神经肌肉一般生理学演示文稿

神经肌肉一般生理学演示文稿第一页，共七十五页。（优选）神经肌肉一般生理学第二页，共七十五页。细胞膜的结构与功能细胞膜的结构细胞膜的转运功能第三页，共七十五页。细胞膜的结构双层脂质分子：磷脂70%，胆固醇低于30%，少量鞘脂类；磷脂酰肌醇分布在靠胞浆侧，参与信息传递蛋白质：表面Pr；结合Pr（整合Pr）20-30个疏水性AA，组成一个段落，形成α螺旋糖类：特异性的标志，作为抗原决定簇、受体识别部分起到分子语言作用（核苷酸碱基序列；氨基酸序列……）第四页，共七十五页。细胞膜的结构通道（channel）转运带电离子，数量多，与细胞调控复杂而精密有关通透性（permeability）：物质通过膜的难易程度通道是否开放通道开放的程度及数量两侧物质浓度差及电位差通道能否开放：电压/化学/机械变化控制时间功能：不是转运代谢物，而是离子流动引起电位变化，将外来信号转变为细胞自身信号——电变化第五页，共七十五页。细胞膜的结构通道（channel）化学门控通道(chemically-gatedchannel)2α、β、γ、δ；5╳4α螺旋（第二个α螺旋是通道内壁），α亚单位是受体；nAchRGluRAspRGlyRGABAAR第六页，共七十五页。细胞膜的结构通道（channel）电压门控通道(voltage-gatedchannel)α、β、β2；α为4个结构域，4×6α螺旋（第四个α螺旋接受电信号，2、3为内壁）机械门控通道(mechanically-gatedchannel)细胞间通道(intercellularchannel)6个亚单位，H+、Ca2+调控第七页，共七十五页。细胞膜的结构载体（carrier）高度特异性饱和性竞争性抑制第八页，共七十五页。细胞膜的结构细胞表面受体的种类与结构离子通道型受体：多亚基组成受体/离子通道复合体配体依赖性复合体nAchR；GluR；AspR；GlyR；GABAR；5-HTR；ATPR；(α)2βγδ五聚体，其中GABAAR为αβγδε五聚体，为Cl-通道电压依赖性复合体

4区域×6跨膜片段，其中第四个片段为电位感受器第九页，共七十五页。细胞膜的结构细胞表面受体的种类与结构G蛋白耦联受体单肽链7个疏水区形成7个α螺旋，II区Asp与配体结合，V-VI区与G结合具有酶活性受体（酶联受体）酪氨酸激酶受体(PTK)PDGF、EGF、胰岛素、NGF统称为生长因子型神经肽受体丝/苏氨酸激酶受体第十页，共七十五页。细胞膜的结构细胞表面受体的种类与结构具有酶活性受体（酶联受体）鸟苷酸环化酶（Guanylycyclases,GC）GC分两类：①跨膜蛋白；②胞内可溶性酶钠尿激肽（natriureticpeptide）受体属跨膜性受体

na-p→R→cGmp→PkG↑→K+通道磷酸化激活，K+外流第十一页，共七十五页。细胞膜的结构细胞表面受体的种类与结构具有酶活性受体（酶联受体）鸟苷酸环化酶（Guanylycyclases,GC）

NO受体属于胞内可溶性受体：NO→GC→cGmp↑

例：舒血管物质（乙酰胆碱、缓激肽）→血管内皮细胞Ca2+内流→Ca-CaM→激活NOS→Arg-NO↑→NO穿过内皮细胞到平滑肌细胞→cGmp↑→血管平滑肌舒张内皮细胞依赖性血管舒张是Ca2+胞内信号与cGmp胞内信号共同协调作用的结果：内皮细胞中Ca2+信号起作用，产生NO，平滑肌细胞中，cGmp信号起作用第十二页，共七十五页。细胞膜的转运功能被动转运(passivetransport)单纯扩散（simplediffusion）易化扩散（facilitateddiffusion）载体介导（carriermediated）载体蛋白上有结合位点→载体蛋白变构，运到另一侧→低浓度侧分离特点：①高度结构特异性②饱和现象③竞争性抑制第十三页，共七十五页。细胞膜的转运功能易化扩散通道介导（channelmediated）转运带电离子，数量多，这与细胞功能调控复杂而精密有关通透性：物质通过膜的难易程度取决于通道是否开放及开放的程度及数量取决于膜两侧的浓度差或电位差通道是否开放：①电压/化学/机械变化；②时间功能：不是转运代谢物，而是离子流动引起电位变化，将外来信号转变为细胞自身信号——电变化第十四页，共七十五页。细胞膜的转运功能主动转运(activetransport)

原发性主动转运(primaryactivetransport)Na-K泵：、亚单位组成的二聚体Pr，亚单位转运Na+、K+，分解ATP。Na+泵有2个亚基，2个亚基，亚基有与离子、哇巴因（ouabain）结合位点，有ATP酶活性；但解离亚基，Na+泵失活。3Na+与泵结合，ATP酶激活，ATP分解，泵磷酸化，泵构象变化，3Na+移出胞外，2K+与泵结合，去磷酸化。第十五页，共七十五页。细胞膜的转运功能主动转运

原发性主动转运Na-K泵启动与活动强度：由胞内Na+、胞外K+较多引起。运转3Na+：2K+，泵的活动用去细胞代谢能的20-30％功能：①胞内高K+，代谢反应所必须②限制过多Na+入胞，防止胞内高渗，水透入③势能贮备第十六页，共七十五页。细胞膜的转运功能主动转运

继发性主动转运(secondaryactivetransport)：联合转运(cotransport)转运体（transporter）：膜中特殊蛋白质Gs与Na+转运：Gs转运所需的能量不直接来自ATP，而来自Na+的高势能——小肠吸收葡萄糖、氨基酸，单胺递质重摄取，甲状腺细胞聚碘等均属于此第十七页，共七十五页。细胞膜的转运功能出胞与入胞或转运大分子物质团快

出胞：囊泡与质膜融合；

入胞：接触，质膜形成内陷

受体介导入胞：胆固醇，运铁蛋白，VitB12运输Pr，部分多肽类→识别→与受体结合→移到有被小窝（稍有下凹，胞浆面多种Pr，形成高电子密度）→形成吞噬泡（胞浆面的Pr消失，可能又回到胞膜内侧面形成有被小窝）→吞噬泡与胞内体融合（因为胞内体内低PH，受体与结合物分离）→所运物到细胞器→胞内体膜上的受体回到细胞膜→形成膜的再循环第十八页，共七十五页。细胞的跨膜信号转导细胞跨膜转导的类型跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导系统相互影响细胞通讯细胞信号转导的基本特征第十九页，共七十五页。细胞跨膜转导的类型虽然跨膜信号转导涉及多种刺激信号，在多种细胞引发多种功能变化，但转导途径是有限的。转导途径一般有两种：根据感受和传导过程分根据受体存在的部位分第二十页，共七十五页。细胞跨膜转导的类型

根据感受和传导过程分为

具有特异感受结构的通道Pr完成的跨膜信号转导化学门控通道：感受化学信号，引起通道变化5-HT-R、Glu-R、Asp-R、Gly-R、GABA-Rn-AchR：（α2βγδ，每个亚单位4个α螺旋，其第二个α螺旋构成通道内壁，α亚单位是配体结合部位）Ach-α→通道Pr构象变化→通道开放→Na+内流，K+外流第二十一页，共七十五页。细胞跨膜转导的类型

根据感受和传导过程分为

具有特异感受结构的通道Pr完成的跨膜信号转导电压门控通道：感受电压信号，引起通道变化亚单位有4个结构域，每个结构域有6个螺旋MP变化→第4个螺旋带正电的精、赖氨酸产生位移→通道开放（通道内壁由第2、3个螺旋构成）→Na+流动机械门控通道：感受机械信号，引起通道变化第二十二页，共七十五页。细胞跨膜转导的类型

根据感受和传导过程分为

R-G-效应器酶组成的跨膜信号转导酶偶联受体（TKR、Gc）完成的跨膜信号转导系统第二十三页，共七十五页。细胞跨膜转导的类型根据受体存在的部位分为

细胞内受体介导：Gc-R，类固醇激素，甲状腺素

细胞膜受体介导离子通道受体化学门控通道酶联受体第二十四页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制离子通道受体化学门控受体Ach-NR，GABA-R，Glu-R，Gly-R，Asp-R，5-HR-R电压门控通道化学门控通道第二十五页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制G-蛋白偶联受体受体：单肽链，7个疏水区形成7个螺旋，II区与配体结合，V、VI与G结合G蛋白：是一个家族，Gs、Gi/Go、Gt、Gq、Gg等不同细胞有可能G相同，有可能不同。Gt：视杆细胞；Go：脑内肌醇磷酸信号系统；Gg：味觉细胞。基本结构：100KD，、、三个亚基，主要是，既是GTP结合点，又是GTP酶。过去认为起锚钉作用，仅对亚基功能起调节作用，现在发现也可激活胞内靶分子。除调节AC、PLC、离子通道外，还可参与激活TKR转导系统。也能与效应器酶结合，对亚基起协调拮抗作用。有些细胞毒素可修饰亚基，改变生理特性。

第二十六页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制G-蛋白偶联受体作用形式R-G

-GDP-ACH-R-G

-GTPAC+cAMPPKATPPR-G

-GDP-ACH-第二十七页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制G-蛋白偶联受体作用形式受体与配体结合，与解离，与GTP、AC结合R-H解离，GTP水解，上结合GTP，R与G解离，G与AC解离，酶抑制霍乱杆菌产生的霍乱毒素（肽），ADP-核糖转移酶，使胞内NAD+上的ADP核糖基结合到亚基，修饰亚基，使与GTP结合，提高了GTP酶活性，cAMP成100倍增加，大量水分入肠腔，腹泻。第二十八页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制G-蛋白偶联受体作用途径配体是多种多样的，配体与受体是特异的，G蛋白也有多种，最后的效果是看影响那种效应器酶（AC，PLC），产生哪种第二信使（激活那种cAMP、IP3、DG），激活哪种PK（PKA、CaMII、PKC、PKG）第二十九页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制G-蛋白偶联受体作用途径①cGMPH-R-G

-GTPACcAMPPKAATPCa2+Ca2+-PKPKGH-R-G

-GTPPLCIP3+DGPIP2PKCCa2+Ca2+-CaMCaM-PK②第三十页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制G-蛋白偶联受体作用途径CaMII在哺乳动物脑神经元突触处十分丰富，是记忆路径形成的一部分，失去此激酶，突变小鼠表现出记忆无能。第三十一页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制

酪氨酸激酶受体及膜鸟苷环化酶受体酪氨酸激酶受体（Tyrosinekinasereceptor，TKR）受体膜内侧肽链段就有磷酸激酶活性磷酸化位点是底物Pr中酪氨酸残基也可引起自身磷酸化，其结果又激活受体的酪氨酸激酶第三十二页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制

酪氨酸酶受体及膜鸟苷环化酶受体鸟苷环化酶受体（GC-R）第二信使有：cAMP/cGMP/IP3/DG/Ca2+PK有：PKA/PKG/CaMK/PKC/Ca2+-PKGTPH-RcGMPPKG第三十三页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制

原癌基因（proto-oncogen）与跨膜信号转导与信号转导有关的Pr（Receptor、G等）是原癌基因表达产物第二信使→PK→激活原癌基因→第三信使→目的基因原癌基因是广泛存在于细胞基因组内的高度保守的基因，有数百种。原癌基因在细胞的正常生长、分化，作为核内信使参与细胞内信号传递，在生命活动中起着极为重要的作用。第三十四页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制

原癌基因（proto-oncogen）与跨膜信号转导第二信使→PK→激活原癌基因→第三信使→目的基因跨膜信号传递的Pr、受体、G、PK、生长因子、营养因子都是原癌基因编码和表达的产物。各种细胞外信息要激活核内基因表达，首先激活原癌基因→表达产物（作为第三信使）→激活特定靶基因表达第三十五页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制

原癌基因（proto-oncogen）与跨膜信号转导第二信使PK激活原癌基因→第三信使→目的基因配体（第一信使）R-G-第二信使（cAMP、Ca2+）PK

细胞内反应（胞浆内瞬时反应）原癌基因（c-fos、c-jun）转录mRNA到胞浆翻译成Fos、Jun、磷Pr入核作为第三信使靶基因表达，产生较长远影响的Pr（核内长时程效应）第三十六页，共七十五页。跨膜信号转导的途径与机制

原癌基因（proto-oncogen）与跨膜信号转导第二信使PK激活原癌基因→第三信使→目的基因由第二信使诱导的原癌基因称为即刻早期基因(immediate-earlygenes，IEG），这类基因对外界信号物质（递质、激素、冲动）在数分钟内作出快速表达反应。原癌基因产物有多种功能，只有核内磷酸化了的Pr.才能发挥第三信使的作用，将短暂信号转为长时程反应第三十七页，共七十五页。跨膜信号转导系统相互影响

R-G-酶第二信使PK影响离子通道通道→Ca2+→PKG蛋白之间相互影响：Gi-直接抑制AC，Gi-۰与Gs-结合阻断Gs-第三十八页，共七十五页。跨膜信号转导系统相互影响

同一信号，不同部位传递途径不同Ach→N-M：离子通道受体Ach→心肌：R-G-酶Ach→M：a：以cAMP为第二信使b：以IP3、DG为第二信使第三十九页，共七十五页。细胞通讯（总结）细胞通讯：细胞之间的信号传递；跨膜信号转导细胞跨膜信号转导通路根据受体存在的部位分为两类细胞内受体：GC，类固醇细胞膜受体介导离子通道受体G蛋白耦联受体酶联受体：PTK（receptorTyrosinekinase）GC第四十页，共七十五页。细胞通讯细胞之间的信号传递以神经-肌肉接头为例第四十一页，共七十五页。细胞信号转导的基本特征多途径、多层次的细胞信号转导途径具有会聚和发散的特点各种受体识别各自配体，会聚后激活一个共同的效应酶同一配体，激活不同的效应酶，导致多样化细胞应答细胞信号转导即具有专一性，又有作用机制的相似性受体与配体结合专一性多配体，只有少数几个第二信使介导，表现出相似性第四十二页，共七十五页。信号放大与适度调控，启动与终止并存微量配体产生巨大效应受体数量上升/下降；磷酸化/去磷酸化，G结合GTP/GDP，信使产生/下降细胞对长时间信号刺激产生适应受体数目下降受体－配体亲和力下降，受体对配体敏感性下降——受体脱敏/钝化受体下游信号蛋白变化，通路受阻细胞信号转导的基本特征第四十三页，共七十五页。各信号转导途径相互作用，形成网络系统（signalnetworksystem）通道：Ca2+-CaM-PKG、第二信使、PK也可作用于通道细胞信号转导的基本特征第四十四页，共七十五页。细胞的生物电现象静息电位动作电位兴奋性周期变化兴奋的传导第四十五页，共七十五页。静息电位静息电位（restingtransmembranepotential，RP）

RP的概念、记录、表示概念：静息状态下（细胞在未受到外来刺激），细胞膜两侧的电位差称静息电位。记录：用微电极测量电位。表示：一般将膜外电位规定为0；膜内电位小于膜外电位，为负值。哺乳动物神经纤维的RP为-70~-90mV。不同细胞或同一细胞在不同状态下RP不同。第四十六页，共七十五页。静息电位

RP产生原理[K+]o<[K+]i膜对K+选择性通透证明Hodgkin用枪乌贼巨大神经纤维测量的与Nernst公式计算的接近改变膜内外K+浓度差，RP变化与Nernst公式相吻合……四乙胺（TEA）

第四十七页，共七十五页。动作电位动作电位（actionpotential，AP）

兴奋的标志

AP的概念概念：在足够大的刺激作用下，在RP的基础上产生的一种可传导的电位波动。也称为神经冲动。

有关名称、概念：极化：RP的外正内负的状态称极化状态；去极化：反极化：复极化：超极化：第四十八页，共七十五页。动作电位

AP的记录细胞内记录：细胞外记录：单相AP双相AP第四十九页，共七十五页。动作电位

AP产生的条件刺激强度刺激强度（阈强度）阈刺激：阈上刺激；阈下刺激（局部电位）传至5mm时几乎消失电紧张电位（50％以下的阈强度）时间：时间-强度曲线强度/时间变化率第五十页，共七十五页。动作电位

AP特点“全或无”局部电位的特点反应具有等级性：刺激强度↑，幅度↑；传导衰减总和（空间、时间总和）无不应期

第五十一页，共七十五页。动作电位

AP产生的原理

Bernstein膜学说；Hodgkin，Huxley离子学说AP的overshoot与Na+内流量有关，服从Nernst公式改变细胞内的Na+浓度，对AP的影响：[Na+]o与细胞兴奋性关系极为密切，是兴奋性的一个基本问题Overton，将蛙肌置于低于正常Na+10％的任氏液中，该肌失去兴奋性Hodgkin，Katz用Gs、氯化胆碱代替胞外NaCl，对AP影响明显，对RP无明显影响Hodgkin，用轴浆灌流，K2SO4代轴浆不影响AP，用Na+代K+，AP迅速阻滞第五十二页，共七十五页。动作电位

AP产生的原理Hodgkin，用24Na标记，一次冲动有3.7pmol/cm2Na+净内流，2.5pmol/cm2K+外流Hodgkin电压钳技术Neher和Sakmann（1975）膜片钳技术膜内电压(a)可调钳制电压(b)同时输送到反馈放大器(c)，放大器将偏差电流输到轴突内(d)，以此电流补偿，维持MP恒定b测电流adc第五十三页，共七十五页。动作电位

AP产生的原理第五十四页，共七十五页。动作电位

AP产生的原理

总结：……阈刺激，Na+通道开放（TP水平），Na+内流到ENa+水平，内流是再生性的AP产生：Na+内流，也有K+外流，到后期K+外流加大，所以AP幅度由gNa和gk共同决定；复极化由K+引起关于复极化的K+是电压门控通道还是Ca2+、Na+激活500Na+个/m2膜内流，可产生100mvAP，一次冲动引起[Na+]i变化1/10万，用二硝基苯酚，氰化钠使Na-K泵失活，离子浓度可维持其产生几万到几十万次冲动第五十五页，共七十五页。动作电位

AP产生的原理

Bernstein膜学说RP：K+选择性通透达到EK刺激：选择性通透性变化，所有离子通透性都暂时增加，膜的极化状态破坏，膜电位为零（去极化）；去极化后，随即出现膜选择性通透的恢复，复极化1939，H.J.Curtis，K.S.Cole在美国，A.L.Hodgkin，A.F.Huxley在英国分别发明了微电极，证明了MP由-60mv~+40mv。1949，Hodgkin根据测定的结果，对Bernstein膜学说提出修正，提出离子学说（钠学说）第五十六页，共七十五页。动作电位

AP产生的原理

★几点说明：Thresholdpotential：能引起Na+通道开放并出现再生性循环，导致Na+通道大量而迅速开放的临界电位水平在TP以前，也有一些Na+通道开放，只是去极化程度小关于超极化：提出Na-K泵因细胞内Na+堆积过多而过渡增强，生电性Na-K泵作用引起超极化。CuytonA.C.在1996年第9版《Textbookofmedicalphysiology》中提出是由于K+通道开放增强持续时间较长，K电导高于静息状态所致第五十七页，共七十五页。兴奋性周期变化绝对不应期：0.5-2ms相对不应期：3ms超常期：12ms低长期：70ms（蛙有髓神经纤维：绝对不应期2ms，产生AP次数500次/s）兴奋性周期性变化与通道的状态有关第五十八页，共七十五页。兴奋的传导局部电流学说相对不疲劳；绝缘性特点双向；不衰减；第五十九页，共七十五页。兴奋的传导有髓神经纤维与无髓神经纤维比较不同纤维传导速度不同肌梭传入Nf：70120m/s（A，I）无髓痛觉Nf：1m/s（C，IV）心肌：蒲氏细胞4m/s；心室肌细胞1m/s；房室交界0.02m/s第六十页，共七十五页。肌肉收缩神经-肌肉接头处兴奋的传递肌肉的细微结构及肌丝的分子装配肌肉收缩兴奋-收缩偶联骨骼肌收缩的外部表现和力学分析平滑肌第六十一页，共七十五页。神经-肌肉接头处兴奋的传递结构终板膜间隙（4050nm）终板膜第六十二页，共七十五页。神经-肌肉接头处兴奋的传递传递学说的发展1877，Reymond，神经末梢产生化学物质，与肌肉作用，引起兴奋1936，Dale，受到1921年Loewi的影响刺激运动神经，Ach释放肌小动脉灌流Ach，肌收缩有机磷农药，新斯的明、毒扁豆碱抑制AchE箭毒、银环蛇毒阻断n-AchR1955，Katz，终板膜微电泳，引起EPP，抗胆碱脂酶药物，延长EPP（endplatepotential）时间第六十三页，共七十五页。神经-肌肉接头处兴奋的传递传递过程

Ap—递质—Ap特点单向易受化学因素影响第六十四页，共七十五页。神经-肌肉接头处兴奋的传递注意要点囊泡量子式释放200~300个囊泡/AP，107Ach，产生正常的EPP(50mv)，需要250个小泡EPP是引起肌细胞膜到TP的3~4倍1：1EPP是局部电位，电紧张扩布，相邻膜产生APAP→Ca2+→递质释放量2.0ms内可将Ach清除第六十五页，共七十五页。肌肉的细微结构及肌丝的分子装配细微结构肌原纤维与肌小节肌小节长度变化范围1.53.5m，粗肌丝1.5m，M线两侧各0.1m处无横桥，细肌丝1.02m肌管系统在Z线处形成横管，肌浆网在横管处形成终末池第六十六页，共七十五页。肌肉的细微结构及肌丝的分子装配肌丝分子装配粗肌丝200300个分子Myosin，头既能结合ATP，又有ATP酶的作用，14.3nm伸出一对，42.9nm重复伸出第六十七页，共七十五页。肌肉的细微结构及肌丝的分子装配肌丝分子装配细肌丝actintropomyosinTn