1、细胞的基本功能医学生理学课件组成：组成：脂质（脂质（lipid）蛋白质（蛋白质（protein）糖类糖类 一、膜的化学组成和分子结构一、膜的化学组成和分子结构结构：结构：液态镶嵌模型液态镶嵌模型 fluid mosaic model 以液态的脂质双分子层为基架，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其间镶嵌着许多具有不同功能的 蛋白质蛋白质1.脂质双分子层：脂质双分子层：磷脂（磷脂（phospholipid）70%分子结构分子结构 双嗜性分子双嗜性分子 作用作用 使膜具有流动性使膜具有流动性 胆固醇（胆固醇（cholesterol）30%作用作用 流度阻尼器流度阻尼器 2.细
2、胞膜蛋白细胞膜蛋白 表面蛋白质（表面蛋白质（peripheral protein）特点特点 吸附在膜的内、外表面吸附在膜的内、外表面 举例举例 红细胞膜内的骨架蛋白红细胞膜内的骨架蛋白 整合蛋白（整合蛋白（integral protein）特点特点 一次或反复多次穿越脂质一次或反复多次穿越脂质 双分子层双分子层 举例举例 载体载体 通道通道 离子泵离子泵3.细胞膜糖类细胞膜糖类l小分子物质和水小分子物质和水 单纯扩散单纯扩散 膜蛋白介导的跨膜转运膜蛋白介导的跨膜转运l大分子物质大分子物质 出胞和入胞出胞和入胞同向转运（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
3、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l定义定义l扩散方向扩散方向 高浓度高浓度 低浓度低浓度l特点特点 不消耗能量不消耗能量l举例举例 O2、N2、CO2 、乙醇乙醇l不消耗能量不消耗能量 经载体的易化扩散经载体的易
4、化扩散 经通道的易化扩散经通道的易化扩散l消耗能量消耗能量 主动转运主动转运 继发性主动转运继发性主动转运l定义定义l扩散方向扩散方向 高浓度高浓度 低浓度低浓度l特点特点 *需要膜蛋白（载体）的帮助需要膜蛋白（载体）的帮助 *顺浓度梯度扩散顺浓度梯度扩散,不消耗能量不消耗能量 *特异性特异性 *饱和性饱和性 *竞争性抑制竞争性抑制兴奋性（excitability）需要膜蛋白（离子通道）*的帮助初长度（initial length）前整合蛋白（integral protein）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
5、机械门控通道 （mechanically-gated ion channel)*筒箭毒 银环蛇毒 肌松剂激活状态 active state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（calcium pump）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）扩散方向扩散方向 定义：定义：高浓度高浓度 低浓度（电位梯度）低浓度（电位梯度）门控性门控性 gating选择性（取决于孔道的口径、化学选择性（取决于孔道的口径、化学 结构和带电状况）结构和带电状况）特点：特点：顺浓度或电位梯度扩散
6、，不消耗能量顺浓度或电位梯度扩散，不消耗能量需要膜蛋白（离子通道）需要膜蛋白（离子通道）*的帮助的帮助 *离子通道为贯穿脂质双层，中央带有离子通道为贯穿脂质双层，中央带有 亲水性孔道的膜蛋白。亲水性孔道的膜蛋白。l化学门控通道（化学门控通道（chemically-gated channel）l电压门控通道电压门控通道(voltage-gated channel)l机械门控通道机械门控通道 （mechanically-gated ion channel)三类通道：三类通道：l定义定义 通道的开闭受膜两侧电位差控通道的开闭受膜两侧电位差控 制的离子通道制的离子通道l举例举例 Na通道通道、钾通道、
7、钾通道、Ca通道等通道等电压门控通道电压门控通道跨膜信号跨膜信号转导过程：转导过程：钠离子钠离子钾离子钾离子l跨膜电位的改变；跨膜电位的改变；l结构域中精氨酸或赖氨酸产结构域中精氨酸或赖氨酸产生位移；生位移；l诱发通道诱发通道“闸门闸门”的开放；的开放；l细胞膜出现新的电变化。细胞膜出现新的电变化。l定义定义 由某些化学物质控制其开、闭由某些化学物质控制其开、闭 的通道（配体门控通道）的通道（配体门控通道）l举例举例 N型型Ach受体阳离子通道受体阳离子通道 五个亚单位构成的五聚体五个亚单位构成的五聚体（2）其中其中2结合两分子的结合两分子的Ach。两个两个亚单位同两分子亚单位同两分子ACh结
8、合；结合；N-型型ACh门控通道开放门控通道开放；Na+内流内流；形成终板电位形成终板电位。N2型型ACh受体阳离子通道受体阳离子通道的跨膜信号转导过程的跨膜信号转导过程l定义定义 细胞直接利用代谢产生的能细胞直接利用代谢产生的能 量将物质逆浓度梯度或电位量将物质逆浓度梯度或电位 梯度跨膜转运的过程。梯度跨膜转运的过程。举例举例 Na泵、泵、Ca泵等泵等l特点特点 *物质逆浓度梯度或电位梯度转运物质逆浓度梯度或电位梯度转运*消耗能量消耗能量*需要膜蛋白（离子泵亦称需要膜蛋白（离子泵亦称ATP酶酶)的帮助的帮助l又称钠泵（又称钠泵（sodium pump）l又称又称Na+K+ATPasel分解一
9、个分解一个ATPl 膜内膜内 膜外膜外l 3Na+3Na+（12）l （30）2K+2K+生理意义：生理意义：*胞内高钾为许多代谢反应所必需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维持胞浆渗透压和细胞容积的相对稳定*有助于细胞内有助于细胞内PH的稳定的稳定*生物电活动的前提条件生物电活动的前提条件*生电性生电性*是其他物质继发性主动转运的动力是其他物质继发性主动转运的动力l又称又称Ca2+ATP酶酶l分布在细胞膜、肌浆网和内质网分布在细胞膜、肌浆网和内质网l分解一个分解一个ATP l 胞浆胞浆 胞外胞外l 1Ca+1Ca+l机制机制l作用是维持细胞内外的钙离子浓度梯度作
10、用是维持细胞内外的钙离子浓度梯度l定义定义 许多物质在进行许多物质在进行浓度梯度或浓度梯度或 电位梯度的跨膜转运时，所电位梯度的跨膜转运时，所 需的能量并不直接来自需的能量并不直接来自ATP 的分解，而是来自的分解，而是来自Na+在膜两在膜两 侧的浓度势能差，后者是钠侧的浓度势能差，后者是钠 泵利用分解泵利用分解ATP释放的能量建立释放的能量建立 的。这种的。这种间接利用间接利用ATP能量的能量的主主 动转运动转运过程称为过程称为。继发性主动转运的特点：继发性主动转运的特点：逆浓度差或电位差转运逆浓度差或电位差转运不直接伴随不直接伴随ATP的消耗的消耗钠泵形成的势能贮备是继发性钠泵形成的势能贮
11、备是继发性主动转运的必要条件主动转运的必要条件转运过程伴有转运过程伴有Na+顺浓度梯度进入细胞内顺浓度梯度进入细胞内l举例举例 葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上 皮和肾小管上皮的重吸收，甲皮和肾小管上皮的重吸收，甲 状腺上皮细胞的聚碘等。状腺上皮细胞的聚碘等。l同向转运（同向转运（symport）l逆向转运（逆向转运（antiport）或交换）或交换exchange）l利用钠泵活动造成的膜两侧利用钠泵活动造成的膜两侧Na+的浓度势能的浓度势能l 胞浆胞浆 胞外胞外 3Na+3Na+1Ca2+1Ca2+l对心肌细胞的活动有重要意义（胞内低对心肌细胞的活动有重要意义（胞内低Ca
12、2+）内入内入 外排外排转移转移移向移向细胞内大分子物质或物质颗粒的外排细胞内大分子物质或物质颗粒的外排出胞出胞粗面内质网的核糖体粗面内质网的核糖体高尔基复合体高尔基复合体细胞膜内侧细胞膜内侧合成合成分泌囊泡分泌囊泡融合融合 破裂破裂 释放释放l两种形式两种形式持续不间断持续不间断受化学或电信号的调节受化学或电信号的调节神经末梢释放递质神经末梢释放递质杯细胞分泌黏液杯细胞分泌黏液l定义定义 大分子物质或物质团块（如细大分子物质或物质团块（如细 菌、细胞碎片）进入细胞的过菌、细胞碎片）进入细胞的过 程。程。l 吞噬（吞噬（phagocytosis）巨噬细胞巨噬细胞 中性粒细胞中性粒细胞 吞饮（吞
13、饮（pinocytosis）所有细胞所有细胞l液相入胞（液相入胞（fluidphase endocytosis）l 细胞外液及其所含的溶质连续不细胞外液及其所含的溶质连续不l 断地以吞饮的方式进入细胞。断地以吞饮的方式进入细胞。l受体介导入胞（受体介导入胞（receptormediatedl endocytosis）l 通过被转运物质与膜表面的特殊通过被转运物质与膜表面的特殊l 受体蛋白质相互作用而引起的入受体蛋白质相互作用而引起的入l 胞现象，如结合铁离子的运铁蛋胞现象，如结合铁离子的运铁蛋l 白。白。l物质被细胞膜上相应受体物质被细胞膜上相应受体“辩认辩认”并特异结并特异结合合；l形成的复
14、合物在膜中横向移动，向复衣凹陷集形成的复合物在膜中横向移动，向复衣凹陷集中中；l膜向胞浆侧凹陷，最后与膜断离，在胞内形成膜向胞浆侧凹陷，最后与膜断离，在胞内形成吞饮泡吞饮泡；l受体和结合的配体分离；受体和结合的配体分离；l入胞物质被转运到能利用它们的细胞器中入胞物质被转运到能利用它们的细胞器中；l在胞内体膜上的受体经循环小泡移回到细胞膜在胞内体膜上的受体经循环小泡移回到细胞膜重复利用重复利用l受体介导式入胞：受体介导式入胞：动作电位或动作电位的产生相对不应期（relative refractory period）骨骼肌 钙泵（SR）超极化电紧张电位兴奋性（excitability）电位梯度的跨
15、膜转运时，所丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶液态镶嵌模型 fluid mosaic model*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（relative refractory period）G蛋白耦联受体 7次跨膜受体液态镶嵌模型 fluid mosaic model负荷。静息电位（resting potential）初长度（initial length）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过过 程程特特 点点 物质从高浓度侧向低浓度侧的净移动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
16、散。细胞本身不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。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）某些离子在膜上有相应的离子通道（相对选择性）被动过程被动过程(顺电顺电-化化 学梯度学梯度 不耗能）不耗能）单纯扩散单纯扩散 载体载体 通道通道易易化化扩扩散散 通道开放时，离子顺其浓度梯度经通道扩散。可通道开放时，离子顺其浓度梯度经通道扩散。可受特异性阻断剂的影响。受特异性阻断剂的影响。主动过程主动过程 主动转运主动转运物质在特殊蛋白质的帮助下逆电物质在特殊蛋白质的帮助下逆电化学梯度化学梯度的转运，需要消耗能量的转
17、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同时而转运其他物质，最终由钠泵提供能量(逆电逆电化化学梯度学梯度耗能）耗能）出出 胞胞 细胞内大分子物质通过膜上暂时出现的裂孔而排出细胞内大分子物质通过膜上暂时出现的裂孔而排出 入入 胞胞 细胞摄取大分子物质的过程细胞摄取大分子物质的过程 继发主动继发主动转运转运是主动转运的另一种形式，在伴随是主动转运的另一种形式，在伴随Na转运的转运的+G蛋白耦联受体介导的信号转导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酶耦联受体介导的信号转导离子通道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第二节细胞的信号转导signal t
18、ransduction外界信号不进入细胞或直接影响细胞内过程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通过少数几种类似的途径实现转导过程 G蛋白耦联受体蛋白耦联受体 7次跨膜受体次跨膜受体G蛋白蛋白G蛋白效应器蛋白效应器 酶酶 腺甘酸环化酶（腺甘酸环化酶（AC）磷脂酶磷脂酶C （PLC）依赖于依赖于cGMP 磷酸磷酸 二酯酶（二酯酶（PDE）离子通道离子通道一、一、G蛋白耦联受体介到导的信号转导蛋白耦联受体介到导的信号转导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
19、或赖氨酸产生位移；正离子由膜外流向膜内液相入胞（fluidphase endocytosis）（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（absolute refractory period）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 prejunctional membrane1Ca2+1Ca2+明带 Z线吞噬（phagocytosis）电位差举例 载体 通道 离子泵钙瞬变：calcium transient细胞膜为绝缘不良的电缆全或无 all or none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
20、泡；G-蛋白由蛋白由、和和亚单位组成亚单位组成，亚单位起催化作用亚单位起催化作用l第二信使第二信使(second messenger)cAMP、IP3、DG、cGMP、Ca2+等l蛋白激酶蛋白激酶(protein kinase)丝氨酸丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶苏氨酸蛋白激酶 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶 PKA PKC等等1.cAMPPKA途径途径 2.IP3-Ca2+途径，途径，DG-PKC途径途径3.G蛋白蛋白-离子通道途径离子通道途径 心肌细胞膜心肌细胞膜M2受体受体+Ach Gi KAch通道通道 光光+视紫红质视紫红质 Gt cGMP依赖的磷酸二酯酶依赖的磷酸二酯酶 cGMP分解分解 N
21、a+通道关闭通道关闭表皮生长因子表皮生长因子 肝细胞生长因子肝细胞生长因子胰岛素等胰岛素等1.具有酪氨酸激酶的受体具有酪氨酸激酶的受体（受体酪氨酸激酶）（受体酪氨酸激酶）信号分子信号分子+受体受体酪氨酸激酶酪氨酸激酶 结构域激活结构域激活 受体自身及细胞受体自身及细胞内靶蛋白磷酸化内靶蛋白磷酸化2.结合酪氨酸激酶的受体结合酪氨酸激酶的受体干扰素受体等干扰素受体等3.具有鸟苷酸环化酶的受体（受体鸟苷酸环化酶）具有鸟苷酸环化酶的受体（受体鸟苷酸环化酶）心房钠尿肽，心房钠尿肽，NO等等促红细胞生成素受体促红细胞生成素受体生长素受体生长素受体细胞因子细胞因子两个亚单位能同两分子ACh结合。cGMP依赖
22、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（active transport）（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lN2型型Ach受体受体 A型型氨基丁酸受体氨基丁酸受体 甘氨酸受体等甘氨酸
23、受体等它们的作用是信号转导；它们的作用是信号转导；它们在结构上都是通道蛋白质；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。触发其信号转导的因素不同。1化学门控通道或配体（化学门控通道或配体（ligand）门控通道）门控通道N-型型ACh门控通道：门控通道：Ach受体的部位在骨骼肌终板膜上。受体的部位在骨骼肌终板膜上。4种亚单位组成的种亚单位组成的5聚体蛋白质聚体蛋白质；每个亚单位有每个亚单位有4处处螺旋，反复贯穿膜螺旋，反复贯穿膜4次次；各亚单位以第各亚单位以第2个个螺旋构成水相孔道的螺旋构成水相孔道的“内内壁壁”；5个亚单位形成一个结构为个亚单位形成一个结构为2的梅花状通道的梅花状
24、通道结构结构；两个两个亚单位能同两分子亚单位能同两分子ACh结合结合。N-型型ACh门控通道的结构特点：门控通道的结构特点：l两个两个亚单位同两亚单位同两分子分子ACh结合；结合；lN型型ACh门控通道门控通道开放开放；lNa+内流内流；l形成终板电位形成终板电位。N-型型ACh门控通道的门控通道的跨膜信号转导过程跨膜信号转导过程：钠离子钠离子钾离子钾离子2.电压门控通道电压门控通道(voltage-gated ion channel)l跨膜电位的改变；跨膜电位的改变；l结构域中精氨酸或赖结构域中精氨酸或赖氨酸产生位移；氨酸产生位移；l诱发通道诱发通道“闸门闸门”的的开放；开放；l细胞膜出现新
25、的电变细胞膜出现新的电变化。化。上海第二医科大学生理教研室电压门控通道电压门控通道跨膜信号跨膜信号转导过程：转导过程：钠离子钠离子钾离子钾离子 触发因素是机械性刺激触发因素是机械性刺激 如内耳毛细胞听毛如内耳毛细胞听毛 受基底膜振动。受基底膜振动。l跨膜电位跨膜电位 静息电位（静息电位（resting potential）动作电位（动作电位（action potential）第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象l 定义细胞在未受刺激时存在于细定义细胞在未受刺激时存在于细l 胞膜内外两侧的电位差胞膜内外两侧的电位差l 特点特点 大多数为负电位大多数为负电位l 内负外正内负外正l 大多数
26、为平稳的直流电大多数为平稳的直流电l常用术语常用术语l极化（极化（polarization）l超极化（超极化（hyperpolarization）l去极化（去极化（depolarization）l复极化（复极化（repolarization）l膜学说膜学说l离子跨膜扩散的驱动力离子跨膜扩散的驱动力 离子浓度差离子浓度差 电化学驱动力电化学驱动力 电位差电位差 l细胞膜内外存在细胞膜内外存在K+浓度差浓度差 l安静时，细胞膜对安静时，细胞膜对K+的通透性远大的通透性远大于对于对Na+的通透性的通透性(mV)KK60logKKInZFRTEiOiOKNaNakNaKNakkmEPPPEPPPE维持
27、细胞膜两侧维持细胞膜两侧Na+、K+的不均衡的不均衡分布；分布；其活动是生电性的其活动是生电性的32l定义细胞膜受到阈刺激或阈上刺定义细胞膜受到阈刺激或阈上刺l 激后，在原有的静息电位的激后，在原有的静息电位的l 基础上发生的一次膜两侧电基础上发生的一次膜两侧电l 位的快速而可逆的倒转和复位的快速而可逆的倒转和复l 原。原。l形状锋电位形状锋电位 上升支上升支 70mV+50mVl 下降支下降支+50mV恢复恢复l 后电位后电位 （一）细胞的动作电位（一）细胞的动作电位l全或无全或无 all or nonel可不衰减可不衰减l可扩布性可扩布性 propagatel细胞膜为绝缘不良细胞膜为绝缘不
28、良的电缆的电缆）（/1tXeVV/0 xxeVV）（/01txeeVVimrr/mimCrr 由细胞的电缆特性所决定的膜电位的分布。由细胞的电缆特性所决定的膜电位的分布。去极化电紧张电位去极化电紧张电位 超极化电紧张电位超极化电紧张电位+电紧张电位（电紧张电位（electrotonic potential）对对Na+的驱动力的驱动力 mVEENam130)60(70对对K+的驱动力的驱动力mVEEkm20)90(701.电化学驱动力电化学驱动力electrochemical driving force某离子的驱动力某离子的驱动力=膜电位膜电位-平衡电位平衡电位内向电流内向电流 inward c
29、urrent 正离子由膜外流向膜内正离子由膜外流向膜内 负离子由膜内流向膜外负离子由膜内流向膜外去极化去极化外向电流外向电流 outward current 正离子由膜内流向膜外正离子由膜内流向膜外 负离子由膜外流向膜内负离子由膜外流向膜内复极化复极化超极化超极化2.动作电位期间膜电导的变化动作电位期间膜电导的变化)(NamNaNaEEGI膜电流的记录和分析膜电流的记录和分析3.膜电导变化的机制膜电导变化的机制离子通道的活动离子通道的活动钠通道钠通道 静息状态静息状态 resting state 激活状态激活状态 active state 失活状态失活状态 inactive state 钾通道
30、钾通道 激活状态激活状态 去激活状态去激活状态 deactive state 去极化刺激去极化刺激去极化程度小去极化程度小钠内流小于钾外流钠内流小于钾外流去极化程度大去极化程度大动作电位动作电位到达阈电位到达阈电位钠再生性循环钠再生性循环局部兴奋局部兴奋阈、阈上刺激阈、阈上刺激阈下刺激阈下刺激l阈电位（阈电位（threshold potential）去极化到某一临界值后能够诱发去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。阈开放，出现动作电位的上升支。阈
31、电位值比静息电位小电位值比静息电位小1020mV。l局部反应和局部兴奋局部反应和局部兴奋 给细胞膜一个去极化刺激时，由部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与电紧张电位叠加后形成的电位变化化l局部反应的特点局部反应的特点 *无全或无无全或无 *电紧张扩播电紧张扩播 *可叠加可叠加 时间总和时间总和 空间总和空间总和动作电位与局部兴奋的区别：动作电位与局部兴奋的区别：刺激强度刺激强度阈下刺激阈下刺激阈刺激或阈上刺激阈刺激或阈上刺激局部反应局部反应动作电位动作电位开放的开放的NaNa+通道通道较少较少多多电位变化
32、幅度与电位变化幅度与刺激强度的关系刺激强度的关系1.1.小（在阈电位小（在阈电位以下波动）以下波动）1.1.大大 2.2.全或无现象全或无现象不应期不应期无无有有总和性总和性有（时间与空间总和）有（时间与空间总和）无无传播特点传播特点电紧张性扩布电紧张性扩布不衰减性传播不衰减性传播2.2.随刺激强度的随刺激强度的 增加而增加增加而增加l兴奋在同一细胞上的传导机制兴奋在同一细胞上的传导机制l 传导方式局部电流传导方式局部电流l 阈刺激阈刺激动作电位动作电位局部电流局部电流电紧张电位电紧张电位去极化去极化达阈电位达阈电位邻近膜产生动作电位邻近膜产生动作电位动作电位沿细胞膜传导动作电位沿细胞膜传导有
33、髓神经纤维：跳跃式传导有髓神经纤维：跳跃式传导快速且节能快速且节能细胞膜的被动电学特性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范围imr/rmimCrr电紧张电位的扩播速度电紧张电位的扩播速度直径、有无髓鞘直径、有无髓鞘动作电位的去极化速度和幅度动作电位的去极化速度和幅度电紧张性扩布电紧张性扩布动作电位传导动作电位传导传导速度传导速度快快慢慢传导距离传导距离很短（有限）很短（有限）远远不应期不应期无无有有信息衰减信息衰减不衰减不衰减总和总和时间和空间总和时间和空间总和不能总和不能总和机制机制随时间和距离的随时间和距离的增加而迅速减小增加而迅速减小依靠膜的基本电学依靠膜的基本电学
34、特性向周围扩布特性向周围扩布膜的兴奋部分通过局部电膜的兴奋部分通过局部电流刺激了邻近未兴奋部分流刺激了邻近未兴奋部分使兴奋可以在细胞间直接扩播使兴奋可以在细胞间直接扩播l兴奋兴奋excitation 动作电位或动作电位的产生动作电位或动作电位的产生l可兴奋细胞可兴奋细胞excitable cell 神经细胞、肌细胞和部分腺细胞神经细胞、肌细胞和部分腺细胞l兴奋性（兴奋性（excitability）可兴奋细胞受刺激后产生动作电位的能力可兴奋细胞受刺激后产生动作电位的能力l刺激的三要素刺激的三要素 stimulation *刺激强度刺激强度 intensity *刺激持续时间刺激持续时间 dura
35、tion *刺激强度对时间的变化率刺激强度对时间的变化率l阈强度（阈强度（threshold intensity）阈刺激（阈刺激（threshold stimulus）刺激持续时间与强度对时间的刺激持续时间与强度对时间的 变化率固定，测量能使组织发变化率固定，测量能使组织发 生兴奋的最小刺激强度。生兴奋的最小刺激强度。衡量兴奋性高低的指标衡量兴奋性高低的指标l阈电位与阈强度阈电位与阈强度 区别点区别点 共同点共同点 联系联系l阈刺激阈刺激 阈上刺激阈上刺激 阈下刺激阈下刺激绝对不应期绝对不应期（absolute refractory period）兴奋性为零兴奋性为零相对不应期相对不应期（re
36、lative refractory period）兴奋性低于正常兴奋性低于正常超常期超常期（supranormal period）低常期低常期（subnormal period）静息电位的水平静息电位的水平阈电位阈电位细胞外细胞外Ca2+的浓度的浓度l神经神经-骨骼肌接头处兴奋的传递骨骼肌接头处兴奋的传递l肌细胞的收缩肌细胞的收缩l兴奋兴奋-收缩耦联收缩耦联l影响肌细胞收缩效能的因素影响肌细胞收缩效能的因素一、横纹肌一、横纹肌(终板膜）终板膜）神经神经-骨骼肌接头处的结构骨骼肌接头处的结构接头前膜接头前膜 prejunctional membrane接头间隙接头间隙 junctional cl
37、eft接头后膜接头后膜 postjunctional membraneAP传到末梢传到末梢末梢去极化末梢去极化Ca2+通道开放、通道开放、Ca2+内流内流递质出胞递质出胞Ach扩散至接头间隙扩散至接头间隙Ach与与Ach受体阳离子通道结合受体阳离子通道结合Na+内流、内流、K+外流，产生终板电位外流，产生终板电位电紧张扩布电紧张扩布周围肌膜电压门控周围肌膜电压门控Na通道开放，产生通道开放，产生AP量子释放量子释放lCa2+的作用的作用l胆碱酯酶的作用胆碱酯酶的作用l量子释放量子释放l微终板电位（微终板电位（MEPP）l终板电位（终板电位（endplate potential EPP）l 特点
38、（与局部兴奋相似）特点（与局部兴奋相似）l *无无“全或无全或无”电位大小电位大小l 与与Ach释放的量成比例释放的量成比例l *无不应期无不应期l *可总和可总和l *电紧张性扩布电紧张性扩布l单向性传递（接头前单向性传递（接头前 膜膜 接头后膜）接头后膜）l时间延搁时间延搁l易受环境因素的影响易受环境因素的影响l *筒箭毒筒箭毒 银环蛇毒银环蛇毒 肌松剂肌松剂l *有机磷农药与新斯的明有机磷农药与新斯的明1、肌原纤维、肌原纤维myofibril和肌节和肌节sarcomere 明带明带 Z线线 暗带暗带 M线线 H带带 肌节肌节 肌肉收缩和舒张的基本单位肌肉收缩和舒张的基本单位 l2、肌管系
39、统、肌管系统 sarcotubular system横管（横管（T管）管）L型型Ca2+通道通道纵管（肌浆网纵管（肌浆网sarcoplasmic reticulum,SR）纵行肌浆网（纵行肌浆网（LSR）连接肌浆网（连接肌浆网（JSR）Ca2+释放通道（释放通道（ryanodine受体）受体）三联管三联管 T管与其两侧的管与其两侧的JSRl肌丝的分子组成肌丝的分子组成l 1、粗肌丝、粗肌丝 肌球蛋白肌球蛋白myosin（横桥（横桥 杆）杆）l 横桥的特性横桥的特性 crossbridge l *和细肌丝上的肌动蛋白结合、和细肌丝上的肌动蛋白结合、l 扭动、解离、复位、再结合扭动、解离、复位、再
40、结合l *ATP酶的活性酶的活性肌动蛋白肌动蛋白 actin原肌球蛋白原肌球蛋白 tropomyosin肌钙蛋白肌钙蛋白 troponin2、细肌丝、细肌丝thin filament(1)舒张期，横桥对舒张期，横桥对actin高亲和力，但不能结合高亲和力，但不能结合(2)Ca2，横桥和肌动蛋白的活化位点结合，横桥和肌动蛋白的活化位点结合(3)横桥摆动，拖动细肌丝向横桥摆动，拖动细肌丝向M线滑行线滑行(4)横桥结合横桥结合ATP，和肌动蛋白解离，和肌动蛋白解离(5)Ca2，横桥不能结合肌动蛋白，肌肉舒张，横桥不能结合肌动蛋白，肌肉舒张l收缩过程收缩过程-肌丝滑行过程肌丝滑行过程l横桥周期横桥周期
41、l定义定义l基本过程基本过程1、电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处、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、三联管结构处的信息传递（L型型Ca2+通道激活，通过变构作用通道激活，通过变构作用 或内流的或内流的Ca2+激活）激活）ryanodine受受体体3、肌浆网中、肌浆网中Ca2+释放入胞浆以及释放入胞浆以及 Ca2+由胞浆由胞浆 向肌浆网的再聚集向肌浆网的再聚集SR释放释放Ca2+的机制的机制 心肌：心肌：钙触发钙释放钙触发钙释放 （CICR）骨骼肌：构象变化骨骼肌：构象变化胞浆胞浆Ca2+浓度降低的机制浓度降低的机制钙瞬变：钙瞬变：calcium transient骨骼
42、肌骨骼肌 钙泵（钙泵（SR）心肌心肌钙泵钙泵（SR）Na+-Ca2+交换体交换体肌膜上的钙泵肌膜上的钙泵l肌肉在体内或实验条件下遇到的负肌肉在体内或实验条件下遇到的负l 荷有两种荷有两种l （1）前负荷（）前负荷（preload）肌肉在肌肉在收收l 缩前所承受缩前所承受 的负荷的负荷l 初长度（初长度（initial length）前前l 负荷使肌肉在收缩之负荷使肌肉在收缩之前前l 处于一定程度的被拉处于一定程度的被拉长，长，l 具有的这一长度为具有的这一长度为。l（2）后负荷）后负荷肌肉收缩过程中承受的肌肉收缩过程中承受的 负荷。负荷。l肌肉收缩的两种形式肌肉收缩的两种形式 1）等长收缩（）
43、等长收缩（isometric contraction）肌肉在收缩过程中长度保持不变，肌肉在收缩过程中长度保持不变，只有张力的变化。只有张力的变化。2）等张收缩（）等张收缩（isotonic contraction）肌肉在收缩中只发生缩短而张力肌肉在收缩中只发生缩短而张力 保持不变。保持不变。l在一定范围内，肌肉收缩强度随肌在一定范围内，肌肉收缩强度随肌l 肉的初长度的增加而增加，超过范肉的初长度的增加而增加，超过范围，反而下降。围，反而下降。l存在最适初长度肌肉收缩产生张力存在最适初长度肌肉收缩产生张力l 最大最大l 最适前负荷最适前负荷l 最适肌节长度最适肌节长度 2.02.2ml肌肉处于最
44、适初长度时后负荷与肌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。肉收缩速度成反比关系。l最大等长收缩张力（最大等长收缩张力（P0）l最大缩短速度（最大缩短速度（Vmax）l肌肉收缩能力（肌肉收缩能力（contractility）指与）指与负荷无关的、决定肌肉收缩效能的负荷无关的、决定肌肉收缩效能的内在特性。内在特性。l收缩能力取决于收缩能力取决于 a 兴奋收缩耦联期兴奋收缩耦联期间胞浆内间胞浆内Ca2+的水平的水平 b肌球蛋白的肌球蛋白的ATP酶活性酶活性l收缩能力收缩能力 曲线上移曲线上移l 收缩能力收缩能力 曲线下移曲线下移l单收缩（单刺激）单收缩（单刺激）l 收缩总和（一次刺激以
45、上）收缩总和（一次刺激以上）不完全强直收缩不完全强直收缩 完全强直收缩完全强直收缩 强直收缩的张力是单收缩的强直收缩的张力是单收缩的34倍倍 l平滑肌平滑肌 的分类的分类 单个单位平滑肌单个单位平滑肌 多单位平滑肌多单位平滑肌l平滑肌的收缩平滑肌的收缩 时相性收缩时相性收缩 紧张性收缩紧张性收缩l平滑肌的收缩机制平滑肌的收缩机制 Ca2+浓度升高浓度升高 Ca2+与与CaM 结合生成复合物结合生成复合物 钙与钙钙与钙调蛋白复合物结合和激活肌球蛋白调蛋白复合物结合和激活肌球蛋白轻链激酶轻链激酶 肌球蛋白轻链磷酸肌球蛋白轻链磷酸化化 横桥与肌动蛋白结合横桥与肌动蛋白结合 肌肉收缩肌肉收缩 负荷与肌
46、肉收缩能力对肌肉收缩强度的影响负荷与肌肉收缩能力对肌肉收缩强度的影响 收缩强度收缩强度负荷与收缩负荷与收缩能力的改变能力的改变开始缩开始缩短时间短时间收缩速度收缩速度缩短速度缩短速度张力张力变动不大变动不大变动不大变动不大最大值最大值最大值最大值最大值最大值前前负负荷荷（1)1)最适最适 （2 2）变动不大变动不大提前提前提前提前最大值最大值最大值最大值最小值最小值推迟推迟后后负负荷荷（3 3）0 00 0最大值最大值提前提前收缩收缩能力能力 （4 4）推迟推迟 （1 1）尚未达最适前负荷）尚未达最适前负荷 （2 2）并超过最适前负荷）并超过最适前负荷 （3 3）至最小（接近于）至最小（接近于0 0）（4 4）达最大值）达最大值复习复习细胞膜细胞膜组成组成 结构结构作用作用屏障作用屏障作用跨膜转运跨膜转运信号转导
