生理学 第一章 细胞的基本功能

生理学第一章细胞的基本功能第一页，共八十页，编辑于2023年，星期三第一章细胞的基本功能第二页，共八十页，编辑于2023年，星期三二、细胞膜的跨膜物质转运功能（一）被动转运：当同种物质不同浓度的两种溶液相邻放在一起时，溶质的分子会顺着浓度差和电位差产生净流动称∽。1.单纯扩散：物质的分子或离子顺着电化学梯度通过细胞膜的方式，称∽。如O2和CO2。第一章细胞的基本功能第三页，共八十页，编辑于2023年，星期三2.易化扩散：一些不溶于脂质或溶解度很小的物质，在膜结构中的一些蛋白质的帮助下，从膜的高浓度一侧扩散到低浓度的一侧，称∽。①以载体为中介的易化扩散：如葡萄糖特点：高度的结构特异性；饱和现象；竞争性抑制。

第一章细胞的基本功能第四页，共八十页，编辑于2023年，星期三由载体中介的易化扩散第五页，共八十页，编辑于2023年，星期三②以通道为中介的易化扩散：如Na+，K+，Ca2+等。特点：速度快；具有选择性；机械门控（压力）门控性电压门控（电位差）

化学门控（化学信号）第一章细胞的基本功能第六页，共八十页，编辑于2023年，星期三由通道中介的易化扩散第七页，共八十页，编辑于2023年，星期三（二）主动转运：指细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质分子或离子逆着电化学梯度由膜的一侧移向另一侧的过程。

特点：（1）需载体（2）需能量（3）逆浓度差

第一章细胞的基本功能第八页，共八十页，编辑于2023年，星期三（1）原发性主动转运：所需能量由ATP直接提供。例：钠-钾的主动转运（钠-钾泵，简称Na+泵）：每水解一分子ATP，便有3个Na+流出和2个K+进入细胞。Na+的泵出伴随着泵的磷酸化，K+泵入是继酶脱磷酸反应之后的一个反应过程。——构象改变，亲合力改变。（2）继发性主动转运：逆着浓度差转运的能量间接来自ATP的主动转运过程。第一章细胞的基本功能第九页，共八十页，编辑于2023年，星期三第十页，共八十页，编辑于2023年，星期三钠-钾-ATP依赖式酶第一章细胞的基本功能第十一页，共八十页，编辑于2023年，星期三第一章细胞的基本功能第十二页，共八十页，编辑于2023年，星期三（三）出胞与入胞式转运：

一些大分子物质或物质团块（固态或液态）能通过更复杂的结构和功能变化通过细胞膜。包括：1.出胞：如内分泌腺分泌H。2.入胞：如白细胞吞噬病毒。第十三页，共八十页，编辑于2023年，星期三第十四页，共八十页，编辑于2023年，星期三第二节细胞的跨膜信号转导一、信息到达靶细胞的方式1.远距离分泌：由内分泌腺分泌的H和其它体液性调节因子，经血液循环到达靶细胞。2.突触传递：由神经末梢释放的神经递质和调质，在极短的距离经突触间隙扩散到突触后神经元或效应器细胞膜上。3.旁分泌：由细胞分泌的化学物质在细胞外液以扩散的方式到达邻近细胞膜上。4.自分泌：细胞自身分泌的物质又作用于自身的膜上。第一章细胞的基本功能第十五页，共八十页，编辑于2023年，星期三

细胞间信息传递的方式第十六页，共八十页，编辑于2023年，星期三二、跨膜信号转导（跨膜信号传递）

各种形式的外界信号作用于细胞时，不需要进入细胞内直接影响细胞内过程，只需作用于细胞膜，通过引起细胞膜上一种或数种特异蛋白质分子的变构作用，将外界环境变化的信息以一种新的信号形式传递到膜内，再引起被作用细胞（即靶细胞）相应功能的改变，包括细胞出现的电反应或其它功能改变。这一过程称∽。方式有：1.由离子通道介导的跨膜信号转导2.由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导3.由酶耦联受体完成的跨膜信号转导第十七页，共八十页，编辑于2023年，星期三第三节细胞的兴奋性和生物电现象一、细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件（一）相关概念①兴奋：由相对静止状态变为显著活动状态或由活动弱变为活动强的过程。②抑制：由显著活动状态变为相对静止状态或由活动强变为活动弱的过程。③刺激：能被生物体感受并引起生物体发生反应的环境变化。④兴奋性：活组织或细胞对刺激发生反应的能力。⑤可兴奋组织或可兴奋细胞：神经细胞、肌细胞和腺体细胞——兴奋性较高，较弱刺激也能引起反应。第十八页，共八十页，编辑于2023年，星期三(二)神经肌肉标本1．刺激神经引起组织兴奋2.兴奋沿神经干传导3．兴奋从神经到肌肉4.肌肉收缩第一章细胞的基本功能第十九页，共八十页，编辑于2023年，星期三(三)刺激引起兴奋的条件

1.强度

阈强度：在一定的时间内，引起组织兴奋的最低刺激强度，也叫阈值，阈刺激。有阈上刺激和阈下刺激。2.持续时间3.强度对时间变化率第一章细胞的基本功能第二十页，共八十页，编辑于2023年，星期三强度-时间曲线：

把能够引起兴奋的不同刺激强度和它们相对应的作用时间描绘在坐标纸上得到的一条曲线，称～。第一章细胞的基本功能第二十一页，共八十页，编辑于2023年，星期三刺激强度与肌肉收缩强度的关系第二十二页，共八十页，编辑于2023年，星期三(四)兴奋性的变化

例：首先给神经一个阈上刺激以引起神经的兴奋，然后间隔不同的时间再给第二个电刺激（检验电刺激），用来检验神经兴奋性的变化，即求出第二个刺激的阈强度，发现神经受刺激后兴奋性的变化分为四个时期。1．绝对不应期：兴奋性=02．相对不应期：兴奋性<正常3．超常期：兴奋性>正常4．低常期：兴奋性<正常第一章细胞的基本功能第二十三页，共八十页，编辑于2023年，星期三第一章细胞的基本功能第二十四页，共八十页，编辑于2023年，星期三二、细胞的生物电现象及其产生机制第二十五页，共八十页，编辑于2023年，星期三1.静息电位（restingpotential,R.P.）①概念：细胞在未受刺激处于静息状态时，膜内外两侧的电位差（呈膜外为正、膜内为负的极化状态）称～或跨膜静息电位。R.P.为内负外正，如规定膜外为0，则膜内就是负值。神经细胞约-70mV，骨骼肌细胞约-90mV，红细胞约-10mV。第一章细胞的基本功能第二十六页，共八十页，编辑于2023年，星期三第一章细胞的基本功能第二十七页，共八十页，编辑于2023年，星期三

②产生机制——膜内外离子分布的不同状况，是膜电位产生的决定因素。a：膜内外离子分布不同：[K+]内>[K+]外=20-50倍，[A-]内>[A-]外=10倍，[Na+]外>[Na+]内=5-14倍，[Cl-]外>[Cl-]内=4-25倍b：膜对K+有通透性：K+顺浓度差向膜外扩散。c：膜内外K+浓度差（K+外流动力）与电位差（K+外流阻力）达平衡时，K+跨膜净转运等于0，膜内外电位动态稳定于一定水平，即形成R.P.。—R.P.实质上是K+外流的跨膜电位（or称K+的平衡电位）第一章细胞的基本功能第二十八页，共八十页，编辑于2023年，星期三枪乌贼巨大轴突及脊椎动物神经元的跨膜浓度及平衡电位第二十九页，共八十页，编辑于2023年，星期三第三十页，共八十页，编辑于2023年，星期三2.动作电位（actionpotential,A.P.)

——是细胞兴奋的标志。①概念：当神经或肌肉细胞受一次短促的阈刺激或阈上刺激而发生兴奋，细胞膜在静息电位的基础上会发生一次迅速而短暂的、可向周围扩布的电位波动，称～。包括三个基本过程：

a.去极化b.反极化c.复极化②产生机制——实质上是Na+的跨膜电位。a.当细胞受刺激而兴奋时→膜对Na+的通透性突然增大→Na+迅速内流→去极化和反极化。b.膜对K+通透性增大→K+外流→复极化。

第三十一页，共八十页，编辑于2023年，星期三动作电位的形成及其记录方法第三十二页，共八十页，编辑于2023年，星期三第三十三页，共八十页，编辑于2023年，星期三第三十四页，共八十页，编辑于2023年，星期三三、阈电位和兴奋在同一个细胞上的传导

1.阈电位：能进一步诱发动作电位去极化的临界值，称∽。阈电位是可兴奋细胞的一项重要功能指标，一般比正常静息电位低10-15mv。2．局部兴奋和局部电位（自学）第一章细胞的基本功能第三十五页，共八十页，编辑于2023年，星期三3.兴奋在同一细胞上的传导（1）局部电流传导：兴奋部位与静息部位存在电位差→局部电流→刺激邻近的静息部位，使膜去极化，这种去极化足以达到阈电位水平→引发新的A.P.。——动作电位沿神经纤维（细胞）的传导就是神经冲动。（2）跳跃式传导：有髓鞘的神经纤维，因髓鞘的脂质不导电或不允许带电离子通过，只有在髓鞘暂时中断的朗飞氏结传导，使兴奋以跳跃的方式向前传导。第一章细胞的基本功能第三十六页，共八十页，编辑于2023年，星期三

动作电位在神经纤维上的传导第一章细胞的基本功能第三十七页，共八十页，编辑于2023年，星期三

神经元的结构模式图第一章细胞的基本功能第三十八页，共八十页，编辑于2023年，星期三第四节兴奋在细胞间的传递

一．经典的突触（化学突触）传递（一）突触微细结构：突触前膜、突触间隙、突触后膜。

（二）经典的突触传递过程

——是一个电-化学-电的过程。第一章细胞的基本功能第三十九页，共八十页，编辑于2023年，星期三第四十页，共八十页，编辑于2023年，星期三①突触前过程神经冲动→突触前膜→前膜去极化→Ca2+通道开放(Ca2+从间隙→进入膜内）→突触小泡与突触前膜接触、融合及破裂→神经递质释放。

第一章细胞的基本功能第四十一页，共八十页，编辑于2023年，星期三②突触后过程神经递质→间隙→扩散→突触后膜，作用于后膜上的特异受体或化学门控通道→后膜上某些离子通道通透性发生改变→一定程度的去极化和超级化。突触后膜上的电位变化称突触后电位，有兴奋性突触后电位和抑制性突触后电位两种。第一章细胞的基本功能第四十二页，共八十页，编辑于2023年，星期三第四十三页，共八十页，编辑于2023年，星期三第四十四页，共八十页，编辑于2023年，星期三二．接头传递——神经-肌肉间的兴奋传递

（一）神经-肌肉接头：也叫运动终板，是由运动神经末梢与骨骼肌细胞膜接触形成的。每条运动神经纤维分出数十至数百支，每一分支支配一条肌纤维，神经纤维末端失去髓鞘嵌入到肌细胞膜上形成运动终板。第一章细胞的基本功能第四十五页，共八十页，编辑于2023年，星期三第四十六页，共八十页，编辑于2023年，星期三（二）神经-肌肉的兴奋传递

1.神经冲动→末梢→轴膜去极化→Ca2+通透性↑（内流）→囊泡破裂→释放Ach→接头间隙。2.Ach扩散→与终板膜受体结合→终板膜的离子通透性发生变化（Na+内流→去极化，K+外流）→产生终板电位。3.Ach释放量增加→终板电位增大→邻近肌膜去极化达阈电位→肌细胞产生动作电位。（总和）4.终板膜上的胆碱酯酶使Ach迅速水解成乙酸和胆碱而失去作用。例：有机磷农药中毒第一章细胞的基本功能第四十七页，共八十页，编辑于2023年，星期三第四十八页，共八十页，编辑于2023年，星期三乙酰胆碱突触的递质化学元素第四十九页，共八十页，编辑于2023年，星期三（三）经典突触传递与神经-骨骼肌接头传递的特点

①单方向性②有时间延迟（突触延搁-0.3-0.5ms）③易受环境因素和药物的影响④易疲劳性三．神经-平滑肌和神经-心肌接头传递(自学)第一章细胞的基本功能第五十页，共八十页，编辑于2023年，星期三四．电突触

结构基础是细胞间的缝隙连接，借助电流为媒介传递信息。神经冲动可以由一个细胞直接传给下一个细胞，几乎没有潜伏期，双向的，传递速度快，不易受外界因素的影响和改变。第一章细胞的基本功能第五十一页，共八十页，编辑于2023年，星期三电突触及缝隙连接通道示意图第五十二页，共八十页，编辑于2023年，星期三第五节肌细胞的收缩机理

一．骨骼肌细胞超微结构骨胳肌细胞也叫肌纤维，肌纤维外有肌膜，内有肌浆、细胞器，以及丰富的肌红蛋白和肌原纤维。与收缩有关的是肌原纤维和管道系统。第一章细胞的基本功能第五十三页，共八十页，编辑于2023年，星期三第五十四页，共八十页，编辑于2023年，星期三（一）肌原纤维：每两条Z线之间的部分，叫肌节，由A带和两侧各1/2I带组成。——肌节是骨骼肌收缩的结构和功能的基本单位。第五十五页，共八十页，编辑于2023年，星期三

第一章细胞的基本功能第五十六页，共八十页，编辑于2023年，星期三1.肌凝蛋白（肌球蛋白）横桥特性：①一定条件下，可与细肌丝中的肌纤蛋白发生可逆结合，并随之发生构型改变。②与肌动蛋白结合后，可被激活而具有ATP酶活性，能分解ATP供能。第一章细胞的基本功能第五十七页，共八十页，编辑于2023年，星期三粗肌丝结构示意图第五十八页，共八十页，编辑于2023年，星期三第一章细胞的基本功能第五十九页，共八十页，编辑于2023年，星期三2.肌纤蛋白（肌动蛋白）3.原肌凝蛋白（原肌球蛋白）4.肌钙蛋白:由T,C,I三个亚单位组成的复合体。肌动蛋白直接参与收缩，与肌球蛋白均被称为收缩蛋白，原肌球蛋白和肌钙蛋白对收缩蛋白活动有调节作用，合称调节蛋白。（二）肌管系统：包括横管和纵管系统（肌浆网）第一章细胞的基本功能第六十页，共八十页，编辑于2023年，星期三第一章细胞的基本功能第六十一页，共八十页，编辑于2023年，星期三（一）肌丝滑行理论（滑行学说）肌纤维收缩时，肌节的缩短不是因为肌微丝本身的长度有所改变，而是由于两种穿插排列的肌微丝之间发生滑行运动，结果使I带缩短，H带变窄，Z线被牵引向A带靠拢，于是肌纤维的长度缩短。——需Ca2+参与，[Ca2+]↑，肌纤维收缩，[Ca2+]↓，肌纤维舒张。二．骨骼肌的收缩原理和兴奋收缩耦联

第一章细胞的基本功能第六十二页，共八十页，编辑于2023年，星期三第六十三页，共八十页，编辑于2023年，星期三第六十四页，共八十页，编辑于2023年，星期三（二）兴奋-收缩耦联

以膜电位的变化为特征的兴奋过程与肌丝滑行为基础的收缩活动之间，存在某种中介过程将两者联系起来，这一过程称为骨胳肌的兴奋-收缩耦联，耦联因子是Ca2+。

第六十五页，共八十页，编辑于2023年，星期三三．肌肉收缩的外部表现

（一）单收缩：肌肉受到单个刺激就产生一次收缩，称∽，包括：潜伏期缩短期舒张期

单收缩曲线

1-2潜伏期，2-3收缩期，3-4舒张期第一章细胞的基本功能第六十六页，共八十页，编辑于2023年，星期三

（二）等张收缩和等长收缩

1.等张收缩：肌肉收缩时长度发生变化而张力不变的，称∽。肌肉长度变化可完成各种运动，如关节伸屈。

2.等长收缩：肌肉收缩时张力发生变化而长度不变的，称∽。肌肉张力变化可以负荷一定的重量，如提水，举重。第一章细胞的基本功能第六十七页，共八十页，编辑于2023年，星期三（三）强直收缩

机体来自运动神经的冲动或刺激的频率增加到一定数值时，使许多单收缩融合在一起，肌肉持续处于收缩状态。

第一章细胞的基本功能第六十八页，共八十页，编辑于2023年，星期三第六十九页，共八十页，编辑于2023年，星期三第六节动物的放电

电鱼：具有一个能放电的器官的鱼类，如电鲶，电鳐，电鳗。电鱼的电器官大多分布于头部，尾部，背部或胸鳍与头部之间的体侧部的皮下。一、电器官的一般结构和神经支配构成电器官的基本单位是电细胞，由肌细胞演变而来，也叫电板。

第一章细胞的基本功能第七十页，共八十页，编辑于2023年，星期三第七十一页，共八十页，编辑于2023年，星期三电鳗电鳐第一章细胞的基本功能第七十二页，共八十页，编辑于2023年，星期三第七十三页，共八十页，编辑于2023年，星期三二、电器官放电原理

电细胞也是放电的基本单位。例（电鳗）：静息时，R.P.约-90mv，有神经和无神经面电位相等。活动时，有神经的一面发生去极化直至反极化，最终膜电位可达60mv，而无神经一面没有变化，出现约150mv的电位差，每一个电细胞就成为一个小电池。单个电细胞产生的A.P.只有几十-几百mv，但在电细胞柱中，电细胞是串联的，电细胞柱两端的电压等于各电细胞电位差的总和，电鳗的每一个电细胞柱约有6000个电细胞