生理學復習資料：細胞部分-fhy

1、PUMC2009年秋季學期生理學總結 2006級王宇辰、葉雙、計鳴良制作 范鴻洋修訂注：根據(jù)1.12曹老師的講解，將學促會原版本中與老師提到的重點相關的內(nèi)容拿出來，此為重點之中的重點，不一定覆蓋全部考試內(nèi)容。l 緒論1、 穩(wěn)態(tài)：內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是一種動態(tài)平衡2、 調(diào)節(jié)1) 神經(jīng)調(diào)節(jié)：反射?。ǜ惺芷?、傳入神經(jīng)纖維、反射中樞、傳出神經(jīng)纖維、效應器）1. 反應速度快、持續(xù)時間短2) 體液調(diào)節(jié)：體內(nèi)細胞生成并分泌的某些化學物質(zhì)，經(jīng)體液運輸?shù)竭_全身或某些特殊位置細胞，作用于受體，進行對細胞活動的調(diào)節(jié)3) 自身調(diào)節(jié)：不依賴于外來神經(jīng)或體液因素。舉例：小動脈的血流量自身調(diào)節(jié)3、 反饋描述接受信息舉例負反饋原先活動

2、減弱；維持穩(wěn)態(tài)2種：參考信息和反饋信息1） 降壓反射2） 缺氧引起呼吸加快加深正反饋原先活動增強；破壞穩(wěn)態(tài)惡性循環(huán)1） 血液凝固2） 分娩（子宮收縮和宮頸牽拉）3） 排尿4） 鈉通道開放5） 大失血（惡性循環(huán)）前饋 準確快速調(diào)節(jié)活動3種：參考信息，反饋信息和前饋信息1） 進食后立即分泌胰島素2） 手指精確動作3） 體溫調(diào)節(jié)注： 負反饋和正反饋對于原先活動的調(diào)節(jié)方向是相反的。 前饋和前兩種調(diào)節(jié)方式相比區(qū)別在于：其多了一個接收的信息（前饋信息），正因為有了前饋信息，所以活動調(diào)節(jié)更加快速且準確。 三種反饋可以說是緒論部分重點內(nèi)容，也是基本原則，應好好理解，記住相應的例子。 負反饋調(diào)節(jié)中存在調(diào)定點se

3、t point，反饋調(diào)節(jié)過程以調(diào)定點水平為參考。調(diào)定點在某些情況下的重新設定（高血壓病人的血壓調(diào)定點被設置得較高）成為重調(diào)定過程resetingl 細胞膜的結構特征和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能1. 膜1) 細胞膜（質(zhì)膜）的功能 ：屏障功能（類似半透膜）；物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能；信號轉(zhuǎn)導功能；生物電；2) 生物膜biomembrane ：細胞膜和細胞器膜的統(tǒng)稱。2. 細胞膜結構模型液態(tài)鑲嵌模型fluid mosaic model1) 內(nèi)容：以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著不同分子結構和生理功能的蛋白質(zhì)。2) 特點：脂質(zhì)雙分子層賦予了細胞承受相當大的張力和外形改變而不致破裂的能力，以及膜結構發(fā)生較小斷裂時能自動融合

4、而修復的能力。3. 細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運1) 被動運輸 ：不耗能，但有勢能儲備，是物理擴散a) 單純擴散simple diffusion 分子的熱運動（布朗運動） 擴散溶質(zhì)分子由高濃度向低濃度區(qū)域的凈移動 擴散通量某物質(zhì)每秒通過每平方厘米的摩爾數(shù)。 動力分子的平均動能和濃度差 特點脂溶性物質(zhì)跨膜運動，單純物理過程 影響因素濃度差和膜通透性（取決于脂溶性，分子大小，構型和解離程度等） 適用物質(zhì)脂溶性或非極性高，分子量小（e.g ：O2，CO2，N2，乙醇，尿素，水等）b) 易化擴散facilitated diffusion：通過一些特殊的膜蛋白來介導的，順電-化學梯度，有選擇性 i. 經(jīng)載體的易化擴

5、散 適用物質(zhì)葡萄糖，氨基酸，核苷酸， 特點順濃度梯度轉(zhuǎn)運；飽和現(xiàn)象；載體結合位點與被轉(zhuǎn)運物質(zhì)的結合有化學結構上的特異性；化學結構相似物質(zhì)經(jīng)同一載體轉(zhuǎn)運出現(xiàn)競爭性抑制ii. 經(jīng)通道的易化擴散 適用物質(zhì)金屬或非金屬離子（Na+，K+，Ca2+，H+，Cl-）水 特點離子選擇性；門控性（電壓門控、化學（配體）門控、機械門控、光門控通道（視網(wǎng)膜）、其他通道（水） 電壓門控通道 ：均有開放（激活）、關閉（靜息狀態(tài)）和失活三種功能狀態(tài) 配體門控通道 ：分為細胞外和細胞內(nèi)配體門控通道 水通道aquaporin ：水跨膜轉(zhuǎn)運方式有單純擴散（高溫時脂質(zhì)流動性增加，水單純擴散增加）和水通道（總是處于激活狀態(tài)，無門

6、控機制）兩種方式。 縫隙連接半通道 ：主要存在于心肌細胞閏盤處以及單一單位平滑肌和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，是細胞間低電阻通道，在心肌興奮傳導中起重要作用。2) 主動轉(zhuǎn)運：逆電-化學梯度，生命活動必需，通過泵轉(zhuǎn)運，適于離子、氨基酸、葡萄糖等a) 原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運：離子泵直接介導完成的主動轉(zhuǎn)運，離子泵是一類膜蛋白，具有ATP酶活性 i. 鈉-鉀泵（鈉泵）：一種Na+-K+依賴式ATP酶，其作用是利用鈉泵激活時水解ATP高能磷酸鍵所釋放的能量將Na+由膜內(nèi)移到膜外，同時將K+由膜外移到膜內(nèi)，從而形成并維持細胞內(nèi)高鉀低鈉的生理狀態(tài)。 1ATP=3Na+=2K+，屬于生電性鈉泵 生理意義：細胞內(nèi)外Na+、K+的巨大

7、濃度差是細胞跨膜電位產(chǎn)生的勢能基礎；細胞內(nèi)高是細胞內(nèi)許多代謝反應所必需的；Na+的濃度差是其他物質(zhì)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的動力；維持細胞質(zhì)滲透壓和細容積的相對穩(wěn)定；Na+的濃度差維持Na+-H+交換的動力，維持細胞pH；生電；ii. 鈣泵主要分布于骨骼肌和心肌細胞肌漿網(wǎng)，是維持胞漿低鈣水平的重要機制。iii. H+-K+泵：H+-K+依賴式ATP酶b) 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（聯(lián)合轉(zhuǎn)運cotransport）：鈉泵（或氫泵）活動形成的勢能貯備用于其它物質(zhì)的逆濃度差跨膜轉(zhuǎn)運，分為同向轉(zhuǎn)運和逆向轉(zhuǎn)運（交換） 分布腸道、腎小管上皮細胞（葡萄糖和氨基酸的吸收或重吸收）、神經(jīng)末梢、甲狀腺（甲狀腺上皮細胞的聚碘） 適用物

8、質(zhì)葡萄糖、氨基酸、神經(jīng)遞質(zhì)、碘等 分類同向轉(zhuǎn)運、逆向轉(zhuǎn)運i. Na+ -葡萄糖同向轉(zhuǎn)運體位于腸上皮細胞面向腸腔的頂端膜區(qū)ii. Na+ -Ca2+交換體3Na+=1Ca2+，主要功能是利用鈉泵活動建立的Na+膜兩側的濃度梯度勢能漿細胞內(nèi)的Ca2+外排，以維持細胞質(zhì)內(nèi)低的游離Ca2+濃度。iii. Na+-K+-2Cl-同向轉(zhuǎn)運體iv. Na+-H+交換體c) 出胞與入胞作用i. 入胞 ：分為吞噬（物質(zhì)顆?；驁F塊進入細胞的過程，只發(fā)生于特殊細胞，如巨噬細胞，中性粒細胞）和吞飲（液態(tài)物質(zhì)進入細胞的過程）；或者分為液相入胞（細胞外液及其所含的溶質(zhì)連續(xù)不斷的以吞飲的方式進入胞內(nèi)）和受體介導入胞。ii.

9、 出胞 ：持續(xù)性出胞，如小腸粘膜上皮細胞分泌粘液間斷性出胞，如神經(jīng)末梢釋放遞質(zhì)4. 物質(zhì)的跨核膜轉(zhuǎn)運（大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、DNA、RNA等）1) 蛋白質(zhì)入核轉(zhuǎn)運 ：被轉(zhuǎn)運蛋白肽鏈的某些區(qū)域可作為核定位信號（NLS）2) 蛋白質(zhì)向核內(nèi)轉(zhuǎn)運具有飽和性特征3) 大分子物質(zhì)出核轉(zhuǎn)運 ：由出核運送信號（NES）介導4) 有些蛋白質(zhì)兼有NES和NLS兩種功能，可迅速穿梭于核與細胞質(zhì)之間。5) 一些跨核膜轉(zhuǎn)運體具有入核和出核雙向轉(zhuǎn)運功能。l 細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導第一節(jié) 概念以及一般特性細胞信號轉(zhuǎn)導（cellular signal transduction）：細胞感受外界環(huán)境的刺激并對刺激做出反應，即外界環(huán)境

10、變化的信息跨越細胞膜進入細胞并引起內(nèi)部代謝與功能變化的過程刺激來源：1、 化學信號來自臨近細胞（旁分泌、神經(jīng)遞質(zhì)）或遠隔部位（內(nèi)分泌） 穿過細胞膜或者為受體蛋白接收 是主要的信號來源 2、物理性刺激溫度、機械力、生物電（高等生物主要由膜感受細胞水平生物電，不感受外界電變化）、電磁波 由高度特化的感受器接收 種類數(shù)量不如化學刺激跨膜轉(zhuǎn)導途徑的三大特征：（經(jīng)典放大通路) 激活后續(xù)一系列信號分子（信號通路），以引起細胞功能變化 轉(zhuǎn)導途徑具有很大同源性 信息放大功能第二節(jié) 主要途徑1. 離子通道1) 化學門控離子通道（chemically-gated ion channel; ligand-gated

11、 ion channel; ionotropic receptor）a) 定義：與配體結合開放離子通道，造成去極化或超極化b) 特點：途徑簡單，傳導速度快c) 舉例：i. N2型Ach受體：位于骨骼肌細胞運動終板膜上，與Ach結合、通道放進Na、K離子，膜去極化產(chǎn)生終板電位，激活周圍肌細胞ii. A型-氨基丁酸受體：位于神經(jīng)元細胞膜上，與GABA結合，通道放進Cl離子，產(chǎn)生抑制性突觸后電位IPSP2) 電壓門控和機械門控離子通道舉例：i. L型Ca離子通道：心肌細胞T管膜上的電壓門控通道 動作電位傳遞，T管膜去極化，Ca內(nèi)流并作為第二信使釋放肌漿膜內(nèi)的Ca離子 此通道在心肌工作細胞中0期激活，

12、二期復極化提供主要內(nèi)向電流ii. 非選擇性陽離子通道以及K選擇性通道：血管內(nèi)皮細胞上2. G蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜傳導1) G蛋白通路主要構成：G蛋白耦聯(lián)受體GPCR、G蛋白、效應器、第二信使、蛋白激酶a) G蛋白耦聯(lián)受體： 最大的細胞膜受體家族，接受兒茶酚胺、Ach、5-HT等多種激動劑 7次跨膜、N外C內(nèi)、外3環(huán)內(nèi)3環(huán)b) G蛋白：i. 結構異源三聚體、目前分為6個亞族ii. 反應過程：見圖中文書3-3iii. 注意： 亞基同時具有結合GTP和激活下游蛋白的功能，另兩亞基抑制作用 GTP取代GDP與亞基結合，結合后GTP被水解為GDP和Pic) G蛋白效應器：i. 下游酶催化生成（或分解）

13、第二信使 AC、PLC、PDE等ii. 離子通道d) 第二信使：i. 定義：細胞外信號分子作用于細胞膜后產(chǎn)生的細胞內(nèi)信號分子ii. 舉例：cAMP、cGMP、IP3、DG、NO等iii. 注意：“信使”運動一段距離發(fā)揮效用；不能運動的不是信使，如G蛋白e) 蛋白激酶：i. 按機制分類： 絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（serine/threonine kinase） 可將底物蛋白的絲氨酸或蘇氨酸P化，占大多數(shù) 酪氨酸蛋白激酶（tyrosine kinase） 可將底物蛋白的酪氨酸P化，數(shù)量少，主要在酶耦聯(lián)受體的信號轉(zhuǎn)導ii. 按上游第二信使分類： PKC（Ca離子） PKA（cAMP） PKG（cGM

14、P）2) 經(jīng)典通路：a) cAMP-PKA 型腎上腺素能受體、促腎上腺皮質(zhì)激素、胰高血糖素等G蛋白激活AC激活cAMP上升PKA多種作用b) IP3-Ca G蛋白PLC分解PIP2為IP3和DGIP3結合肌漿網(wǎng)上的受體，釋放Ca離子入細胞質(zhì) DG與phosphatidylserine結合，激活PKC多種作用 3. 酶耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導1) 性質(zhì)：受體本身具有激酶、環(huán)化酶、磷酸酶的作用，不需要與膜耦聯(lián)的G蛋白和第二信使2) 分類：包括酪氨酸激酶受體、酪氨酸磷酸酶受體、鳥苷環(huán)化酶受體、S/T蛋白激酶受體a) 酪氨酸激酶受體：i. 同時具有受體和酪氨酸激酶的功能ii. 單肽鏈蛋白，膜外鏈與受

15、體結合，膜內(nèi)鏈發(fā)揮激酶作用iii. 與受體結合后P化膜內(nèi)鏈和靶蛋白的酪氨酸iv. 通路中RAS為單體G蛋白，不與膜耦聯(lián)，所以不和定義違背v. 受體與激酶分離b) S/T蛋白激酶受體（RSTK）：i. 接受TGF-超家族（與細胞周期有調(diào)節(jié)相關）ii. 舉例：受體結合RSTK，RSTK結合并激活RSTKc) 鳥苷環(huán)化酶受體RGCi. 特點：受體結合后不需要G蛋白直接激活GC，合成cGMP，激活PKG，產(chǎn)生多種效應ii. 舉例：心房鈉尿肽、NO（胞質(zhì)內(nèi)的可溶性GC） l 細胞的生物電現(xiàn)象1. 靜息電位 (resting potential)1.1. 定義：細胞未受刺激時細胞膜內(nèi)外的電位差。1.2.

16、特點：膜內(nèi)電位較膜外為負，具體數(shù)值為毫伏級，不同細胞有差異。 如規(guī)定膜外電位為0（接地），則膜內(nèi)電位在-10 100mV 之間。1.3. 產(chǎn)生原理：靜息電位產(chǎn)生的基本原因是由于離子的跨膜擴散。由于鈉泵的活動形成膜內(nèi)外離子的濃度差，以及膜對不同的離子具有不同的通透性，導致了靜息電位的產(chǎn)生。課堂上老師僅以鉀離子為例，這也是最為主要的離子。由于K+i/K+o = 35，因此K+會順濃度差進行跨膜擴散，并建立起膜兩側的電位差。離子除了受到跨膜濃度差的驅(qū)動力作用外，還受到相反方向的跨膜電位差的驅(qū)動力。因此當兩者相等時，離子的跨膜凈移動就為零。這時的跨膜電位差稱為該離子的平衡電位（equilibrium

17、potential），可用Nernst公式計算。用上式計算，在37時（課本29.2，課件27），K+的平衡電位是-95mV，符合“在哺乳動物，多數(shù)細胞的Ek為-90-100mV”。課本則還考慮了Na+的影響。從理論上講，如果膜只對溶液中的一種離子有通透性，則細胞膜的靜息電位就等于該離子的平衡電位。但事實上由于膜在靜息時對Na+也有一定的通透性（比對K+的小10100倍），Na+從膜外擴散入膜內(nèi)，使膜內(nèi)側的負電位減小，因而靜息電位總是接近但不同程度地小于K+平衡電位。二者的共同作用可用公式表示如下：式中Em為靜息電位，PK和PNa分別為膜對K+和Na+的通透性。另外課本上還提及鈉泵的生電作用。由

18、于鈉泵每分解一分子ATP，可使三個Na+排出膜外和2個K+進入膜內(nèi)，其結果是給膜外增加了一個正電荷，因此對靜息電位也有貢獻。其大小可在216mV之間。（此段與老師所述不同，老師認為鈉泵在平衡時只泵2個Na+，對靜息電位沒有貢獻，僅在動作電位結束時對復極化和超極化有作用。）當然，鈉泵的主要作用還是維持膜兩側的離子濃度差。2. 動作電位2.1. 定義：在靜息電位的基礎上，給細胞一個合適的刺激，可觸發(fā)其膜電位發(fā)生迅速的一過性的波動，這種波動成為動作電位2.2. 一些概念：如圖2.3. 不同細胞動作電位形態(tài)的差異l 神經(jīng)和骨骼肌：是典型的鋒電位，動作電位時程（APD）只有1到數(shù)毫秒。動作電位振幅約為1

19、20mV. l 心肌：APD可長達數(shù)百毫秒，復極相有明顯的平臺期。動作電位振幅約為120mV.2.4. 原理動作電位的產(chǎn)生是由于離子的跨膜流動引起的。由于膜兩側對離子的電化學驅(qū)動力，以及動作電位期間膜對離子通透性的瞬間變化，導致了離子的跨膜流動。利用電壓鉗技術測定膜對離子的通透性發(fā)現(xiàn)：鈉電導隨膜去極化的幅度增大而增大；從時間過程上看，在膜去極化的瞬間，鈉電導迅速增大，但這種增大是一過性的，很快又回到原來的水平；在鈉電導減小的同時，鉀電導迅速增大。l 動作電位去極相（上升支）由于鈉電導迅速增大（可增大1000倍），同時由于靜息狀態(tài)下Na+受很強的內(nèi)向驅(qū)動力作用（按書P51假定，Em-ENa=-1

20、30mV），因而在膜去極化時產(chǎn)生很強的Na+內(nèi)向電流，使膜迅速去極化并達到接近ENa的水平。l 動作電位復極相（下降支）隨著膜的去極化，K+的電化學驅(qū)動力隨之增大，產(chǎn)生很強的K+外向電流，以致當鈉電導迅速減小時，膜迅速復極化。此時鉀電導的增加會進一步增強K+外向電流，使動作電位復極化加速。2.5. 動作電位復極完成后膜的活動l IK1活動：維持靜息電位IK1（內(nèi)向整流鉀通道）特性的詳細介紹可見書P133134。在去極化至-70mv之后，K外流減少，相當于內(nèi)向電流，所以稱為內(nèi)向整流鉀通道。鈉泵活動：驅(qū)出Na+、泵入K+其基本作用不贅述。此外據(jù)Guyton P66所述，鈉泵的活性與膜內(nèi)Na+濃度的

21、三次方成正比。因此當動作電位完成時，膜內(nèi)Na+濃度升高，可以明顯提升鈉泵活性，加快恢復速度。2.6. 動作電位的起始引起細胞產(chǎn)生動作電位的刺激必須是使膜發(fā)生去極化的刺激，而且還要有一定的強度，使膜去極化程度達到膜電位的一個臨界值，即閾電位（threshold potential），才能引起動作電位的產(chǎn)生。閾電位通常較靜息電位正1020mV。去極化的刺激較弱時，鈉電導增加很小，而去極化可增加對K+的外向驅(qū)動力，即增大外向K+電流，使膜又復極化到靜息電位水平，如此形成的膜電位波動稱為局部反應（local response）或局部興奮（local excitation），具有電緊張電位的特性。而當較

22、強的刺激使膜去極化程度達到閾電位時，立即引起鈉電導增大和強的Na+內(nèi)向電流，并超過K+的外向電流，于是導致進一步去極化，這種正反饋導致膜迅速去極化到接近ENa的水平。因此只要刺激強度足以觸發(fā)這一過程，均可引發(fā)相同幅度的動作電位，這就是動作電位“全或無”特性的原因所在。對于刺激的討論，2.7. 動作電位的其他特性l 動作電位的傳導是不衰減的在動作電位的發(fā)生部位和鄰接的靜息部位之間會產(chǎn)生局部電流，這個局部電流將依據(jù)膜的被動電學性質(zhì)，在動作電位前方的靜息部位首先形成電緊張電位。并在電緊張電位達到閾電位的部分產(chǎn)生動作電位。l 不應期在動作電位發(fā)生后的一段時間內(nèi)，對任何強度的刺激都不再發(fā)生反應，這段時間

23、稱為不應期，大致與鋒電位持續(xù)的時間相當。因此，鋒電位不可能發(fā)生總和。不應期的出現(xiàn)實際與Na+通道的失活有關。l 動作電位在有髓神經(jīng)纖維上是跳躍式傳導的由于髓鞘所在處細胞膜層數(shù)很多，使軸漿與細胞外液間的電位差平均分散在每層膜的兩側，每層膜的電位波動都達不到閾電位，因而不發(fā)生動作電位。動作電位只發(fā)生在朗飛結處，因此膜兩側電流將各自沿電阻很小的細胞外液和內(nèi)液流動，因而加快速度。并且跳躍式傳導還減小了用于動作電位后恢復離子濃度所消耗的能量。l 雙向動作電位的形成機理這是在動作電位記錄中出現(xiàn)的現(xiàn)象。當發(fā)生動作電位的部位沿神經(jīng)移動時，若有兩個間距小于該部位長度的記錄電極連接在神經(jīng)上，那么當動作電位依次經(jīng)過

24、每個電極時，會記錄到正反兩個波，即為雙向動作電位。3. 膜的被動電學特性和電緊張電位細胞膜作為一個靜態(tài)的電學元件時所表現(xiàn)的電學特性，稱為膜的被動電學特性，有膜電容、膜電阻和軸向電阻等參數(shù)。3.1. 電緊張電位膜上某處跨膜電流的產(chǎn)生會導致膜變化的變化，并由于膜本身的被動電學特性而向周圍形成逐漸衰減的膜電位分布。這種電位稱作電緊張電位（electrotonic potential）。在電緊張電位產(chǎn)生的過程中，沒有離子通道的激活和膜電導的改變，完全是由膜固有的電學特性所決定的。而局部反應時由去極化電緊張電位和少量離子通道開放產(chǎn)生的主動反應疊加形成的。局部反應中盡管包含了一部分細胞的主動反應，但它仍具

25、有電緊張電位的電學特性。電緊張電位具有空間依賴性和時間依賴性。電緊張電位的特性：其幅度與刺激強度有關，因而不具有“全或無”的特性；只在局部形成，向周圍發(fā)生逐漸衰減的擴布（具有一定的空間常數(shù)）；沒有不應期，可以發(fā)生空間總和和時間總和。4. 離子通道與細胞電活動4.1. 鈉通道存在關閉（close）、激活（activation）和失活（inactivation）三種功能狀態(tài)。關閉對應m門關閉h門打開，激活對應m門打開h門打開，失活對應m門打開h門關閉。由于h門關閉的速度比m開放的速度慢得多，因此在膜去極化的過程中，出現(xiàn)一個m門與h門都打開的瞬間狀態(tài)，即為激活狀態(tài)。而處于失活狀態(tài)的通道不能直接進入激

26、活狀態(tài)，它必須隨著膜電位的復極化首先進入靜息狀態(tài)，這一過程稱為復活（recovery from inactivation）。4.2. 鉀通道只有一個激活門，稱為n門，沒有失活門。n門的開放過程稱為激活；n門的關閉過程稱為去激活（deactivation）。5. 可興奮細胞及其興奮性5.1. 一些概念l 興奮性（excitability）：產(chǎn)生動作電位（AP）的能力l 興奮（excitation）：n 宏觀表現(xiàn)：活動增強；n 電學角度：產(chǎn)生APl 可興奮細胞/組織（excitable cell/tissue）：受到較小的刺激后即可出現(xiàn)某種形式的反應。n 神經(jīng)細胞-神經(jīng)沖動；n 肌細胞-收縮；n

27、腺細胞-分泌活動l 電可興奮細胞（electrically excitable cell）l 可興奮細胞產(chǎn)生興奮的標志：產(chǎn)生動作電位l 非可興奮細胞：有靜息電位，但不能產(chǎn)生動作電位5.2. 閾強度是細胞興奮性的指標刺激量通常包括三個參數(shù)：刺激的強度、刺激的持續(xù)時間和刺激強度的變化率。實際通常固定后兩者，而測定能使細胞發(fā)生興奮的最小刺激強度，稱為閾強度（threshold intensity）。相當于閾強度的刺激稱為閾刺激（threshold stimulus）。個人理解就是閾刺激的強度不一定等于閾強度，因為可以通過延長刺激持續(xù)時間，或改變刺激強度的變化率來增強刺激的效果。閾刺激增大表示細胞的興

28、奮性降低，反之，則表示興奮性升高。5.3. 組織在興奮后會發(fā)生興奮性規(guī)律性的變化在興奮發(fā)生后：絕對不應期（absolute refractory period）：無論施加多強的刺激也不能使細胞再次興奮的時期，閾刺激無限大。相對不應期（relative refractory period）：細胞的興奮性逐漸恢復，受刺激后可發(fā)生興奮，但刺激強度必須大于原來的閾強度。超常期（supranormal period）和低常期（subnormal period）：有的細胞會出現(xiàn)興奮性的波動，即輕度的高于正常水平或低于正常水平。l 肌細胞的收縮第一節(jié) 骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞1. 肌肉組織 橫紋肌 骨

29、骼肌隨意?。ㄊ苤袠猩窠?jīng)系統(tǒng)的控制） 心肌 不隨意肌（接受自主神經(jīng)的調(diào)節(jié)） 非橫紋肌平滑肌2. 神經(jīng)-肌接頭的相關概念：1) 接頭前膜prejunctional membrane接頭間隙junctional cleft終板endplate或終板膜endplate membrane。2) 神經(jīng)末梢內(nèi)有許多突觸囊泡synaptic vesicle，內(nèi)含上萬個ACh分子，其介導骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞。3) 終板膜上密集分布有許多N2型ACh受體陽離子通道，此外，在終板膜上還分布有乙酰膽堿酯酶acetylcholinesterase，可將ACh迅速分解為膽堿和乙酸。3. 神經(jīng)-肌接頭興奮傳遞過程

30、：神經(jīng)纖維動作電位接頭前膜（運動神經(jīng)末梢）去極化電壓門控鈣通道開放Ca2+進入神經(jīng)末梢突觸末梢的囊泡與接頭前膜結合、ACh釋放ACh結合并激活終板膜上的N2型ACh受體陽離子通道終板膜對Na+、K+通透性增高終板電位肌膜動作電位4. 終板電位endplate potential，EPP：具有電緊張電位的特點（其幅度與刺激強度有關，因而不具有“全或無”的特性；只在局部形成，向周圍發(fā)生逐漸衰減的擴布；沒有不應期，可以發(fā)生空間總和和時間總和），可刺激周圍具有電壓門控鈉通道的肌膜，使之產(chǎn)生動作電位并傳播至整個肌細胞。5. ACh的釋放為量子式釋放quantal release，并以一個囊泡所含的約1萬

31、個ACh分子作為一個單位。6. 當給神經(jīng)一個閾上刺激時，在終板膜記錄到的動作電位的升支包括其實上升速度較慢的部分和隨后突然陡直的部分，后者是由起始較慢的去極化電位觸發(fā)產(chǎn)生的肌膜動作電位升支，而這個去極化的電位波動即為終板電位，在生理條件下EPP的幅度可達到50mV，對肌細胞來說為閾上刺激。7. 微終板電位miniature endplate potential，MEPP：由于個別ACh囊泡自發(fā)釋放所引起的微小電變化（去極化型局部電位），頻率約每秒1次，幅度約為0.4mV，由一個Ach囊泡釋放引起。8. ACh的清除和神經(jīng)肌接頭傳遞的干擾1) 膽堿酯酶acetylcholine esterase

32、：及時（0.2 s)清除釋放的ACh；2) 美洲箭毒和a銀環(huán)蛇毒素可同ACh競爭性地與終板膜ACh受體牢固結合，阻斷神經(jīng)肌接頭傳遞；3) 有機磷農(nóng)藥和新斯的明（一種膽堿酯酶抑制劑）抑制膽堿酯酶。第二節(jié) 橫紋肌的收縮和舒張1. 肌節(jié)是肌細胞收縮和舒張的基本單位：一些概念：明帶I-band；暗帶A-band；H帶（暗帶中央較亮區(qū)域）；M線（暗帶的中央）；Z線（明帶的中央）；粗肌絲；細肌絲（橫紋肌中每條細肌絲周圍有3條粗肌絲，而每條粗肌絲周圍有6條細肌絲，所以細肌絲數(shù)量是粗的2倍）；2. 橫紋肌細胞的肌管系統(tǒng)：1) T管transverse tubule：肌膜向內(nèi)凹陷并向深部延伸而成，它使沿肌膜傳導

33、的電信號能迅速傳播至細胞內(nèi)部的肌原纖維周圍。在骨骼肌中位于A-、I-帶之間，心肌中位于Z線附近； 在肌膜和T管膜上都分布有L型鈣通道，其是電壓門控通道，其激活與肌細胞的興奮收縮耦聯(lián)有關。2) 縱管longitudinal tubule：即肌漿網(wǎng)sarcoplasmic membrane，SRa. 縱行肌質(zhì)網(wǎng)LSR包圍在肌原纖維周圍，有鈣泵，可將胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+轉(zhuǎn)運至SR內(nèi)b. 連接肌質(zhì)網(wǎng)JSR即終池terminal cisterna，其腔內(nèi)有大量的Ca2+結合蛋白，主要是鈣扣壓素calsequestrin，可增加JSR內(nèi)鈣扣壓素calsequestrin的貯量，JSR膜上有鈣釋放通道，或稱ry

34、anodine 受體（RYR），其開放可引起Ca2+向胞質(zhì)內(nèi)釋放。三聯(lián)體；二聯(lián)體；3. 肌絲滑行理論1) 粗肌絲：主要由肌球蛋白myosin構成，肌球蛋白的桿狀部分形成粗肌絲的主干，兩個球形頭部和一小段桿狀部分（橋臂）形成橫橋cross-bridge，橫橋具有ATP酶活性，當它與肌動蛋白結合時，可釋放ATP分解產(chǎn)生的能量，拖動細肌絲向肌節(jié)中央滑動或產(chǎn)生張力。4. 細肌絲：主要由肌鈣蛋白troponin、原肌球蛋白tropomyosin和肌動蛋白actin構成，其中troponin具有三個亞基，TnI結合肌動蛋白，TnT結合原肌球蛋白，使原肌球蛋白將肌動蛋白的結合位點遮蓋，TnC結合Ca2+，C

35、a2+濃度升高時，troponin移位，露出肌動蛋白上的肌球蛋白結合位點，使橫橋反應第2步可以開始。5. 橫橋周期（橫橋與肌動蛋白結合、扭動、復位的過程）：1) 在肌肉處于舒張狀態(tài)時，橫橋結合的ATP被分解，部分能量用于豎起橫橋，使橫橋處于高勢能狀態(tài)，并使其對肌動蛋白具有高度親和力；2) Ca2+濃度上升并與細肌絲中的調(diào)節(jié)蛋白發(fā)生作用，使橫橋與肌動蛋白結合；3) 橫橋構象發(fā)生改變，頭部向橋臂方向扭動45（棘齒動作ratchet action），拖動細肌絲向肌節(jié)中央的方向滑行，與此同時，橫橋上的ADP和Pi解離；4) 橫橋與ATP結合，對肌動蛋白的親和力降低，并與之解離，回到步驟1）。6. AT

36、P的作用在于：1) 橫橋豎起并扭動抑制橫橋ATP酶的活性導致肌肉持續(xù)松弛（可結合不可利用）2) 使橫橋與actin脫離以進行下一周期ATP耗盡或人為提取后肌肉僵直7. 橫橋周期與肌肉的張力和縮短1) 橋臂具有彈性，當肌肉在等長收縮時，橫橋的扭動可使具有彈性的橋臂伸長，從而產(chǎn)生張力；2) 肌肉收縮時可通過橋臂的伸長產(chǎn)生張力，也可由于肌絲滑動而發(fā)生縮短；3) 在肌肉負荷較大時，橫橋與肌動蛋白的結合時間會延長，從而使沒瞬間處于結合狀態(tài)的橫橋數(shù)目增加，從而使收縮的張力增加；4) 橫橋ATP酶作用提高時橫橋周期縮短，橫橋扭動加快，肌肉收縮速度加快，ATP消耗水平也增高。8. 興奮-收縮耦聯(lián)excitat

37、ion-contraction coupling1) 橫紋肌的收縮是由動作電位引發(fā)的，骨骼肌額動作電位來自支配它的運動神經(jīng)，而心肌來自于起搏細胞。骨骼肌動作電位形態(tài)與神經(jīng)纖維相似，但時程較長，約5ms，而心肌普遍具有較長的時程，數(shù)百毫秒。2) 興奮-收縮耦聯(lián)（肌肉的動作電位引發(fā)機械收縮的中介機制）的基本過程a. 肌膜上的動作電位沿肌膜和T管膜傳播，并激活肌膜和T管膜上的L型鈣通道；b. 激活的L型鈣通道激活JSR上的RYR,使JSR中的Ca2+釋放到胞質(zhì)c. 胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+濃度升高促使Ca2+與TnC結合并引發(fā)肌肉收縮；d. 胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+濃度升高也激活LSR膜上的鈣泵，其將Ca2+回收入

38、SR，在心肌，一部分Ca2+還需經(jīng)Na+- Ca2+（3 Na+：1 Ca2+）交換體和肌膜鈣泵的活動排出胞外，使胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度降低，肌肉舒張；3) RYR被激活的機制a. 骨骼?。汗趋兰≈蠰型鈣通道激活緩慢，通道完全開放需幾百毫秒，在幾毫秒的動作電位期間進入膜內(nèi)的Ca2+量很少，在骨骼肌，L型鈣通道是作為一個對電位敏感的信號轉(zhuǎn)導分子來發(fā)揮作用的；b. 心?。盒募型鈣通道激活較快，心肌動作電位也較長，所以動作電位期間有相當數(shù)量的Ca2+進入膜內(nèi)，心肌RYR對Ca2+較敏感，因此被激活，引起JSR內(nèi)Ca2+的大量釋放，使胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+濃度進一步升高。心肌的這種經(jīng)L型鈣通道內(nèi)流的Ca2+觸

39、發(fā)SR釋放Ca2+的機制，稱為鈣觸發(fā)鈣釋放（calcium-induced Ca2+ release，CICR）。4) 胞質(zhì)中Ca2+濃度下降的機制a. 骨骼?。杭♀}蛋白與Ca2+結合觸發(fā)肌肉產(chǎn)生張力和縮短，同時也使胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度下降；SR上的鈣泵活動，將Ca2+回收到SR（1ATP：2 Ca2+）。b. 心肌：肌膜上的Na+- Ca2+（3 Na+：1 Ca2+）交換體和鈣泵將由細胞外進入的Ca2+排出胞外（10%30%）；SR上的鈣泵活動，將Ca2+回收到SR（1ATP：2 Ca2+）。5) 鈣瞬變 calcium transient：在一次動作電位引起肌細胞發(fā)生一次收縮和舒張之前，胞

40、質(zhì)中Ca2+濃度的波動。此外，骨骼肌和心肌的鈣瞬變峰值都出現(xiàn)在收縮張力或細胞縮短的峰值之前。 9. 肌肉的收縮效能1) 肌肉在不同后負荷下的兩種收縮形式：a. 等長收縮isometric contraction：在后負荷很大的情況下發(fā)生收縮時，肌肉的長度保持不變而只有張力的增加；b. 等張收縮isotonic contraction：在適當?shù)暮筘摵上掳l(fā)生收縮時，先產(chǎn)生一定的張力，然后在維持這一張力的情況下發(fā)生縮短；2) 肌肉在最適前負荷的情況下進行收縮可產(chǎn)生最大的主動張力a. 前負荷 preload：肌肉再收縮前所承受的負荷。b. 初長度initial length：肌肉在收縮前被拉長的程度，

41、由前負荷決定。c. 最適初長度optimal initial length：能維持肌節(jié)最適初長度（2.0-2.2um）的肌肉初長度，此時此時粗細肌絲處于最適重疊狀態(tài)，即所有的橫橋都處于能與細肌絲重疊而有可能發(fā)生相互作用的位置，此時等長收縮可以產(chǎn)生最大主動張力。3) 后負荷的的增加使肌肉的收縮速度減慢而收縮張力增加a. 后負荷afterload：肌肉在收縮過程中所承受的負荷。b. 在肌絲重疊、胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度等條件不變的情況下（等長收縮），當后負荷增加時，每瞬間與細肌絲肌動蛋白結合的橫橋的數(shù)量增多，故收縮時產(chǎn)生的張力增大，但橫橋周期延長，肌肉收縮的速度減慢。4) 收縮能力contractili

42、ty：與負荷無關的能決定肌肉收縮效能的內(nèi)在特性，提高后收縮張力和速度均會提高。5) 骨骼肌收縮的總和a. 骨骼肌通過收縮的總和summation可以快速調(diào)節(jié)收縮的強度，總和的發(fā)生是在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下完成的，有運動單位數(shù)量的總和以及頻率效應的總和。b. 運動單位motor unit：一個脊髓前角運動神經(jīng)元及其所有軸突末梢分支所支配的全部肌纖維。c. 大小原則size principle：骨骼肌收縮時，運動單位由小到大的有序的參加方式，舒張時，順序反之。這是因為較小的脊髓前角運動神經(jīng)元具有較高的興奮性。意義在于小運動單位的參與可是收縮更平穩(wěn)、精細，大運動神經(jīng)元的參與有利于產(chǎn)生較大的張力。d. 單收縮single twitch：當骨骼肌受到一次短暫的刺激時，可發(fā)生一次動作電位，隨后出現(xiàn)一次收縮和舒張。其中，動作電位時程約（相當于絕對不應期）5ms，而收縮過程可達幾十至上百毫秒。e. 強直收縮tetanus不完全強直收縮incomplete tetanus：刺激頻率相對較低，總和過程發(fā)生于前一次收縮過程的舒張期。完全強直收縮complete tetanus