动物生理学 第二章细胞基本生理

细胞基本生理

Cellphysiology目的要求：

复习细胞膜的基本结构，

熟悉细胞膜物质转运功能通道与载体

了解跨膜信号传递过程；

掌握生物电产生和冲动传导的基本原理

清楚肌肉收缩过程。一、细胞膜的基本结构和功能1.1

细胞膜的基本结构液态镶嵌模型保护细胞、物质交换、传递信息、能量转换运动和免疫等。1.2

细胞膜的基本功能1.2.1物质转运（1）被动转运：简单扩散simplediffusion易化扩散facilitateddiffusiona.载体蛋白（船）

b.通道蛋白（桥）（2）主动转运（3）胞吐与吞饮（1）被动转运a.简单扩散

Simplediffusion非极性极性小分子b.易化扩散—载体可饱和性选择性c.易化扩散—通道非门控通道门控通道(Ionchannel)：化学门控通道电压门控通道机械门控通道Ionselectivity

(离子选择性)Gating(门控特性)水通道化学门控Chemically-gatedchannel乙酰胆碱Ach电压门控Na+通道

voltage-gated

sodiumchannel电压感受器voltage-sensor电压门控式钠离子通道三种状态关闭（备用）激活失活备用

细胞膜电势变化机械门控式通道

Mechanically-gatedClosedOpenStretch逆电化学梯度消耗能量(2)主动转运钠泵（Na-K-ATP酶），每分解1分子ATP，排出3个Na+，摄入2个K+。斯科(JensC.Skou)，1997

。1/3

活动的结果？同向共转运逆向共转运继发性主动转运载体与通道小结细胞膜的形态变化(3)胞吐与内吞

跨膜信息传递基本过程：第二信使学说1.2.2信息传递膜受体：细胞膜上专一性结合激素、神经递质以及其他化学活性物质并引起细胞特异反应的特殊蛋白质。

第二信使cAMPcGMPcTMPetc.肾上腺素

受体

G蛋白

腺苷酸环化酶

CAMP

蛋白激酶

磷酸化酶

肌糖元

TwomajorpathwaysbywhichG-protein-linkedcell-surfacereceptorsgeneratesmallintracellularmediators刺激与反应stimulus&reaction适宜刺激与不适宜刺激直接刺激与间接刺激二、细胞的兴奋性和生物电现象2.1细胞的兴奋性及其变化2.1.1细胞的兴奋性兴奋与兴奋性excitation&excitability2.1.２引起细胞兴奋的条件

(一)组织的机能状态

（二）刺激的特征时间、强度阈强度thresholdintensity

阈刺激、阈上刺激、阈下刺激。基强度：最低的阈强度

时值

chronaxie2.1.3兴奋性的变化ａ.兴奋后兴奋性的变化绝对不应期：absoluterefractoryperiod0.3ms相对不应期：relativerefractoryperiod3ms超常期：supernormalperiod12ms低常期：subnormalperiod70ms

ｂ.阈下总和

阈下刺激相继或同时作用时，有可能引起一次兴奋，称为阈下总和。生物体在生命活动过程中所表现的电现象称为生物电

bioelectricity

研究历史：1786伽伐尼/伏特发现与争论1902伯恩思坦“膜学说”1939霍奇金、赫胥里“离子学说”2.２细胞的生物电生物电的产生依赖于细胞膜对化学离子的选择通透性及其在不同条件下的改变。静息电位

RestingPotentialRP细胞未受到刺激时，即细胞处于静息状态下细胞膜两侧所存在的电位差，称为静息膜电位

2.2.1静息电位及其产生机制

外正、内负-65mv→-100mv“极化”、“去极化”、“反极化”、“超极化”、“复极化”形成机理：由于Na+泵的作用，膜两侧Na+、K+不均衡分布，分别具有向膜内、外扩散的趋势，其离子通透性的大小取决于膜上相应离子通道开放情况。表2-1典型的哺乳动物细胞内外离子浓度的比较（mmol/L）

组份胞内胞外

K+1405Na+5～15145

K+的平衡电位动力：浓度差阻力：电位差浓度电势静息条件下，细胞膜对Na+不通透，对K+通透动作电位

ActionpotentialAP.

细胞受到有效刺激后，在静息电位的基础上，细胞膜发生一次短暂的电位波动，称为动作膜电位，简称动作电位。

2.2.1动作电位及其产生机制形成机理Na+内流--去极化和反极化Na+内流达平衡K+外流--复极化Na+泵活动加强Na+通道激活，0.5ms内通透性增加500倍。“正反馈”

“全或无”的特性三、神经兴奋时表现为AP，AP沿神经纤维的传播称为神经冲动。

神经冲动的产生神经冲动的传导三、神经冲动的产生和传导刺激局部电位阈电位锋电位与后电位局部电位：由阈下刺激引起Na+少量内流而形成的膜电位，局部兴奋、局部去极化3.1神经冲动的产生

特点：随刺激强度增强而增大其幅度，无不应期，不传播，可以扩散、总和阈电位：RP去电极达到某一临界数值，引起Na+通道大量开放，Na+大量内流而爆发AP。

电压门控通道

Hodgkin循环锋电位：神经冲动的表现形式，幅度为RP与超射之和后电位：锋电位之后的微小电位波动；包括负后电位和正后电位。有髓纤维与无髓纤维绝缘的髓鞘（雪旺氏细胞）郎飞氏节3.2神经冲动的传导传导：同一细胞内的传播传递：不同细胞间的传播“局部电流学说”“跳跃式传导”绝缘的髓鞘（雪旺氏细胞）郎飞氏节快20倍组成神经干的许多Nf生物电变化的总和。一定范围内，随刺激强度的增加，AP的幅度从无到有逐渐增大，直至达到一最大幅度随传播距离增加，AP被分解为若干成分。原因：纤维愈粗，阈值愈低，传导速度愈快。3.3神经干的复合动作电位（1）

生理完整性

（2）

传导的绝缘性

（3）

双向传导性

（4）

非递减性

（5）相对不疲劳性

蛙神经50~100次/s9~12小时3.4神经传导的一般特性4.1神经-肌肉接头的兴奋传递4.2

骨骼肌收缩的机制4.3骨骼肌收缩的代谢四、骨骼肌的收缩运动终板：运动神经纤维末梢与骨骼肌细胞之间相联结借以传递兴奋的特殊结构。运动单位：一个α运动神经元的所有分支所支配的全部肌纤维。几条至几千条，与肌肉运动的特点有关4.1神经-肌肉接头的兴奋传递突触前膜终板膜突触间隙4.1.1运动终板的形态结构AP前膜去极化乙酰胆碱后膜受体Na+-K+通道离子流动终板电位