生理学 第二章生物电现象及肌肉收缩

生理学第二章生物电现象及肌肉收缩第1页，共93页，2023年，2月20日，星期六分类1.第二信使跨膜信号转导2.通道跨膜信号转导3.酶耦联受体介导信号转导第2页，共93页，2023年，2月20日，星期六1.第二信使跨膜信号转导有三类蛋白质涉及其中

（1）受体第七个α-螺旋是识别结合部位（2）G蛋白有十几种由α、β、γ三个亚基组成（3）效应器酶第3页，共93页，2023年，2月20日，星期六第4页，共93页，2023年，2月20日，星期六

G蛋白+GDPG蛋白+GTP

α与β、γ亚单位分离激活效应器酶第二信使数量变化

第二信使包括cAMP、cGMP、IP3、

DG、Ca2+等

激活第5页，共93页，2023年，2月20日，星期六(一)cAMP信号通路神经递质、激素等（第一信使）兴奋性G蛋白(GS)激活腺苷酸环化酶(AC)ATPcAMP细胞内生物效应激活蛋白激酶A与G蛋白偶联受体结合激活G蛋白第6页，共93页，2023年，2月20日，星期六(二)磷脂酰肌醇信号通路激素（第一信使）兴奋性G蛋白(GS)激活磷脂酶C(PLC)PIP2(第二信使）IP3和DG激活蛋白激酶C内质网释放Ca2+激活G蛋白细胞内生物效应与G蛋白偶联受体结合第7页，共93页，2023年，2月20日，星期六2.通道跨膜信号转导（1）化学门控通道如Ach门控通道，由α2、β、γ、δ五个亚基组成（2）电压门控通道有对膜电位变化敏感的亚单位和基团（3）机械门控通道

第8页，共93页，2023年，2月20日，星期六第9页，共93页，2023年，2月20日，星期六3.酪氨酸蛋白激酶信号转导配体+酪氨酸激酶受体酪氨酸残基磷酸化产生效应生长因子、胰岛素等与受体酪氨酸激酶结合细胞内生物效应膜外N端：识别、结合第一信使膜内C端：具有酪氨酸激酶活性第10页，共93页，2023年，2月20日，星期六硝酸甘油治疗心绞痛

硝酸甘油→NO↑→结合可溶性鸟苷酸环化酶（GC）→三磷酸鸟苷（GTP）转变成cGMP→激活PKG→舒张血管，增加血流量.

弗奇戈特、伊格纳罗及穆拉德1998年获诺贝尔生理/医学奖

!第11页，共93页，2023年，2月20日，星期六人体及其他生物体的可兴奋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象（bioelectricity）。如：心电图、脑电图、肌电图等细胞的生物电现象第12页，共93页，2023年，2月20日，星期六静息电位

RestingPotential（Rp）细胞未受到刺激时，存在于细胞膜内外的电位差

第13页，共93页，2023年，2月20日，星期六

静息电位:细胞处于安静状态时，膜内外存在的电位差极化:以膜为界，外正内负的状态。静息电位和极化是一个现象的两种表达方式静息电位的范围：-10～-100mV之间第14页，共93页，2023年，2月20日，星期六

animalcellRp—————————————————frogmuscle-50~-70mVsquidnerve-50~-70mVmammalredbloodcell-10mVsmoothmuscle-50~-60mVmuscle-70~-90mVnerve-70~-90mV第15页，共93页，2023年，2月20日，星期六Bernstein的膜学说（1902年）1.细胞内外离子不均匀分布〔K+〕i/〔K+〕o

=28~35：1〔Na+〕i

/〔Na+〕o=1：12~14第16页，共93页，2023年，2月20日，星期六静息状态下质膜内、外离子分布不均匀

膜外：第17页，共93页，2023年，2月20日，星期六2.静息时K+的通透性远大于Na+的通透性.CK+：CNa+=50~100：1

第18页，共93页，2023年，2月20日，星期六静息状态下质膜对离子的通透性不同第19页，共93页，2023年，2月20日，星期六（3）细胞外主要离子是Na+和Cl-

细胞内主要离子是K+和

A-、

PO4

都是大分子物质，不能扩散出细胞外K+140Na+12A--135K+4.5Na+145Cl--150(mM)第20页，共93页，2023年，2月20日，星期六K+离子顺浓度差扩散出细胞外第21页，共93页，2023年，2月20日，星期六K+A-A-、

PO4不能扩散出细胞外A-A-第22页，共93页，2023年，2月20日，星期六（4）浓差力推动K+离子扩散出细胞外，电场力阻止K+离子扩散出细胞外。两力相等时K+净移动为零，此时膜内外电位差为K+的平衡电位（Ek）Diffusionforceelectricalattractive

force第23页，共93页，2023年，2月20日，星期六

(3)机制:RP主要是由K+外流形成的；接近K+平衡电位第24页，共93页，2023年，2月20日，星期六

Ek=RT/ZF•ln〔K+〕o/〔K+〕i

R：GasConstant(8.31joule/degree•grammoleculeor2calorie/degree•grammolecule)T：AbsolutetemperatureZ：ChargenumberoftheionF：Faraday’snumber(=96500)ln:Naturelogofconcentration第25页，共93页，2023年，2月20日，星期六

IfT=27°C

Ek=59.5•ln〔K+〕o/〔K+〕iIfT=37°C

Ek=61.5•ln〔K+〕o/〔K+〕i

=–94mV

第26页，共93页，2023年，2月20日，星期六第27页，共93页，2023年，2月20日，星期六结论:1.Rp由K+扩散出细胞外所产生2.Rp≈Ek问题:

如果细胞外K+增高，

Rp的绝对值会有什么变化？第28页，共93页，2023年，2月20日，星期六

图.细胞外K+浓度对蛙肌静息电位的影响

第29页，共93页，2023年，2月20日，星期六选择题达到Eka.Ki=Kob.KiKoc.KiKo达到Ek时：

a.Ki=Kob.Ki

<Koc.Ki>Ko

d.膜两侧电场力相等

e.膜两侧浓差力相等.2.主动转运的能量直接来自：

a.线粒体b.内质网c.细胞核

d.细胞质e.细胞膜

第30页，共93页，2023年，2月20日，星期六刺激的种类：化学、机械、温度、光、电、声等。刺激需要具备三个条件：

一定的强度

一定的持续时间

一定的时间－强度变化率

电刺激仪提供的电刺激操作方便、刺激的条件易于控制，对组织、细胞不易损伤且重复性好。动作电位

产生的前提：有RP、有效刺激第31页，共93页，2023年，2月20日，星期六

实验结果描绘曲线如下：时间－强度曲线第32页，共93页，2023年，2月20日，星期六日常应用中，最简便的方法是采用阈值作为衡量组织兴奋性高低的指标。即：在刺激作用时间和强度－时间变化率固定不变的条件下，刚能引起细胞兴奋或产生动作电位的最小刺激强度，称为阈强度(thresholdintensity,阈值)。达到强度阈值的刺激称为阈刺激，强度小于阈值的刺激称为阈下刺激，强度大于阈值的刺激称为阈上刺激。阈刺激或阈强度→衡量细胞兴奋性的指标第33页，共93页，2023年，2月20日，星期六动作电位Actionpotential（Ap）受到有效刺激后，细胞膜在Rp基础上产生的快速、可逆、可向远处扩布的电位波动第34页，共93页，2023年，2月20日，星期六

去极化上升支反极化或超射锋电位下降支—复极化动作电位后电位负后电位

正后电位

第35页，共93页，2023年，2月20日，星期六去极化（除极）：

膜内、外电位差向小于RP值的方向变化的过程。

(例如由-70→-50mV)反极化（超射）:

细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负的极性反转过程。复极化:

去极化后再向极化状态恢复的过程。超极化:RP的绝对值增大(例如由-70→-90mV)第36页，共93页，2023年，2月20日，星期六

去极化（正反馈）有效刺激GNa

开放Na+内流

CNa»Ck

（100：1）

Na+快速内流形成AP上升支

第37页，共93页，2023年，2月20日，星期六早期：电场力和浓差力方向向内

Na+顺浓差力和电场力快速进细胞后期：浓差力方向向内，电场力方向向外。当浓差力等于电场力时Na+净移动为零,此时膜内外电位差为Na+的平衡电位（ENa）。

IfT=37°C

ENa=61.5•ln〔Na+〕o/〔Na+〕i=61mV第38页，共93页，2023年，2月20日，星期六第39页，共93页，2023年，2月20日，星期六

[Na+

]o浓度对Ap幅度的影响第40页，共93页，2023年，2月20日，星期六注意：

膜对Na+通透性增大，实际上是膜结构中存在的电压门控性Na+通道开放的结果。

Na+通道的特点：①去极化程度越大，其开放的概率也越大，是

电压依赖性的；②开闭是全或无式的，并且开、闭之间的转换

速度非常快;③至少存在关闭、激活和失活三种功能状态，其形成与分子内部存在两种门控机制有关。第41页，共93页，2023年，2月20日，星期六

Na+通道有两个门和三个态：

Gm为激活门，Gh为失活门备用态：Rp（Ap）1ms2msGm关，Gh开激活态：Gm开，Gh开失活态：Gm开，Gh关

第42页，共93页，2023年，2月20日，星期六延迟激活性K+通道

Gn为激活门

(Ap)1ms2ms

.第43页，共93页，2023年，2月20日，星期六

去极化至峰电位最顶点

GNa失活并GK延迟激活

Ck

»CNa

（100：1）

K+快速外流

形成Ap下降支

第44页，共93页，2023年，2月20日，星期六

AP上升支AP下降支第45页，共93页，2023年，2月20日，星期六后电位

负后电位:复极时迅速外流的K+蓄积在膜外侧附近，暂时阻碍了K+

外流。

第46页，共93页，2023年，2月20日，星期六

Ap峰电位结束后Na+/K+泵开始工作，从细胞内排出Na+并摄取K+，

Na+出：K+进=3：2

细胞内有净的负电荷积累，形成了正后电位第47页，共93页，2023年，2月20日，星期六Ap与

INa`IK的关系第48页，共93页，2023年，2月20日，星期六结论:Na+快速内流形成Ap上升支(Na＋通道阻断剂：河豚毒（TTX）)K+快速外流形成Ap下降支(K＋通道阻断剂：四乙胺（TEA）)Ap峰电位结束后Na+出：K+进=3：2

细胞内有净的负电荷积累，形成了正后电位Ap≈ENa+第49页，共93页，2023年，2月20日，星期六选择题1.Ap幅度约等于：

a.Ek+

b.ENa+

c.ENa+与Rp绝对值之和d.ENa+与Rp绝对值之差e.以上都不对2.膜电位是：

a.是内正外负b.可用电极在细胞表面测出c.是膜两侧的电位差d.表明细胞处于去极化状态e.以上都不对第50页，共93页，2023年，2月20日，星期六Ap的三特点全或无:刺激达到阈值后，Ap幅度不随刺激强度的增加而改变有绝对不应期无衰减性传导：

Ap幅度不随传导距离的增加而改变第51页，共93页，2023年，2月20日，星期六全或无

一个Ap使细胞内Na+增加了约1/8万，K+减少了约1/4万，可以视为Na+和K+浓度没有改变，所以Ap幅度不随刺激强度的增加而改变。第52页，共93页，2023年，2月20日，星期六阈电位

当细胞膜去极化到能引起Ap时的最小膜电位，即为阈电位（threshold，Tp）

Rp与Tp的距离反映了细胞兴奋性的高低，两者成反比。第53页，共93页，2023年，2月20日，星期六兴奋性兴奋性

组织或细胞产生动作电位的能力兴奋组织或细胞受到刺激后产生了动作电位或动作电位增多的现象第54页，共93页，2023年，2月20日，星期六可兴奋组织和可兴奋细胞指兴奋性较高的组织和细胞：肌肉、神经和腺体第55页，共93页，2023年，2月20日，星期六不应期绝对不应期相对不应期

第56页，共93页，2023年，2月20日，星期六分期与AP对应关系兴奋性刺激绝对不应期

锋电位无任何强大刺激相对不应期负后电位前期渐恢复阈上刺激超常期负后电位后期＞正常阈下刺激低常期正后电位＜正常阈上刺激

细胞在一次兴奋后其兴奋性要经历一个周期性变化过程。（兴奋周期）绝对不应期的长短决定了组织在单位时间内所能接受刺激产生兴奋的次数。超常期\低常期临床意义不大，仅存在理论意义。第57页，共93页，2023年，2月20日，星期六Ap的传播

Ap依靠局部电流在无髓纤维上传播第58页，共93页，2023年，2月20日，星期六第59页，共93页，2023年，2月20日，星期六

Ap依靠局部电流在有髓纤维上进行“跳跃式传导”第60页，共93页，2023年，2月20日，星期六有髓鞘神经纤维:跳跃式传导(为远距离局部电流)第61页，共93页，2023年，2月20日，星期六局部电位

阈下刺激使局部细胞膜产生轻度去（超）极化第62页，共93页，2023年，2月20日，星期六①不具有“全或无”现象。②依电紧张方式扩布。③具有总和效应。即可产生时间性和空间性总和。。

局部反应的特点：第63页，共93页，2023年，2月20日，星期六时间性总和空间性总和第64页，共93页，2023年，2月20日，星期六

ThedifferencebetweenApandlocalresponseApNa大量内流阈上刺激无衰减传播全或无不可融合有绝对不应期向远处传播信息LrNa少量内流阈下刺激电紧张扩布反应有等级可以总和无绝对不应期瞬时改变兴奋性第65页，共93页，2023年，2月20日，星期六神经-肌接头兴奋传递第66页，共93页，2023年，2月20日，星期六终板结构终板前膜有囊泡终板间隙15-50nm

胆碱脂酶终板后膜有受体第67页，共93页，2023年，2月20日，星期六Ap在细胞间传递Ap前膜GCa2+开放Ca2+内流囊泡内Ach释放Ach扩散与受体结合GNa+开放Na+内流终板膜去极化产生终板电位终板电位电紧张扩布邻近膜达到阈值产生Ap第68页，共93页，2023年，2月20日，星期六第69页，共93页，2023年，2月20日，星期六神经-肌接头传递特征单向传递时间延搁0.5-1.0ms/个易受理化因素和药物影响

1.终板前膜低钙肉毒杆菌毒素

2.终板后膜筒箭毒

3.抑制胆碱脂酶活性有机磷农药第70页，共93页，2023年，2月20日，星期六选择题1.两阈上刺激的间隔时间

绝对不应期可传送

个Ap:a.<,0b.<,2c.=,2d.=,0e.>,1

2.属于主动转运的是（多选）

a.Ap升支Na+内流b.Ap降支K+外流c.Rp时K+外流d.正后电位时Na+外流e.入胞作用

第71页，共93页，2023年，2月20日，星期六第72页，共93页，2023年，2月20日，星期六肌小节是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。第73页，共93页，2023年，2月20日，星期六骨骼肌的结构第74页，共93页，2023年，2月20日，星期六横管（T管）纵管（L管）终末池三联管第75页，共93页，2023年，2月20日，星期六粗肌丝第76页，共93页，