生理 第二章 细胞

第二章细胞的基本功能本章主要内容第一节细胞膜的基本结构和功能第二节物质的跨细胞膜转运第三节细胞的生物电活动第四节细胞通讯（自学）第四节肌肉收缩活动第一节细胞膜的结构功能液态镶嵌模型一、被动转运：1.单纯扩散simplediffusion2.易化扩散facilitateddiffusion二、主动转运：1.原发性主动转运activetransport2.继发性主动转运secondaryactivetransport3.入胞和出胞（endocytosisandexocytosis)第二节物质的跨细胞膜转运单纯扩散例：O2、CO2、NH3、乙醇、尿素易化扩散的分类1.以载体（carrier）为中介的易化扩散2.以通道（channel）为中介的易化扩散化学门控通道（chemically-gatedchannel）电压门控通道（voltage-gatedchannel）机械门控通道（mechanically-gatedchannel）例：葡萄糖、氨基酸例：K+通道、Na+通道、Ca2+通道Na+通道备用激活失活备用激活失活原发性主动转运继发性主动转运出胞和入胞第三节细胞的生物电活动一、静息电位及其产生机制（一）静息电位的概念和特点概念：静息电位(restingpotential，RP)指细胞未受到刺激时（静息状态）存在于细胞膜内外两侧的电位差。又称跨膜静息电位。特点：⑴膜内电位比膜外低，即内负外正⑵稳定的直流电极化Polarization去极化Depolarization反极化Contropolarization超极化Hyperpolarization复极化Repolarization几个概念：（二）RP产生机制1.细胞内外离子的不均衡分布膜内膜外离子在膜内外不均匀分布：K+内K+外Na+内Na+外2.安静状态下细胞膜主要对K+有通透性K+平衡电位3、钠泵的生电作用安静时膜主要对K+通透，细胞内K+浓度远远高于细胞外→K+顺浓度梯度从细胞内到细胞外扩散（K+外流）→随着K+的外流→膜两侧形成了内负外正电位→形成了逐渐增大的阻止K+外移的电场力。当K+外流的动力（K+浓度差所形成的）=阻力（电场力所致的）时，即电化学梯度为零→不再有K+的净外流→膜两侧的电位差稳定在某一数值，此称为K+平衡电位，即RP。钠泵的生电作用也参与了静息电位的形成和维持。RP产生机制总结1.细胞内外K+的分布2.膜的通透性3.Na+-K+泵的活动（三）影响RP的因素细胞外K+浓度↑对RP有何影响？本次课要求掌握细胞膜的物质转运功能，静息电位的概念及产生机制。了解细胞膜的基本结构。预习要求第二章：其余内容。二、细胞的动作电位及其产生机制（一）动作电位概念和形态概念：动作电位（ctionpotential(AP)是指细胞受到一个有效刺激后，在RP的基础上发生的迅速、可逆的电位波动。形态膜两侧对离子的电-化学驱动力和细胞膜对离子通透性改变，是细胞产生AP的基础。（二）AP的产生机制膜内膜外Na+1.去极相2.复极相K+Na++-1.去极相：细胞膜在RP基础上受到刺激→膜对Na+通透性的突然增大，超过了K+的通透性→细胞外的Na+顺浓度差和静息时膜内负外正的电位差快速内流→膜内负电位迅速减小至零；由于膜外较高的Na+浓度势能→Na+仍可继续内流，直至所形成的正电位足以对抗浓度差→Na+净内流停止。故在AP上升相达顶点时的电位值应为Na+平衡电位值。AP产生机制总结2.复极相：下降支的出现是由于膜对Na+通透性的降低，并伴随K+通透性的增大。故Na+内流停止，而K+顺电-化学梯度外流，膜内电位迅速下降并恢复到RP水平。3.后电位Na+-K+泵活动增强,将AP期间内流的Na+和外流的K+泵回去，从而维持细胞内外的离子分布。（三）动作电位的传导无髓鞘：局部电流有髓鞘：跳跃式传导三、引起动作电位（兴奋）的条件兴奋性、兴奋和可兴奋细胞的定义：兴奋（excitation）：可兴奋细胞在受刺激时产生AP的过程。细胞兴奋的标志：产生动作电位兴奋性（excitability）：可兴奋细胞在受刺激时产生AP的能力。可兴奋细胞（excitablecell）：凡在受刺激后能产生AP的细胞。如：神经细胞、肌细胞和腺细胞。刺激及其引起兴奋的条件1.刺激的概念刺激（stimulus）泛指细胞所处环境因素的变化。它包括三个要素：强度、时间和强度时间变化率。2.刺激引起兴奋的条件：⑴接受刺激的组织细胞必须具有生命即具有新陈代谢。⑵接受刺激的组织细胞必须具有兴奋性。⑶刺激必须足够大。强度、时间和强度时间变化率均必须达到一定的值。阈强度和阈刺激阈强度（thresholdintensity）：使组织细胞发生兴奋的最小刺激强度称为阈强度或阈值(threshold)。它是衡量兴奋性大小的指标。阈刺激(thresholdstimulus)：使组织细胞发生兴奋的最小强度的刺激称为阈刺激。它是衡量兴奋性大小的指标。强度小于阈值的刺激称为阈下刺激，强度大于阈值的刺激称为阈上刺激。阈电位thresholdpotential(TP)：是指细胞膜去极化到刚刚能引起AP的临界跨膜电位值。阈电位通常比RP高10mV～20mV。去极化与Na+内流的正反馈膜去极化Na+内流Na+通道开放Na+通道开放的再生性循环比较TP、threshold和阈刺激的异同。四、局部电位（局部兴奋）AP和局部兴奋的特点1.AP的特点：①“全或无”(allornone)现象，指在同一细胞上动作电位大小不随刺激强度的增大而增大；②不衰减性传播；③不发生融合。2.局部兴奋的基本特性：①不是“全或无”的，而是随着刺激强度的增大而增大；②电紧张性扩布；③可以发生时间和空间的总和。五、细胞一次兴奋过程中兴奋性的变化第五节肌肉的收缩活动给神经-肌肉标本一个阈刺激或阈上刺激，会观察到哪些现象？并阐述其机制。一、神经-肌接头处的兴奋传递（一）神经-肌接头处的组织结构特点（二）神经-肌接头处的兴奋传递过程肌膜产生APAP到达运动神经末梢轴突末梢膜（接头前膜）上的电压门控Ca2+通道开放，Ca2+进入轴突末梢大量囊泡向轴突前膜靠近，通过出胞作用呈量子释放将囊泡内的ACh释放入接头间隙并扩散ACh达终板膜表面与膜上的N2型ACh受体阳离子道通结合，通道开放，使Na+、K+均可通过，Na+内流(主要）终板膜去极化，形成终板电位（endplatepotential,EPP）。同时ACh被胆碱酯酶水解。终板电位以电紧张性扩布，使邻近肌膜去极化并总和达阈电位本次课要求掌握动作电位的概念及产生机制，兴奋和兴奋性，阈刺激、阈值和阈电位的概念，神经-肌接头处兴奋的传递。了解局部兴奋及特征，动作电位在同一细胞上的传导。预习要求第二章：其余内容第三章给神经-肌肉标本一个阈刺激或阈上刺激，会观察到哪些现象？并阐述其机制。二、骨骼肌细胞的微细结构（一）肌原纤维肌丝的分子组成粗肌丝：肌球蛋白横桥：具有ATP酶的活性细肌丝：肌动蛋白原肌球蛋白肌钙蛋白横管系统：T管L型钙通道纵管系统：L管（肌质网）钙泵终池：富含Ca2+，钙释放通道三联管：T管+2终池（二）肌管系统1.肌丝滑行理论内容：证据：三、骨骼肌的收缩机制2.肌丝滑行的基本过程（一）概念excitation-contractioncoupling（ECC）是把肌细胞的电兴奋和机械收缩联系起来的中介机制。三、骨骼肌的兴奋—收缩耦联（二）骨骼肌的兴奋—收缩耦联过程心肌骨骼肌肌质网释放Ca2+的机制示意图钙释放通道1.肌膜上的AP通过横管系统传向肌细胞的深处，并激活横管膜和肌膜上的L型钙通道；2.激活的L型钙通道通过变构作用激活肌质网上的钙释放通道，Ca2+释放入胞质，胞质中Ca2+浓度升高，肌肉收缩；3.肌质网膜上的钙泵将胞质中的Ca2+回收入肌质网，肌肉舒张。三联管是结构基础，Ca2+是耦联因子过程：四、骨骼肌的收缩形式1.等长收缩和等张收缩等长收缩（isometriccontraction）：收缩时肌肉的长度保持不变而只有张力的增加。等张收缩（isotoniccontraction）：收缩时只发生肌肉缩短而张力保持不变。2.单收缩和复合收缩五、影响骨骼肌收缩效能的因素1.前负荷（preload）肌肉在收缩前就承受的负荷。前负荷初长度前负荷或肌肉初长度对肌肉收缩的影响：长度—张力曲线在一定范围内，前负荷↑→主动张力↑最适前负荷和与之相对的最适初长度→主动张力最大前负荷（初长度）超过最适前负荷（初长度）后,随前负荷（初长度）的增大，肌肉收缩产生的主动张力逐渐减小，可最终减小为零。2.后负荷（afterload）肌肉在收缩过程中承受的负荷。后负荷后负荷对肌肉收缩的影响:张力—速度关系曲线曲线表明：后负荷为0→后负荷↑→后负荷↑达到肌肉不能缩短时→3.肌肉收缩力概念：与前后负荷无关的，决定肌收缩效能的内在特性。主要取决于：胞质内Ca2+水平和肌球蛋白的ATP酶活性缺氧、酸中毒→能量物质缺乏→收缩能力↓Adr、NE↑→细胞外液中Ca2+→收缩能力↑本章要求掌握细胞膜的物质转运功能，细胞的静息电位及动作电位的概念及产生机制，兴奋和兴奋性，阈刺激、阈值和阈电位的概念，神经-肌接头处兴奋的传递，兴奋-收缩耦联，等张收缩和等长收缩的概念和作用。熟悉肌肉收缩的肌丝滑行理论，影响肌肉收缩效能的因素。了解细胞膜和骨骼肌的基本结构，局部兴奋及特征，动作电位在同一细胞上的传导。给神经-肌肉标本一个刺激，我们会观察到哪些现象？并阐述其机制。本章重点1.名词解释excitation，excitability，thresholdpotential(TP)，restingpotential(RP)，actionpotential(AP)，excitationcontractioncoupling(ECC)，thresholdstimulus，等张收缩，等长收缩，“全或无”现象，前负荷，后负荷。2.问答题（1）叙述神经细胞的RP和AP的形成机制。（2）叙述神经-肌接头处兴奋的传递过程。（3）简述骨骼肌兴奋-收缩耦联的过程。