2022年醫(yī)學專題-第二章-細胞的基本功能(7版)

第二章細胞(xìbāo)的基本功能長治醫(yī)學院生理學教研室張翠英第一頁，共一百零七頁。研究:細胞(xìbāo)的結構和功能

即不同種類細胞在生命活動中表現(xiàn)出的共同規(guī)律（共性）細胞(xìbāo)水平（以細胞(xìbāo)為研究對象）亞細胞水平（以細胞器為研究對象）分子水平（以組成細胞的分子為研究對象）第二頁，共一百零七頁。本章(běnzhānɡ)主要內(nèi)容細胞膜的結構和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細胞的信號轉(zhuǎn)導細胞的電活動(huódòng)肌細胞的收縮第三頁，共一百零七頁。第一節(jié)細胞膜的結構(jiégòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能

細胞膜或質(zhì)膜(cellmembraneorplasmamembrane)是半透膜，其作用：使細胞進行新陳代謝；維持(wéichí)細胞內(nèi)化學成分相對獨立和穩(wěn)定（細胞內(nèi)高k+和磷酸鹽，細胞外高Na+、Cl-、Ca2+、HCO3-）第四頁，共一百零七頁。一、膜的化學(huàxué)組成和分子結構膜的化學組成脂質(zhì)(lipid)1~4(w)磷脂

磷脂酰膽堿（外）膽固醇糖脂（外）（70%）磷脂酰乙醇胺(<30%）磷脂酰絲氨酸磷脂酰肌醇蛋白質(zhì)(protein)—完成細胞膜功能(gōngnéng)4~1(w)

糖類(sugar)—作為細胞或蛋白質(zhì)的標志膜的結構—液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)第五頁，共一百零七頁。液態(tài)鑲嵌(xiāngqiàn)模型(fluidmosaicmodel)

以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架,其中鑲嵌著具有不同分子結構、因而也具有不同生理功能的蛋白質(zhì)，后者主要(zhǔyào)以α-螺旋或球形蛋白質(zhì)的形式存在。第六頁，共一百零七頁。第七頁，共一百零七頁。膜脂質(zhì)脂質(zhì)分子是雙嗜性分子，決定了膜的特性，即

穩(wěn)定性（脂質(zhì)以雙分子層分布熱力學最穩(wěn)定）

流動性（脂質(zhì)熔點低）其大小(dàxiǎo)取決于

膽固醇含量脂肪酸烴鏈長短及不飽和度膜蛋白含量故細胞膜可變形性大，可自動修復第八頁，共一百零七頁。膜蛋白表面蛋白（20%~30%）靠靜電或離子鍵整合蛋白（70%~80%）靠肽鏈穿越膜脂質(zhì)雙層

膜糖類(tánɡlèi)(寡糖或多糖鏈)糖蛋白糖脂共價鍵第九頁，共一百零七頁。二、物質(zhì)(wùzhì)的跨膜轉(zhuǎn)運單純擴散膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運被動轉(zhuǎn)運（不消耗ATP)

經(jīng)載體(zàitǐ)易化擴散經(jīng)通道易化擴散主動轉(zhuǎn)運（消耗ATP）

原發(fā)性繼發(fā)性出胞和入胞第十頁，共一百零七頁。（一）單純(dānchún)擴散轉(zhuǎn)運物質(zhì)：脂溶性高、分子量小如CO2、O2、N2、乙醇(yǐchún)、甘油、尿素等能自由通過膜的物質(zhì)（水極性小，不帶電，高通透性）特點：從高濃度向低濃度不消耗ATP

擴散(kuòsàn)量的大小取決于兩側濃度差第十一頁，共一百零七頁。（二）膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運(zhuǎnyùn)1．經(jīng)載體(zàitǐ)(carrier)易化擴散(facilitateddiffusionviacarrier)轉(zhuǎn)運(zhuǎnyùn)物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸、核苷酸等特點：從高濃度到低濃度不消耗ATP

有飽和(saturation)現(xiàn)象競爭性抑制(competitiveinhibition)特例：腎小管上皮、小腸上皮轉(zhuǎn)運葡萄糖、氨基酸屬于繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運第十二頁，共一百零七頁。底物(dǐwù)濃度轉(zhuǎn)運(zhuǎnyùn)速率Vmax1/2VmaxKm圖2-2經(jīng)載體易化擴散的飽和(bǎohé)現(xiàn)象Vmax最大擴散速度Km米氏常數(shù)第十三頁，共一百零七頁。Km值反映載體蛋白(dànbái)對被轉(zhuǎn)運物分子的親和力及轉(zhuǎn)運效率。Km值越小，表明親和力及轉(zhuǎn)運效率越高，否則相反。單轉(zhuǎn)運體同向轉(zhuǎn)運體反向轉(zhuǎn)運體（交換體）載體(zàitǐ)蛋白（轉(zhuǎn)運體）第十四頁，共一百零七頁。2．經(jīng)通道(tōngdào)易化擴散(facilitateddiffusionviaionchannel)離子通道：貫穿(guànchuān)膜脂質(zhì)雙層、中央帶有親水性孔道轉(zhuǎn)運(zhuǎnyùn)物質(zhì)：帶電離子如Na+、K+、Cl-、Ca2+等特點：轉(zhuǎn)運速率快（106~108個/秒）載體103~105個/秒離子選擇性（ionicselectivity)

通道的功能狀態(tài)受膜電位、化學信號、機械刺激等調(diào)控即電壓門控通道(voltage-gatedionchannel)

化學（配體）門控通道(chemically-gatedionchannel)

機械門控通道(mechanically-gatedionchannel)

第十五頁，共一百零七頁。圖2-3三種(sānzhǒnɡ)類型通道

圖2-1不同(bùtónɡ)門控機制的離子通道A：電壓門控通道；B：化學門控通道；C：機械門控通道電壓(diànyā)門控化學門控機械門控第十六頁，共一百零七頁。第十七頁，共一百零七頁。第十八頁，共一百零七頁。3.原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（primaryactivetransport)

定義：細胞靠離子泵（ionpump)直接利用代謝產(chǎn)生(chǎnshēng)的能量將物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度進行跨膜轉(zhuǎn)運的過程。1）鈉-鉀泵：(sodium-potassiumpump)簡稱鈉泵(sodiumpump)本質(zhì)(běnzhì)：Na+-K+-ATP酶（膜蛋白）結構：圖2-6作用：每分解1分子ATP將3個Na+移出胞外，同時將2個K+移入胞內(nèi)，結果K+胞內(nèi)是胞外30倍，Na+胞外是胞內(nèi)10倍左右。阻斷劑：哇巴因激活(jīhuó)條件：細胞內(nèi)Na+濃度升高或細胞外K+濃度升高第十九頁，共一百零七頁。生理意義：①建立一種勢能貯備，供細胞其他耗能過程(guòchéng)利用（Na+-H+交換，Na+-Ca2+交換，易化擴散，繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運等）；②產(chǎn)生和維持細胞內(nèi)高K+、細胞外高Na+的狀態(tài)，是細胞產(chǎn)生生物電的基礎；③細胞內(nèi)高K+為胞內(nèi)代謝反應提供了適宜環(huán)境；第二十頁，共一百零七頁。④是一種生電性泵；⑤維持細胞(xìbāo)內(nèi)pH相對穩(wěn)定；⑥維持細胞內(nèi)正常的容積和滲透壓。2）鈣泵(即Ca2+-ATP酶，calciumpump)

分布：質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌質(zhì)網(wǎng)膜上作用：將1個Ca2+、2個Ca2+移出膜外3）質(zhì)子泵H+,K+-ATP酶（胃壁細胞）H+-ATP酶（各種細胞器膜）第二十一頁，共一百零七頁。圖2-5鈉泵示意圖第二十二頁，共一百零七頁。12345678910NCNCATP磷酸化位點ATP結合(jiéhé)位點鈉結合(jiéhé)位點哇巴因結合(jiéhé)位點鉀結合位點圖2-6鈉泵的功能活動及分子結構示意圖第二十三頁，共一百零七頁。4.繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運

（secondaryactivetransport)定義：是指某些物質(zhì)逆濃度梯度的主動轉(zhuǎn)運過程，所需能量間接來自(láizì)ATP的分解，也稱聯(lián)合轉(zhuǎn)運例：小腸粘膜(zhānmó)上皮吸收葡萄糖、氨基酸；腎小管上皮重吸收葡萄糖、氨基酸。第二十四頁，共一百零七頁。緊密連接鈉泵Na+

K+鈉泵Na+K+Na+葡萄糖載體(zàitǐ)葡萄糖Na+氨基酸載體(zàitǐ)氨基酸小腸(xiǎocháng)腔腸上皮細胞圖2-7第二十五頁，共一百零七頁。(三）出胞（exocytosis)和入胞(endocytosis)

定義：出胞是指胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式(xíngshì)排出細胞的過程。

入胞是指大分子物質(zhì)或物質(zhì)的團塊借助于與細胞膜形成吞噬泡或吞飲泡的方式進入細胞的過程。吞飲分為(fēnwéi)液相入胞和受體介導入胞（如結合了Fe2+的運鐵蛋白、低密度脂蛋白等）兩種。第二十六頁，共一百零七頁。圖2-8第二十七頁，共一百零七頁。圖2-9第二十八頁，共一百零七頁。圖2-10

圖2-4受體介導的入胞示意圖

受體介導入胞示意圖第二十九頁，共一百零七頁。小結(xiǎojié)：物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運（一）單純擴散（二）膜蛋白介導的跨膜轉(zhuǎn)運被動轉(zhuǎn)運（不消耗ATP)經(jīng)通道(tōngdào)易化擴散經(jīng)載體易化擴散主動轉(zhuǎn)運（消耗ATP）

原發(fā)性繼發(fā)性（三）出胞和入胞第三十頁，共一百零七頁。第二節(jié)細胞(xìbāo)的信號轉(zhuǎn)導內(nèi)環(huán)境(huánjìng)、外環(huán)境(huánjìng)化學信號（配體）物理信號

穿透胞膜與胞膜受體結合

與胞內(nèi)受體結合跨膜信號轉(zhuǎn)導生物效應生物效應第三十一頁，共一百零七頁。遞質(zhì)神經(jīng)(shénjīng)調(diào)節(jié)體液(tǐyè)調(diào)節(jié)激素(jīsù)機械刺激電刺激電磁波功能改變或電反應幾類結構同源的蛋白質(zhì)，由相近基因家族編碼圖2-11跨膜信號轉(zhuǎn)導第三十二頁，共一百零七頁。幾種主要(zhǔyào)的跨膜信號轉(zhuǎn)導方式一、離子通道受體介導的信號轉(zhuǎn)導離子通道受體：具有接受細胞外信號（化學的、電的、機械的的功能(gōngnéng)，又可以形成離子通道的膜蛋白。類型(lèixíng)：化學門控通道（骨骼肌終板膜N2型Ach受體、神經(jīng)元突觸后膜及嗅、味感受細胞膜A型γ-氨基丁酸受體、甘氨酸受體）

電壓門控通道（神經(jīng)軸突膜、骨骼肌和心肌細胞的質(zhì)膜中）

機械門控通道（血管內(nèi)皮細胞膜、血管平滑肌細胞膜、下丘腦滲透壓感受器神經(jīng)元膜、內(nèi)耳毛細胞頂端膜）特點：跨膜信號轉(zhuǎn)導速度快、反應位點較局限。第三十三頁，共一百零七頁。δδ圖2-12第三十四頁，共一百零七頁。二、G蛋白(dànbái)耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導（一）參與者：1.G蛋白(dànbái)耦聯(lián)受體配體G蛋白(dànbái)腎上腺素α、β受體，AChM受體，5-HT受體，嗅覺受體，肽類受體，視紫紅質(zhì)受體等1000種左右。圖2-13第三十五頁，共一百零七頁。2.G蛋白GsGiGqG12家族小G蛋白（單一(dānyī)亞單位）αβγGDP

αβγGTP

GDP圖2-14第三十六頁，共一百零七頁。αβγGTP

αβγGTPaseGTPGDP活化(huóhuà)效應器酶圖2-15第三十七頁，共一百零七頁。圖2-16第三十八頁，共一百零七頁。3.G蛋白(dànbái)效應器（催化生成第二信使的酶）及第二信使（細胞內(nèi)信號分子）主要有：

G蛋白(dànbái)種類效應器酶第二信使第二信使作用

Gs和Gi腺苷酸環(huán)化酶(AC）cAMP蛋白激酶A(PKA)Gi或Gq磷脂酶C(PLC)三磷酸肌醇(IP3)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣釋放通道激活二酰甘油(DG)蛋白激酶C(PKC)以第二信使發(fā)揮作用的胞外調(diào)節(jié)因子：

多數(shù)激素、多數(shù)經(jīng)典神經(jīng)遞質(zhì)、肽類遞質(zhì)、光刺激、味、嗅等化學刺激肝細胞(xìbāo)磷酸化酶激酶糖原分解；心肌細胞(xìbāo)鈣通道磷酸化；胃壁細胞(xìbāo)分泌增加第三十九頁，共一百零七頁。第四十頁，共一百零七頁。（二）主要(zhǔyào)的G蛋白耦聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導途徑1.受體-G蛋白(dànbái)-AC途徑配體+受體Gi活化AC抑制cAMP

Gs活化AC活化

胞漿中ATPcAMP（第二信使）PKA（絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶）激活生物學效應第四十一頁，共一百零七頁。2.受體-G蛋白-PLC途徑配體+受體Gi/Gq

磷脂酶C(PLC)激活二磷酸磷脂酰肌醇三磷酸肌醇+二酰甘油（PIP2）（IP3）（DG）與肌（內(nèi)）質(zhì)網(wǎng)膜受體結合+Ca2+

Ca2+（第二信使）釋放入胞漿PKC激活

Ca2+

和CaM發(fā)揮(fāhuī)生理作用生物學效應

第四十二頁，共一百零七頁。（三）酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導酶耦聯(lián)受體：受體蛋白分子只有一個跨膜α螺旋，其細胞膜外側部分(bùfen)有結合配體的位點，胞質(zhì)側本身具有酶的活性或可直接與胞質(zhì)中的酶結合并激活之。類型(lèixíng)：主要有酪氨酸激酶受體(tyrosinekinasereceptor,TKR)和鳥苷酸環(huán)化酶受體(guanylylcyclasereceptor)兩類。第四十三頁，共一百零七頁。1.酪氨酸激酶(jīméi)受體（即受體酪氨酸激酶(jīméi)）結合(jiéhé)配體大部分生長因子胰島素部分(bùfen)肽類激素本身有TK結構域或可結合并激活胞質(zhì)中的TK生物學效應（代謝、生長、增殖、分化和存活等）圖2-17第四十四頁，共一百零七頁。2.鳥苷酸環(huán)化酶受體結合(jiéhé)配體(如心房鈉尿肽、NO）NC鳥苷酸環(huán)化酶（GC)結構域PKG活化(huóhuà)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)磷酸化GCGTPcGMP圖2-18第四十五頁，共一百零七頁。第三節(jié)細胞(xìbāo)的電活動一、細胞膜的被動電學特性指靜息(jìnɡxī)狀態(tài)下的膜電容、膜電阻及由它們決定的膜電流和膜電位的變化（一）膜電容和膜電阻第四十六頁，共一百零七頁。細胞(xìbāo)外膜胞質(zhì)RmCmRi膜的等效電路圖膜的脂質(zhì)雙層—平行板電容離子跨膜移動相當于充電或放電產(chǎn)生(chǎnshēng)跨膜電位。單純的脂質(zhì)雙層具有高電阻（106~109Ω），離子通道越多，電阻越小（生物膜103

Ω）圖2-19第四十七頁，共一百零七頁。鑲嵌在膜中的轉(zhuǎn)運體和離子通道相當于小導體使膜電阻減小膜電阻（Rm）用膜電導（G）表示軸向電阻（Ri）大小取決于胞質(zhì)溶液本身及細胞(xìbāo)直徑大小，直徑越大，Ri越小。G=1/Rm第四十八頁，共一百零七頁。（二）電緊張(jǐnzhāng)電位電緊張(jǐnzhāng)電位幅度較小時，不會影響膜電導；幅度較大時，將會引起鈉和鈣通道激活。圖2-20膜的被動電學特性(tèxìng)和電緊張電位第四十九頁，共一百零七頁。1.引導(yǐndǎo)方法：二、靜息(jìnɡxī)電位及其產(chǎn)生機制

圖2-21神經(jīng)纖維(shénjīnɡxiānwéi)跨膜電位的記錄A：神經(jīng)纖維跨膜電位記錄的實驗布置；B：有髓鞘神經(jīng)纖維動作電位第五十頁，共一百零七頁。2.定義：細胞在未受刺激時（靜息(jìnɡxī)狀態(tài)下）存在于細胞膜內(nèi)、外兩側的電位差。幾個概念：極化：靜息(jìnɡxī)狀態(tài)下細胞膜電位呈外正內(nèi)負的狀態(tài)。超極化：靜息電位增大（即膜內(nèi)負電位增大）。去極化：靜息電位減?。茨?nèi)負電位減小）。超射：膜電位位于零電位水平以上的部分。骨骼肌細胞的靜息(jìnɡxī)電位為-90mv，神經(jīng)細胞-70mv，紅細胞約-10mv，平滑肌細胞約-55mv

。第五十一頁，共一百零七頁。3.產(chǎn)生(chǎnshēng)機制K+K+蛋白質(zhì)-磷酸鹽-Na+Na+圖2-22第五十二頁，共一百零七頁。靜息電位的產(chǎn)生前提：鈉-鉀泵活動造成細胞(xìbāo)內(nèi)高K+，細胞外高Na+

條件：靜息狀態(tài)下細胞膜對K+較高通透性（非門控鉀通道），對胞內(nèi)負離子不通透，對Na+通透性較低大?。赫r接近K+平衡電位。細胞外K+濃度降低，靜息電位增大；細胞膜對K+和Na+的相對通透性;鈉-鉀泵活動的影響。

Ek=RT

ln

[k+]o

ZF[K+]i=60log(mv)鈉泵的生電作用：超極化[K+]o[K+]i多數(shù)(duōshù)細胞Ek為-90~-100mv,ENa約為+50~+70mv第五十三頁，共一百零七頁。影響靜息電位的因素:

1）細胞內(nèi)外K+濃度(nóngdù)差；

2）胞膜對K+、Na+的相對通透性；

3）鈉-鉀泵活動水平。第五十四頁，共一百零七頁。三、動作電位及其產(chǎn)生機制（一）動作電位1.定義可興奮細胞在受到有效刺激后，細胞膜內(nèi)外(nèiwài)電位差發(fā)生的可逆性倒轉(zhuǎn)和復原。第五十五頁，共一百零七頁。2.形態(tài)(xíngtài)特征鋒電位(diànwèi)、負后電位(diànwèi)（后去極化）、正后電位(diànwèi)（后超極化）圖2-23第五十六頁，共一百零七頁。

圖2-24K+、Na+和Cl﹣的平衡電位與靜息(jìnɡxī)電位和動作電位的關系EK、ENa和ECl分別為K+、Na+和Cl﹣的平衡電位；RP:靜息電位；AP:動作電位

第五十七頁，共一百零七頁。3.動作電位的特征(tèzhēng)

1）“全”或“無”（all-or-none)2）不衰減性傳導4.引起動作電位產(chǎn)生的刺激(cìjī)條件強度閾值（threshold)

持續(xù)時間強度-時間變化率第五十八頁，共一百零七頁。（二）動作電位產(chǎn)生(chǎnshēng)的機制動作電位的峰值在+40mv~+50mv，接近鈉離子平衡電位（ENa)，替換Na+后動作電位減小，用同位素24

Na+定量(dìngliàng)研究結果相符。設想可能在動作電位期間，Na+在膜兩側進行擴散，造成鋒電位。要證明以上設想(shèxiǎng)，必須證明1.膜兩側有促使Na+擴散的電化學驅(qū)動力2.動作電位期間膜對Na+通透性增加第五十九頁，共一百零七頁。1.膜兩側離子擴散的電化學驅(qū)動力

Em=EX該離子在膜兩側不再擴散，此時(cǐshí)電化學驅(qū)動力為0，即

Em-EX=該離子的電化學驅(qū)動力因此Na+電化學驅(qū)動力=Em-ENa=-70mv-(+60)mv=-130mvK+電化學驅(qū)動力=Em-EK=-70mv-(-90)mv=+20mv跨膜電流以正離子的移動方向(fāngxiàng)規(guī)定，即正離子由膜外向膜內(nèi)移動時形成內(nèi)向電流，正離子由膜內(nèi)向膜外移動時形成外向電流；內(nèi)向電流使膜去極化，外向電流使膜超極化。第六十頁，共一百零七頁。驅(qū)動力隨膜電位變化而變化達到鋒電位水平時

Em-ENa=+30mv-（+60mv）=-30mvEm-EK==+30mv-(-90mv)=+120mv可見：靜息電位時，Na+的內(nèi)向(nèixiànɡ)驅(qū)動力強；

鋒電位時，K+的外向驅(qū)動力強。第六十一頁，共一百零七頁。2.動作電位期間(qījiān)膜電導的變化1）技術思想：固定驅(qū)動力，測出跨膜電流，根據(jù)歐姆定律計算出膜電導；結合藥理學方法證明(zhèngmíng)形成跨膜電流的離子。I=V/RIm=(Em-ENa)/Rm=GNa?(Em-ENa)

GNa=Im/(Em-ENa)第六十二頁，共一百零七頁。2）電壓鉗（voltageclamp)技術(jìshù)①裝置：圖2-25第六十三頁，共一百零七頁。②結果(jiēguǒ)

時間(shíjiān)依從性

圖2-26利用電壓鉗技術記錄的槍烏鲗大神經(jīng)軸突的膜電流(diànliú)及其離子成分的分析Ａ：鉗制電壓；Ｂ：記錄的內(nèi)向電流和外向電流；Ｃ：河豚毒（TTX）阻斷了內(nèi)向電流；Ｄ：四乙銨（TEA）阻斷了外向電流（引自Kuffler等1984）第六十四頁，共一百零七頁。電壓(diànyā)依從性圖2-27不同程度去極化對膜鈉電導和鉀電導的影響上圖為實施電壓鉗的程序，膜電位（Vm）從維持電位﹣60mV起始，迅速鉗制到﹣40mV、﹣20mV、0mV、和﹢20mV；中圖和下圖分別為根據(jù)上述電壓(diànyā)鉗制期間記錄的鈉電流和鉀電流計算出的鈉電導（gNa）和鉀電導（gK）第六十五頁，共一百零七頁。③結論(jiélùn)ⅱ.去極化1ms內(nèi)Na+通透性先增高后下降，之后K+通透性增高并恒定(héngdìng)（時間依從性）；ⅲ.去極化程度越大，離子(lízǐ)通透性就越高（時間依從性）。ⅰ.膜從靜息電位水平去極化可使膜的離子通透性快速變化；第六十六頁，共一百零七頁。圖2-28第六十七頁，共一百零七頁。3.動作電位產(chǎn)生(chǎnshēng)的過程弱刺激只能引起電緊張電位，稍強的去極化電緊張電位使Na+通道開放，內(nèi)流使膜進一步去極化，但很快被K+外流所抵消，故只能產(chǎn)生(chǎnshēng)局部反應（localresponse)。較強刺激膜的去極化程度(chéngdù)較大Na+內(nèi)流超過K+外流時（閾電位）膜的去極化程度更大Na+通道開放概率及Na+內(nèi)向電流更大+正反饋（再生性循環(huán)）圖2-29第六十八頁，共一百零七頁。1）閾電位：剛能產(chǎn)生(chǎnshēng)動作電位時的最小臨界膜電位。

閾電位一般比靜息電位小10~20mv，神經(jīng)細胞為-55mv。第六十九頁，共一百零七頁。4.膜對離子通透性變化(biànhuà)的機制膜片鉗(patchclamp)技術解決：記錄單個離子通道的電流，計算(jìsuàn)單通道電導和開放概率

第七十頁，共一百零七頁。圖2-30第七十一頁，共一百零七頁。結果(jiēguǒ)圖2-31第七十二頁，共一百零七頁。a)膜電導變化是膜上離子通道隨機(suíjī)開放的總和效應；

I=i?Po?N

I為宏膜電流，i為單通道電流，Po為單通道開放概率，N為全細胞上該通道的數(shù)目

b)單通道的電導增加、開放概率增加或離子通道數(shù)目增加，膜電導增加。

c)鈉通道開放、關閉、開放時間都是隨機的，具有電壓依從性和時間依從性。第七十三頁，共一百零七頁。離子通道的三種(sānzhǒnɡ)狀態(tài)

圖2-32去極化過程中鈉通道(tōngdào)狀態(tài)的變化Vm：膜電位；Im：膜電流；m和h分別示意鈉通道的激活門和失活門

第七十四頁，共一百零七頁。(三)動作電位在同一(tóngyī)細胞上的傳播+++++++++++++----++＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－０mv50mv-60mv傳播(chuánbō)方向傳播(chuánbō)方向圖2-33第七十五頁，共一百零七頁。有髓纖維(xiānwéi)的跳躍式傳導郎飛氏結無髓纖維(xiānwéi)的傳導圖2-34第七十六頁，共一百零七頁。四、局部(júbù)電位2）局部反應的特征：①不是全或無；②電緊張傳播(chuánbō)；③無不應期，可疊加（時間總和、空間總和）。第七十七頁，共一百零七頁。五、可興奮細胞及其興奮性

（一）幾個重要概念

可興奮細胞（excitablecell):受刺激后能產(chǎn)生動作電位的細胞。一般包括神經(jīng)細胞、肌細胞和腺細胞。興奮（excitation)：細胞對刺激發(fā)生反應的過程(guòchéng)(即動作電位)。

興奮性（excitability)：可興奮細胞受刺激后產(chǎn)生動作電位的能力。

第七十八頁，共一百零七頁。刺激（stimulation):

細胞所處環(huán)境因素的變化。

閾強度（thresholdintensity):在刺激持續(xù)時間(shíjiān)和強度－時間(shíjiān)變化率固定的條件下，使組織發(fā)生興奮的最小刺激強度。

閾刺激（thresholdstimulus):相當于閾強度的刺激。第七十九頁，共一百零七頁。（二）細胞(xìbāo)興奮后興奮性的變化１．動作電位與興奮性變化的時間(shíjiān)關系因為絕對不應期恰好等于鋒電位持續(xù)時間，所以，可興奮細胞產(chǎn)生和傳導(chuándǎo)動作電位的最大頻率是絕對不應期的倒數(shù)。圖2-35第八十頁，共一百零七頁。２．興奮性變化各期的特點

絕對不應期（absoluterefractoryperiod):

此期內(nèi)興奮性為０，任何強大(qiángdà)的刺激都不能使細胞再次產(chǎn)生興奮。

相對不應期（relativerefractoryperiod):

此期內(nèi)興奮性逐漸恢復，在一定時間內(nèi)，大于原來閾刺激的刺激可引起細胞再次產(chǎn)生動作電位，但再次產(chǎn)生的動作電位去極化速度和幅度都小于正常。

超常期（supranormalperiod):

此期內(nèi)興奮性略高于正常，用低于原來閾刺激的閾下刺激即可使細胞再次產(chǎn)生動作電位，再次產(chǎn)生的動作電位去極化速度和幅度也小于正常。

低常期（subnormalperiod):

此期內(nèi)興奮性略低于正常，用大于原來閾刺激的刺激才可引起細胞再次產(chǎn)生動作電位。第八十一頁，共一百零七頁。第四節(jié)肌細胞的收縮(shōusuō)形態(tài)(xíngtài)分類:橫紋肌、平滑肌功能分類：骨骼肌、心肌、平滑肌一、橫紋?。ㄒ唬M紋肌的微細結構第八十二頁，共一百零七頁。肌球（凝）蛋白(dànbái)組成粗肌絲肌動（纖）蛋白(dànbái)、原肌球（凝）蛋白(dànbái)和肌鈣蛋白(dànbái)組成細肌絲圖2-36第八十三頁，共一百零七頁。圖2-37第八十四頁，共一百零七頁。（二）骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處興奮(xīngfèn)的傳遞N2型陽離子通道(tōngdào)接頭(jiētóu)前神經(jīng)末梢中含:突觸囊泡終板膜上含:①N2型Ach受體陽離子通道、②乙酰膽堿酯酶不含：快鈉通道圖2-38第八十五頁，共一百零七頁。骨骼肌神經(jīng)(shénjīng)-肌接頭處興奮的傳遞過程神經(jīng)纖維的動作電位到達(dàodá)接頭前膜接頭前膜去極化使膜上電壓門控Ca2+通道(tōngdào)開放Ca2+流入接頭前膜小泡內(nèi)的Ach量子式釋放到接頭間隙ACh擴散至終板膜并與N2ACh受體陽離子通道結合、通道激活終板膜Na+內(nèi)流、K+外流，前者更強終板膜去極化，即終板電位(endplatepotential,EPP)終板電位以電緊張電位刺激肌細胞膜上的電壓門控鈉離子通道開放，產(chǎn)生AP第八十六頁，共一百零七頁。圖2-39第八十七頁，共一百零七頁。注意：a)終板電位是局部(júbù)反應；

b)Ach以量子釋放，一個突觸小泡中所含的Ach，稱為一個量子，接頭前膜去極化時流入的Ca2+的多少影響Ach的釋放量，一個正常的EPP約需釋放250個突觸小泡；

c)微終板電位（miniatureendplatepotential,MEPP)靜息狀態(tài)下，接頭前膜發(fā)生約每秒1次的Ach量子（即一個囊泡）的自發(fā)釋放所引起的終板膜電位的微小變化。第八十八頁，共一百零七頁。臨床鏈接：肌松劑（筒箭毒、α-銀環(huán)蛇毒、阿曲庫胺）特異阻斷受體；重癥肌無力：自身免疫抗體破壞Ach受體通道；肌無力綜合征：自身免疫抗體破壞接頭前膜Ca2+通道；肉毒桿菌中毒：毒素(dúsù)抑制前膜釋放Ach；

有機磷中毒：破壞膽堿酯酶。第八十九頁，共一百零七頁。（三）橫紋肌的收縮機制—肌絲滑行(huáxíng)理論(myofilamentslidingtheory)ADPPiPiADPCa2+ADPADPCaCaATPADP結合(jiéhé)ATP橫橋與肌動蛋白分離CaCaATPATPCaCa圖2-40第九十頁，共一百零七頁。CaPiADPADPPiATP水解(shuǐjiě)橫橋進入(jìnrù)高勢能狀態(tài)CaPiADPCa2+ADPPi圖2-41第九十一頁，共一百零七頁。

圖2-42橫橋扭動時產(chǎn)生張力(zhānglì)和縮短的示意圖（修改自姚泰，2001）第九十二頁，共一百零七頁。(四)橫紋肌的興奮-收縮耦聯(lián)關鍵步驟：a)動作電位沿肌膜和T管膜傳播，激活(jīhuó)其上的L型鈣通道；

b)L型鈣通道變構（骨骼肌）Ca2+內(nèi)流（心?。┘せ頙SR膜上的鈣釋放通道；

c)JSR內(nèi)的Ca2+流入胞質(zhì),肌鈣蛋白與Ca2+

結合，觸發(fā)肌絲滑行；

d)胞質(zhì)中Ca2+激活LSR膜上的鈣泵,回收入肌質(zhì)網(wǎng),肌肉舒張.第九十三頁，共一百零七頁。

圖2-43橫紋肌肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放機制A：鈣觸發(fā)鈣釋放機制示意圖肌膜去極化激活了L型鈣通道和Ca2+內(nèi)流，Ca2+結合于肌質(zhì)網(wǎng)的鈣結合位點，引起鈣釋放通道開放；B：電-機械(jīxiè)耦聯(lián)機制示意圖肌膜的去極化引起L型鈣通道電壓敏感肽段的位移，導致“拔塞”樣作用的構象改變，使肌質(zhì)網(wǎng)鈣釋放通道開放（引自KatzAM，2001）第九十四頁，共一百零七頁。(五)影響橫紋肌收縮效能的因素1.收縮效能表現(xiàn)(biǎoxiàn):張力、縮短程度、縮短速度2.等長收縮（isometriccontraction)：收縮時肌肉的長度保持不變而只有張力的增加，此種收縮形式謂之。3.等張收縮(isotoniccontraction):收縮時只發(fā)生肌肉縮短而張力保持不變的收縮形式。第九十五頁，共一百零七頁。影響收縮效能的因素：

a)前負荷：決定肌肉初長度長度-張力曲線最適初長度2.0~2.2μmb)后負荷：阻止肌肉縮短張力-速度曲線

c)肌肉收縮能力：指與前、后負荷無關的、決定肌肉收縮效能的內(nèi)在特性。其主要取決于興奮-收縮耦聯(lián)過程中胞質(zhì)內(nèi)Ca2+的