生理学全套课件

细胞的基本功能

细胞是生命体的基本结构单位，体内所有生理功能和生化反应都是在细胞及其产物上进行的。认识细胞及其亚单位的结构和功能是阐明最基本的生物学现象的基础。本章重点：细胞膜的基本化学组成和结构(复习）；物质跨膜转运的形式和原理；细胞的跨膜信号转导功能；细胞的生物电和有关现象；肌细胞的收缩活动。

第一节细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能

一切动物细胞都被细胞膜或质膜（plasmamembrane)包被，它把细胞内容物和细胞的周围环境分隔开，是维持内部结构与成分稳定的结构保证。为了细胞内成分的稳定，细胞膜还具有特殊的物质跨膜转运功能。膜结构中的脂质分子层主要起到屏障作用；膜上的特殊蛋白质则与物质、能力和信息的跨膜转运有关。，，许多生理病理过程，也涉及到膜结构和功能的改变。

一.膜的化学组成和分子结构

组成：脂质，蛋白质，糖类基本结构：流体镶嵌模型（fluidmosaicmodel)

(一)

脂质双分子层膜

组成：70％磷脂，30％胆固醇，存在形式：双分子层；

特点：具有流动性。1.磷脂动物细胞膜中主要的四种磷脂：磷脂酰胆碱(PC)

磷脂酰乙醇胺(PE)

磷脂酰肌醇(PI)

磷脂酰丝氨酸(PS)2.胆固醇插入在脂质双分子层中，增加膜的机械性胆固醇含量的增加,降低膜的流动性.

3.其它脂质磷脂酰肌醇,全部发布在膜的靠胞浆一侧,与信号转导有关.

(二)细胞膜蛋白存在形式：表面蛋白质:带电氨基酸或基团与膜脂质极性基团相互吸引.

整合蛋白质:具-螺旋结构形式，一次或多次贯穿脂质双分子层。膜蛋白功能取决于膜结合蛋白质种类：载体蛋白，通道蛋白；受体蛋白；抗原蛋白；酶蛋白。脂质双分子层的液态与膜蛋白的关系：（三）细胞膜糖类存在形式：寡糖和多糖链与糖和蛋白质结合的糖脂和糖蛋白。功能特点：暴露在膜外，成为细胞的标记或抗原决定簇等。二、细胞膜的跨膜物质转运功能物质跨膜运输

沟通了细胞内外的联系；

保证了细胞代谢等生命活动中的物质交换；

是生物膜的能量转换/信息传递等功能的基础。(一)单纯扩散(simplediffusion)

扩散：溶液中的溶质或溶剂，因分子运动而从高浓度向低浓度区域的净移动。扩散通量：物质分子移动量的大小，mM,M/秒/cm2

扩散通量与膜两侧物质的浓度差呈正比。

单纯扩散:

生物体系中,细胞内、外液的脂溶性分子按扩散原理作跨膜转运的方式。如:O2,CO2等脂溶性物质.

理论上的甾体激素。单纯扩散与上述物理系统不同：扩散通量的大小还取于物质脂溶性的大小，其他因素造成的该物质通过膜的难易程度，即膜对该物质的通透性(permeability)。（二）易化扩散(facilitateddiffusion)易化扩散:非脂溶性或脂溶性小的物质,在膜结构中某些特殊蛋白质的帮助下,从膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的方式。特点:顺浓度差,不耗能；对通过膜的物质具有选择性；扩散通量不固定。分类:通道介导和载体介导

分类:1.通道介导:a.通道具有开放和关闭状态;b.对转运物质也有选择性,

但没有载体蛋白那么严格化学门控通道：膜两则（外测）出现化学信号时开放。电压门控通道：膜两则电位差改变决定其开放或关门。载体介导:不具有通道蛋白结构

a.高度的结构特异性;b.有饱和现象;c.有竞争抑制现象.ModelofglucosetransportintoerythrocytesbyGLUT1

（三）主动转运（activetransport)

概念:细胞通过本身的耗能过程,将某物质的分子从低浓度一侧移向高浓度一侧的过程.

被动转运（passivetransport)与activetransport是相对的钠-钾泵(钠泵):具ATP酶活性，水解ATP获得能量利用此能量

将Na+泵出细胞，将K+吸入胞内。泵的启动或运转活性与胞内高Na+、胞外高K+关联。一般生理情况下，运输3Na+/2K+，消耗1ATPNa+

泵活动的意义:a.维持胞内外离子浓度差的形成。

胞外高Na+/低K+，胞内低Na+/高K+

神经、肌肉：Na+

~12倍，K+

~30倍b.渗透压的维持.c.建立起一种势能储备，供细胞的其他耗能过程利用。.(四)继发性主动转运(secondaryactivetransport)

不直接与代谢能量偶联而由其它溶质顺电化学梯度转运中释放的能量驱动,也称联合转运(cotransport).每一种联合转运都需膜上特殊的转运蛋白(transport)参与.

同向转运:被转运的物质分子与Na+扩散方向相同;

逆向转运:被转运的物质分子与Na+扩散方向相反.(五)出胞与入胞式物质转运

是细胞膜对某些大分子或固态、液态的物质团块的转运方式.

出胞(exocytosis):

物质由细胞排出的过程.主要见于各种细胞的分泌活动.入胞(endocytosis):

胞外的团块物质(细菌、病毒、异物、脂蛋白、营养大分子等)进入细胞的过程.二、几种主要的跨膜信号转导方式(一)通过离子通道蛋白质完成的跨膜信号转导

配体门控通道(Ligand-gatedchannels)N-型乙酰胆碱受体(N-typeAcetylcholineReceptor)

促离子型受体(ionotropicreceptor)

四种亚单位组成的五聚体;

除Ach外,还可选择性地与烟碱(nicotine)结合,;

开放时允许Na+内流和少量K+外流.

电压门控通道(voltage-gatedchannel)Na+,Ca+K+

机械门控通道(mechanicallychannel)

(二)由膜的特异受体蛋白、G蛋白和膜的效应酶组成的跨膜信号传递系统

受体G-protein-coupledMetabotropicG-蛋白

效应器酶cAMP,IP3,DG

蛋白激酶A,C底物蛋白磷酸化-丝氨酸、苏氨酸残基近100种结构类似

7个-螺旋跨膜段/N-末端在胞外/识别与结合部位常为第7-螺旋段由

、

、

3个亚单位组成,亚单位为催化亚单位.按

亚单位效应等不同，分类：Gi/Gs/G0/Gt/Gq等生成cAMP的腺苷酸环化酶,产生IP3/DG的磷脂酶C等受体的分型和亚型酪氨酸激酶受体

(tyrosinereceptor):

一个-螺旋,

一个较短的膜内肽段;

没有G-蛋白参与;

也无胞浆中的第二信使和蛋白激酶参与;

磷酸化位点是底物蛋白的酪氨酸残基.(三)由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导三、跨膜信号转导和原癌基因原癌基因

(cellularproto-oncogene):

染色体中决定与跨膜信号转导有关蛋白质如受体、G-蛋白、生长因子和蛋白激酶等的一类基因.它们的碱基排列顺序与能引起动物肿瘤的病毒DNA的碱基排列顺序相一致.它们的变异可致遗传性疾病.

细胞膜变化和第二信使可以激活其中的一类快速基因,其表达的蛋白质进入核内后诱导其他基因表达如受体、酶等蛋白质.

外界信号可以引起细胞的快速、即时反应,也可通过蛋白分子的合成等,引起细胞的长时程改变.第三节细胞的跨膜电变化

(一)

神经和骨骼肌的生物电现象神经-肌肉标本实验提示生物电现象的存在和意义.

兴奋性和兴奋概念的发展:

兴奋性:活的组织和细胞对外界刺激发生反应的能力.

具有兴奋性的细胞(组织)称为可兴奋细胞(组织).

兴奋:活的组织和细胞对外界刺激发生的反应.

现代生理学:

兴奋性:活的组织和细胞受刺激时发生动作电位的能力.

兴奋:产生了动作电位,是动作电位的同义语.

刺激引起兴奋的条件和阈刺激刺激引起兴奋的条件:a.刺激强度

b.刺激时间

c.刺激强度对时间的变化率.

阈强度(阈刺激,阈值):当刺激作用时间和强度时间变化率都不变时,引起组织兴奋所需的最小刺激强度.

阈刺激的大小可以衡量细胞的兴奋性高低.(一)单一细胞的跨膜静息电位和动作电位

细胞水平的生物电现象的观察和记录方法微电极细胞外记录和细胞内记录:

细胞水平的生物电现象主要二种形式:

安静时保持的静息电位受刺激时产生的动作电位静息电位(restingpotential):指细胞未受刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差.故也称跨膜静息电位.-10~-100mV间,高等哺乳动物神经肌肉为-70~-90mV.

不同的细胞，静息膜电位不同.-10~-100mV间.

两栖类神经/肌肉-50—-70/-90mV

哺乳动物神经/肌肉-70—-90mV

各种红细胞-10mV

植物10到200mV以上负值同一种细胞膜电位数值也存在一定的范围分布特点,

也可随代谢活动或功能状况而变.

动作电位(actionpotential)可兴奋细胞受到刺激而兴奋时,在膜两侧所产生的快速的、可逆的，并有扩布性的电位倒转。极化:polarization,去极化:depolarization,复极化:repolarization.超极化:hyperpolarization,

单一神经纤维或肌细胞动作电位的产生和波形特点:潜伏期,超射值，峰电位(spikepotential)，后电位(afterpotential)，负后电位(去极化后电位)，正后电位(超极化后电位)。动作电位的“全或无”现象:同一细胞上,动作电位大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象.(插图)1.静息电位和钾平衡电位

(二)生物电现象的产生机制钾离子向膜外侧扩散形成浓度梯度和电位梯度的平衡细胞内K+浓度大于胞外侧K+,不对称分布安静情况下，膜主要对K+离子通透,K+顺浓度差外向扩散,产生内负外正的电位差.电位差又成为阻止浓度差造成的K+外向迁移的电势能两者达到动态平衡,膜上没有K+的净移动,即相应稳定电位差,K+平衡电位或

EK.a.符合Nernst公式

Nernst公式:Ek=RT/ZF•ln[K+]o/[K+]i

化简为:Ek=59.5log[K+]o/[K+]i(mv)=-87mV1944年Hodgkin在枪乌贼神经纤维上实测值为-77mV.依据?

改变细胞内外的K+

浓度,可以改变静息膜电位数值.胞外高钾,静息膜电位除极化超级化胞外高钾,静息膜电位2.锋电位和钠平衡电位是膜从静息电位水平去极化到锋值水平的变化过程从EK平衡电位向着

ENa平衡电位变化

阈刺激

膜去极化

Na+离子通透性上升

Na+离子进入胞内

膜进一步去极化

动作电位发生

Na+通透性增加的再生性循环复极相钠通道失活,

钾通道开放,

钾电导重新占据主导地位

膜片钳实验(patchclamp)70年代中期由Neherh和Sakmann建立的实验方法,1991年他们为此而获得诺贝尔医学生物奖.膜片钳法的各种模式示意图细胞吸附模式（cell-attachedmode）,膜内面向外模式（inside-outmode)；常规全细胞模式(whole-cellmode)；膜外面向外模式（outside-outmode）；

刺入膜内的电极与电源负极相连,引起内向电流和膜的超极化;

刺入膜内的电极与电源正极相连,引起外向电流和膜的去级化;

当膜内去极化达到一定程度时,在去极化基础上产生动作电位.

这个能进一步诱发动作电位的去极化临界值,称为阈电位(thresholdmembranepotential)二、动作电位的引起和它在同一细胞上的传(一)阈电位和锋电位的引起+----+++阈电位(thresholdmembranepotential)是所有可兴奋细胞的一项重要功能指标,一般较静息膜电位正10-20mV,不同可兴奋细胞有差异.不是单个钠通道的“阈”特征,而是使临界数目的电压门控

Na+

通道被打开的膜电位水平.阈电位与阈刺激不同，使膜达到阈值膜电位的刺激强度.

阈刺激强度以下的刺激,可使少量Na+通道开放,不足以引

发兴奋(动作电位),只能引起局部反应或局部兴奋.

1.无“全或无”现象,2.电紧张性扩布产生的小去极化并可向邻近短距离的扩布，但随距离加大而减小或消除(十到百微米)3.具有总和性时间性总和

(temporalsummation)

空间性总和

(spatialsummation)(二)局部兴奋及其特性(三)兴奋在同一细胞上的传导机制可兴奋细胞的膜在任何一处产生的动作电位都将沿着整个细胞膜传导,使整个细胞都经历一次类似被刺激部位的离子电导的变化.传导机制:兴奋区与未兴奋区之间的局部电流(localcurrent).局部电流:在兴奋与未兴奋膜区之间,由于电位差的出现而发生的电荷移动.

膜除极达到阈电位水平,再诱发动作电位.

一、神经－骨骼肌接头处的兴奋传递运动神经末梢失去髓鞘，嵌入肌细胞膜（终板膜）凹中，中间有接头间隙（数百Å）。末梢膜存在较多电压门控Ca＋＋离子通道，末梢内存在一定数量的含有Ach的囊泡神经轴突兴奋

末梢膜发生较大去极化

Ca＋＋通道激活，Ca＋＋内流

末梢内游离Ca＋＋离子上升

囊泡经膜融合，出胞过程释放出

Ach。（量子式释放,quantalrelease)

肌细胞终板膜上大量N型Ach受体离子通道及乙酰胆碱脂酶(AchE)

接头前末梢释放的Ach分子弥散

与接头后膜N型Ach受体结合

终板膜Na+和K+通透性上升

终板膜去极化反应(终板电位

,endplatepotential).具有局部电位的性质：微终板电位：神经－肌接头传递的1:1关系；

神经－肌接头传递的1:1关系；

1个囊泡大约103-104Ach分子，一次量子释放200-300囊泡

一次神经冲动释放的Ach在终板膜上产生终板电位超过肌纤维兴奋阈值的3-4倍

Ach和N-Ach受体的结合/解离呈现动态。作用后2.0ms,释放的Ach即被终板膜上AchE分解而被清除。

美洲箭毒和

-银环毒蛇竞争性地与N－ACh受体结合，阻断

肌肉地收缩功能；有机磷农药抑制AchE活性，Ach在肌接头局部大量积聚，产生中毒症状。

（二）骨骼肌细胞的微细结构粗/细肌丝肌原纤维肌纤维细胞肌纤维束肌肉组织1.肌原纤维和肌小节肌原纤维全长由规则的明暗交替暗带：长度固定，中央透明H带含粗肌丝,M线使位置限制明带：长度可变，中央Z线细肌丝

Z线细肌丝向两侧伸出游离端与粗肌丝重叠肌小节：2条Z线间区域构成静息/2.0-2.2µm

可1.5-3.5µm变动是肌肉收缩的最基本单位2.肌管系统各肌原纤维周围膜性囊状管状结构横管系统

(T管)Z线水平，肌纤维细胞膜向内深处凹陷的管道样膜结构，使表面膜电位变化传入细胞内部纵管系统

(L管)即肌浆网(SR)，包围在肌小节的中间部分，末端近Z线膨大形成终末池，以储存/释放/再聚集Ca离子三联管结构横管与两侧纵管终末池构成三联管，彼此内腔不连通,是兴奋-收缩耦联部位.(三)骨骼肌的收缩机制和兴奋－收缩耦联

(excitation-constractioncoupling)刺激引起肌肉收缩前，均表现肌细胞膜上先出现可传导的动作电位，然后再出现肌纤维的收缩活动。“兴奋－收缩”耦联：联系“膜的电活动变化为特征的兴奋过程”和“肌丝滑行为基础的收缩过程”两者的某种中介过程。其包括：1.肌细胞膜电信号沿T小管膜传导到深部三联管/肌小节旁2.三联管处电信号经电耦合传给肌浆网膜使Ca2+通透性突增3.

肌浆网膜终末小池Ca2+顺电化学梯度向肌浆扩散，电压门控与受体门控Ca2+离子通道开放，Ca2+上升到10-5M，引发收缩肌浆Ca2+的迅速消除通过肌浆网膜上Ca泵/Ca-ATP酶，因此肌肉舒张也是耗能过程(四)骨骼肌收缩的分子机制肌肉收缩的粗、细肌丝相互滑行理论（slidingtheory)50年代初期已提出，近年来从组成肌丝的蛋白分子水平进行阐明(一)肌丝的分子组成和横桥运动1.粗肌丝肌凝蛋白/肌球蛋白(myosin)–收缩蛋白许多肌凝蛋白分子朝向M线聚合成为粗肌丝主干球状部规则突出于主干表面形成横桥横桥特征:与细肌丝/肌纤蛋白可逆结合，同时向M线摆动;具ATP酶功能，可分解ATP获得能量以供摆动.M2.细肌丝由三种蛋白组成

肌纤蛋白/肌动蛋白

(actin)

球状，聚集为双螺旋,细肌丝的主干,也属收缩蛋白.原肌凝蛋白

(tropmyosin)

呈双螺旋,于肌动蛋白平行排列，介于横桥和肌动蛋白间,

阻碍二者结合,属调节蛋白.肌钙蛋白

(troponin)含3个亚单位,间隔出现于原肌凝蛋白螺旋上.其中一个亚单位与Ca2+结合后,把信息传给原肌凝蛋白,使其变构以解除对横桥的阻碍作用3.肌丝的滑行过程

肌浆中Ca2+浓度升高到10-5M

Ca2+与肌钙蛋白亚单位结合

肌钙蛋白变构,信息传给原肌凝蛋白

原肌凝蛋白变构,移位

横桥与肌纤蛋白结合

横桥摆动作用使肌丝滑行,肌肉收缩

Ca2+浓度下降到10-7M，Ca2+与肌钙蛋白分离,肌肉舒张.二、骨骼肌收缩的外部表现和力学分析肌肉收缩:产生张力抗御外力或产生缩短完成运动.何种形式和做功多少,取决于肌肉机能状态和负荷.前负荷(preload):是肌肉收缩前存在的负荷,使肌肉收缩前处于某种程度的被拉长状态，---初长度后负荷(afterload)是肌肉收缩时才遇到的阻力,不增加初长度,阻碍肌肉缩短.如超过肌肉收缩所能产生的最大张力,肌肉将作等长收缩.等长收缩

(isometriccontraction):等张收缩(isotoniccontraction):(一)前负荷或肌肉初长度对肌肉收缩的影响长度-张力曲线实验装置使肌肉只产生张力.可观察在不同的初长度时,同一肌肉产生的张力.1.被动张力曲线不收缩2.总张力曲线被动+收缩3.主动张力曲线曲线2-1

长度-张力曲线

主动张力曲线3中，随前负荷的增加，收缩时产生的主动张力先随之加大，达到一最大值后又逐渐减小直到0值.存在最适前负荷和相应的最适初长度.最适初长度下产生最大张力.骨骼肌体内所处自然长度肌小节2.0-2.2µm粗、细肌丝理想重叠/收缩1.5µm0.650.650.350.350.20M肌小节ZZ(二)后负荷对肌肉收缩的影响张力-速度曲线

前负荷固定不变条件下,给予不同后负荷,通过刺激观察肌肉张力和缩短的时间、程度.后负荷条件下肌肉发生收缩时,先出现张力然后发生缩短,缩短一出现,张力不再增.---等张收缩后负荷大，产生张力也大，缩短出现迟,初速度小,缩短长度也小.张力-速度曲线1张力和缩短速度呈反比关系.曲线2示意肌肉在产生与负荷相应张力后作等张收缩，可使负荷移动,具作功能力.当后负荷相当与最大张力的30%左右时,肌肉的输出功率最大.(三)肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩的影响

肌肉本身功能状态变化影响收缩效率,收缩能力(contractility).

与负荷无关.功能状态的体现是决定收缩强度/速度的内在特性.

例如：横桥活化数目比例肌凝蛋白的ATP酶活性肌细胞内的肌糖元的合成/分解等等.第一节心脏的泵血功能

通过心脏交替进行收缩和舒张，以及瓣膜规律性开启/关闭,实现泵血功能.

心肌在功能上是一个合胞体;

心脏由二个合胞体组成;

心肌同样以钙为兴奋-收缩偶联的媒介,但有其特点,

比较依赖细胞外钙浓度.

心动周期的概念:

心脏一个机械活动周期(一次收缩的开始到下一次收缩前;1次收缩+舒张);75次/分,一个心动周期为0.8秒;

心率增快,心舒张期缩短更明显.一、心动周期(一)心房初级泵功能:

全心舒张期,

房内压>室内压<主动脉压房室瓣开,半月瓣关,75%回心血液从大静脉经心房流入心室;

心房收缩期再进入25%血液.

二、心脏的泵血过程

1.心室收缩期：

(2)等容收缩期(isovolumiccontraction):

房内压<室内压<主动脉压;

房室瓣关,半月瓣关;

心室容积不变;

心室内压极快上升；血液存于心室.(二)心室的射血和充盈过程后负荷(主动脉、肺动脉压力)心肌收缩能力等容收缩期约0.05秒，其长短与?有关:(3)快速射血（0.11秒，1/3射血期):房内压<室内压>主动脉压;房室瓣关,半月瓣开;血流从心室射入动脉(总量70%)，心室容积

。(4)缓慢射血期（2/3射血期）:房内压<室内压<主动脉压房室瓣关,半月瓣开;血流从心室射入动脉(总量30%)

，心室容积继续

。

2.心室舒张期

(5)等容舒张期:

心室舒张开始房内压<室内压<主动脉压房室瓣关,半月瓣关，心室容积不变，心室内压急剧下降，血液存于心房。

（6）快速充盈期（舒张期的前1/3):

心室继续舒张，房内压>室内压<主动脉压房室瓣开,半月瓣关血流从心房

心室，心室容积

。（7）减慢充盈期:

心室与心房压力差减小，房内压>室内压<主动脉压房室瓣开,半月瓣关，血流从心房缓慢入心室，心室容积继续

。

（三）心动周期心房内压力变化

a波：心房收缩，心房内压上升；

c波：心室收缩开始，房室瓣凸入心房，心房内压略上升；

v波：心室收缩末，血液从静脉流入心房，心房内压持续升高。颈外静脉可记录到，具有一定临床应用价值。（四）心房、心室舒缩和瓣膜在心脏泵血活动中的作用心室射血的直接动力：心室--动脉压力梯度，源自心室强收缩，超过动脉压，半月瓣开；心房流入心室动力，房--室压力梯度形成依靠心室舒张。心房收缩具“初级泵”样功能，增加心室充盈量，使舒张期末容积压力上升，初长度增加，提高射血功能。房室瓣和半月瓣控制血流方向，防止血液回流。心音产生：心肌收缩引起的瓣膜关闭和血液撞击心室壁引起的振动。可在胸壁的一定部位听取。心音图：用换能器将机械振动波转化成电信号并记录下来。

三、心音的产生第一心音与第二心音的比较_______________________________________

第一心音第二心音_____________________________________________特点:音调较低较高持续时间较长较短最响部位心尖部心底部主要成因房室瓣关闭半月瓣关闭生理意义标志着心缩期开始标志着心舒期开始____________________________________________________第一心音:房室瓣关闭,心室收缩时血流冲击房室瓣引起的振动和心室射出的血液撞击动脉壁引起的振动.第二心音:半月瓣迅速关闭,血液冲击大动脉根部以及心室内壁振动而形成.

心音听诊部位四、心脏的泵功能的评定

(一)每搏输出量和射血分数

每搏输出量

(strokevolume):

一次心跳一侧心室射出的血液量(70-80ml).

搏出量=

舒张末期容积(125ml)-收缩末期容积(55ml)

射血分数(ejectionfraction)

:搏出量占心室舒张末期容积的百分比.

射血分数=搏出量/心室舒张末期容积

100%=~55-65%

心功能异常时,博出量可不变,但射血分数明显下降.

(二)每分输出量与心指数每分输出量

(心输出量):每分钟由一侧心室输出的血量.=搏出量

心率

=5~6升

心指数（cardiacindex):空腹和安静状态下，以单位体表面积计算的心输出量，也称静息心指数。不同年龄的人，心指数不同，10岁后随年龄增大而逐渐下降。（一）每搏出输出量的调节同骨骼肌的收缩调节，心脏的每搏输出量也取决于：五、心脏泵功能的调节通过心脏本身，对心率和搏出量的调节来改变心输出量1.心泵功能的自身调节：Starling机制

Starling在一百年前发现，心脏能自动地调节并平衡心搏出量和回心血量的关系，称此现象为“心的定律”。也称心泵功能的异长自身调节前负荷，后负荷，心肌收缩能力；心室功能曲线左心室舒张末期容量或充盈压（前负荷）与心室搏功的关系。

12-15mmHg,心室最适前负荷。在达到最适初长度之前，心搏功随初长度增加而增加(左心室充盈压5-6mmHg)；

15-20mmHg范围内，前负荷变动时，对泵血功能的影响不大；高于20mmHg,心室充盈压即使很高，心搏功基本不变或仅轻度下降。没有骨骼肌的下降支,心肌细胞具有抵抗过度延伸的特性，心室的可扩性较小，?决定心室肌前负荷的因素？心室充盈量=心室末期的血液充盈量

静脉回心血量（1）心室舒张充盈持续时间：与心率有关。心率快，舒张期短，心室充盈不完全，搏出量少；（2）静脉回流速度，外周静脉压与心房、心室压之差。压差大，静脉回流加速。心室射血后剩余血量与心肌收缩力有关：心肌收缩力强，射血分数增大，心室剩余血量就减少。心脏自身调节的意义：对心搏出量的精细调节，搏出量与充盈量达到平衡。静脉回心血量+心室射血后剩余血量2.心肌收缩能力改变对心搏出量的调节不依赖前、后负荷，与初长度无关的心搏出量的改变－等长自身调节。

兴奋-收缩耦联过程事件横桥活化数目，粗细肌丝重叠状态，肌凝蛋白ATP酶活性，

肌钙蛋白与Ca2+亲和力。

儿茶酚胺增强心肌收缩能力

-Adr受体，通过cAMP增加

Ca2+通道磷酸化，Ca2+内流。

一、心肌细胞的动作电位和兴奋性不同心肌细胞动作电位的形态和形成机制不同（一）心室肌的静息电位和动作电位静息电位：-90mV动作电位：包括除极和复极，可分为0－4五个时期。除极过程：0期：从-90mV－+20～30mV;正电位部分为超射复极过程：1－3期：比神经和骨骼肌长持续200－300ms1期：(快速复极初期）

+20mV0mV,

快速膜电位变化，形成锋电位;2期：平台期，占时100-150ms,是区别于神经、骨骼肌的主要特征。3期复极（快速复极末期）：膜电位从0mV-90mV，占时100ms–150ms.4期（静息期）：非自律细胞，4期电位稳定于进行膜电位水平。（二）形成机制（离子基础）

静息电位同神经、骨骼肌，主要对K+通透，少量钠通透。0期同神经、骨骼肌，Na+通道开放，大量Na+内流。

Na+通道为快通道，0期除极由Na+通道开放所致的心肌细胞,称为快反应细胞。

Na+通道可被TTX阻断。

1期

Na+通道失活、关闭。瞬时性外向K＋离子流（Ito）激活，K＋快速外流。

2期平台期）

3期：

Ca2+通道失活关闭，内向电流消失；膜对K＋的通透性恢复，K＋迅速外流，膜电位复极。

4期Na/K泵,Na/Ca交换Ito消失，2种慢内向离子流(INa和Ica)与K＋外向离子流之间动态平衡的结果。已知的Ca2+通道有多种类型；失活、激活均比Na＋通道慢，称为慢通道。可被Mn2+和阻断剂阻断。

（三）影响兴奋性的因素兴奋性可用刺激阈值来衡量。1.静息膜电位水平静息膜电位绝对值增大，距离阈电位的差距加大，引起兴奋所需的刺激阈值增高，兴奋性降低。血钾降低时？阈电位水平阈电位水平上移，与静息膜电位之间的差距增大，兴奋性降低；反之则兴奋性增高。血钙升高，心室肌阈电位水平会上移，导致兴奋性下降。通道的状态

Na+通道有三种状态，都是电压依赖性的：备用(-90mV)

激活

失活

（四）兴奋性的周期性变化与收缩活动的关系1.一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化心肌细胞发生一次兴奋后，兴奋性会发生周期性变化，与膜电位的变化有关，涉及离子通道的状态。可分几个期：

绝对不应期和有效不应期绝对不应期(absoluterefractoryperiod):除极开始

复极到-55mV。无论给以多大刺激，心肌都不会产生反应。兴奋性为零有效不应期(effectiverefractoryperiod):0期始

复极达-60mV间。从-55-60mV范围，强刺激仅产生部分除极，不能爆发动作电位。

钠通道差几乎全失活，尚未恢复到备用状态。

相对不应期(relativerefractoryperiod)

复极期-60

-80mV。大于阈值的强刺激（阈上刺激）才能产生动作电位。大部分钠通道已经复活，心肌兴奋性逐渐恢复，但仍低于正常。超常期(supranormalperiod)-80

-90mV。低于正常阈值的刺激就可以引起动作电位。心肌的兴奋性超过正常。膜电位接近阈电位，所需的阈值小于正常值。但因部分钠通道仍处于失活状态，此期产生的动作电位的0期的幅度和上升速率都低于正常。不发生强直收缩心肌细胞的有效不应期长相当于收缩期+舒张早期,此期任何刺激都不能使心肌再发生兴奋也不可能再收缩。心肌不会产生骨骼肌的复合收缩，也不会发生强直收缩。保证收缩－舒张交替，完成泵血功能2.兴奋性的周期性变化与心肌收缩活动的关系(2)期前收缩和代偿间隙期前收缩:代偿间隙:二.心肌的自动节律性(一)自律细胞的跨膜电位及其形成机制

1.窦房结细胞跨膜电位及其形成机制搏期膜电位

动作电位幅度小,

由03期4期组成,

超射小,0期幅度低(70mV),去极慢;

最大复极电位-60~-65mV;

膜电位除极达阈电位(-40mV)后,钙通道开放,钙内流引起0期除极.

钙通道激活和失活都慢,0期除极因慢通道开放引起的,称为慢反应自律细胞;动作电位称为慢反应动作电位.

窦房节4期起搏去极化由三种起博离子流参与

(一种外向电流和二种内向电流),它们各自的作用大小尚有争议.2.浦肯野细胞的动作电位搏形态和产生机制与心室肌相似;4期膜电位出现自动除极;属于快反应自律细胞;离子基础是If

内流的加强和K+外流的逐渐减弱.期(二)心脏传导系统各部位的自律性及影响自律性的因素只有心脏的特殊传导系统具有自动发生节律性兴奋的能力.

各部位的自律性高低不同:

窦房结>房室交界>末梢浦肯野纤维

90~100次/分40~60次/分15~40次/分窦房结的节律性最高,是正常心脏活动的起搏点

(pacemaker);

潜在起搏点:

窦心心律:以窦房结为起搏点的心脏节律性活动;

异位节律:以窦房结以外部位为起搏点的心脏活动;

窦房结对于潜在起搏细胞点的控制机制:抢先占领:超速驱动压抑:程度与两个起博点自律性差别呈平行关系.暂停人工起搏器前,应该减慢驱动频率.

影响自律性的因素:4期自动除极的速率:速度快,到达阈电位的时间缩短.交感神经递质可以加快4期自动除极的速率.2.最大舒张电位水平:绝对值减小,与阈电位的差距缩小,到达阈电位的时间缩短,自律性增高.迷走神经递质增加膜对钾的通透性,心率?为什么?3.阈电位水平:

阈电位降低,

自律性增高.?最大舒张电位到阈电位的距离缩小(一)心肌细胞的传导性局部电流经低电阻的缝隙连接快速传导(二)兴奋在心脏内的传导过程和特点窦房结(P细胞和过渡细胞)

心房肌

结间束(优势传导通路1m/s)

房室结(0.02~0.05m/s)

希氏束

浦肯野系统(1.5~4m/s)心室肌(0.5m/s)

(三)心肌的传导性和兴奋在心脏内的传导房室交界：房结区、结区、结希区的合称兴奋传导需0.1s,形成房室延搁，避免心房和心室的收缩重叠。兴奋传导速度较慢，临床易发生传导阻滞。（1）结构因素细胞的直径大小：直径大，传导快；细胞间的缝隙连接的数量：缝隙连接少，传导速度慢。（2）生理因素

a.动作电位0期除极速度和幅度;b.邻近未兴奋部位膜的兴奋性

影响心肌传导性的因素心电图(electrocardiogram/ECG）心脏兴奋活动时产生的生物电变化,经放置于肢体或躯体一定部位的引导电极记录到的心电变化的波形.四.体表心电图

反应的是心脏兴奋的产生、传导和恢复过程的生物电变化,与机械的收缩活动无直接关系整个心脏心动周期中细胞电活动的综合变化.p波:心房去极化;P-R间期:兴奋从窦房结到心室肌所需时间.QRS波群:去极化在心室内的传导;S-T段:心室各部分都处于去极化的状态.T波:心室的复极化;Q-T间期:与心率呈反变关系.U波:可能与浦肯野纤维复极有关;ECG波形及其生理意义人体的血液循环由：体循环和肺循环组成。体循环(大循环）：肺循环（小循环）：一、各类血管的功能特点动脉、静脉和毛细血管结构1.弹性贮器血管:主动脉,肺动脉及其最大分支2.分配血管:弹性贮器血管至小动脉,微动脉之间3.毛细血管前阻力血管:小动脉,微动脉4.毛细血管前括约肌:真毛细血管起始部包绕的平滑肌5.交换血管:毛细血管6.毛细血管后阻力血管:微静脉7.容量血管:静脉8.短路血管:小动脉和小静脉之间的直接联系二、血流量、血流阻力和血压

（一）血流量和血流速度

血流量：单位时间内流过血管某一截面的血量.

容积速度.

单位:L/min,ml/minQ=(P1－P2)/R

血流速度：血液中一个质点在血管内移动的线速度.

与血流量成正比，与血管截面积呈反比。（二）血流阻力

血流阻力:

血液在血管内流动所遇到的阻力.

来源于血液内部质点之间以及血液质点与管壁之间的摩擦力.R=8

L/

r4

影响因素:1.血管口径:口径↑，阻力↓，血流量↑；

2.血液粘滞度:粘滞度↑，阻力↑，血流量↓。（三）血压

血压:

血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力.

单位:Pa,KPa.1mmHg=0.133KPa

三、动脉血压和动脉脉搏（一）动脉血压1.动脉血压的形成：（一个前提，二个条件）

1）循环系统内有足够的血液充盈

平均充盈压：人为地使心脏停止跳动，即血液暂停流动，循环系统中各处的压力取得平衡，各处所测得的压力都相同，此压力数值称之。人与狗为0.93kPa.其值取决于血量和循环系统容量之间的关系.2）心脏射血：心室每次收缩射出60～80ml血液收缩时释放的能力为二个部分：动能：推动血液流至外周（1/3)

3）外周阻力:微动脉和小动脉对血流的阻力势能：形成对血管壁的侧压力，以势能形式储存在血管壁中（2/3）。

心脏射血是间断的，但血液在动脉中的流动却是连续的。（？）2.动脉血压的正常值

收缩压:心室收缩时，主动脉压急剧上升至中期达到的最高值。13～16KPa（100～120mmHg)

舒张压:心室舒张时，主动脉压下降，至心舒张末期的最低值。8～10KPa（60～80mmHg)

脉搏压：收缩压-舒张压=脉压

4～5KPa（30～40mmHg)

平均动脉压：一个心动周期中动脉血压的平均值。平均动脉压=舒张压+1/3脉压

13.3KPa（100mmHg)动脉血压的测量:(插图)3.影响动脉血压的因素

1）心脏每搏输出量：影响收缩压为主。

收缩压高低主要反映心脏每博输出量的多少。

2）心率：心舒期缩短，舒张压升高明显。

3）外周阻力：血流速度减慢，影响舒张压。

舒张压的高低主要反映外周阻力的大小。

4）主动脉和大动脉的弹性贮器作用：使血压波动的幅度减小。弹性减弱时，脉压增大。

5）循环血量和血管系统容量的比例：与平均充盈压有关循环血量减少而血管系统容量不变时，充盈压↓；循环血量不变但血管系统容量增加，血压也下降；

收缩压舒张压脉压各种因素对动脉血压的影响小结每搏输出量心率外周阻力大动脉弹性循环血量影响动脉血压的因素四、静脉血压和静脉回心血量（一）静脉血压

中心静脉压：右心房和胸腔内大静脉的血压.0.4-1.2kPa(4-12cmH2O)。其值高低取决于心脏射血能力和回心血量之间的关系。

外周静脉压：各器官静脉的血压.

其值受心脏射血、中心静脉压、静脉回流速度等影响。静脉不仅是血液回流至心脏的通路，还起着血液储存的作用临床应用：动脉血压↓而中心静脉压↑，说明？输液纠正休克时，除了观察动脉血压，还应注意中心静脉压，为什么？（二）重力对静脉血压的影响血管内血液受重力场影响,产生一定的静水压.

血压除心脏作功形成外,还应加上该部分血管静水压.高低取决于人体所取的体位.

因为静脉具有较大的可扩张性,静水压对静脉功能的影响大.人在直立时,可比卧位时多容纳400-600ml血量.（三）静脉血流1.静脉对血流的阻力：总阻力的15％，与功能匹配。2.静脉回心血量及其影响因素取决于二因素:外周静脉与中心静脉压差静脉对血流的阻力

1)体循环平均充盈压

2)心脏收缩力

3)体位改变

4)呼吸运动

5)骨骼肌的挤压作用五、微循环

微动脉和微静脉之间的血液循环。由微动脉、后微动脉、毛细血管前括约肌、真毛细血管、通血毛细血管(直捷通路)、动－静脉吻合支和微静脉组成。（一）微循环的组成：1.营养通路(迂回通路)

组成:

微动脉→后微动脉→毛细血管前括约肌

→真毛细血管→微静脉

特点和功能:◆血流缓慢，利于物质交换；◆交替开放，括约肌舒缩控制。2.直捷通路

组成:

微动脉→后微动脉→通血毛细血管微静脉

特点和功能:◆血流较慢，非物质交换；◆骨骼肌中多见。3.动-静脉短路

组成:

吻合微动脉和微静脉的通路,

管壁类似微动脉。

特点和功能:

◆发布于手指、足趾、耳廓等◆在体温调节中起作用。(二）微循环的血流动力学◆同一组织中，微循环的血流量与动静脉之间的血压差呈正比，微动脉的阻力对血流量的控制起主要作用。◆同一时间内各部分微血管中的流速大有差别；同一毛细血管在不同时间内的流速亦有很大变化。由于后微动脉和毛细血管前括约肌交替收缩和舒张所致。◆血管的舒缩活动与局部组织代谢产物有关。六、组织液的生成（一）组织液的生成

由血浆滤过毛细血管而形成。决定组织液生成的力取决与滤过与重吸收力量的对比。其差值为有效滤过压。

有效滤过压

=(毛细血管压＋组织液胶渗压)－(血浆胶渗压＋组织液静水压）动脉端：(30＋15)－(25＋10)＝10mmHg静脉端：(12＋15)－(25＋10)＝－8mmHg（二）影响组织液生成的因素毛细血管血压升高;

血浆胶体渗透压降低;

静脉回流受阻;

毛细血管通透性升高;七、淋巴液的生成和回流（一）淋巴液的生成

正常:120ml/hr,2-4L/day

任何增加组织液压力的因素都可增加淋巴液的生成淋巴管系统是组织液向血液回流的重要辅助系统毛细淋巴管大淋巴管淋巴导管和胸导管大静脉→→→心血管活动的调节

神经调节

体液调节局部血流调节自身调节（一）心脏和血管的神经支配1。心脏的神经支配:支配心脏地传出神经是心交感神经和心迷走神经（传出、传入概念）◆

心交感神经及其作用来源:T1-5（胸段1-5外侧柱节前神经元），节后神经元位于星状神经节或镜交感神经节内。节后纤维形成心脏神经丛。(节前、节后概念)

支配范围:窦房结,房室交界,房室束,心房肌,心室肌。一、神经调节

效应:末梢释放去甲肾上腺素（norepinephrine),作用于心肌细胞膜上

受体,引起cAMP增加，导致:1.窦房结自律性加强,心率加快（If

增加）正性变时作用（positivechronotropicaction)

2.房室交界传导加快（钙内流增加，0期除极加快）正性变传导作用（positivedromotropicaction)3.心房肌和心室肌收缩力加强（钙通道激活）正性变力作用（positiveinotropicaction)◆

心迷走神经（副交感神经）及其作用来源:延髓迷走神经背核和疑核支配范围:同交感神经,心室肌少于心房肌

效应:释放Ach,作用于心肌细胞膜上M受体,引起cAMP

浓度降低，导致:1.心率减慢，负性变时作用；（抑制If，促进复极时钾外流）2.房室传导速度减慢负性变传导作用（钙内流减少）

3.心肌收缩力减弱负性变力作用（抑制）◆支配心脏的肽能神经元2。血管的神经支配

◆

缩血管纤维（交感缩血管纤维）来源:T,L椎旁椎前神经节分布:皮肤>骨骼肌，内脏>冠脉和脑效应:释放去甲肾上腺素，与血管平滑肌上

、

受体结合后产生舒缩血管效应。与

结合－血管收缩,

与

结合－血管舒张；去甲肾上腺素与

的亲和力>交感缩血管纤维的紧张性活动:

交感缩血管紧张（vasomotortone)◆

舒血管神经纤维:(1)交感舒血管纤维:Ach递质，使骨骼肌血管舒张。无紧张性活动，激动和防御反应时发放冲动。

(2)副交感舒血管纤维:脑膜,唾液腺,胃肠外分泌腺。

调节器官组织的局部血流。

(3)脊髓背根舒血管纤维:完成轴突反射（axonreflex)(4)血管活性肠肽神经元:某些自主神经元内血管活性肠肽(VIP)与Ach共存，具有功能协同作用，如颌下腺地分泌。(二）心血管中枢(cardiovascularcenter)

与控制心血管活动有关的神经元集中的部位。1。延髓的心血管中枢--最基本地心血管中枢神经元:心迷走神经元心交感神经元交感缩血管神经元都具有紧张性活动。(1)缩血管区:延髓头端腹外侧区，也是心交感紧张的起源；(2)舒血管区:延髓尾端腹外侧区，兴奋时抑制缩血管区神经元活动，使血管舒张；(3)传入神经接替站:孤束核，影响延髓和中枢其他神经元的活动(4)心抑制区:心迷走神经元位于迷走神经背核,疑核心迷走紧张心交感紧张交感缩血管紧张2。延髓以上的心血管中枢（三）心血管反射1。颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射

（1）动脉压力感受器

(baroreceptor):

颈动脉窦,主动脉弓压力感受器；感受的是血管壁的牵张程度。通过窦神经和迷走神经传入到中枢。

（2）传入神经和中枢联系:

窦神经(加入舌咽神经)和迷走神经(兔自成一束,称主动脉神经或减压神经)，进入延髓，到达弧束核。弧束核

抑制头端腹外侧区缩血管区神经元，抑制交感紧张性活动；

影响延髓和中枢其他神经元的活动，抑制交感紧张性活动；

迷走的疑核和背核，使迷走活动加强；

传出神经:心交感神经,心迷走神经,交感缩血管纤维

（3）反射效应:

血压升高

压力感受器传入冲动增多

通过中枢机制

心迷走活动加强

心交感和交感缩血管活动减弱

心率减慢,心肌收缩力减弱,外周血管阻力降低

血压下降。血压降低时，则反之。插图（4）生理意义:缓冲了动脉血压的变化对血压的快速调节起重要作用2。颈动脉体和主动脉体化学感受性反射低氧,窒息,失血,动脉血压过低和酸中毒时起作用,引起呼吸加深加快,间接性引起心率加快,心输出量增加,外周阻力增大,血压升高。

心肺感受器引起的反射心肺感受器存在于心房,心室和肺循环大血管壁。参与血压和循环血液总量的调节.3。心肺感受器引起的反射心肺感受器存在于心房,心室和肺循环大血管壁。参与血压和循环血液总量的调节.二、体液调节指血液和组织液中一些化学物质对心肌和血管平滑肌的活动发生影响,从而对心血管活动起调节作用。

（一）肾素--血管紧张素系统：血管紧张素原（肝脏合成、释放入血浆）

肾素(肾近球细胞分泌)

血管紧张素Ⅰ（十一肽）

血管紧张素转化酶血管紧张素Ⅱ(八肽）

血管紧张素酶A

血管紧张素Ⅲ（七肽）（二）肾上腺素和去甲肾上腺素（化学结构属儿茶酚胺）来源:肾上腺髓质（小部分来源末梢递质）肾上腺素:心脏

受体:三正效应血管:受体:皮肤,胃肠,肾血管收缩

受体:骨骼肌，肝脏舒张血管

去甲肾上腺素肾:

受体(主):血管收缩

受体:骨骼肌,肝脏舒张血管

血管紧张素Ⅱ作用于血管平滑肌，使全身微动脉收缩，血压升高。是已知的最强缩血管物质之一。血管紧张素Ⅱ还可通过对神经、体液调节的影响，使外周血管阻力增加，血压升高。(三）血管升压素(vasopressin)

也称抗利尿激素(ADH）来源:下丘脑视上核,室旁核合成,储存于垂体后叶，必要时释放进入血液循环作用:1.抗利尿2.收缩血管，血压升高。血浆浓度高于正常时发生。(四）血管内皮生成的血管活性物质

1。血管内皮生成的舒血管物质：前列环素（PGI2)；内皮舒张因子（内皮细胞释放的一氧化氮?）；精氨酸NO¯合成酶谷氨酸+NO¯cGMP酶2。血管内皮生成的缩血管物质内皮缩血管因子；内皮素（end