《生理学》--细胞的基本功能.ppt

第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能第一节第一节.细胞膜细胞膜(Cell membrane)的基本结构和物质转运功能的基本结构和物质转运功能教学目的教学目的掌握物质的跨膜转运方式掌握物质的跨膜转运方式掌握细胞的跨膜信号转导掌握细胞的跨膜信号转导掌握静息电位掌握静息电位 掌握动作电位、局部电位掌握动作电位、局部电位 掌握骨骼肌神经掌握骨骼肌神经-肌肉接头的信息传递肌肉接头的信息传递熟悉骨骼肌收缩机制熟悉骨骼肌收缩机制熟悉影响肌肉收缩的因素熟悉影响肌肉收缩的因素第一节细膜的结构和物质转运功能第一节细膜的结构和物质转运功能细胞膜的结构细胞膜的结构所有的膜脂质都是双嗜性分子、一端是磷酸、碱所有的膜脂质都是双嗜性分子、一端是磷酸、碱基等亲水性极性基团，另一端的长烃链是非极性基等亲水性极性基团，另一端的长烃链是非极性基团。基团。细胞膜蛋白质：整合（嵌入）蛋白质、表面细胞膜蛋白质：整合（嵌入）蛋白质、表面（周围）蛋白质。（周围）蛋白质。糖类：糖类：量少（量少（210），有寡糖、多糖。与膜），有寡糖、多糖。与膜脂质及蛋白质结合脂质及蛋白质结合。细胞膜的功能：细胞膜的功能：保护：屏障作用。保护：屏障作用。转运：载体、通道、离子泵。转运：载体、通道、离子泵。抗原、抗体抗原、抗体信息传递：信息传递：受体受体 细胞膜物质转运的两个必备条件细胞膜物质转运的两个必备条件允许某物质穿过，对物质有通透性。允许某物质穿过，对物质有通透性。转运动力：如消耗能量、浓度差、电位差转运动力：如消耗能量、浓度差、电位差等。等。物质的跨膜转运物质的跨膜转运转运的物质转运的物质:CO2、O2、H2O、无机盐：、无机盐：Na+、K+、Cl-、Ca2+等，有机物：等，有机物：G、aa等，等，大分子物质：如酶、激素、吞噬的细菌等。大分子物质：如酶、激素、吞噬的细菌等。一、单纯扩散一、单纯扩散(simple diffusion)：物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度通过细胞膜的过程。通过细胞膜的过程。不耗能。不耗能。脂溶性，分子量小。脂溶性，分子量小。CO2、O2、N2H2O、乙醇、尿素、乙醇、尿素类固醇激素类固醇激素影响因素：膜两侧浓差高低、通透性的影响因素：膜两侧浓差高低、通透性的大小影响物质的转运速度大小影响物质的转运速度二二.膜蛋白质介导的跨膜转运膜蛋白质介导的跨膜转运在特殊膜蛋白质的在特殊膜蛋白质的“帮助帮助”下下,由膜的由膜的一侧向另一侧移动的过程。一侧向另一侧移动的过程。分类分类:2 2、经载体：经载体：载体为中介的易化扩散载体为中介的易化扩散主动转运主动转运1 1、经通道为中介的易化扩散经通道为中介的易化扩散1 1、经通道易化扩散、经通道易化扩散:通道开放时离子顺浓通道开放时离子顺浓度梯度和电位梯度经孔道跨膜流动度梯度和电位梯度经孔道跨膜流动.转运的物质转运的物质:Na+,K+,Ca2+等带电离子。等带电离子。KK+i i KK+o o特性：特性：选择性选择性：对一种或几种离子有较高的通透能力：对一种或几种离子有较高的通透能力.钠通道、钾通道、钙通道等。钠通道、钾通道、钙通道等。门控性：门控性：通道蛋白质内有一些可移动的结构或化学通道蛋白质内有一些可移动的结构或化学基团，在通道内起闸门作用，致通道关闭或开放，基团，在通道内起闸门作用，致通道关闭或开放，许多因素可刺激闸门导致通道开放或关闭。许多因素可刺激闸门导致通道开放或关闭。电压门控通道电压门控通道:膜电位变化，存在带电的感受区膜电位变化，存在带电的感受区化学门控通道化学门控通道：膜内外化学物质调控，是通道和：膜内外化学物质调控，是通道和受体受体 机械门控通道机械门控通道电压门控电压门控Na+通道通道K+通道通道静息静息:关闭，可激活，激活：开放，失活：关闭，关闭，可激活，激活：开放，失活：关闭，不能打开。不能打开。AchAchIonchannelreceptoraadgbNa+N2受体：受体：ACH与其结合打开通道，与其结合打开通道，0.65nm，非选择性阳离子通道非选择性阳离子通道，允许，允许Na+、K+，Ca 2+阳离子通过阳离子通过静息、激活、失活现象静息、激活、失活现象顺浓度梯度和电位梯度转运顺浓度梯度和电位梯度转运 竞争性抑制竞争性抑制比载体的转运速度快比载体的转运速度快:106-108，103-105。2 2、经载体转运、经载体转运被转运物与载体结合被转运物与载体结合至至载体构象变化载体构象变化物质物质被转运入膜的另一侧被转运入膜的另一侧被转运物与载体解离被转运物与载体解离细胞外细胞外细胞细胞 内内被运物被运物变构变构特点特点:选择性选择性饱和性饱和性竟争性竟争性饱和性：饱和性：随底物浓度增加转运速率增加，当底物随底物浓度增加转运速率增加，当底物浓度达一定值时，转运速率不再随底物浓度增加而浓度达一定值时，转运速率不再随底物浓度增加而增大。增大。原因：载体数量有限，每个载体转运某物需一定原因：载体数量有限，每个载体转运某物需一定时间等时间等转运的物质：转运的物质：Glucose、氨基酸、氨基酸(AA)等小分等小分子亲水物质。子亲水物质。同向转运体：同向转运体：将物质向同一方向转运。将物质向同一方向转运。逆向转运体：逆向转运体：被转运的物质彼此向相反的方被转运的物质彼此向相反的方向转运。向转运。不耗能不耗能顺浓度梯度顺浓度梯度 经载体易化扩散经载体易化扩散主动转运主动转运：原发性主动转运原发性主动转运 继发性主动转运继发性主动转运三、原发性主动转运三、原发性主动转运(Active transport)细胞通过本身的耗能，细胞通过本身的耗能，逆浓差或逆电位梯逆浓差或逆电位梯度跨膜转运某物质的过程。度跨膜转运某物质的过程。钠钠-钾泵钾泵(sodium-potassium pump)又称又称Na+-K+-ATPase:细胞膜上的整合蛋白细胞膜上的整合蛋白。亚单位：转运亚单位：转运Na+、K+，分解，分解ATP。亚单位：功能不详。亚单位：功能不详。Na+i K+o，可被激活。，可被激活。通道转运与钠通道转运与钠-钾泵转运模式图钾泵转运模式图钠钠-钾泵功能：在胞内侧泵与钾泵功能：在胞内侧泵与3个个Na+结合结合,在胞外在胞外侧与侧与2个个K+结合结合,分解分解ATP释放能量释放能量,能量促泵变构能量促泵变构,将将3Na+转运出胞转运出胞,将将2K+转运入胞转运入胞.意义：意义：高高K+是细胞代谢反应所需条件是细胞代谢反应所需条件RP和和AP产生的条件产生的条件维持细胞的渗透压和容积相对稳定维持细胞的渗透压和容积相对稳定是生电性是生电性,使细胞膜电位超极化使细胞膜电位超极化.是继发性主动转运的动力，是葡萄糖、氨基酸、是继发性主动转运的动力，是葡萄糖、氨基酸、Na+-Ca+等交换的动力等交换的动力。钙泵钙泵:存在于内质网和细胞膜，逆浓度梯度转运存在于内质网和细胞膜，逆浓度梯度转运Ca+至内质网内或出胞，维持细胞内低至内质网内或出胞，维持细胞内低Ca+。继发性主动转运继发性主动转运逆逆浓浓度度梯梯度度或或电电位位梯梯度度转转运运时时，能能量量非非直直接接来来自自ATP的的分分解解，是是来来自自膜膜两两侧侧Na+差差，而而Na+差差是是Na+-K+泵泵分分解解ATP释释放放的的能能量量建建立立的。的。载载体体为为中中介介的的易易化化扩扩散散与与原原发发性性主主动动转转运运耦耦联。联。G、氨氨基基酸酸、N+-H+交交换换、Na+-Ca+等等的的转转运。运。在管腔侧在管腔侧Na+和和G与膜上载体结合，顺与膜上载体结合，顺Na+浓度梯浓度梯度将度将Na和和G转运至胞内，转运至胞内，Na+再通过再通过钠钠-钾泵逆浓钾泵逆浓差转运至胞外，维持细胞内低差转运至胞外，维持细胞内低Na+。四、出胞四、出胞分泌物排出分泌物排出融合处出现裂口融合处出现裂口囊泡向质膜内侧移动囊泡向质膜内侧移动膜性结构包被的分泌囊泡膜性结构包被的分泌囊泡高尔基复合体高尔基复合体粗面内质网合成蛋白性分泌物粗面内质网合成蛋白性分泌物囊泡膜与质膜的某点接触并融合囊泡膜与质膜的某点接触并融合神经递质，消神经递质，消化酶等。化酶等。入胞入胞物质与膜上的受体物质与膜上的受体结合成复合物结合成复合物复合物向膜表面的复合物向膜表面的“有被小窝有被小窝”移动移动膜凹陷、离断成吞食泡膜凹陷、离断成吞食泡吞食泡与溶酶体吞食泡与溶酶体融融合合受体与结合物分开，膜再与细胞膜融合受体与结合物分开，膜再与细胞膜融合低密度脂蛋白，细菌等。低密度脂蛋白，细菌等。第二节第二节 细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导化学信号或配体化学信号或配体:神经递质神经递质,激素激素,细胞因细胞因子子受体受体:与配体进行特异性结合与配体进行特异性结合.可存在于膜可存在于膜上、膜内或核内上、膜内或核内.受体的分型：受体的分型：配体门控通道、配体门控通道、G蛋白偶联蛋白偶联受体、生长因子类受体、胞浆或核受体。受体、生长因子类受体、胞浆或核受体。一、离子通道介导的信号转导一、离子通道介导的信号转导配体门控通道配体门控通道(chemically-gated ion channel):受体、通道，激活后引起离子跨受体、通道，激活后引起离子跨膜转运，配体多为神经递质。膜转运，配体多为神经递质。N2受体受体:ACH作用于作用于N2受体受体,打开阳离子通道打开阳离子通道,Na+和和Ca2+超过超过K+外流外流,产生终板电位产生终板电位.GABAA受体受体:r-氨基丁酸作用于氨基丁酸作用于GABAA受受体体,打开打开Cl-通道通道,Cl-内流内流,膜内负电位增大膜内负电位增大.AchAchIonchannelreceptoraadgbNa+骨骼肌运动终板膜上，将信息由骨骼肌运动终板膜上，将信息由N传至肌肉，引传至肌肉，引起肌肉收缩。起肌肉收缩。二、二、G蛋白偶联受体介导的信号转导蛋白偶联受体介导的信号转导G protein-linked receptor:150多种以上，多种以上，300-600aa,7个跨膜区段（个跨膜区段（21-28aa/个），个），末端位于胞外，胞外区和跨膜内部有末端位于胞外，胞外区和跨膜内部有配体结合处，胞内有蛋白结合处配体结合处，胞内有蛋白结合处.在胞外与配体结合，将信号由膜外转至在胞外与配体结合，将信号由膜外转至G蛋白。蛋白。G protein：Gs,Gi,Gq,G12.三个三个亚单亚单位位组组成三聚体成三聚体亚单位不同，位不同，组组成二聚体。成二聚体。-GDP(失活失活态态)-GTP（激活（激活态态）+。-GTP是活性形式是活性形式：参与：参与调节调节G protein活性，活性，可直接激可直接激活通道的作用。活通道的作用。G蛋白蛋白G protein effector：AC（ATPCAMP)，PLC（PIP2 DG+IP3)，PLA2(膜磷脂膜磷脂 花生四烯酸），花生四烯酸），GC(GTP CGMP)，PDE(CAMP，CGMP),离子通道。离子通道。Second messenger：激素、递质等激素、递质等信号分子作信号分子作用于细胞膜后细胞内产生的信号因子，间接地把用于细胞膜后细胞内产生的信号因子，间接地把细胞外信号转入细胞内。细胞外信号转入细胞内。cAMP,IP3,DG,cGMP,Ca+.PKA,PKC,PKG：蛋白质磷酸化。蛋白质磷酸化。RsGsb bg ga aGDPGTPGDP ATPcAMPg gACb ba aGTPPKAPDE5AMPPhysiologicalactivitiesRib bg gGia aGDPb bg ga aGTPGDPGTPProteinATPADPP1,G蛋白偶联受体介导蛋白偶联受体介导-cAMP第二信使模式第二信使模式神经递质、激素等神经递质、激素等(-GTP+)(G GS S或或i)激活或抑制激活或抑制(AC)AC)ATPATPcAMPcAMP细胞某种生命细胞某种生命活动发生变化活动发生变化G蛋白偶联蛋白偶联 受体受体Gs或或i蛋白（蛋白（-GDP）激活或抑激活或抑制制PKAPKARqg gb ba aGDPGTPGDPPIP2IP3+DGg gPLCb ba aGTPPKCPhysiologicalactivitiesProteinATPADPP内质网释放内质网释放Ca+Ca+CaBP2.Gq蛋白偶联受体介导蛋白偶联受体介导-IP3/DG激激 活活PKCPKC递质、激素递质、激素Gq 偶联偶联 受体受体-GTP+PLCPLCPIPPIP2 2IPIP3 3 和和DGDG内质网释放内质网释放CaCa2+2+，钙与多，钙与多种蛋白质结合（钙调蛋白种蛋白质结合（钙调蛋白等），产生生物效应等），产生生物效应Gq（-GDP）细胞内生物效应细胞内生物效应三三.酪酪氨氨酸酸激激酶酶信号通路模式信号通路模式 各种生长因子、胰岛素等各种生长因子、胰岛素等与酪氨酸激酶受与酪氨酸激酶受体结合体结合细胞内生物效应细胞内生物效应膜内膜内C C端：酪氨酸激酶活性端：酪氨酸激酶活性激活下游可磷酸化的信号蛋白激活下游可磷酸化的信号蛋白四、鸟苷酸环化酶四、鸟苷酸环化酶配体与受体结合，激活配体与受体结合，激活GC，使，使GTP生成生成CGMP，激活激活PKG。第三节第三节.细胞的生物电现象细胞的生物电现象（1）细胞外纪录0-+（2）细胞内纪录-+0细胞外记录法细胞外记录法:记录细胞外两点记录细胞外两点之间的电位差之间的电位差细胞内记录法细胞内记录法:记录细胞膜内外记录细胞膜内外的电位差的电位差生物电记录方法生物电记录方法静息电位静息电位 ，动作电位动作电位2.RP2.RP实验现象：实验现象：静息电位静息电位(resting potential RP)细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的恒定电位差。存在的恒定电位差。RP值值:内负外正，内负外正，-10mv-100mv。神经、骨骼肌和心肌细胞为神经、骨骼肌和心肌细胞为-70-90mV，红细胞为红细胞为-10mV左右。左右。极化，极化，RP增大为超极化，增大为超极化，RP减小为去极化。减小为去极化。1890 年，年，Ostwald，膜的通透性理论，膜的通透性理论:半半透膜，允许某种离子通过，带相反电荷的透膜，允许某种离子通过，带相反电荷的另一种离子不能通过。另一种离子不能通过。如正电荷出胞，而负电荷不出胞，如正电荷出胞，而负电荷不出胞，组织组织离子离子外液外液（mmol/L）胞质胞质（mmol/L）平衡电位平衡电位（mv）RP（mv）枪乌鰂枪乌鰂大神经大神经Na+44050+55-60K+20400-75Cl+56052-60负离子负离子385哺乳动哺乳动物骨物骨MNa+14512+67-90K+4155-98Cl+1204-90负离子负离子155细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位细胞膜内外离子分布不均匀。细胞外高细胞膜内外离子分布不均匀。细胞外高Na+，细胞，细胞内高内高K+1902，Bernstein 膜学说：膜学说：K+在细胞内外在细胞内外不均衡分布、静息时细胞膜只对不均衡分布、静息时细胞膜只对 K+有通有通透性，透性，K+顺浓度差扩散到膜外。顺浓度差扩散到膜外。1939Hodgkin用细胞内记录法证实学说，用细胞内记录法证实学说，在枪乌鰂大神经测量出在枪乌鰂大神经测量出RP为为60mv。改变改变K+O/K+i，RP值改变值改变，K+iRP差值差值，用等张，用等张NaCl置换轴突内置换轴突内KCl，RP消失。消失。电化学驱动力电化学驱动力:浓差和电位差的代数和，浓差和电位差的代数和，平衡电位平衡电位:驱动力为驱动力为0时的跨膜电位差时的跨膜电位差.K+平衡电位平衡电位。Nernst 公式：公式：EK=RT/ZFlnK+O/K+i =59.5 logK+O/K+iEK为为-90-100mv。与实测电位值有差距。与实测电位值有差距 原因：膜对其它离子有一定的通透：原因：膜对其它离子有一定的通透：Na+，Cl-。Na+内流可部分抵消内流可部分抵消K+外流所形成的膜内外流所形成的膜内负电位、钠钾泵的作用。负电位、钠钾泵的作用。神经细胞神经细胞RP机制机制细胞膜内外离子分布不均匀。细胞膜内外离子分布不均匀。KoKi。静息时细胞主要对静息时细胞主要对K+通透。通透。K+浓差促浓差促K+外流，而胞内其它负离子不外流至膜外流，而胞内其它负离子不外流至膜内电位降低。内电位降低。膜内电位降低形成电位差膜内电位降低形成电位差,而电位差阻止而电位差阻止K+进一进一步外流步外流当电化学驱动力为当电化学驱动力为0时，时，K+净移动为零，净移动为零，RP接近接近于于K+平衡电位。平衡电位。少量少量Na+内流、钠钾泵泵内流、钠钾泵泵3个个Na+出胞出胞2个个K+入胞入胞作用至膜电位稍偏离平衡电位。作用至膜电位稍偏离平衡电位。动作电位动作电位(action potential AP)(action potential AP)2.AP2.AP实验现实验现象：象：（2）细胞内纪录0 mV在在RP基基础上础上,可可兴奋细胞兴奋细胞受到适当受到适当的刺激，的刺激，其膜电位其膜电位迅速发生迅速发生一过性波一过性波动称为动称为AP。去去极极复复极极AP：膜电位约从：膜电位约从-70mv较慢升至较慢升至-50mv，然后快，然后快速升至速升至+30mv，快速降至，快速降至RP，持续时间约，持续时间约2ms。AP的产生机制的产生机制内向电流：正离子内流或负离子外流内向电流：正离子内流或负离子外流外向电流：正离子外流或负离子内流外向电流：正离子外流或负离子内流电化学驱动力电化学驱动力:RP时，时，Na+驱动力：驱动力：-70mv-60mv=-130mv K+驱动力：驱动力：-70mv-（-90mv）=+20mv+30mv时，时，Na+驱动力：驱动力：30mv-60mv=-30mv K+驱动力：驱动力：30mv-（-90mv）=+120mv推理：正离子内流或负离子外流推理：正离子内流或负离子外流Na+和和 Ca2+浓度度细胞外高于胞外高于细胞内，内胞内，内负外正外正的的电位差，有推位差，有推动Na+和和Ca2+转运的动力。转运的动力。间接证明：改变细胞外液中间接证明：改变细胞外液中Na+和和Ca2+浓度，浓度，AP幅度变化如果变化，提示与幅度变化如果变化，提示与AP的形成与此的形成与此离子有关，否则无。离子有关，否则无。直接证据：同位素标记，应用膜片钳技术测直接证据：同位素标记，应用膜片钳技术测Na+和和Ca2+的电流的电流曲线曲线1用含用含NaCl的海水灌流时产生的的海水灌流时产生的AP；曲线；曲线2-8示无示无Na+液体以不同的时间代替海水产生的液体以不同的时间代替海水产生的AP，AP幅度下降；曲线幅度下降；曲线9,10示恢愎海水灌流时重新产示恢愎海水灌流时重新产生的生的AP。对照对照Na电流电流TTX存在时存在时-80mV-30mV（3）全细胞纪录膜片钳技术膜片钳技术(patch clamp)：全细胞纪录法：全细胞纪录法TEA存在存在内向电流内向电流外向电流外向电流00内向电流内向电流单个细胞置于外液中，电单个细胞置于外液中，电极靠近细胞，封接（吸使极靠近细胞，封接（吸使电极与细胞贴紧），吸破电极与细胞贴紧），吸破细胞细胞,即可记录电流即可记录电流.电极细胞细胞刺刺激激电电流流TTX河豚毒河豚毒Na+通道阻断剂通道阻断剂TEA四乙基铵四乙基铵K+通道阻断剂通道阻断剂AP期间膜电导（通透性）的变化期间膜电导（通透性）的变化Gx=Ix/（Em-Ex），），Gx是电阻的倒数，是电阻的倒数，Em-Ex是是电化学驱动力。电化学驱动力。AP去极相，细胞对去极相，细胞对Na+通透性在不足通透性在不足1ms时间内时间内迅速增加，随后开始下降，并开始对迅速增加，随后开始下降，并开始对K+通透性增通透性增加，膜电位去极化程度越大，膜对离子的通透性加，膜电位去极化程度越大，膜对离子的通透性越高。越高。不同程度去极化对膜钠电导和钾电导的影响不同程度去极化对膜钠电导和钾电导的影响 对对Na+的通透的通透性在不足性在不足1ms时间内迅速增时间内迅速增加到峰值，随加到峰值，随后下降并开始后下降并开始对对K+通透性增通透性增加；随着钳制加；随着钳制电压的增加，电压的增加，膜对膜对Na+和和K+电导逐渐增加电导逐渐增加APAP的产生机制的产生机制NaNa+顺电化学差再生式内流顺电化学差再生式内流膜上少量膜上少量NaNa+通道开放通道开放当细胞受到刺激当细胞受到刺激少量少量NaNa+内流超过内流超过K K+外流外流膜内外电位膜内外电位差差到阈电位时到阈电位时NaNa通道大量开放通道大量开放NaNa+通道关通道关NaNa+内流停内流停+K+K+通道开放通道开放K K顺电化学梯度外流顺电化学梯度外流膜内电位下降到膜内电位下降到RPRP水平水平 NaNa+i i、KK+O O激活激活NaNa+K K+泵泵NaNa+泵出胞、泵出胞、K K+泵回胞内以恢愎细胞膜泵回胞内以恢愎细胞膜内离子的不均衡分布内离子的不均衡分布阈电位阈电位（threshold potential）：膜内电位去）：膜内电位去极达某一临界值时，细胞膜对某种离子的通透极达某一临界值时，细胞膜对某种离子的通透性增加，离子跨膜转运，引起性增加，离子跨膜转运，引起AP产生的临界膜产生的临界膜电位值。电位值。Na+通道，快通道，关闭、失活、激活，电压通道，快通道，关闭、失活、激活，电压门控，门控，-70mv关、关、-50mv开放开放(神经神经)。阈刺激，阈下刺激，阈上刺激阈刺激，阈下刺激，阈上刺激全或无式：幅度不随刺激强度而变化。全或无式：幅度不随刺激强度而变化。AP幅度与什么有关？幅度与什么有关？幅度与幅度与Na+电化学驱动力或电化学驱动力或Na+内流的量有关，内流的量有关，内流钠越多幅度越大，反之，则低。内流钠越多幅度越大，反之，则低。APAP在同一细胞上的传导在同一细胞上的传导：局部电流：局部电流无髓神经纤维：无髓神经纤维：膜外正电荷由未兴奋段移向兴奋段，膜外正电荷由未兴奋段移向兴奋段，膜内正电荷由已兴奋段移向未兴奋段，使未兴奋段膜内正电荷由已兴奋段移向未兴奋段，使未兴奋段膜去极化达阈电位水平，引起未兴奋段膜去极化达阈电位水平，引起未兴奋段Na+通道大通道大量开放，量开放，Na+内流，而产生内流，而产生AP。有髓神经纤维：有髓神经纤维：跳跃式传导，跳跃式传导，Na+不能穿过髓鞘不能穿过髓鞘入胞，有髓鞘处不能产生入胞，有髓鞘处不能产生AP，而朗飞氏结处有丰，而朗飞氏结处有丰富的富的Na+通道，局部电流只能在两个朗飞氏结之间通道，局部电流只能在两个朗飞氏结之间形成，动作电位传导为跨越髓鞘，在相邻的朗飞形成，动作电位传导为跨越髓鞘，在相邻的朗飞氏结相继出现。氏结相继出现。特点特点:全或无式，全或无式，AP幅度不随传导距离而变化幅度不随传导距离而变化局部电位局部电位(Local potential)不同强度的不同强度的刺激引起细胞刺激引起细胞膜电位的变化膜电位的变化,刺激刺激1和和2为阈为阈下刺激下刺激,引起引起膜电位轻度的膜电位轻度的变化变化,即局部即局部电位。刺激电位。刺激3引起引起AP形成形成.阈下刺激。阈下刺激。去极去极:少量少量Na+通道开放，少量通道开放，少量Na+内流，内流，复极少量复极少量K+外流。外流。幅度低幅度低特点：无特点：无全或无，局部电位的大小可随阈全或无，局部电位的大小可随阈下刺激的大小而改变。下刺激的大小而改变。电紧张方式扩布，其幅值随传播距离的增电紧张方式扩布，其幅值随传播距离的增加而减小。加而减小。无不应期，可时间性和空间性总和。无不应期，可时间性和空间性总和。时间性总和时间性总和同一部位在短时间内前后数次局部电位可以总和，同一部位在短时间内前后数次局部电位可以总和，达到阈电位，并引发动作电位。达到阈电位，并引发动作电位。空间性总和空间性总和相邻部位产生的局部电位可以总和，达到阈电相邻部位产生的局部电位可以总和，达到阈电位，并引发动作电位。位，并引发动作电位。AP与局部电位比较与局部电位比较阈刺激或阈上刺激阈刺激或阈上刺激阈下刺激阈下刺激峰电位峰电位幅度不到阈电位水平幅度不到阈电位水平大量大量Na+通道开放，通道开放，大量大量Na+内流。内流。少量少量Na+通道开放，少通道开放，少量量Na+内流。内流。全或无式：幅度不随全或无式：幅度不随强度变化，非衰减式强度变化，非衰减式的传导的传导无全或无：幅度随强无全或无：幅度随强度变化。度变化。衰减式的传导。衰减式的传导。无总和效应无总和效应时间总和和空间总和时间总和和空间总和excitation和excitabilityExcitation：细胞对刺激发生反应（：细胞对刺激发生反应（AP）的过程。的过程。Excitability：细胞受刺激后产生：细胞受刺激后产生AP的能力。的能力。Stimulation：内外环境的变化内外环境的变化刺激强度，时间刺激强度，时间，强度对时间的变化率。强度对时间的变化率。阈强度，阈刺激：引起组织产生反应的最阈强度，阈刺激：引起组织产生反应的最小刺激强度。小刺激强度。意义：衡量组织、细胞兴奋性高低意义：衡量组织、细胞兴奋性高低强度对时间的变化率强度对时间的变化率阈刺激阈刺激阈下刺激阈下刺激阈上刺激阈上刺激随刺激强度的增加，随刺激强度的增加，引起组织兴奋所需的引起组织兴奋所需的刺激时间越短，反之，刺激时间越短，反之，则相反。但刺激强度则相反。但刺激强度和刺激时间都不能低和刺激时间都不能低于某一最小值。于某一最小值。细胞兴奋后兴奋性的变化细胞兴奋后兴奋性的变化 绝对不应期：绝对不应期：无论多强的无论多强的刺激都不能使细胞再兴奋刺激都不能使细胞再兴奋相对不应期：相对不应期：较强的较强的刺激都能使细胞再兴奋刺激都能使细胞再兴奋同一组织或细胞在不同的时间其兴奋性的大小可同一组织或细胞在不同的时间其兴奋性的大小可变化变化分分 期期兴奋性兴奋性机机 制制绝对不应期绝对不应期(absolute refractory period)降至零降至零钠通道失活钠通道失活相对不应期相对不应期(relative refractory period)渐恢复但渐恢复但低于正常低于正常钠通道部分恢复钠通道部分恢复超常期超常期正常正常钠通道大部恢复，钠通道大部恢复，与阈电位近与阈电位近低常期低常期正常正常膜内电位呈超极膜内电位呈超极化化第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能 神神经经末末梢梢含含囊囊泡泡，囊囊 泡泡 50-50-60nm60nm，中中含有含有AChACh。接头前膜接头前膜接头后膜或终板膜，含有接头后膜或终板膜，含有N2受体，与受体，与ACH特异性结特异性结合，非选择性阳离子通道合，非选择性阳离子通道接头间隙接头间隙50nmCa2+通道，电通道，电压门控通道压门控通道神经肌接头的微细结构神经肌接头的微细结构N-MN-M接头处的兴奋传递过程接头处的兴奋传递过程2.N-M2.N-M接头处的兴奋传递过程接头处的兴奋传递过程APAP传到轴突末传到轴突末膜膜CaCa2 2通道开放、通道开放、外外CaCa2 2内流内流囊泡向前膜移动、融合、囊泡向前膜移动、融合、AChACh量子式释放量子式释放AChACh与终板膜上的与终板膜上的N N2 2受体结合，受体结合，受体蛋白分子构型改变受体蛋白分子构型改变终板膜对终板膜对NaNa、K K 通透性通透性离子跨膜转运离子跨膜转运终板电位终板电位（EPPEPP）EPPEPP电紧张性扩布至肌膜电紧张性扩布至肌膜去极化达到阈电位去极化达到阈电位肌细胞膜产生肌细胞膜产生APAPACHACH是量子式的释放是量子式的释放N N2 2受体是化学门控通道受体是化学门控通道 EPPEPP：幅度约：幅度约50mv50mv，是局部电位，是局部电位终终板板膜膜不不能能产产生生APAP，因因为为无无电电压压门门控控NaNa+通道通道前前膜膜传传来来一一次次APAP，便便能能引引起起肌肌细细胞胞兴兴奋奋和收缩一次。和收缩一次。终终板板膜膜上上含含有有丰丰富富的的胆胆碱碱酯酯酶酶，能能迅迅速速水解水解AChACh。影响影响N-MN-M接头处兴奋传递的因素：接头处兴奋传递的因素：阻阻断断AChACh受受体体：筒筒箭箭毒毒和和银银环环蛇蛇毒毒，肌松剂。肌松剂。抑抑制制胆胆碱碱酯酯酶酶活活性性：有有机机磷磷农农药药，新新斯斯的明。的明。自自身身免免疫疫性性疾疾病病：重重症症肌肌无无力力（抗抗体体破破坏坏AChACh受受体体），肌肌无无力力综综合合征征（抗抗体体破破坏坏N N末梢末梢CaCa2+2+通道）。通道）。前前膜膜AchAch释释放放：肉肉毒毒杆杆菌菌中中毒毒，细细胞胞 MgMg2+2+增加。增加。（二）骨骼肌细胞的结构（二）骨骼肌细胞的结构肌原纤维肌原纤维肌细胞肌细胞肌束肌束肌凝蛋白组成，长度肌凝蛋白组成，长度1.6m。由。由细细胞胞骨架蛋白（骨架蛋白（M线线）固定。）固定。横桥横桥横桥的作用横桥的作用:可与肌纤蛋白可逆结合，通过横桥连续的向可与肌纤蛋白可逆结合，通过横桥连续的向M 线方向扭动，牵拉细肌丝向暗带中央滑行。线方向扭动，牵拉细肌丝向暗带中央滑行。具有具有ATP酶的作用，可分解酶的作用，可分解ATP并释放能量，供并释放能量，供横桥扭动。横桥扭动。细肌丝：细肌丝：由由肌动蛋白、原肌凝蛋白和肌钙蛋白组成，肌动蛋白、原肌凝蛋白和肌钙蛋白组成，肌动蛋白有与横桥结合位点，原肌凝蛋白静息时掩肌动蛋白有与横桥结合位点，原肌凝蛋白静息时掩盖横桥结合位点，肌钙蛋白与盖横桥结合位点，肌钙蛋白与Ca2+结合可使原肌凝结合可使原肌凝蛋白变构并暴露肌动蛋白结合位点。蛋白变构并暴露肌动蛋白结合位点。肌肌管管系系统统 高浓度高浓度Ca2+T管：肌膜向内凹陷并向管：肌膜向内凹陷并向深部延深而形成，使电深部延深而形成，使电信号沿肌膜迅速传播至信号沿肌膜迅速传播至细胞内部的肌原纤维细胞内部的肌原纤维肌质网：膜上含肌质网：膜上含Ca2+泵，逆浓度梯度将胞泵，逆浓度梯度将胞浆中浆中Ca2+转至肌质网转至肌质网终池终池:有高浓度的有高浓度的Ca2+,含有含有Ca2+释释放通道放通道,AP沿沿T管传至细胞内部时管传至细胞内部时,Ca2+释放通道开放释放通道开放,Ca2+由终池释由终池释放至胞浆放至胞浆,至胞浆至胞浆Ca2+浓度升高浓度升高.（三）骨骼肌收缩机制（三）骨骼肌收缩机制骨骼肌收缩机制骨骼肌收缩机制:肌丝滑行学说肌丝滑行学说牵拉细肌丝朝肌小节中央滑行牵拉细肌丝朝肌小节中央滑行横桥摆动横桥摆动横桥与结合位点结合横桥与结合位点结合，分解分解ATPATP释放能量释放能量原肌球蛋白位移，暴露细肌丝上结合位点原肌球蛋白位移，暴露细肌丝上结合位点CaCa2+2+与肌钙蛋白结合，肌钙蛋白变构与肌钙蛋白结合，肌钙蛋白变构终池膜上钙通道开放，终池膜上钙通道开放，CaCa2+2+进入胞浆进入胞浆肌膜肌膜APAP沿横管膜传至三联管沿横管膜传至三联管终池膜上钙通道开放，终池内终池膜上钙通道开放，终池内CaCa2+2+进入肌浆进入肌浆Ca2+与肌钙蛋白结合引起肌丝滑行与肌钙蛋白结合引起肌丝滑行 兴奋兴奋-收缩耦联收缩耦联(excitation(excitation contraction coupling)contraction coupling)肌肉舒张肌肉舒张:Ca:Ca2+浓度升高的同时，激活肌浆网浓度升高的同时，激活肌浆网钙泵，钙泵将钙泵，钙泵将CaCa2+泵回肌浆网，肌肉舒张。泵回肌浆网，肌肉舒张。Ca2+来源来源骨骼肌胞浆中的骨骼肌胞浆中的Ca2+来自来自LSR。心肌和平滑肌心肌和平滑肌Ca2+大部份来自大部份来自LSR，部分来自，部分来自胞外胞外,胞外胞外Ca2+内流引起内流引起LSR释放释放Ca2+。Ca2+浓度由浓度由0.1umol/L升至升至1-10umol/L时引起时引起肌肉收缩。肌肉收缩。SR和膜上钙泵将和膜上钙泵将Ca2+泵回，泵回，Na+-Ca2+交换交换(心心肌肌),胞浆中胞浆中Ca2+浓度下降，肌肉舒张。浓度下降，肌肉舒张。影响肌肉收缩的因素影响肌肉收缩的因素表现表现:长度缩短，产生张力长度缩短，产生张力等张收缩，等长收缩等张收缩，等长收缩前负荷前负荷(preload)定义：定义：肌肉收缩肌肉收缩前所受的负荷。前所受的负荷。决定肌肉收缩前决定肌肉收缩前的长度的长度-称称初长度初长度随前负荷的增加，收缩力逐渐增强，当增加至随前负荷的增加，收缩力逐渐增强，当增加至某值时某值时（最适前负荷），（最适前负荷），收缩力达最大，再增收缩力达最大，再增加前负荷，收缩力渐下降，甚至降至加前负荷，收缩力渐下降，甚至降至0随着前负荷的增加随着前负荷的增加,肌小节的长度增加肌小节的长度增加,当在最当在最适前负荷时肌小节的长度为适前负荷时肌小节的长度为2.2 m最适前负荷：最适前负荷：肌节肌节最适最适初长度（初长度（2.0-2.0-2.22.2 m m）时，粗细肌丝重叠佳，所有的横时，粗细肌丝重叠佳，所有的横桥都处于能与细肌丝重叠而有可能相互作桥都处于能与细肌丝重叠而有可能相互作用的位置用的位置,肌缩力最大。肌缩力最大。大于大于最适初长度时，粗细肌丝重叠最适初长度时，粗细肌丝重叠，肌，肌缩力下降。缩力下降。小于小于最适初长度时，细肌丝可穿过最适初长度时，细肌丝可穿过M M线两线两侧，细肌丝相互重叠卷曲，影响部份横桥侧，细肌丝相互重叠卷曲，影响部份横桥与细肌丝结合，肌肉收缩力降低。与细肌丝结合，肌肉收缩力降低。后负荷后负荷(afterload):肌肉收缩时肌肉收缩时所受的负荷所受的负荷先产生张力，先产生张力，张力与负荷相张力与负荷相等后肌肉缩短等后肌肉缩短前负荷一定时，随后负荷的增加，肌肉缩短的前负荷一定时，随后负荷的增加，肌肉缩短的程度逐渐降低，甚至程度逐渐降低，甚至0 肌缩能力肌缩能力(contractility)(contractility)是是指指与与负负荷荷无无关关、决决定定肌肌肉肉收收缩缩效效应应的的内内在在特性。特性。.横横桥桥与与细细肌肌丝丝结结合合的的程程度度：胞胞浆浆内内CaCa2 2+的的浓浓度度，Ca2 2+浓浓度度越越高高与与肌肌钙钙蛋蛋白白结结合合的的量量越越多多,暴暴露露细细肌肌丝丝上上横横桥桥的的结结合合位位点点越越多多,横横桥与细肌丝结合的数目越多桥与细肌丝结合的数目越多,收缩力量越强收缩力量越强.CaCa2+2+与与肌肌钙钙蛋蛋白白结结合合的的亲亲合合力力:越越强强,肌肌肉肉收收缩力越强。缩力越强。.多种因素可影响肌肉收缩能力多种因素可影响肌肉收缩能力神经递质：神经递质：NE，ACH等等体液：体液：EP、T3、T4、Ca2+缺氧、酸中毒，药物缺氧、酸中毒，药物.ATP.ATP的量和的量和ATPATP酶活性。酶活性。单收缩：单收缩：肌肉受到肌肉受到一次刺激，引起一一次刺激，引起一次收缩和舒张的过次收缩和舒张的过程。程。不完全强直收缩不完全强直收缩:使使用连续刺激，后一用连续刺激，后一刺激落在前一次收刺激落在前一次收缩的舒张期。缩的舒张期。完全强直收缩完全强直收缩:使用使用连续刺激，后一刺连续刺激，后一刺激落在前一次收缩激落在前一次收缩的收缩期的收缩期。收缩力为何越来越强？收缩力为何越来越强？胞浆中胞浆中Ca2+浓度增加浓度增加平滑肌平滑肌细肌丝数量多于粗肌丝，无肌节、无细肌丝数量多于粗肌丝，无肌节、无Z盘盘致密体和致密斑、中间丝。致密体和致密斑、中间丝。缝隙连接，合胞体缝隙连接，合胞体膜上电压门控膜上电压门控Ca2+通道开放、外通道开放、外Ca2+内流，肌浆内流，肌浆网释放网释放Ca2+AP引起膜上电压门控引起膜上电压门控Ca2+通道开放和通道开放和IP3作用于作用于肌浆网膜上肌浆网膜上IP3受体受体无肌钙蛋白，存在有钙调蛋白无肌钙蛋白，存在有钙调蛋白Ca2+CaM Ca2+-CaM 激活肌球蛋白轻链激活肌球蛋白轻链激酶激酶 肌球蛋白轻链磷酸化肌球蛋白轻链磷酸化使横桥使横桥ATP酶活性酶活性复习题复习题名词解释名词解释内环境、阈刺激、兴奋、兴奋性、正反内环境、阈刺激、兴奋、兴奋性、正反馈、负反馈、阈电位、易化扩散、主动转馈、负反馈、阈电位、易化扩散、主动转运、第二信使、受体、动作电位、静息电运、第二信使、受