驱动电化学驱动力力(mV)Na+44050+60130K+2040090+ 20Cl5605260 0有机负离子有机负离子38570静息电位静息电位细胞内液和细胞外液中主要离子

22、浓度和电位细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位表表2-2（哺乳动物骨骼肌）（哺乳动物骨骼肌）离子离子胞胞 外外(mmol/L)胞胞 质质(mmol/L)平衡电位平衡电位（mV）电化学驱动电化学驱动力力(mV)Na+14512+67157K+415598 + 8Cl120490 0有机负有机负离子离子15590静息电位静息电位2.2.膜对离子的通透性和静息膜电位膜对离子的通透性和静息膜电位 通透性：通透性：K K+ + ClCl- - NaNa+ + A A- - 3.钠泵的生电作用钠泵活动超极化RPRP产生机制的膜学说产生机制的膜学说: : 电化学驱动力电化学驱动力(+8mV)(+8mV)使

23、使KKii向向膜外扩散而膜外扩散而AA- - i i不能向膜外扩散不能向膜外扩散KK+ + i i、AA- - i i膜内电位膜内电位(负电场负电场) ) K K+ + o o膜内电位膜内电位(正电场正电场) )膜外为正、膜内为负的极化状态膜外为正、膜内为负的极化状态当扩散动力与阻力达到动态平衡时当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP=RP结论结论: :RPRP的产生主要是的产生主要是K K向膜外扩散的结果。向膜外扩散的结果。 RP RP K K+ +的平衡电位的平衡电位静息膜电位或钾离子的平衡电位可以用静息膜电位或钾离子的平衡电位可以用Nernst公式计算：公式计算： RT K+iEk = l

24、n R 气体常数气体常数 8.31焦尔焦尔/度；度；T 绝对温度绝对温度 273Co； nF K+o n 离子价数；离子价数；F 法拉弟常数法拉弟常数 96,500库伦。库伦。实测值实测值-77mv（小）与计算值（小）与计算值-87mv（大）有差异，原因可能（大）有差异，原因可能为：为：1）膜在静息时对钠离子，氯离子也有一些通透性；）膜在静息时对钠离子，氯离子也有一些通透性；2）膜对钾离子的通透性有一定的限制。膜外钾离子浓度增高，）膜对钾离子的通透性有一定的限制。膜外钾离子浓度增高，在一定范围内可增加膜对钾离子的通透性。在一定范围内可增加膜对钾离子的通透性。静息膜电位的定义：静息膜电位的定义：

25、 细胞处于静息状态时，细胞膜内外的电位差，其接近于钾细胞处于静息状态时，细胞膜内外的电位差，其接近于钾离子的平衡电位。离子的平衡电位。影响影响静息膜电位的因素静息膜电位的因素1.膜内外膜内外K+浓度差浓度差2.膜对外膜对外K+和和Na+相对通透性相对通透性3.钠泵活动钠泵活动三、动作电位三、动作电位(action potential AP)(action potential AP)及其产生机制及其产生机制 概概 念念： APAP实验现象：实验现象： 去去 极极 化化上上 升升 支支下降支下降支（一）（一）细胞的动作电位细胞的动作电位刺激刺激局部电位局部电位阈电位阈电位去极化去极化零电位零电位反

26、极化（超射）反极化（超射）复极化复极化（负、正）后电位（负、正）后电位1.1.电化学驱动力：电化学驱动力：决定离子跨膜流动的方向和速度，某离子电化学驱动决定离子跨膜流动的方向和速度，某离子电化学驱动力应等于膜电位与该离子平衡电位之差。如力应等于膜电位与该离子平衡电位之差。如Na+ Na+ ： EmEmENaENa+ += = 70mV-(+60mV)= 70mV-(+60mV)= 130mV130mV Em EmEKEK+ + = = 70mV-(-90mV)= + 20mV 70mV-(-90mV)= + 20mV 在静息膜电位条件下在静息膜电位条件下Na+Na+的内向驱动力大的内向驱动力大

27、电化学驱动力随着膜电位的变化而变化电化学驱动力随着膜电位的变化而变化; ;当膜去极至当膜去极至+30mV+30mV的锋电位水平时的锋电位水平时, ,膜对膜对Na+Na+的驱动力为的驱动力为 EmEmENaENa+= +30mV-(+60mV)= += +30mV-(+60mV)= 30mV30mV Em EmEK+ = +30mV-(-90mV)= + 120mV EK+ = +30mV-(-90mV)= + 120mV 在锋电位期间在锋电位期间K+K+的外向驱动力大的外向驱动力大（二）动作电位的产生机制（二）动作电位的产生机制AP产生的基本条件产生的基本条件:膜内外存在膜内外存在Na+浓度差

28、浓度差: Na+iNa+O 1 10；膜在受到膜在受到阈刺激阈刺激而兴奋时，对离子的而兴奋时，对离子的通透通透性性增加：增加： 即电压门控性即电压门控性Na+、K+通道激活而开放通道激活而开放。电位差电位差2、动作电位期间膜电导的变化动作电位期间膜电导的变化 ( (NaNa内流形成锋电位上升支，内流形成锋电位上升支，K K外流是形外流是形成锋电位下降支成锋电位下降支) )电压钳电压钳(voltage clamp)(voltage clamp)实验实验(1)(1)膜通透性与膜电导有关（通透性大，膜电导膜通透性与膜电导有关（通透性大，膜电导 ）。）。(2)(2)如果电位（如果电位（V V）固定不变

29、，测出电流（）固定不变，测出电流（I I），就可），就可作为膜电导的变化（通透性大小）。作为膜电导的变化（通透性大小）。 V = I / GV = I / G(3)(3)问题是测电流容易，而使膜电位（问题是测电流容易，而使膜电位（V V）固定却不易）固定却不易（膜电容（膜电容充电和放电）充电和放电）(4)Hodgkin (4)Hodgkin 的电压钳的电压钳 (voltage clamp) (voltage clamp) 实验实验对照对照K电流电流Na电流电流TTX存在时存在时-80mV-30mV全细胞纪录全细胞纪录电压钳电压钳(voltage clamp)FBAV膜电位膜电位监视监视膜电位膜

30、电位固定指令固定指令FBA:feedback amplifier电压钳电压钳(voltage(voltage clamp) clamp)单通道纪录单通道纪录 膜片钳膜片钳 (patch clamp)动作电位期间膜电导的变化动作电位期间膜电导的变化当细胞受到刺激当细胞受到刺激少量少量NaNa+ +通道开放通道开放电化学驱动力电化学驱动力(-130mV)(-130mV)使使NaNa+ +少量内流少量内流局部电位局部电位到阈电位时到阈电位时NaNa通道大量开放通道大量开放NaNa+ +顺电化学差再生式内流顺电化学差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

31、支）上升支）NaNa+ +通道关通道关K K+ +通道激活而开放通道激活而开放K K顺浓度差迅速外流顺浓度差迅速外流电位下降，恢复到电位下降，恢复到RPRP水平（水平（APAP下降支）下降支）3.3.动作电位产生的过程动作电位产生的过程 ( (产生机制产生机制):):4.膜对离子通透性变化的机制膜对离子通透性变化的机制 (局部电位与动作电位局部电位与动作电位 ) 2-12 Na+通道的三种状态通道的三种状态(关闭关闭.激活激活.失活失活) Na+通道的两个闸门通道的两个闸门(m.h) K+通道的一个闸门通道的一个闸门(n)Na+通道通道 激活激活:M闸门迅速开放闸门迅速开放, H闸门尚未关闭闸

32、门尚未关闭 失活失活:M闸门开放闸门开放,H闸门关闭闸门关闭 关闭关闭(备用备用):M闸门关闭闸门关闭, H闸门开放闸门开放K+通道通道 K+通道开放通道开放(n门开放门开放) 激活激活 K+通道失活通道失活(n门关闭门关闭) 去激活去激活h关闭状态激活状态失活状态关闭状态 m钠通道三种机能状态的微粒学说模型5.电压门控离子通道的分子结构电压门控离子通道的分子结构 2-156.干预细胞电活动的药物及其应用干预细胞电活动的药物及其应用 钠通道阻断剂钠通道阻断剂钙通道阻断剂钙通道阻断剂钾通道阻断剂钾通道阻断剂结论：结论：1.1.APAP的上升支由的上升支由NaNa内流形成，下降支是内流形成，下降支

33、是K K 外流形成的，后电位是外流形成的，后电位是NaNaK K泵活动引起的泵活动引起的2.2.APAP的产生是不消耗能量的，的产生是不消耗能量的，APAP的恢复是消的恢复是消耗能量的（耗能量的（NaNaK K泵的活动）。泵的活动）。3.AP3.AP（超射）（超射）= =NaNa的平衡电位。的平衡电位。4.4.动作电位的特点动作电位的特点 （1 1）全或无（）全或无（2 2）传导性（）传导性（3 3）不应期）不应期(4)(4)相相对不疲劳性对不疲劳性(5)(5)生理完整性生理完整性 ( (三三) )动作电位的传导动作电位的传导传导机制：传导机制：局部电流局部电流 传导方式传导方式：有髓鞘有髓鞘

34、N N纤维为远距离纤维为远距离( (跳跃式跳跃式) )局部电流局部电流( (四四) )缝隙连接缝隙连接四四.局部电位局部电位概念概念： 阈下刺阈下刺激引起的低激引起的低于阈电位的于阈电位的去极化（即去极化（即局部位），局部位），称局部兴奋。称局部兴奋。特点：特点： 不具有不具有“全或无全或无” 现象。现象。电紧张方式扩布。电紧张方式扩布。具有总和效应：具有总和效应： 时间性和空间性时间性和空间性 总和总和。 五、可兴奋细胞及其兴奋性五、可兴奋细胞及其兴奋性（一（一) )兴奋和可兴奋细胞兴奋和可兴奋细胞兴奋性兴奋性：活组织或细胞对外界刺激产生活组织或细胞对外界刺激产生APAP的能力。的能力。兴奋

35、兴奋：组织受刺激后由静息组织受刺激后由静息活动。活动。抑制抑制：组织受刺激后由活动组织受刺激后由活动静息。静息。刺激刺激：能引起细胞或组织发生反应的所有内、外环能引起细胞或组织发生反应的所有内、外环 境的变化。境的变化。反应反应：可兴奋性组织对刺激的应答表现。可兴奋性组织对刺激的应答表现。(二二)组织的兴奋性和阈刺激组织的兴奋性和阈刺激刺激的三个参数刺激的三个参数:1.刺激的强度刺激的强度2.刺激的持续时间刺激的持续时间3.强度强度-时间变化率时间变化率（三（三) ) 细胞兴奋后兴奋性的变化细胞兴奋后兴奋性的变化 分分 期期 兴奋性兴奋性 机机 制制绝对不应期绝对不应期 降至零降至零 钠通道失

36、活钠通道失活相对不应期相对不应期 渐恢复渐恢复 通道部分恢复通道部分恢复超常期超常期 正常正常 通道大部恢复通道大部恢复低常期低常期 正常正常 内电位呈超极化内电位呈超极化 第四节第四节 肌细胞的收缩肌细胞的收缩 一、横纹肌一、横纹肌（一）（一）骨骼肌神经骨骼肌神经肌接头处的兴奋传递肌接头处的兴奋传递 1 1、N-MN-M接头结构接头结构 接头前膜接头前膜 接头间隙接头间隙 接头后膜接头后膜( (终终 板膜板膜) )。接头间隙接头间隙2.N-M2.N-M接头处的兴奋传递过程接头处的兴奋传递过程APAP冲动传到轴突末梢冲动传到轴突末梢 CaCa2 2通道开放，通道开放，CaCa2 2向膜内流动向

37、膜内流动前膜内囊泡移动、并前膜内囊泡移动、并AChACh释放释放AChNAChN2 2受体结合，其构型改变受体结合，其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（EPPEPP）EPPEPP电紧张性扩布至肌膜电紧张性扩布至肌膜去极化达到阈电位去极化达到阈电位爆发肌细胞膜动作电位爆发肌细胞膜动作电位（二）横纹肌细胞的微细结构（二）横纹肌细胞的微细结构1.1.肌原纤维和肌小节：肌原纤维和肌小节： 粗肌丝粗肌丝: : 由肌球（肌凝蛋白）由肌球（肌凝蛋白）组成，其头部有一组成，其头部有一横桥横桥 细肌丝细肌丝: :(1

38、)(1)肌动蛋白肌动蛋白： 表面有与横桥结合的位点表面有与横桥结合的位点(2)(2)原肌球蛋白原肌球蛋白： 静息时掩盖横桥结合位点；静息时掩盖横桥结合位点；(3)(3)肌钙蛋白肌钙蛋白： 与与CaCa2+2+结合变构后结合变构后, ,使原肌球使原肌球蛋白位移，暴露出结合位点蛋白位移，暴露出结合位点。肌小节肌小节: : 是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 2.2.肌管系统：肌管系统： 横管系统横管系统：T T管管 纵管系统纵管系统：L L管管 三联管三联管 1. .兴奋兴奋- -收缩耦联收缩耦联 2.2.肌丝滑行肌丝滑行（三）横纹肌的收缩机制（三）横纹肌的收缩机

39、制（四）（四）横纹肌的横纹肌的兴奋兴奋- -收缩耦联收缩耦联 1.1.横纹肌的电活动横纹肌的电活动 肌膜电兴奋的传导肌膜电兴奋的传导 三联管处的信息传递三联管处的信息传递 肌浆网（纵管系统）中肌浆网（纵管系统）中CaCa2 2+ +的释放的释放按任意键飞入横桥摆动动画肌节缩短肌节缩短= =肌收缩肌收缩细肌丝细肌丝滑至滑至肌节中央肌节中央横桥摆动横桥摆动横桥与位点结合，横桥与位点结合，分解分解ATPATP释放能量释放能量原肌球蛋白位移，原肌球蛋白位移，暴露结合位点暴露结合位点CaCa2 2+ +与肌钙蛋白结合与肌钙蛋白结合构型改变构型改变终池膜上的钙通道开放终池膜上的钙通道开放CaCa2 2+

40、+进入肌浆进入肌浆2.2.兴奋兴奋- -收缩耦联的基本过程收缩耦联的基本过程 钙触发钙释放钙触发钙释放 APT管管L型钙通道变构型钙通道变构Ca2+内流内流激活激活ryanodine受体受体(RYR)肌质网内肌质网内Ca2+ 释放入肌释放入肌浆浆.骨骼肌舒张机制骨骼肌舒张机制兴奋兴奋-收缩耦联后收缩耦联后肌膜电位复极化肌膜电位复极化肌浆网肌浆网膜膜Ca2+泵激活泵激活肌浆网肌浆网膜膜Ca2+Ca2+与肌钙蛋白解离与肌钙蛋白解离原肌凝蛋白复盖原肌凝蛋白复盖结合位点结合位点骨骼肌舒张骨骼肌舒张关于关于横纹肌收缩的几个问题横纹肌收缩的几个问题1)1)关于收钙素（关于收钙素（Calsequestrin

41、Calsequestrin） ( () )分子量分子量:55KD,:55KD,每分子可结合每分子可结合40-5040-50个个CaCa2+2+ ( () )使肌浆网膜使肌浆网膜Ca2Ca2+ +下降近下降近7070倍倍, ,使钙泵更好使钙泵更好 发挥作用发挥作用. .2)2)横桥循环横桥循环- -抓住与再松开交替进行抓住与再松开交替进行 During a contraction,all During a contraction,all cross bridges are neither bound cross bridges are neither bound nor disconnected

42、 at the same time.nor disconnected at the same time.关于肌连蛋白关于肌连蛋白( (TitinTitin) ) ( (TrombitesTrombites et al,1995 et al,1995年提出年提出) ) (1)(1)充当骨骼肌骨架充当骨骼肌骨架(2)(2)是粗肌丝和细肌丝的模板是粗肌丝和细肌丝的模板(3)(3)由折叠的弹性片段和锁定片段够成由折叠的弹性片段和锁定片段够成( (五五) )影响影响横纹肌横纹肌收缩效能收缩效能 的因素的因素 1.1.前负荷：前负荷： 前负荷前负荷肌节初长度肌节初长度粗粗细肌丝的重叠程度细肌丝的重叠程度肌

43、张力。肌张力。 肌 节肌 节 最 适最 适 初 长 （初 长 （ 2 . 0 -2 . 0 -2.22.2 m m）时，粗细肌丝重叠佳，时，粗细肌丝重叠佳，肌缩速度、幅度和张力最大；肌缩速度、幅度和张力最大； 前负荷前负荷或或肌节最适肌节最适初长初长或或肌张力肌张力。等长收缩与等张收缩的概念等长收缩与等张收缩的概念 等长收缩等长收缩: :肌肉收缩时肌肉收缩时, ,只有张力增加而只有张力增加而长度不变的收缩长度不变的收缩. . 等张收缩等张收缩: :肌肉收缩时肌肉收缩时, ,只有长度缩短而只有长度缩短而张力不变的收缩张力不变的收缩, ,。 注注当负荷小于肌张力时当负荷小于肌张力时, ,出现等张缩

44、；出现等张缩； 当负荷等于或大于肌张力时当负荷等于或大于肌张力时, ,出现缩；出现缩； 正常人体骨骼肌收缩大多是混合式的正常人体骨骼肌收缩大多是混合式的. .2.22.0BCD-CD-E1.71.6EABCD长度长度-张力曲线张力曲线100501.0 2.0 3.0 4.0 肌节长度肌节长度3.651.65A张力张力 2. 2.后负荷：后负荷： 在等张收缩条件下观察在等张收缩条件下观察 后负荷为后负荷为00肌缩速度、肌缩速度、幅度幅度和张力最小；和张力最小； 后负荷后负荷肌缩速度、肌缩速度、幅度幅度和张力和张力； 后负荷后负荷肌缩速度、肌缩速度、幅度幅度和张力和张力。张力张力- -速度曲线速度

45、曲线 3.3.肌肉肌肉收收缩能力：缩能力： 肌缩能力肌缩能力肌缩速度、幅度和张力肌缩速度、幅度和张力； 肌缩能力肌缩能力肌缩速度、幅度和张力肌缩速度、幅度和张力。 决定肌缩效应的内在特性主要是：决定肌缩效应的内在特性主要是： .兴奋兴奋- -收缩耦联期间胞浆内收缩耦联期间胞浆内CaCa2+2+的水平；的水平； .肌球蛋白的肌球蛋白的ATPATP酶活性。酶活性。 调节和影响肌缩效应内在特性的因素：调节和影响肌缩效应内在特性的因素： 许多神经递质、体液物质、病理因素许多神经递质、体液物质、病理因素 和药物。和药物。4.收缩的总和收缩的总和(1)运动单位数量的总和运动单位数量的总和(2)(2)频率效

46、应的总和频率效应的总和(3)(3)大小原则（大小原则（size principlesize principle）骨骼肌收缩的形式骨骼肌收缩的形式( (一一) )收缩形式收缩形式 1.1.单收缩与复合收缩单收缩与复合收缩: : 单收缩：单收缩：肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒张的过程。舒张的过程。 复合收缩复合收缩: :肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒张尚未结束，新的收缩在此基础上出现的过程。张尚未结束，新的收缩在此基础上出现的过程。 不完全强直收缩不完全强直收缩 完全强直收缩完全强直收缩 机制机制: :强直收缩是各次单收缩的机械

47、叠加现象强直收缩是各次单收缩的机械叠加现象 二、平滑肌二、平滑肌（一）（一）、平滑肌的微细结构平滑肌的微细结构(二二)、平滑肌的分类、平滑肌的分类(三三)、平滑肌的电活动、平滑肌的电活动(四四)、平滑肌的收缩机制、平滑肌的收缩机制1.1.胞质内钙浓度的调控胞质内钙浓度的调控 药物药物- -机械耦联机械耦联 电电- -机械耦联机械耦联2 2、平滑肌的收缩机制、平滑肌的收缩机制 胞内游离钙浓度胞内游离钙浓度与钙调蛋白与钙调蛋白(CaM(CaM) )结合结合CaCa2+. 2+. CaMCaM 激活胞质内肌球蛋激活胞质内肌球蛋白轻链激酶白轻链激酶(MLCK)20KD(MLCK)20KD肌球蛋白轻肌球

48、蛋白轻链链(MLC)(MLC)磷酸化磷酸化ATPATP酶活性酶活性平滑平滑肌收缩肌收缩. .( (五五) )平滑肌活动的神经调控平滑肌活动的神经调控复习题：复习题： 1.1.试述试述G G蛋白的结构及其作用。蛋白的结构及其作用。2.2.保持内环境相对稳定有何重要意义保持内环境相对稳定有何重要意义? ? 3.3.试述细胞膜的化学组成及其分子结构。试述细胞膜的化学组成及其分子结构。4.4.试述神经细胞兴奋性周期中各期的特点及试述神经细胞兴奋性周期中各期的特点及 产生原理。产生原理。5.5.简述钠泵活动的生理意义。简述钠泵活动的生理意义。6.6.细胞膜的物质转运方式有哪些细胞膜的物质转运方式有哪些? ? 其特点如何其特点如何? ?7.7.试述神经纤维静脉膜电位产生的机理。试述神经纤维静脉膜电位产生的机理。8.8.试述神经纤维动作电位产生的机理。试述神经纤维动作电位产生的机理。9.9.试