细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义

细胞的基本功能医学生理学课件细胞的基本功能医学生理学课件1（优选）细胞的基本功能医学生理学课件（优选）细胞的基本功能医学生理学课件2组成：脂质（lipid）蛋白质（protein）糖类一、膜的化学组成和分子结构结构：液态镶嵌模型

fluidmosaicmodel以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同功能的蛋白质组成：脂质（lipid）一、膜的化学组成和分子结构结构：3细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义41.脂质双分子层：磷脂（phospholipid）70%分子结构双嗜性分子作用使膜具有流动性胆固醇（cholesterol）30%作用流度阻尼器

1.脂质双分子层：52.细胞膜蛋白表面蛋白质（peripheralprotein）特点吸附在膜的内、外表面举例红细胞膜内的骨架蛋白整合蛋白（integralprotein）特点一次或反复多次穿越脂质双分子层举例载体通道离子泵2.细胞膜蛋白63.细胞膜糖类3.细胞膜糖类7细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义8二、物质的跨膜转运小分子物质和水单纯扩散膜蛋白介导的跨膜转运大分子物质出胞和入胞二、物质的跨膜转运小分子物质和水9同向转运（symport）动作电位或动作电位的产生分钠通道被激活而产生的主动反应与电紧张电位叠加后形成的电位变化只有张力的变化。N-型ACh门控通道：糖类胞浆Ca2+浓度降低的机制N2型ACh受体阳离子通道的跨膜信号转导过程三、组织的兴奋和兴奋性(三)横纹肌的收缩机制处于一定程度的被拉长，神经-骨骼肌接头处的结构最大在一定范围内，肌肉收缩强度随肌*胞内高钾为许多代谢反应所必需*是其他物质继发性主动转运的动力*有助于细胞内PH的稳定共同点举例载体通道离子泵(2)Ca2＋↑，横桥和肌动蛋白的活化位点结合1.单纯扩散（simplediffusion）定义扩散方向高浓度低浓度特点不消耗能量举例O2、N2、CO2、乙醇同向转运（symport）1.单纯扩散（simpledif102.膜蛋白介导的跨膜转运不消耗能量经载体的易化扩散经通道的易化扩散消耗能量主动转运继发性主动转运2.膜蛋白介导的跨膜转运不消耗能量11经载体的易化扩散（facilitateddiffusionviacarrier）定义扩散方向高浓度低浓度特点*需要膜蛋白（载体）的帮助*顺浓度梯度扩散,不消耗能量*特异性 *饱和性 *竞争性抑制经载体的易化扩散（facilitateddiffusion12兴奋性（excitability）需要膜蛋白（离子通道）*的帮助初长度（initiallength）—前整合蛋白（integralprotein）神经细胞、肌细胞和部分腺细胞最适前负荷N-型ACh门控通道开放；IP3-Ca2+途径，DG-PKC途径*ATP酶的活性机械门控通道（mechanically-gatedionchannel)*筒箭毒α银环蛇毒肌松剂激活状态activestate大多数为平稳的直流电经载体的易化扩散Na通道、钾通道、Ca通道等出胞和入胞钙泵（calciumpump）又称Na+K+ATPase动作电位或动作电位的产生*刺激强度对时间的变化率电压门控通道跨膜信号转导过程：骨骼肌钙泵（SR）兴奋性（excitability）13细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义14经通道的易化扩散

（facilitateddiffusionthroughionchannel）扩散方向定义：高浓度低浓度（电位梯度）经通道的易化扩散

（facilitateddiffusio15门控性gating选择性（取决于孔道的口径、化学结构和带电状况）特点：顺浓度或电位梯度扩散，不消耗能量需要膜蛋白（离子通道）*的帮助*离子通道为贯穿脂质双层，中央带有亲水性孔道的膜蛋白。门控性gating选择性（取决于孔道的口径、化学特点：顺浓16化学门控通道（chemically-gatedchannel）电压门控通道(voltage-gatedchannel)机械门控通道（mechanically-gatedionchannel)三类通道：

化学门控通道（chemically-gatedchanne171）电压门控通道定义—通道的开闭受膜两侧电位差控制的离子通道举例Na通道、钾通道、Ca通道等1）电压门控通道定义18电压门控通道跨膜信号转导过程：钠离子钾离子跨膜电位的改变；结构域中精氨酸或赖氨酸产生位移；诱发通道“闸门”的开放；细胞膜出现新的电变化。电压门控通道跨膜信号转导过程：钠离子钾离子跨膜电位的改变；19细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义202）化学门控通道定义—由某些化学物质控制其开、闭的通道（配体门控通道）举例

N型Ach受体阳离子通道五个亚单位构成的五聚体（α2βγδ）其中α2结合两分子的Ach。2）化学门控通道定义21细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义22两个α亚单位同两分子ACh结合；N-型ACh门控通道开放；Na+内流；形成终板电位。N2型ACh受体阳离子通道的跨膜信号转导过程两个α亚单位同两分子ACh结合；N2型ACh受体阳离子通道的233）水通道3）水通道243.主动转运（activetransport）

（原发性主动转运）定义—细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运的过程。3.主动转运（activetransport）

（原发性主25举例Na泵、Ca泵等特点*物质逆浓度梯度或电位梯度转运*消耗能量*需要膜蛋白（离子泵亦称ATP酶)的帮助举例特点*物质逆浓度梯度或电位梯度转运*消耗能26细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义27钠—钾泵（sodiumpotassiumpump）又称钠泵（sodiumpump）又称Na+K+ATPase分解一个ATP膜内膜外3Na+3Na+（12）（30）2K+2K+钠—钾泵（sodiumpotassiumpump）又称钠泵28转运机制通过膜蛋白的磷酸化和去磷

酸化引起构象的改变来完成转运机制通过膜蛋白的磷酸化和去磷

29钠钾泵的分子结构钠钾泵的分子结构30

生理意义：*胞内高钾为许多代谢反应所必需*维持胞浆渗透压和细胞容积的相对稳定*有助于细胞内PH的稳定*生物电活动的前提条件*生电性*是其他物质继发性主动转运的动力生理意义：*胞内高钾为许多代谢反应所必需*维31钙泵（calciumpump）又称Ca2+ATP酶分布在细胞膜、肌浆网和内质网分解一个ATP胞浆胞外1Ca++1Ca++机制作用是维持细胞内外的钙离子浓度梯度钙泵（calciumpump）又称Ca2+ATP酶324.继发性主动转运

（secondaryactivetransport）定义—许多物质在进行逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运时，所需的能量并不直接来自ATP的分解，而是来自Na+在膜两侧的浓度势能差，后者是钠泵利用分解ATP释放的能量建立的。这种间接利用ATP能量的主

动转运过程称为~。4.继发性主动转运

（secondaryact33继发性主动转运的特点：逆浓度差或电位差转运不直接伴随ATP的消耗钠泵形成的势能贮备是继发性主动转运的必要条件转运过程伴有Na+顺浓度梯度进入细胞内继发性主动转运的特点：逆浓度差或电位差转运不直接伴随ATP的34举例葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮和肾小管上皮的重吸收，甲状腺上皮细胞的聚碘等。同向转运（symport）逆向转运（antiport）或交换exchange）举例35Na+葡萄糖同向转运体Na+葡萄糖同向转运体36Na+Ca2+交换体利用钠泵活动造成的膜两侧Na+的浓度势能胞浆胞外3Na+3Na+

1Ca2+1Ca2+对心肌细胞的活动有重要意义（胞内低Ca2+）内入

外排Na+Ca2+交换体利用钠泵活动造成的膜两侧Na+的浓度势能375.出胞（exocytosis）与入胞（endocytosis）转移移向细胞内大分子物质或物质颗粒的外排出胞粗面内质网的核糖体高尔基复合体细胞膜内侧合成分泌囊泡融合破裂释放5.出胞（exocytosis）与入胞（endocytosi38两种形式持续不间断受化学或电信号的调节神经末梢释放递质杯细胞分泌黏液两种形式持续不间断受化学或电信号的调节神经末梢释放递质杯细胞39细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义40入胞定义—大分子物质或物质团块（如细菌、细胞碎片）进入细胞的过程。吞噬（phagocytosis）巨噬细胞中性粒细胞吞饮（pinocytosis）所有细胞入胞定义41吞饮液相入胞（fluidphaseendocytosis）—细胞外液及其所含的溶质连续不断地以吞饮的方式进入细胞。受体介导入胞（receptormediatedendocytosis）—通过被转运物质与膜表面的特殊受体蛋白质相互作用而引起的入胞现象，如结合铁离子的运铁蛋白。吞饮液相入胞（fluidphaseendocytosis）42细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义43物质被细胞膜上相应受体“辩认”并特异结合；形成的复合物在膜中横向移动，向复衣凹陷集中；膜向胞浆侧凹陷，最后与膜断离，在胞内形成吞饮泡；受体和结合的配体分离；入胞物质被转运到能利用它们的细胞器中；在胞内体膜上的受体经循环小泡移回到细胞膜重复利用受体介导式入胞：物质被细胞膜上相应受体“辩认”并特异结合；受体介导式入胞44动作电位或动作电位的产生相对不应期（relativerefractoryperiod）骨骼肌钙泵（SR）超极化电紧张电位兴奋性（excitability）电位梯度的跨膜转运时，所丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶液态镶嵌模型fluidmosaicmodel*可总和兴奋在同一细胞上的传导机制(二）横纹肌细胞的微细结构细胞摄取大分子物质的过程最大等长收缩张力（P0）相对不应期（relativerefractoryperiod）G蛋白耦联受体7次跨膜受体液态镶嵌模型fluidmosaicmodel负荷。静息电位（restingpotential）初长度（initiallength）—前*有机磷农药与新斯的明继发性主动转运正离子由膜内流向膜外动作电位或动作电位的产生45过程特点

物质从高浓度侧向低浓度侧的净移动

分子在载体蛋白的帮助下跨膜扩散。细胞本身不耗能。结构特异性、饱和现象和竞争性抑制。

某些离子在膜上有相应的离子通道（相对选择性）

被动过程

(顺电-化

学梯度

不耗能）

单纯扩散

载体

通道易化扩散

通道开放时，离子顺其浓度梯度经通道扩散。可受特异性阻断剂的影响。

主动过程

主动转运物质在特殊蛋白质的帮助下逆电—化学梯度的转运，需要消耗能量

同时而转运其他物质，最终由钠泵提供能量(逆电—化学梯度耗能）

出胞

细胞内大分子物质通过膜上暂时出现的裂孔而排出

入胞

细胞摄取大分子物质的过程

继发主动转运是主动转运的另一种形式，在伴随Na转运的+过程特点46G蛋白耦联受体介导的信号转导酶耦联受体介导的信号转导离子通道介导的信号转导第二节细胞的信号转导signaltransduction跨膜信号转导的特点外界信号不进入细胞或直接影响细胞内过程跨膜信号转导系统具有放大功能通过少数几种类似的途径实现转导过程G蛋白耦联受体介导的信号转导第二节细胞的信号转导signal47G蛋白耦联受体7次跨膜受体G蛋白G蛋白效应器酶腺甘酸环化酶（AC）磷脂酶C（PLC）依赖于cGMP磷酸二酯酶（PDE）离子通道一、G蛋白耦联受体介到导的信号转导G蛋白耦联受体7次跨膜受体一、G蛋白耦联受体48细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义49细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义50外界信号不进入细胞或直接影响细胞内过程兴奋性（excitability）结构域中精氨酸或赖氨酸产生位移；正离子由膜外流向膜内液相入胞（fluidphaseendocytosis）（二）、组织的兴奋性和阈刺激需要膜蛋白（离子通道）*的帮助绝对不应期（absoluterefractoryperiod）N-型ACh门控通道开放；1．化学门控通道或配体（ligand）门控通道接头前膜prejunctionalmembrane1Ca2+1Ca2+明带Z线吞噬（phagocytosis）电位差举例载体通道离子泵钙瞬变：calciumtransient细胞膜为绝缘不良的电缆全或无allornone定义细胞膜受到阈刺激或阈上刺膜向胞浆侧凹陷，最后与膜断离，在胞内形成吞饮泡；G-蛋白由α、β和γ亚单位组成，α亚单位起催化作用外界信号不进入细胞或直接影响细胞内过程G-蛋白由α、β和γ亚51第二信使

(secondmessenger)

cAMP、IP3、DG、cGMP、Ca2+等蛋白激酶(proteinkinase)丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶PKAPKC等第二信使(secondmessenger)52几种主要的信号转导方式1.cAMPPKA途径

几种主要的信号转导方式1.cAMPPKA途径532.IP3-Ca2+途径，DG-PKC途径2.IP3-Ca2+途径，DG-PKC途径543.G蛋白-离子通道途径心肌细胞膜M2受体+Ach

Gi

KAch通道

光+视紫红质

Gt

cGMP依赖的磷酸二酯酶

cGMP分解

Na+通道关闭3.G蛋白-离子通道途径心肌细胞膜M2受体+55二、酶耦联受体介导的信号转导表皮生长因子肝细胞生长因子胰岛素等1.具有酪氨酸激酶的受体（受体酪氨酸激酶）信号分子+受体酪氨酸激酶结构域激活受体自身及细胞内靶蛋白磷酸化二、酶耦联受体介导的信号转导表皮生长因子1.具有酪氨562.结合酪氨酸激酶的受体干扰素受体等3.具有鸟苷酸环化酶的受体（受体鸟苷酸环化酶）心房钠尿肽，NO等促红细胞生成素受体生长素受体细胞因子2.结合酪氨酸激酶的受体干扰素受体等3.具有鸟苷酸环化酶的受57两个α亚单位能同两分子ACh结合。cGMP依赖的磷酸二酯酶离子通道介导的信号转导(二）细胞膜的被动电学特性磷脂（phospholipid）70%钾通道激活状态肌钙蛋白troponin这种间接利用ATP能量的主动转运过程称为~。*刺激持续时间duration结构域中精氨酸或赖氨酸产生位移；分子在载体蛋白的帮助下跨膜扩散。负荷与肌肉收缩能力对肌肉收缩强度的影响Ca2+释放通道（ryanodine受体）横管（T管）L型Ca2+通道—刺激持续时间与强度对时间的主动转运（activetransport）

（原发性主动转运）具有的这一长度为~。明带Z线*有机磷农药与新斯的明N2型Ach受体A型γ氨基丁酸受体甘氨酸受体等两个α亚单位能同两分子ACh结合。N2型Ach受体58它们的作用是信号转导；它们在结构上都是通道蛋白质；触发其信号转导的因素不同。1．化学门控通道或配体（ligand）门控通道N-型ACh门控通道：Ach受体的部位在骨骼肌终板膜上。三、离子通道介导的信号转导

(signaltransductionmediatedbyionchannel)它们的作用是信号转导；1．化学门控通道或配体（ligand）594种亚单位组成的5聚体蛋白质；每个亚单位有4处α螺旋，反复贯穿膜4次；各亚单位以第2个α螺旋构成水相孔道的“内壁”；5个亚单位形成一个结构为α2βγδ的梅花状通道结构；两个α亚单位能同两分子ACh结合。N-型ACh门控通道的结构特点：4种亚单位组成的5聚体蛋白质；N-型ACh门控通道的结构特60细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义61两个α亚单位同两分子ACh结合；N型ACh门控通道开放；Na+内流；形成终板电位。N-型ACh门控通道的跨膜信号转导过程：钠离子钾离子两个α亚单位同两分子ACh结合；N-型ACh门控通道的跨膜信622.电压门控通道(voltage-gatedionchannel)2.电压门控通道(voltage-gatedionc63跨膜电位的改变；结构域中精氨酸或赖氨酸产生位移；诱发通道“闸门”的开放；细胞膜出现新的电变化。上海第二医科大学生理教研室电压门控通道跨膜信号转导过程：钠离子钾离子跨膜电位的改变；上海第二医科大学生理教研室电压门控通道跨膜信643.机械门控通道（mechanicallygatedchannel）触发因素是机械性刺激如内耳毛细胞听毛受基底膜振动。3.机械门控通道（mechanicallygatedch65跨膜电位静息电位（restingpotential）动作电位（actionpotential）第三节细胞的生物电现象跨膜电位第三节细胞的生物电现象66一、细胞的静息电位定义细胞在未受刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差特点大多数为负电位内负外正大多数为平稳的直流电一、细胞的静息电位定义细胞在未受刺激时存在于细67细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义68细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义69细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义70常用术语极化（polarization）超极化（hyperpolarization）去极化（depolarization）复极化（repolarization）细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义71静息电位产生的机制膜学说离子跨膜扩散的驱动力离子浓度差电化学驱动力电位差

静息电位产生的机制膜学说72细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义73细胞膜内外存在K+浓度差

安静时，细胞膜对K+的通透性远大于对Na+的通透性细胞膜内外存在K+浓度差74细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义75钠钾泵的作用维持细胞膜两侧Na+、K+的不均衡分布；其活动是生电性的32钠钾泵的作用维持细胞膜两侧Na+、K+的不均衡分布；3276二、细胞的动作电位二、细胞的动作电位77定义细胞膜受到阈刺激或阈上刺激后，在原有的静息电位的基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原。形状锋电位上升支70mV~+50mV下降支+50mV~恢复后电位（一）细胞的动作电位定义细胞膜受到阈刺激或阈上刺（一）细胞的动作电位78动作电位的特点:全或无allornone可不衰减可扩布性propagate动作电位的特点:全或无allornone79(二）细胞膜的被动电学特性细胞膜为绝缘不良的电缆(二）细胞膜的被动电学特性细胞膜为绝缘不良的电缆80由细胞的电缆特性所决定的膜电位的分布。去极化电紧张电位超极化电紧张电位+电紧张电位（electrotonicpotential）由细胞的电缆特性所决定的膜电位的分布。81（三）动作电位的产生机制对Na+的驱动力

对K+的驱动力1.电化学驱动力electrochemicaldrivingforce某离子的驱动力=膜电位-平衡电位（三）动作电位的产生机制对Na+的驱动力对K+的驱动82内向电流inwardcurrent正离子由膜外流向膜内负离子由膜内流向膜外去极化外向电流outwardcurrent正离子由膜内流向膜外负离子由膜外流向膜内复极化超极化内向电流inwardcurrent去极化外向电流out832.动作电位期间膜电导的变化2.动作电位期间膜电导的变化84膜电流的记录和分析膜电流的记录和分析85细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义86细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义873.膜电导变化的机制—离子通道的活动钠通道静息状态restingstate

激活状态activestate

失活状态inactivestate

钾通道激活状态去激活状态deactivestate

3.膜电导变化的机制—离子通道的活动钠通道88细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义89细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义90单通道电流和宏膜电流的关系单通道电流和宏膜电流的关系914.动作电位的发生去极化刺激去极化程度小钠内流小于钾外流去极化程度大动作电位到达阈电位钠再生性循环局部兴奋阈、阈上刺激阈下刺激4.动作电位的发生去极化刺激去极化程度小钠内流小于钾外流去极92阈电位（thresholdpotential）去极化到某一临界值后能够诱发去极化和钠通道开放之间出现再生性循环，并导致钠通道大量而迅速的开放，出现动作电位的上升支。阈电位值比静息电位小10~20mV。阈电位（thresholdpotential）93局部反应和局部兴奋给细胞膜一个去极化刺激时，由部分钠通道被激活而产生的主动反应与电紧张电位叠加后形成的电位变化局部反应的特点*无全或无*电紧张扩播*可叠加时间总和空间总和局部反应和局部兴奋94细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义95动作电位与局部兴奋的区别：刺激强度阈下刺激阈刺激或阈上刺激局部反应动作电位开放的Na+通道较少多电位变化幅度与刺激强度的关系1.小（在阈电位以下波动）1.大2.全或无现象不应期无有总和性有（时间与空间总和）无传播特点电紧张性扩布不衰减性传播2.随刺激强度的增加而增加动作电位与局部兴奋的区别：96（四）动作电位的传导兴奋在同一细胞上的传导机制传导方式局部电流

（四）动作电位的传导兴奋在同一细胞上的传导机制97细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义98阈刺激动作电位局部电流电紧张电位去极化达阈电位邻近膜产生动作电位动作电位沿细胞膜传导阈刺激动作电位局部电流电紧张电位去极化达阈电位邻近膜产生动作99有髓神经纤维：跳跃式传导快速且节能有髓神经纤维：跳跃式传导快速且节能100影响动作电位传导的因素细胞膜的被动电学特性电紧张电位的扩播范围电紧张电位的扩播速度直径、有无髓鞘动作电位的去极化速度和幅度影响动作电位传导的因素细胞膜的被动电学特性电紧张电位的扩播范101电紧张性扩布与动作电位传导之比较电紧张性扩布动作电位传导传导速度快慢传导距离很短（有限）远不应期无有信息衰减不衰减总和时间和空间总和不能总和机制随时间和距离的增加而迅速减小依靠膜的基本电学特性向周围扩布膜的兴奋部分通过局部电流刺激了邻近未兴奋部分电紧张性扩布与动作电位传导之比较电紧张性扩布动作电位传导传导102（五）缝隙连接使兴奋可以在细胞间直接扩播（五）缝隙连接使兴奋可以在细胞间直接扩播103三、组织的兴奋和兴奋性兴奋excitation动作电位或动作电位的产生可兴奋细胞excitablecell神经细胞、肌细胞和部分腺细胞（一）、兴奋和可兴奋细胞兴奋性（excitability）可兴奋细胞受刺激后产生动作电位的能力（二）、组织的兴奋性和阈刺激三、组织的兴奋和兴奋性兴奋excitation（一）、兴奋和104刺激的三要素stimulation*刺激强度intensity*刺激持续时间duration*刺激强度对时间的变化率阈强度（thresholdintensity）阈刺激（thresholdstimulus）—刺激持续时间与强度对时间的变化率固定，测量能使组织发生兴奋的最小刺激强度。衡量兴奋性高低的指标刺激的三要素stimulation105阈电位与阈强度区别点共同点联系阈刺激阈上刺激阈下刺激阈电位与阈强度106(三)细胞兴奋后兴奋性的变化绝对不应期（absoluterefractoryperiod）兴奋性为零相对不应期（relativerefractoryperiod）兴奋性低于正常超常期（supranormalperiod）低常期（subnormalperiod）(三)细胞兴奋后兴奋性的变化绝对不应期（absoluter107细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义108（四）影响细胞兴奋性的因素静息电位的水平阈电位细胞外Ca2+的浓度（四）影响细胞兴奋性的因素静息电位的水平阈电位细胞外Ca2+109细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义110第四节肌细胞的收缩神经-骨骼肌接头处兴奋的传递肌细胞的收缩兴奋-收缩耦联影响肌细胞收缩效能的因素第四节肌细胞的收缩神经-骨骼肌接头处兴奋的传递111细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义112（一）神经骨骼肌接头处兴奋的传递一、横纹肌(终板膜）神经-骨骼肌接头处的结构接头前膜prejunctionalmembrane接头间隙junctionalcleft接头后膜postjunctionalmembrane（一）神经骨骼肌接头处兴奋的传递一、横纹肌(终板膜）神经113细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义114AP传到末梢末梢去极化Ca2+通道开放、Ca2+内流递质出胞Ach扩散至接头间隙Ach与Ach受体阳离子通道结合Na+内流、K+外流，产生终板电位电紧张扩布周围肌膜电压门控Na通道开放，产生AP量子释放AP传到末梢末梢去极化Ca2+通道开放、Ca2+内流递质出胞115Ca2+的作用胆碱酯酶的作用量子释放Ca2+的作用116微终板电位（MEPP）终板电位（endplatepotentialEPP）特点（与局部兴奋相似）*无“全或无”电位大小与Ach释放的量成比例*无不应期*可总和*电紧张性扩布细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义117神经骨骼肌接头兴奋传递的特征单向性传递（接头前膜接头后膜）时间延搁易受环境因素的影响*筒箭毒α银环蛇毒肌松剂*有机磷农药与新斯的明神经骨骼肌接头兴奋传递的特征单向性传递（接头前膜118(二）横纹肌细胞的微细结构1、肌原纤维myofibril和肌节sarcomere明带Z线暗带M线H带肌节肌肉收缩和舒张的基本单位

(二）横纹肌细胞的微细结构1、肌原纤维myofibril和肌119细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义1202、肌管系统sarcotubularsystem横管（T管）L型Ca2+通道纵管（肌浆网sarcoplasmicreticulum,SR）纵行肌浆网（LSR）连接肌浆网（JSR）Ca2+释放通道（ryanodine受体）三联管T管与其两侧的JSR2、肌管系统sarcotubularsystem横管（T121细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义122(三)横纹肌的收缩机制肌丝的分子组成1、粗肌丝肌球蛋白myosin（横桥杆）横桥的特性crossbridge*和细肌丝上的肌动蛋白结合、扭动、解离、复位、再结合*ATP酶的活性(三)横纹肌的收缩机制肌丝的分子组成123细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义124肌动蛋白actin原肌球蛋白tropomyosin肌钙蛋白troponin2、细肌丝thinfilament肌动蛋白actin原肌球蛋白tropomyosin肌钙蛋125(1)舒张期，横桥对actin高亲和力，但不能结合(2)Ca2＋↑，横桥和肌动蛋白的活化位点结合(3)横桥摆动，拖动细肌丝向M线滑行(4)横桥结合ATP，和肌动蛋白解离(5)Ca2＋↓，横桥不能结合肌动蛋白，肌肉舒张收缩过程--肌丝滑行过程(1)舒张期，横桥对actin高亲和力，但不能结合(2)126细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义127横桥周期横桥周期128（四）横纹肌的兴奋收缩耦联

（excitationcontractioncoupling）定义（四）横纹肌的兴奋收缩耦联

（excitationcontr129基本过程1、电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处2、三联管结构处的信息传递

（L型Ca2+通道激活，通过变构作用或内流的Ca2+激活）ryanodine受体3、肌浆网中Ca2+释放入胞浆以及Ca2+由胞浆向肌浆网的再聚集基本过程1、电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处2、三联管结构处130SR释放Ca2+的机制

心肌：钙触发钙释放（CICR）骨骼肌：构象变化SR释放Ca2+的机制心肌：钙触发钙释放骨骼肌：131胞浆Ca2+浓度降低的机制钙瞬变：calciumtransient骨骼肌钙泵（SR）心肌钙泵（SR）Na+-Ca2+交换体肌膜上的钙泵胞浆Ca2+浓度降低的机制钙瞬变：calciumtrans132(五)影响横纹肌收缩效能的因素肌肉在体内或实验条件下遇到的负荷有两种（1）前负荷（preload）—肌肉在收缩前所承受的负荷初长度（initiallength）—前负荷使肌肉在收缩之前处于一定程度的被拉长，具有的这一长度为~。(五)影响横纹肌收缩效能的因素肌肉在体内或实验条件下遇到的负133（2）后负荷—肌肉收缩过程中承受的负荷。肌肉收缩的两种形式1）等长收缩（isometriccontraction）肌肉在收缩过程中长度保持不变，只有张力的变化。2）等张收缩（isotoniccontraction）肌肉在收缩中只发生缩短而张力保持不变。（2）后负荷—肌肉收缩过程中承受的1341、前负荷或肌肉初长度对肌肉收缩的影响—长度张力曲线在一定范围内，肌肉收缩强度随肌肉的初长度的增加而增加，超过范围，反而下降。存在最适初长度肌肉收缩产生张力最大最适前负荷最适肌节长度2.0~2.2μm1、前负荷或肌肉初长度对肌肉收缩的影响—长度张力曲线在一定范135细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义1362、后负荷对肌肉收缩的影响—张力速度曲线肌肉处于最适初长度时后负荷与肌肉收缩速度成反比关系。最大等长收缩张力（P0）最大缩短速度（Vmax）2、后负荷对肌肉收缩的影响—张力速度曲线肌肉处于最适初长度时137细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义138细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义1393、肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩的影响肌肉收缩能力（contractility）指与负荷无关的、决定肌肉收缩效能的内在特性。收缩能力取决于a兴奋收缩耦联期间胞浆内Ca2+的水平b肌球蛋白的ATP酶活性收缩能力↑曲线上移收缩能力↓曲线下移3、肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩的影响肌肉收缩能力（cont1404、收缩的总和单收缩（单刺激）收缩总和（一次刺激以上）不完全强直收缩完全强直收缩强直收缩的张力是单收缩的3~4倍

4、收缩的总和单收缩（单刺激）141细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义142二、平滑肌

平滑肌的分类单个单位平滑肌多单位平滑肌平滑肌的收缩时相性收缩紧张性收缩二、平滑肌

平滑肌的分类143平滑肌的收缩机制Ca2+浓度升高Ca2+与CaM结合生成复合物钙与钙调蛋白复合物结合和激活肌球蛋白轻链激酶肌球蛋白轻链磷酸化横桥与肌动蛋白结合肌肉收缩

平滑肌的收缩机制144

负荷与肌肉收缩能力对肌肉收缩强度的影响

收缩强度负荷与收缩能力的改变开始缩短时间收缩速度缩短速度张力变动不大↑↑↑变动不大最大值最大值最大值前负荷↑（1)最适

↓（2）变动不大↓↓↓提前↑↑↓提前最大值最大值最小值推迟↓↓↓后负荷

↓↓（3）↑

↑—00最大值提前↑↑↑收缩能力

↑（4）

↓推迟↓↓↓

（1）尚未达最适前负荷

（2）并超过最适前负荷

（3）至最小（接近于0）

（4）达最大值负荷与肌肉收缩能力对肌肉收缩强度的影响收缩强度负荷与145复习细胞膜组成结构作用屏障作用跨膜转运信号转导复习细胞膜组成结构作用屏障作用跨膜转运信号转导146细胞的基本功能医学生理学课件细胞的基本功能医学生理学课件147（优选）细胞的基本功能医学生理学课件（优选）细胞的基本功能医学生理学课件148组成：脂质（lipid）蛋白质（protein）糖类一、膜的化学组成和分子结构结构：液态镶嵌模型

fluidmosaicmodel以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同功能的蛋白质组成：脂质（lipid）一、膜的化学组成和分子结构结构：149细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义1501.脂质双分子层：磷脂（phospholipid）70%分子结构双嗜性分子作用使膜具有流动性胆固醇（cholesterol）30%作用流度阻尼器

1.脂质双分子层：1512.细胞膜蛋白表面蛋白质（peripheralprotein）特点吸附在膜的内、外表面举例红细胞膜内的骨架蛋白整合蛋白（integralprotein）特点一次或反复多次穿越脂质双分子层举例载体通道离子泵2.细胞膜蛋白1523.细胞膜糖类3.细胞膜糖类153细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义154二、物质的跨膜转运小分子物质和水单纯扩散膜蛋白介导的跨膜转运大分子物质出胞和入胞二、物质的跨膜转运小分子物质和水155同向转运（symport）动作电位或动作电位的产生分钠通道被激活而产生的主动反应与电紧张电位叠加后形成的电位变化只有张力的变化。N-型ACh门控通道：糖类胞浆Ca2+浓度降低的机制N2型ACh受体阳离子通道的跨膜信号转导过程三、组织的兴奋和兴奋性(三)横纹肌的收缩机制处于一定程度的被拉长，神经-骨骼肌接头处的结构最大在一定范围内，肌肉收缩强度随肌*胞内高钾为许多代谢反应所必需*是其他物质继发性主动转运的动力*有助于细胞内PH的稳定共同点举例载体通道离子泵(2)Ca2＋↑，横桥和肌动蛋白的活化位点结合1.单纯扩散（simplediffusion）定义扩散方向高浓度低浓度特点不消耗能量举例O2、N2、CO2、乙醇同向转运（symport）1.单纯扩散（simpledif1562.膜蛋白介导的跨膜转运不消耗能量经载体的易化扩散经通道的易化扩散消耗能量主动转运继发性主动转运2.膜蛋白介导的跨膜转运不消耗能量157经载体的易化扩散（facilitateddiffusionviacarrier）定义扩散方向高浓度低浓度特点*需要膜蛋白（载体）的帮助*顺浓度梯度扩散,不消耗能量*特异性 *饱和性 *竞争性抑制经载体的易化扩散（facilitateddiffusion158兴奋性（excitability）需要膜蛋白（离子通道）*的帮助初长度（initiallength）—前整合蛋白（integralprotein）神经细胞、肌细胞和部分腺细胞最适前负荷N-型ACh门控通道开放；IP3-Ca2+途径，DG-PKC途径*ATP酶的活性机械门控通道（mechanically-gatedionchannel)*筒箭毒α银环蛇毒肌松剂激活状态activestate大多数为平稳的直流电经载体的易化扩散Na通道、钾通道、Ca通道等出胞和入胞钙泵（calciumpump）又称Na+K+ATPase动作电位或动作电位的产生*刺激强度对时间的变化率电压门控通道跨膜信号转导过程：骨骼肌钙泵（SR）兴奋性（excitability）159细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义160经通道的易化扩散

（facilitateddiffusionthroughionchannel）扩散方向定义：高浓度低浓度（电位梯度）经通道的易化扩散

（facilitateddiffusio161门控性gating选择性（取决于孔道的口径、化学结构和带电状况）特点：顺浓度或电位梯度扩散，不消耗能量需要膜蛋白（离子通道）*的帮助*离子通道为贯穿脂质双层，中央带有亲水性孔道的膜蛋白。门控性gating选择性（取决于孔道的口径、化学特点：顺浓162化学门控通道（chemically-gatedchannel）电压门控通道(voltage-gatedchannel)机械门控通道（mechanically-gatedionchannel)三类通道：

化学门控通道（chemically-gatedchanne1631）电压门控通道定义—通道的开闭受膜两侧电位差控制的离子通道举例Na通道、钾通道、Ca通道等1）电压门控通道定义164电压门控通道跨膜信号转导过程：钠离子钾离子跨膜电位的改变；结构域中精氨酸或赖氨酸产生位移；诱发通道“闸门”的开放；细胞膜出现新的电变化。电压门控通道跨膜信号转导过程：钠离子钾离子跨膜电位的改变；165细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义1662）化学门控通道定义—由某些化学物质控制其开、闭的通道（配体门控通道）举例

N型Ach受体阳离子通道五个亚单位构成的五聚体（α2βγδ）其中α2结合两分子的Ach。2）化学门控通道定义167细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义168两个α亚单位同两分子ACh结合；N-型ACh门控通道开放；Na+内流；形成终板电位。N2型ACh受体阳离子通道的跨膜信号转导过程两个α亚单位同两分子ACh结合；N2型ACh受体阳离子通道的1693）水通道3）水通道1703.主动转运（activetransport）

（原发性主动转运）定义—细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运的过程。3.主动转运（activetransport）

（原发性主171举例Na泵、Ca泵等特点*物质逆浓度梯度或电位梯度转运*消耗能量*需要膜蛋白（离子泵亦称ATP酶)的帮助举例特点*物质逆浓度梯度或电位梯度转运*消耗能172细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义173钠—钾泵（sodiumpotassiumpump）又称钠泵（sodiumpump）又称Na+K+ATPase分解一个ATP膜内膜外3Na+3Na+（12）（30）2K+2K+钠—钾泵（sodiumpotassiumpump）又称钠泵174转运机制通过膜蛋白的磷酸化和去磷

酸化引起构象的改变来完成转运机制通过膜蛋白的磷酸化和去磷

175钠钾泵的分子结构钠钾泵的分子结构176

生理意义：*胞内高钾为许多代谢反应所必需*维持胞浆渗透压和细胞容积的相对稳定*有助于细胞内PH的稳定*生物电活动的前提条件*生电性*是其他物质继发性主动转运的动力生理意义：*胞内高钾为许多代谢反应所必需*维177钙泵（calciumpump）又称Ca2+ATP酶分布在细胞膜、肌浆网和内质网分解一个ATP胞浆胞外1Ca++1Ca++机制作用是维持细胞内外的钙离子浓度梯度钙泵（calciumpump）又称Ca2+ATP酶1784.继发性主动转运

（secondaryactivetransport）定义—许多物质在进行逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运时，所需的能量并不直接来自ATP的分解，而是来自Na+在膜两侧的浓度势能差，后者是钠泵利用分解ATP释放的能量建立的。这种间接利用ATP能量的主

动转运过程称为~。4.继发性主动转运

（secondaryact179继发性主动转运的特点：逆浓度差或电位差转运不直接伴随ATP的消耗钠泵形成的势能贮备是继发性主动转运的必要条件转运过程伴有Na+顺浓度梯度进入细胞内继发性主动转运的特点：逆浓度差或电位差转运不直接伴随ATP的180举例葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮和肾小管上皮的重吸收，甲状腺上皮细胞的聚碘等。同向转运（symport）逆向转运（antiport）或交换exchange）举例181Na+葡萄糖同向转运体Na+葡萄糖同向转运体182Na+Ca2+交换体利用钠泵活动造成的膜两侧Na+的浓度势能胞浆胞外3Na+3Na+

1Ca2+1Ca2+对心肌细胞的活动有重要意义（胞内低Ca2+）内入

外排Na+Ca2+交换体利用钠泵活动造成的膜两侧Na+的浓度势能1835.出胞（exocytosis）与入胞（endocytosis）转移移向细胞内大分子物质或物质颗粒的外排出胞粗面内质网的核糖体高尔基复合体细胞膜内侧合成分泌囊泡融合破裂释放5.出胞（exocytosis）与入胞（endocytosi184两种形式持续不间断受化学或电信号的调节神经末梢释放递质杯细胞分泌黏液两种形式持续不间断受化学或电信号的调节神经末梢释放递质杯细胞185细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义186入胞定义—大分子物质或物质团块（如细菌、细胞碎片）进入细胞的过程。吞噬（phagocytosis）巨噬细胞中性粒细胞吞饮（pinocytosis）所有细胞入胞定义187吞饮液相入胞（fluidphaseendocytosis）—细胞外液及其所含的溶质连续不断地以吞饮的方式进入细胞。受体介导入胞（receptormediatedendocytosis）—通过被转运物质与膜表面的特殊受体蛋白质相互作用而引起的入胞现象，如结合铁离子的运铁蛋白。吞饮液相入胞（fluidphaseendocytosis）188细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义189物质被细胞膜上相应受体“辩认”并特异结合；形成的复合物在膜中横向移动，向复衣凹陷集中；膜向胞浆侧凹陷，最后与膜断离，在胞内形成吞饮泡；受体和结合的配体分离；入胞物质被转运到能利用它们的细胞器中；在胞内体膜上的受体经循环小泡移回到细胞膜重复利用受体介导式入胞：物质被细胞膜上相应受体“辩认”并特异结合；受体介导式入胞190动作电位或动作电位的产生相对不应期（relativerefractoryperiod）骨骼肌钙泵（SR）超极化电紧张电位兴奋性（excitability）电位梯度的跨膜转运时，所丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶液态镶嵌模型fluidmosaicmodel*可总和兴奋在同一细胞上的传导机制(二）横纹肌细胞的微细结构细胞摄取大分子物质的过程最大等长收缩张力（P0）相对不应期（relativerefractoryperiod）G蛋白耦联受体7次跨膜受体液态镶嵌模型fluidmosaicmodel负荷。静息电位（restingpotential）初长度（initiallength）—前*有机磷农药与新斯的明继发性主动转运正离子由膜内流向膜外动作电位或动作电位的产生191过程特点

物质从高浓度侧向低浓度侧的净移动

分子在载体蛋白的帮助下跨膜扩散。细胞本身不耗能。结构特异性、饱和现象和竞争性抑制。

某些离子在膜上有相应的离子通道（相对选择性）

被动过程

(顺电-化

学梯度

不耗能）

单纯扩散

载体

通道易化扩散

通道开放时，离子顺其浓度梯度经通道扩散。可受特异性阻断剂的影响。

主动过程

主动转运物质在特殊蛋白质的帮助下逆电—化学梯度的转运，需要消耗能量

同时而转运其他物质，最终由钠泵提供能量(逆电—化学梯度耗能）

出胞

细胞内大分子物质通过膜上暂时出现的裂孔而排出

入胞

细胞摄取大分子物质的过程

继发主动转运是主动转运的另一种形式，在伴随Na转运的+过程特点192G蛋白耦联受体介导的信号转导酶耦联受体介导的信号转导离子通道介导的信号转导第二节细胞的信号转导signaltransduction跨膜信号转导的特点外界信号不进入细胞或直接影响细胞内过程跨膜信号转导系统具有放大功能通过少数几种类似的途径实现转导过程G蛋白耦联受体介导的信号转导第二节细胞的信号转导signal193G蛋白耦联受体7次跨膜受体G蛋白G蛋白效应器酶腺甘酸环化酶（AC）磷脂酶C（PLC）依赖于cGMP磷酸二酯酶（PDE）离子通道一、G蛋白耦联受体介到导的信号转导G蛋白耦联受体7次跨膜受体一、G蛋白耦联受体194细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义195细胞的基本功能医学生理学课件培训讲义196外界信号不进入细胞或直接影响细胞内过程兴奋性（excitability）结构域中精氨酸或赖氨酸产生位移；正离子由膜外流向膜内液相入胞（fluidphaseendocytosis）（二）、组织的兴奋性和阈刺激需要膜蛋白（离子通道）*的帮助绝对不应期（absoluterefractoryperiod）N-型ACh门控通道开放；1．化学门控通道或配体（ligand）门控通道接头前膜prejunctionalmembrane1Ca2+1Ca2+明带Z线吞噬（phagocytosis）电位差举例载体通道离子泵钙瞬变：calciumtransient细胞膜为绝缘不良的电缆全或无allornone定义细胞膜受到阈刺激或阈上刺膜向胞浆侧凹陷，最后与膜断离，在胞内形成吞饮泡；G-蛋白由α、β和γ亚单位组成，α亚单位起催化作用外界信号不进入细胞或直接影响细胞内过程G-蛋白由α、β和γ亚197第二信使

(secondmessenger)

cAMP、IP3、DG、cGMP、Ca2+等蛋白激酶(proteinkinase)丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶PKAPKC等第二信使(secondmessenger)198几种主要的信号转导方式1.cAMPPKA途径

几种主要的信号转导方式1.cAMPPKA途径1992.IP3-Ca2+途径，DG-PKC途径2.IP3-Ca2+途径，DG-PKC途径2003.G蛋白-离子通道途径心肌细胞膜M2受体+Ach

Gi

KAch通道

光+视紫红质

Gt

cGMP依赖的磷酸二酯酶

cGMP分解

Na+通道关闭3.G蛋白-离子通道途径心肌细胞膜M2受体+201二、酶耦联受体介导的信号转导表皮生长因子肝细胞生长因子胰岛素等1.具有酪氨酸激酶的受体（受体酪氨酸激酶）信号分子+受体酪氨酸激酶结构域激活受体自身及细胞内靶蛋白磷酸化二、酶耦联受体介导的信号转导表皮生长因子1.具有酪氨2022.结合酪氨酸激酶的受体干扰素受体等3.具有鸟苷酸环化酶的受体（受体鸟苷酸环化酶）心房钠尿肽，NO等促红细胞生成素受体生长素受体细胞因子2.结合酪氨酸激酶的受体干扰素受体等3.具有鸟苷酸环化酶的受203两个α亚单位能同两分子ACh结合。cGMP依赖的磷酸二酯酶离子通道介导的信号转导(二）细胞膜的被动电学特性磷脂（phospholipid）70%钾通道激活状态肌钙蛋白troponin这种间接利用ATP能量的主动转运过程称为~。*刺激持续时间duration结构域中精氨酸或赖氨酸产生位移；分子在载体蛋白的帮助下跨膜扩散。负荷与肌肉收缩能力对肌肉收缩强度的影响Ca2+释放通道（ryanodine受体）横管（T管）L型Ca2+通道—刺激持续时间与强度对时间的主动转运（activetransport）

（原发性主动转运）具有的这一长度为~。明带Z线*有机磷农药与新斯的明N2型Ach受体A型γ氨基丁酸受体甘氨酸受体等两个α亚单位能同两分子ACh结合。N2型Ach受体204它们的作用是信号转导；它们在结构上都是通道蛋白质；触发其信号转导的因素不同。1．化学门控通道或配体（ligand）门控通道N-型ACh门控通道：Ach受体的部位在骨骼肌