人體的基本生理功能

生理學(xué)－人體的基本生理功能第一部分細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能第二部分細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三部分細(xì)胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)制第四部分神經(jīng)肌肉接頭處興奮的傳遞第五部分骨骼肌的收縮第六部分生理功能的調(diào)節(jié)與整合第一部分細(xì)胞的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)(一)脂質(zhì)雙分子層

以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，具有穩(wěn)定性和流動性。(二)細(xì)胞膜蛋白質(zhì)

鑲嵌或貫穿于脂質(zhì)雙分子層中，生物膜具有的各種功能大多與其有關(guān)。有些作為抗原決定族=免疫信息(血型)；(三)細(xì)胞膜糖類多為短糖鏈，以共價鍵的形式與膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合，形成糖脂或糖蛋白。有些作為膜受體的“可識別”部分，能特異地與激素遞質(zhì)等結(jié)合。二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能●被動轉(zhuǎn)運(yùn)●主動轉(zhuǎn)運(yùn)指物質(zhì)順電位或化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。(一)被動轉(zhuǎn)運(yùn)1.單純擴(kuò)散(simplediffusion)

[CO2]i＞[CO2]o[O2]o＞[O2]i2.易化擴(kuò)散(facilitateddiffusion)

(1)概念:一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物質(zhì),需特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助”下,由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。

(2)分類:②經(jīng)載體的易化擴(kuò)散①經(jīng)通道的易化擴(kuò)散（1）經(jīng)通道的易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì):各種帶電離子[K+]i＞[K+]o[Na+]o＞[Na+]i（2）經(jīng)載體的易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子親水物質(zhì)

(二)主動轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport)

概念：指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。

分類：

③入胞和出胞式轉(zhuǎn)運(yùn)。②繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)（簡稱：聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)）；①原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)（簡稱：泵轉(zhuǎn)運(yùn)）；如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖分泌物排出融合處出現(xiàn)裂口囊泡向質(zhì)膜內(nèi)側(cè)移動膜性結(jié)構(gòu)包被=分泌囊泡高爾基復(fù)合體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成蛋白性分泌物出胞：囊泡膜與質(zhì)膜的某點(diǎn)接觸并融合囊泡的膜成為細(xì)胞膜的組成部分細(xì)胞膜上的受體對物質(zhì)的“辨認(rèn)”發(fā)生特異性結(jié)合=復(fù)合物復(fù)合物向膜表面的“有被小窩”移動“有被小窩”處的膜凹陷凹陷膜與細(xì)胞膜斷離=吞食泡吞食泡與胞內(nèi)體的膜性結(jié)構(gòu)相融合入胞:第二部分細(xì)胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能

多細(xì)胞生物體必須具備完善的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)以協(xié)調(diào)其正常的生理功能。細(xì)胞間傳遞信息的物質(zhì)多達(dá)幾百種：如遞質(zhì)、激素、細(xì)胞因子等?？缒ば盘栟D(zhuǎn)導(dǎo)主要涉及到：胞外信號的識別與結(jié)合、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、胞內(nèi)效應(yīng)等三個環(huán)節(jié)?？缒ば盘栟D(zhuǎn)導(dǎo)方式大體有以下兩類：

①離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)②G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)一、離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道大體有：化學(xué)、電壓、機(jī)械性門控通道如：化學(xué)性胞外信號(ACh)ACh+受體=復(fù)合體終板膜變構(gòu)=離子通道開放Na+內(nèi)流終板膜電位骨骼肌收縮電壓門控通道通道結(jié)構(gòu)與化學(xué)門控通道類似,但這類通道的開放是由膜電位控制.電壓門控通道廣泛存在于很多細(xì)胞(神經(jīng)細(xì)胞和肌細(xì)胞)機(jī)械門控通道存在于機(jī)械刺激敏感的細(xì)胞,由于機(jī)械刺激引起膜的局部變形或牽引直接激活膜上的機(jī)械門控通道(如內(nèi)耳毛細(xì)胞受外力作用發(fā)生彎曲).二、G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

外來化學(xué)物質(zhì)(如激素,遞質(zhì))與膜上的受體蛋白結(jié)合---作用于G蛋白(鳥苷酸結(jié)合蛋白)—直接作用于離子通道及影響細(xì)胞的代謝過程—完成信號跨膜傳導(dǎo)恩格斯在100多年前就指出：“地球上幾乎沒有一種變化發(fā)生而不同時顯示出電的變化”。人體及生物體活細(xì)胞在安靜和活動時都存在電活動，這種電活動稱為生物電現(xiàn)象（bioelectricity）。細(xì)胞生物電現(xiàn)象是普遍存在的，臨床上廣泛應(yīng)用的心電圖、腦電圖、肌電圖及視網(wǎng)膜電圖等就是這些不同器官和組織活動時生物電變化的表現(xiàn)。第三部分細(xì)胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)制一、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象●靜息電位：細(xì)胞處于相對安靜狀態(tài)時，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的恒定電位差。●動作電位：細(xì)胞活動時，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的變化的電位波動。2.RP實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（一）靜息電位(restingpotentialRP)1.概念：細(xì)胞處于相對安靜狀態(tài)時，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的電位差。

2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

3.證明RP的實(shí)驗(yàn)：（甲）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差。（乙）當(dāng)A電極位于細(xì)胞膜外，B電極插入膜內(nèi)時，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。（丙）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差。4.與RP相關(guān)的概念：靜息電位:細(xì)胞處于相對安靜狀態(tài)時，細(xì)胞膜內(nèi)外存在的電位差。膜電位:因電位差存在于膜的兩側(cè)所以又稱為膜電位（membranepotential）。習(xí)慣叫法:因膜內(nèi)電位低于膜外，習(xí)慣上RP指的是膜內(nèi)負(fù)電位。

RP值:哺乳動物的神經(jīng)、骨骼肌和心肌細(xì)胞為-70～-90mV，紅細(xì)胞約為-10mV左右。RP值描述:RP↑→膜內(nèi)負(fù)電位↑(-70→-90mV)=超極化RP↓→膜內(nèi)負(fù)電位↓(-70→-50mV)=去極化（二）動作電位(actionpotentialAP)

1.概念：可興奮細(xì)胞受到刺激，細(xì)胞膜在靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生一次短暫的、可逆的,并可向周圍擴(kuò)布的電位波動稱為動作電位。2.AP實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：去極化上升支下降支3.動作電位的圖形刺激局部電位閾電位去極化零電位反極化（超射）復(fù)極化（負(fù)、正）后電位4.動作電位的特征：①是非衰減式傳導(dǎo)的電位。②具有“全或無”的現(xiàn)象：“全”即同一細(xì)胞上的AP大小不隨刺激強(qiáng)度和傳導(dǎo)距離而改變的現(xiàn)象。

“無”就是如果刺激強(qiáng)度達(dá)不到閾值,就無動作電位產(chǎn)生5.動作電位的意義：

AP的產(chǎn)生是細(xì)胞興奮的標(biāo)志。

二、生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制（一）化學(xué)現(xiàn)象

要在膜兩側(cè)形成電位差，必須具備兩個條件：①膜兩側(cè)的離子分布不均，存在濃度差；②對離子有選擇性通透的膜。膜兩側(cè)[K+]差是促使K+擴(kuò)散的動力，但隨著K+的不斷擴(kuò)散，膜兩側(cè)不斷加大的電位差是K+繼續(xù)擴(kuò)散的阻力，當(dāng)動力和阻力達(dá)到動態(tài)平衡時，K+的凈擴(kuò)散通量為零→膜兩側(cè)的平衡電位。通透膜選擇性通透膜(1)靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)、外離子分布不勻

[Na+]i<[Na+]o≈1∶10,[K+]i＞[K+]o≈30∶1[Cl-]i<[Cl-]o≈1∶14,[A-]i＞[A-]o≈4∶1（二）靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制1.靜息電位的產(chǎn)生條件主要離子分布：膜內(nèi)膜外：(2)靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對離子的通透性具有選擇性

通透性：K+＞Cl-＞Na+＞A-

靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)外主要離子分布及膜對離子通透性2.RP產(chǎn)生機(jī)制的膜學(xué)說:∵靜息狀態(tài)下①細(xì)胞膜內(nèi)外離子分布不均；②細(xì)胞膜對離子的通透具有選擇性:K+＞Cl-＞Na+＞A-∴[K＋]i順濃度差向膜外擴(kuò)散[A-]i不能向膜外擴(kuò)散[K+]i↓、[A-]i↑→膜內(nèi)電位↓(負(fù)電場)[K+]o↑→膜內(nèi)電位↑(正電場)膜外為正、膜內(nèi)為負(fù)的極化狀態(tài)當(dāng)擴(kuò)散動力與阻力達(dá)到動態(tài)平衡時=RP結(jié)論:RP的產(chǎn)生主要是K＋向膜外擴(kuò)散的結(jié)果。

∴RP=K+的平衡電位1.AP產(chǎn)生的基本條件:①膜內(nèi)外存在[Na+]差:[Na+]i＞[Na+]O≈1∶10；②膜在受到閾刺激而興奮時，對離子的通透性增加：

即電壓門控性Na+、K+通道激活而開放。（三）動作電位的產(chǎn)生機(jī)制2.AP的產(chǎn)生機(jī)制:AP上升支AP下降支當(dāng)細(xì)胞受到刺激細(xì)胞膜上少量Na+通道激活而開放Na+順濃度差少量內(nèi)流→膜內(nèi)外電位差↓→局部電位當(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時→Na＋通道大量開放Na+順電化學(xué)差和膜內(nèi)負(fù)電位的吸引→再生式內(nèi)流∵[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵2.AP的產(chǎn)生機(jī)制:膜內(nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支）Na+通道關(guān)→Na+內(nèi)流停+同時K+通道激活而開放K＋順濃度差和膜內(nèi)正電位的吸引→K＋迅速外流膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到RP水平（AP下降支）Na+泵出、K+泵回，∴離子恢復(fù)到興奮前水平→后電位結(jié)論：①AP的上升支由Na＋內(nèi)流形成，下降支是K＋外流形成的，后電位是Na＋－K＋泵活動引起的。②AP的產(chǎn)生是不消耗能量的，AP的恢復(fù)是消耗能量的（Na＋－K＋泵的活動）。③AP=Na＋的平衡電位。證明：①Nernst公式的計(jì)算AP達(dá)到的超射值（正電位值）相當(dāng)于計(jì)算所得的ENa值。②應(yīng)用Na＋通道特異性阻斷劑河豚毒后，內(nèi)向電流全部消失（AP消失）。幾點(diǎn)說明：

1.刺激：①在細(xì)胞膜內(nèi)施加負(fù)相電流（或膜外施加正相電流）刺激時，會引起超極化，不會引發(fā)AP；相反，會引起去極化，引發(fā)AP；②刺激分：閾刺激、閾上刺激、閾下刺激，前二者能使膜電位去極化達(dá)到閾電位引發(fā)AP；后者只能引起低于閾電位的去極化（即局部電位）不會引發(fā)AP。2.閾電位：是激活電壓門控性Na+通道的臨界值。即閾電位先引發(fā)一定數(shù)量的Na+通道開放，Na+迅速大量內(nèi)流后，再引發(fā)更多數(shù)量的Na+通道開放，爆發(fā)AP。因此，當(dāng)膜電位達(dá)到閾電位后，導(dǎo)致Na+通道開放與Na+內(nèi)流之間出現(xiàn)再生性循環(huán)。三、細(xì)胞興奮后興奮性的變化（一)有關(guān)概念興奮性：活組織或細(xì)胞對外界刺激發(fā)生反應(yīng)的能力；或活組織或細(xì)胞對外界刺激產(chǎn)生AP的能力。興奮：組織受刺激后由靜息→活動或由活動弱→強(qiáng)的過程。抑制：組織受刺激后由活動→靜息或由活動強(qiáng)→弱的過程。刺激：能引起細(xì)胞或組織發(fā)生反應(yīng)的所有內(nèi)、外環(huán)境的變化。反應(yīng)：可興奮性組織對刺激的應(yīng)答表現(xiàn)。（二)細(xì)胞興奮后興奮性的變化

絕對不應(yīng)期：無論多強(qiáng)的刺激也不能再次興奮的期間。相對不應(yīng)期：大于原先的刺激強(qiáng)度才能再次興奮期間。超常期：小于原先的刺激強(qiáng)度便能再次興奮的期間。低常期：大于原先的刺激強(qiáng)度才能再次興奮的期間。

組織興奮后興奮性變化的對應(yīng)關(guān)系分期興奮性與AP對應(yīng)關(guān)系機(jī)制絕對不應(yīng)期降至零鋒電位鈉通道失活相對不應(yīng)期漸恢復(fù)負(fù)后電位前期鈉通道部分恢復(fù)超常期＞正常負(fù)后電位后期鈉通道大部恢復(fù)低常期＜正常正后電位膜內(nèi)電位呈超極化

四、局部興奮概念：閾下刺激引起的低于閾電位的去極化（即局部電位），稱局部反應(yīng)或局部興奮。特點(diǎn)：

①不具有“全或無”現(xiàn)象。其幅值可隨刺激強(qiáng)度的增加而增大。②電緊張方式擴(kuò)布。其幅值隨著傳播距離的增加而減小。③具有總和效應(yīng)：時間性和空間性總和。。

時間性總和空間性總和五、興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)（一）傳導(dǎo)機(jī)制：局部電流靜息部位膜內(nèi)為負(fù)電位，膜外為正電位興奮部位膜內(nèi)為正電位，膜外為負(fù)電位在興奮部位和靜息部位之間存在著電位差膜外的正電荷由靜息部位向興奮部位移動膜內(nèi)的負(fù)電荷由興奮部位向靜息部位移動形成局部電流膜內(nèi)：興奮部位相鄰的靜息部位的電位上升膜外：興奮部位相鄰的靜息部位的電位下降去極化達(dá)到閾電位，觸發(fā)鄰近靜息部位膜爆發(fā)新的AP局部電流：（二）傳導(dǎo)方式：無髓鞘N纖維的興奮傳導(dǎo)為近距離局部電流；有髓鞘N纖維的興奮傳導(dǎo)為遠(yuǎn)距離局部電流(跳躍式)。（三）傳導(dǎo)特點(diǎn)

1、生理完整性2、雙向性3、相對不疲勞性4、絕緣性5、不衰減性或“全或無”現(xiàn)象復(fù)習(xí)思考題1.靜息電位產(chǎn)生的原理是什么？如何證明？2.動作電位是怎么發(fā)生的？如何證明動作電位是鈉的平衡電位？3.發(fā)生興奮過程中，如何證明有興奮性的變化？為什么會發(fā)生這些變化？4.興奮是如何傳導(dǎo)的？影響傳導(dǎo)速度的因素有哪些？5.試比較局部電位和動作電位的區(qū)別。6.刺激引起神經(jīng)興奮的內(nèi)因和外因是什么？7.絕對不應(yīng)期是否指潛伏期？潛伏期是否等于引起興奮所需的最短刺激作用時間？8.神經(jīng)干上某點(diǎn)發(fā)生興奮后，除向前傳導(dǎo)外，能否逆?zhèn)?？為什么?.試比較改變刺激強(qiáng)度，單一神經(jīng)纖維與神經(jīng)干的動作電位變化？為什么？10.血K+濃度對興奮性、RP和AP有何影響？11、以下關(guān)于細(xì)胞膜離子通道的敘述,正確的是()A.在靜息狀態(tài)下,Na、K離子通道都處于關(guān)閉狀態(tài)B.細(xì)胞受刺激剛開始去極化時,鈉離子通道就大量開放C.在動作電位去極相,鉀離子通道也被激活,但出現(xiàn)較慢D.鈉離子通道關(guān)閉,出現(xiàn)動作電位的復(fù)極相E.鈉、鉀離子通道被稱為化學(xué)依從性通道12、刺激閾指的是()A.刺激強(qiáng)度不變,引起組織興奮的最適作用時間B.刺激時間不變,引起組織發(fā)生興奮的最小刺激強(qiáng)度C.用最小刺激強(qiáng)度,剛剛引起組織興奮的最短作用時間D.刺激時間不限,能引起組織興奮的最適刺激強(qiáng)度E.刺激時間不限,能引起組織最大興奮的最小刺激強(qiáng)度CB

第四部分

N—M(神經(jīng)肌肉)接頭處的興奮傳遞1、N-M接頭的結(jié)構(gòu)

接頭前膜：囊泡內(nèi)含ACh,并以囊泡為單位釋放ACh（稱量子釋放）。

接頭間隙：約50-60nm。接頭后膜：又稱終板膜。存在ACh受體（N2受體），能與ACh發(fā)生特異性結(jié)合。無電壓性門控性鈉通道。接頭間隙2.N-M接頭處的興奮傳遞過程當(dāng)神經(jīng)沖動傳到軸突末膜