生理学课件2018版-02细胞的基本功能-护理本科-人卫第四版.ppt

1第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能我不欲人之加诸我也，吾亦欲无加诸人。论语公冶长知之者不如好之者，好之者不如乐之者。论语雍也三人行，必有我师焉！择其善者而从之，其不善者而改之。论语里仁兴奋性：兴奋性：刺激的条件，阈强度的概念；兴奋性的概念、评价指标、周期性变化，可兴奋组织、共同特征内环境与稳态内环境与稳态：体液的分布，内环境、稳态的概念人体生理功能的调节：人体生理功能的调节：神经调节、体液调节、自身调节（途径、特点、举例），神经-体液调节举例体内的控制系统：体内的控制系统：负反馈、正反馈（概念、意义、举例）课程小结课程小结2（2002）破坏反射弧中的任何一个环节，下列哪一种调节将不能进行：A 神经调节B 体液调节C 自身调节D 旁分泌调节E 自分泌调节（1998，2004，2008，2009）人体功能保持相对稳定依靠的调控系统是：A 非自动控制系统B 负反馈控制系统C 正反馈控制系统D 前馈控制系统考研真题考研真题3A 神经调节神经调节B 负反馈控制系统负反馈控制系统4细胞的基本功能细胞的基本功能细胞膜细胞膜物质转运功能信号转导功能（自学）生物电现象（神经细胞）静息电位动作电位肌细胞：收缩功能肌细胞：收缩功能（骨骼肌）5第一节第一节 细胞膜的物质转运功细胞膜的物质转运功能能6学习目标学习目标了解单纯扩散转运的物质、动力掌握易化扩散的概念、方式、转运物质、动力掌握易化扩散的概念、方式、转运物质、动力；熟悉载；熟悉载体介导的易化扩散和通道介导的易化扩散的特点体介导的易化扩散和通道介导的易化扩散的特点掌握主动转运的概念、方式、转运物质、动力掌握主动转运的概念、方式、转运物质、动力熟悉钠熟悉钠-钾泵作用、生理意义钾泵作用、生理意义了解出胞和入胞7病例病例遗传性球形红细胞增多症遗传性球形红细胞增多症患者女性，患者女性，22岁。临床表现为贫血、黄疸，有十多年岁。临床表现为贫血、黄疸，有十多年的贫血病史。该患者有明显的脾大。实验室检查表明该患的贫血病史。该患者有明显的脾大。实验室检查表明该患者的红细胞大部分是小的球形红细胞，而且这种红细胞的者的红细胞大部分是小的球形红细胞，而且这种红细胞的渗透脆性较高。将患者的红细胞体外孵育时，渗透脆性较高。将患者的红细胞体外孵育时，溶血较正常溶血较正常人严重。人严重。如果加入糖和如果加入糖和ATP可明显抑制溶血的发生。可明显抑制溶血的发生。查查该患者红细胞内钠和钾浓度正常，该患者红细胞内钠和钾浓度正常，但细胞膜对钠和钾的通但细胞膜对钠和钾的通透性是正常的透性是正常的3倍，并且细胞膜上的钠倍，并且细胞膜上的钠-钾泵水平也是正常钾泵水平也是正常的的3倍。倍。8病例病例遗传性球形红细胞增多症遗传性球形红细胞增多症正常黄疸9病例病例遗传性球形红细胞增多症遗传性球形红细胞增多症患者女性，患者女性，22岁。临床表现为贫血、黄疸，有十多年岁。临床表现为贫血、黄疸，有十多年的贫血病史。该患者有明显的脾大。实验室检查表明该患的贫血病史。该患者有明显的脾大。实验室检查表明该患者的红细胞大部分是小的球形红细胞，而且这种红细胞的者的红细胞大部分是小的球形红细胞，而且这种红细胞的渗透脆性较高。将患者的红细胞体外孵育时，渗透脆性较高。将患者的红细胞体外孵育时，溶血较正常溶血较正常人严重。人严重。如果加入糖和如果加入糖和ATP可明显抑制溶血的发生。可明显抑制溶血的发生。查查该患者红细胞内钠和钾浓度正常，该患者红细胞内钠和钾浓度正常，但细胞膜对钠和钾的通但细胞膜对钠和钾的通透性是正常的透性是正常的3倍，并且细胞膜上的钠倍，并且细胞膜上的钠-钾泵水平也是正常钾泵水平也是正常的的3倍。倍。10病例病例遗传性球形红细胞增多症遗传性球形红细胞增多症正常 溶血11病例病例遗传性球形红细胞增多症遗传性球形红细胞增多症患者女性，患者女性，22岁。临床表现为贫血、黄疸，有十多年岁。临床表现为贫血、黄疸，有十多年的贫血病史。该患者有明显的脾大。实验室检查表明该患的贫血病史。该患者有明显的脾大。实验室检查表明该患者的红细胞大部分是小的球形红细胞，而且这种红细胞的者的红细胞大部分是小的球形红细胞，而且这种红细胞的渗透脆性较高。将患者的红细胞体外孵育时，渗透脆性较高。将患者的红细胞体外孵育时，溶血较正常溶血较正常人严重。人严重。如果加入糖和如果加入糖和ATP可明显抑制溶血的发生。可明显抑制溶血的发生。查查该患者红细胞内钠和钾浓度正常，该患者红细胞内钠和钾浓度正常，但细胞膜对钠和钾的通但细胞膜对钠和钾的通透性是正常的透性是正常的3倍，并且细胞膜上的钠倍，并且细胞膜上的钠-钾泵水平也是正常钾泵水平也是正常的的3倍。倍。12案例问题案例问题红细胞为什么会破裂（溶血）？红细胞为什么会破裂（溶血）？水的跨膜转运钠和钾是如何通过细胞膜的？钠和钾是如何通过细胞膜的？离子的跨膜转运为什么加入糖和为什么加入糖和ATP能够抑制溶血？能够抑制溶血？钠-钾泵的生理作用、意义化学组成化学组成：脂质；蛋白质；糖液态镶嵌模型液态镶嵌模型13一、细胞膜的结构概述一、细胞膜的结构概述14二二 跨细胞膜的物质转运跨细胞膜的物质转运驱动力驱动力势能（电-化学驱动力）浓度势能电荷势能化学能ATP化学能势能途径途径细胞膜通透性15二二 跨细胞膜的物质转运跨细胞膜的物质转运16单纯扩散单纯扩散（simple diffusion）脂溶性小分子物质；水脂溶性小分子物质；水浓度差浓度差17易化扩散易化扩散（facilitated diffussion）一些不溶于脂质或在脂质中溶解度很小的物质，在细胞一些不溶于脂质或在脂质中溶解度很小的物质，在细胞膜结构中特殊蛋白质的协助下，从膜的高浓度一侧向低膜结构中特殊蛋白质的协助下，从膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散过程浓度一侧扩散过程载体通道18易化扩散易化扩散见贤思齐焉，见不贤而内自省也。论语里仁君子坦荡荡，小人长戚戚。论语述而恭而无礼则劳，慎而无礼则葸，勇而无礼则乱，直而无礼则绞。论语泰伯19载体介导易化扩散载体介导易化扩散转运物质：转运物质：水溶性小分子物质；离子特点特点结构特异性饱和现象竞争性抑制20通道介导的易化扩散通道介导的易化扩散转运物质转运物质:各种带电离子基本特征基本特征离子选择性转运速度快门控性电压门控通道化学门控通道机械门控通道细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质的分子或离细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程21主动转运主动转运（active transport）膜蛋白：膜蛋白：离子泵钠钾泵（Na+-K+依赖式ATP酶）每分解一分子ATP，将3个Na+移出胞外，将2个K+移入胞内22原发性主动转运原发性主动转运23钠钠-钾泵钾泵（Na+-K+依赖式ATP酶）维持钠和钾的跨膜梯度维持钠和钾的跨膜梯度细胞内高钾是许多代谢过程的必需条件维持细胞的正常体积、渗透压和离子平衡建立起一种势能储备24继发性主动转运举例继发性主动转运举例25出胞和入胞出胞和入胞大分子物质或物质团块大分子物质或物质团块26案例问题案例问题红细胞为什么会破裂（溶血）？红细胞为什么会破裂（溶血）？水的跨膜转运钠和钾是如何通过细胞膜的？钠和钾是如何通过细胞膜的？离子的跨膜转运为什么加入糖和为什么加入糖和ATP能够抑制溶血？能够抑制溶血？钠-钾泵的生理作用、意义27课程小结课程小结物质的跨膜转运物质的跨膜转运基本因素：驱动力；途径（细胞膜通透性）转运方式：转运物质单纯扩散易化扩散：概念；通道、载体的特点主动转运：概念；原发性（钠钾泵的作用、意义），继发性出胞和入胞28思维扩展思维扩展从葡萄糖跨膜物质转运的角度考虑糖尿病的治疗靶点。从葡萄糖跨膜物质转运的角度考虑糖尿病的治疗靶点。第三节第三节 细胞的生物电细胞的生物电现象现象29子绝四：毋意，毋必，毋固，毋我。论语子罕知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。论语子罕非礼勿视，非礼勿听，非礼勿言，非礼勿动。论语颜渊30前情回顾前情回顾驱动力；途径驱动力；途径单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散：通道；载体主动转运主动转运：原发性（钠钾泵）；继发性膜胞运输膜胞运输思维扩展：思维扩展：从葡萄糖跨膜物质转运的角度考虑糖尿病的治疗靶点。31糖尿病治疗糖尿病治疗降低血糖降低血糖增加糖的消耗葡萄糖转运载体减少糖的来源Na+-葡萄糖同向转运体32考研真题考研真题（2000，2001）下列跨膜转运的方式中，不出现饱和现）下列跨膜转运的方式中，不出现饱和现象的是：象的是：A 与Na+偶联的继发性主动转运B 原发性主动转运C 易化扩散D 单纯扩散 E Na+-Ca2+交换（1994）血液中各种成分的含量大多随贮存时间的延长）血液中各种成分的含量大多随贮存时间的延长而下降，只有下列哪一种例外：而下降，只有下列哪一种例外：A 红细胞的活性B 钾离子浓度C pHD 血小板的活性E 红细胞携带氧的能力D 单纯扩散B 钾离子浓度学习目标学习目标掌握静息电位的概念、形成机制掌握静息电位的概念、形成机制了解平衡电位掌握动作电位的概念、组成、特点、形成机制掌握动作电位的概念、组成、特点、形成机制了解钠通道的开闭条件、特点了解钠通道的开闭条件、特点熟悉动作电位的触发条件，阈电位的概念熟悉动作电位的触发条件，阈电位的概念熟悉动作电位的传导机制熟悉动作电位的传导机制；了解有髓神经纤维的传导特点了解局部电位的特点33病例病例原发性高血钾周期性麻痹原发性高血钾周期性麻痹患者男性，患者男性，10岁。患有肌肉麻痹症，肌肉周期性挛缩岁。患有肌肉麻痹症，肌肉周期性挛缩并伴有疼痛，随后反应迟缓，肌肉发生瘫痪。体格检查：并伴有疼痛，随后反应迟缓，肌肉发生瘫痪。体格检查：血钾血钾 6.8 mmol/L（正常（正常4.5 mmol/L），细胞内钾离子明显），细胞内钾离子明显降低，症状发生时，骨骼肌细胞膜静息电位幅度降低。同降低，症状发生时，骨骼肌细胞膜静息电位幅度降低。同时使用胰岛素和沙丁胺醇（时使用胰岛素和沙丁胺醇（2受体激动剂），症状得到明受体激动剂），症状得到明显缓解。显缓解。3435案例问题案例问题患者静息电位为什么会降低？患者静息电位为什么会降低？静息电位的产生机制细胞内外钾离子浓度异常与瘫痪有什么关系？细胞内外钾离子浓度异常与瘫痪有什么关系？动作电位的产生机制为什么肌肉先出现挛缩再出现瘫痪？为什么肌肉先出现挛缩再出现瘫痪？动作电位的触发条件兴奋性的周期性变化一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制细胞处于静息状态时，膜两侧存在的外正内负的电位差细胞处于静息状态时，膜两侧存在的外正内负的电位差以神经细胞为例以神经细胞为例：-70 mV36细胞膜两侧电荷分布的状态细胞膜两侧电荷分布的状态极化极化（polarization）去极化去极化（depolarization）反极化反极化（reverse polarization）复极化复极化（repolarization）超射超射（overshoot）超极化超极化（hyperpolarization）37静息电位的产生机制静息电位的产生机制离子的跨膜转运离子的跨膜转运/流动流动电-化学驱动力（electrochemical driving force）浓度差钠泵细胞膜的选择通透性离子通道38平衡电位平衡电位平衡电位平衡电位：电驱动力=-化学驱动力Nernst公式公式Ex=ln =60 log（mV）EK=-87 mV39RTZFXoXiXoXi静息电位的产生机制静息电位的产生机制K+平衡电位平衡电位细胞内外K+浓度差K+外流细胞膜对细胞膜对Na+的通透性的通透性Na+内流去极化4041二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制己所不欲，勿施于人。论语颜渊君子成人之美，不成人之恶；小人反是。论语颜渊其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语子路细胞受刺激时在静息电位基础上产生的可扩布的电位变细胞受刺激时在静息电位基础上产生的可扩布的电位变化化动作电位动作电位（action potential）42动作电位动作电位（action potential）峰电位峰电位（spike potential）去极相复极相动作电位的标志后电位后电位（after-potential）负后电位正后电位43动作电位产生机制动作电位产生机制44动作电位的产生机制动作电位的产生机制离子跨膜流动离子跨膜流动电化学驱动力电化学驱动力离子通道离子通道去极相Na+内流（Na+平衡电位）钠通道复极相K+外流钾通道45动作电位的产生条件动作电位的产生条件阈电位阈电位（threshold potential）：能触发动作电位的临界膜电位46动作电位的特点动作电位的特点“全或无全或无”现象现象不衰减性传导不衰减性传导脉冲式脉冲式47动作电位的传导动作电位的传导细胞膜依次产生动作电位细胞膜依次产生动作电位机制机制：局部电流学说48有髓神经纤维有髓神经纤维只有在郎飞结处能产生动作电位只有在郎飞结处能产生动作电位跳跃式传导跳跃式传导（saltatory conduction）49三、局部电位及其特性三、局部电位及其特性50三、局部电位及其特性三、局部电位及其特性幅度随刺激强度增大而增大幅度随刺激强度增大而增大电紧张扩布电紧张扩布总和反应总和反应时间总和空间总和5152案例问题案例问题患者静息电位为什么会降低？患者静息电位为什么会降低？静息电位的产生机制细胞内外钾离子浓度异常与瘫痪有什么关系？细胞内外钾离子浓度异常与瘫痪有什么关系？动作电位的产生机制为什么肌肉先出现挛缩再出现瘫痪？为什么肌肉先出现挛缩再出现瘫痪？动作电位的触发条件兴奋性的周期性变化53课程小结课程小结静息电位静息电位概念；形成机制平衡电位动作电位动作电位概念，组成；形成机制；产生条件（阈电位）；特点；传导机制（跳跃式传导）局部电位局部电位特点54思维扩展思维扩展应用哇巴因抑制钠泵后，静息电位和动作电位将如何变化应用哇巴因抑制钠泵后，静息电位和动作电位将如何变化？第四节第四节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能55古之学者为己，今之学者为人。论语宪问不患人之不己知，患其不能也。论语宪问工欲善其事，必先利其器。论语 卫灵公56前情回顾前情回顾静息电位：静息电位：概念、形成机制；平衡电位动作电位：动作电位：概念、组成、形成机制、产生条件（阈电位）、特点、传导机制（跳跃式传导）局部电位：局部电位：特点思维扩展思维扩展：应用哇巴因抑制钠泵后，静息电位和动作电位将如何变化？57哇巴因对生物电活动的影响哇巴因对生物电活动的影响离子跨膜流动离子跨膜流动驱动力：浓度差钠钾泵 哇巴因静息电位 K+外流K+浓度差 动作电位 Na+内流Na+浓度差 58考研真题考研真题（2001）神经纤维安静时，下面说法错误的是：）神经纤维安静时，下面说法错误的是：A 跨膜电位梯度和Na+的浓度梯度方向相同 B 跨膜电位梯度和Cl-的浓度梯度方向相同 C 跨膜电位梯度和K+的浓度梯度方向相同 D 跨膜电位梯度阻碍K+外流 E 跨膜电位梯度阻碍Na+外流（2014）下列情况下，能加大神经细胞动作电位幅度的）下列情况下，能加大神经细胞动作电位幅度的是：是：A 降低细胞膜阈电位B 增大刺激强度 C 延长刺激持续时间D 增加细胞外液中Na+浓度D 增加细胞外液中Na+浓度59学习目标学习目标掌握神经掌握神经-肌接头兴奋传递的过程肌接头兴奋传递的过程熟悉兴奋熟悉兴奋-收缩耦联的过程、结构基础、关键离子收缩耦联的过程、结构基础、关键离子熟悉骨骼肌收缩的机制、肌丝的分子组成及其作用熟悉骨骼肌收缩的机制、肌丝的分子组成及其作用了解肌肉收缩的形式、影响因素病例病例重症肌无力重症肌无力患者女性，30岁，近三个月来感觉浑身乏力和易疲劳。近一周，上述症状明显加重，梳头困难并伴有眼睑下垂，上楼梯时几次摔倒在地，休息后可缓解。体格检查：血清中胆碱能受体抗体增多，重复刺激运动神经元时骨骼肌的反应下降。使用新斯的明治疗后症状减轻。6061案例问题案例问题患者为什么会出现肌无力的表现？患者为什么会出现肌无力的表现？神经-肌接头的兴奋传递兴奋-收缩耦联骨骼肌收缩机制患者的症状为什么休息后缓解，而反复刺激运动神经骨患者的症状为什么休息后缓解，而反复刺激运动神经骨骼肌的反应性下降？骼肌的反应性下降？胆碱能受体抗体与患者症状有什么关系？胆碱能受体抗体与患者症状有什么关系？如何进行治疗？新斯的明为什么有效？如何进行治疗？新斯的明为什么有效？神经-肌接头的兴奋传递一、骨骼肌神经一、骨骼肌神经-肌接头处兴奋的传递肌接头处兴奋的传递骨骼肌神经骨骼肌神经-肌接头处的结构肌接头处的结构接头前膜接头间隙接头后膜终板膜62神经神经-肌接头处兴奋的传递过程肌接头处兴奋的传递过程电电-化学化学-电电63神经神经-肌接头处兴奋的传递过程肌接头处兴奋的传递过程电电-化学化学-电电神经末梢动作电位（电）乙酰胆碱释放（化学）钙通道开放（去极化）细胞内Ca2+突触囊泡释放乙酰胆碱：出泡（量子式释放）乙酰胆碱（化学）骨骼肌细胞动作电位（电）乙酰胆碱受体开放Na+内流终板膜去极化终板电位（局部电位）骨骼肌细胞动作电位微终板电位：单个囊泡释放的乙酰胆碱引起的终板膜电位微小的去极化乙酰胆碱酯酶分解乙酰胆碱6465骨骼肌的兴奋骨骼肌的兴奋-收缩耦联收缩耦联躬自厚而薄责于人。论语卫灵公君子义以为质，礼以行之，孙以出之，信以成之。论语卫灵公己所不欲，勿施于人。论语 卫灵公肌管系统肌管系统横管横管纵管纵管终池三联管三联管66横纹肌细胞的兴奋横纹肌细胞的兴奋-收缩耦联收缩耦联将以膜的电变化为特征的兴奋过程和以肌丝滑行为基础将以膜的电变化为特征的兴奋过程和以肌丝滑行为基础的收缩过程联系起来的过程的收缩过程联系起来的过程关键离子Ca2+机构基础三联管67骨骼肌的收缩机制骨骼肌的收缩机制肌原纤维和肌节肌原纤维和肌节（sarcomere）68骨骼肌的收缩机制骨骼肌的收缩机制肌丝滑行理论肌丝滑行理论（myofilament sliding theory）69粗肌丝粗肌丝肌球蛋白（myosin）横桥（cross-bridge）ATP酶活性与细肌丝结合向M线方向扭动肌丝的分子组成肌丝的分子组成70肌丝的分子组成肌丝的分子组成细肌丝细肌丝肌动蛋白（actin）构成细肌丝主干横桥结合位点原肌球蛋白（tropomyosin）掩盖横桥结合位点肌钙蛋白（troponin）T亚单位：与原肌球蛋白相连I亚单位：与肌动蛋白相连C亚单位：能够与Ca2+结合71结合结合摆动摆动解离解离复位复位横桥周期横桥周期（cross bridge cycling）72等长收缩和等张收缩等长收缩和等张收缩骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式73肌肉的收缩形式肌肉的收缩形式单收缩和强直收缩单收缩和强直收缩74影响骨骼肌收缩的主要因素影响骨骼肌收缩的主要因素前负荷前负荷（preload）初长度（initial length）最适初长度（optimal initial length）75后负荷后负荷（afterload）影响骨骼肌收缩的主要因素影响骨骼肌收缩的主要因素76影响骨骼肌收缩的主要因素影响骨骼肌收缩的主要因素肌肉收缩能力肌肉收缩能力（contractility）横桥摆动7778案例问题案例问题患者为什么会出现肌无力的表现？患者为什么会出现肌无力的表现？神经-肌接头的兴奋传递兴奋-收缩耦联骨骼肌收缩机制患者的症状为什么休息后缓解，而反复刺激运动神经骨患者的症状为什么休息后缓解，而反复刺激运动神经骨骼肌的反应性下降？骼肌的反应性下降？胆碱能受体抗体与患者症状有什么关系？胆碱能受体抗体与患者症状有什么关系？如何进行治疗？新斯的明为什么有效？如何进行治疗？新斯的明为什么有效？神经-肌接头的兴奋传递79课程小结课程小结骨骼肌神经骨骼肌神经-肌接头处的兴奋传递：肌接头处的兴奋传递：传递过程（电-化学-电）骨骼肌的兴奋骨骼肌的兴奋-收缩耦联：收缩耦联：概念、关键离子、结构基础骨骼肌的收缩机制：骨骼肌的收缩机制：肌丝滑行学说、粗细肌丝的蛋白组成及其功能、横桥周期骨骼肌的收缩形式骨骼肌的收缩形式影响骨骼肌收缩的主要因素：影响骨骼肌收缩的主要因素：前负荷、后负荷、肌肉收缩能力思维扩展思维扩展结合神经结合神经-肌接头处兴奋的传递，分析如何使手术麻醉患者肌接头处兴奋的传递，分析如何使手术麻醉患者身体肌肉松弛。身体肌肉松弛。80