生理學(xué)第二章-細(xì)胞的基本功能

第二章細(xì)胞的基本功能

細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞的跨膜信號(hào)傳導(dǎo)

細(xì)胞的生物電現(xiàn)象

肌細(xì)胞的收縮一、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)化學(xué)組分：脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、少量糖類液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)第一節(jié)細(xì)胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能（一）脂質(zhì)雙分子層：細(xì)胞膜的基本骨架主要包括：磷脂、膽固醇、糖脂其中磷脂：磷脂酰膽堿磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇(二)細(xì)胞膜的蛋白

●表面蛋白如:骨架蛋白●整合蛋白如通道、載體、

離子泵、轉(zhuǎn)運(yùn)體

(三)細(xì)胞膜的糖類

主要類型：寡糖和多糖鏈，與脂質(zhì)或蛋白結(jié)合

生成糖脂或糖蛋白。功能：細(xì)胞的特異性“分子標(biāo)記”（受體

或抗原等）單純擴(kuò)散易化擴(kuò)散通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡運(yùn)輸

轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)象轉(zhuǎn)運(yùn)方向是否需要膜蛋白是否消耗能量二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（一）單純擴(kuò)散(simplediffusion)對(duì)象：脂溶性物質(zhì)（O2、CO2、N2、類固醇激素）

小分子水溶性物質(zhì)（乙醇、尿素、甘油及H2O）不耗能無(wú)需膜蛋白介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)方向——順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)速度——膜對(duì)該物質(zhì)的通透性（二）易化擴(kuò)散(facilitateddiffusion)定義：非脂溶性或脂溶性甚小的物質(zhì)，借助膜蛋白的介導(dǎo)，由細(xì)胞膜高濃度側(cè)向低濃度側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。要點(diǎn)：對(duì)象：非脂溶性或脂溶性甚小的物質(zhì)不消耗能量，順濃度梯度需要膜蛋白（載體或通道）的介導(dǎo)分類：經(jīng)載體易化擴(kuò)散

經(jīng)通道易化擴(kuò)散經(jīng)通道易化擴(kuò)散

(facilitateddiffusionviaionchannel)本質(zhì)：貫穿脂質(zhì)雙層、中央帶有親水性孔道的膜蛋白對(duì)象：帶電離子（K+、Na+

、Ca2+

、Cl-）特點(diǎn)：1、離子選擇性（ionselectivity）孔道口徑、內(nèi)壁化

學(xué)結(jié)構(gòu)、帶電狀況等2、門控性（gatedcontrol）通道狀態(tài)：靜息、激活、失活

調(diào)控因素：膜電位、化學(xué)信號(hào)、機(jī)械刺激特點(diǎn)：3、順濃差或電位差，不耗能(ATP)

4、轉(zhuǎn)運(yùn)速率大于載體離子通道分類非門控通道門控通道電壓門控通道(voltage-gatedionchannel)化學(xué)門控通道(chemical-gatedionchannel)機(jī)械門控通道(mechanically-gatedionchannel)鉀漏通道縫隙連接電壓門控通道化學(xué)門控通道化學(xué)通道蛋白狀態(tài)：靜息、激活、失活※離子通道研究進(jìn)展

（請(qǐng)同學(xué)們?nèi)芜x一題，寫一篇綜述）離子通道（任選一種離子通道）與疾病水通道研究進(jìn)展水孔蛋白（aquaporin）美國(guó)PeterApre等2003年被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)經(jīng)載體易化擴(kuò)散

(facilitateddiffusionviacarrier)本質(zhì)：載體或轉(zhuǎn)運(yùn)體（transporter）:貫穿脂質(zhì)雙層整合蛋白對(duì)象：水溶性小分子（如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等）特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)特異性

（2）飽和現(xiàn)象

（3）競(jìng)爭(zhēng)性抑制（4）順濃差或電位差機(jī)制：

載體蛋白分子內(nèi)部的變構(gòu)（三）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport)定義：某些物質(zhì)在膜蛋白的幫助下，利用細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)逆濃度差和/或電位差進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。要點(diǎn)：對(duì)象：較小分子物質(zhì)逆電-化學(xué)梯度消耗能量，直接或間接來(lái)自于ATP需要離子泵或轉(zhuǎn)運(yùn)體的介導(dǎo)分類：原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

(primaryactivetransport)定義：直接利用代謝產(chǎn)生的能量（ATP）將離子逆濃度梯度和（或）電位梯度進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。離子泵化學(xué)本質(zhì)ATP酶較常見的離子泵鈉-鉀泵：質(zhì)膜鈣泵：質(zhì)膜、肌質(zhì)網(wǎng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，維持胞質(zhì)內(nèi)低Ca2+質(zhì)子泵：H+，K+-ATP酶：胃腺壁細(xì)胞膜和腎小管閏細(xì)胞膜，分泌H+H+-ATP酶：細(xì)胞器膜，維持胞質(zhì)的中性和細(xì)胞器的酸性鈉-鉀泵：鈉泵、Na+-K+-ATP酶作用：每分解1分子ATP可將3個(gè)Na+移出胞外，同時(shí)將2分子K+移入胞內(nèi)—胞外高Na+，胞內(nèi)高K+。激活：細(xì)胞內(nèi)Na+濃度升高，細(xì)胞外K+濃度升高。抑制劑：哇巴因細(xì)胞內(nèi)高鉀是細(xì)胞內(nèi)許多代謝反應(yīng)必需的條件；

e.g.核糖體合成蛋白。維持胞質(zhì)滲透壓和細(xì)胞容積的相對(duì)穩(wěn)定；是細(xì)胞生物電產(chǎn)生的前提條件；為繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)提供勢(shì)能儲(chǔ)備；生電效應(yīng)影響靜息電位的數(shù)值。

鈉泵的生理意義繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(又稱聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn))

(secondaryactivetransport)間接利用鈉泵分解ATP釋放的能量完成的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。即細(xì)胞膜利用鈉泵分解ATP釋放的能量所建立起的膜內(nèi)外Na+濃度差的勢(shì)能儲(chǔ)備，使其他物質(zhì)逆濃度梯度和（或）電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。轉(zhuǎn)運(yùn)體transporter：同向轉(zhuǎn)運(yùn)體反向轉(zhuǎn)運(yùn)體（交換體）Na+-H+交換和Na+-Ca+交換、Na+-K+-2Cl-同向轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。葡萄糖、氨基酸在小腸粘膜上皮的吸收及在腎小管上皮被重吸收的過(guò)程。甲狀腺上皮細(xì)胞的聚碘過(guò)程。神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙被神經(jīng)末梢重?cái)z取的過(guò)程。突觸囊泡從胞質(zhì)中攝取神經(jīng)遞質(zhì)。典型的繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)大分子或顆粒物質(zhì)通過(guò)由質(zhì)膜包圍形成囊泡，通過(guò)膜包裹、膜融合、膜離斷等過(guò)程，進(jìn)出細(xì)胞的過(guò)程。又稱批量運(yùn)輸特點(diǎn)：主動(dòng)、耗能、蛋白質(zhì)參與、膜面積改變形式：出胞（exocytosis）、入胞（endocytosis）（四）膜泡運(yùn)輸（vesiculartransport）出胞(exocytosis)

胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式排出細(xì)胞的過(guò)程。例如外分泌腺細(xì)胞排放酶原顆粒和粘液內(nèi)分泌腺細(xì)胞分泌激素神經(jīng)纖維末梢神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。形式持續(xù)性出胞：安靜自發(fā)調(diào)節(jié)性出胞：誘導(dǎo)釋放入胞(endocytosis)大分子物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊被細(xì)胞膜包裹后以囊泡的形式進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程形式：

吞噬：?jiǎn)魏思?xì)胞、巨噬細(xì)胞、

中性粒細(xì)胞

吞飲液相入胞：連續(xù)不斷受體介導(dǎo)入胞：選擇性受體介導(dǎo)入胞如:結(jié)合Fe2+的運(yùn)鐵蛋白、低密度脂蛋白的入胞一、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)概述第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（Signaltransduction）：生物學(xué)信息（興奮或抑制）在細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)換和傳遞，并產(chǎn)生生物效應(yīng)的過(guò)程?？缒ば盘?hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（Transmembranesignaltransduction）：生物活性物質(zhì)（激素、遞質(zhì)或細(xì)胞因子等）通過(guò)受體或離子通道的作用激活或抑制細(xì)胞功能的過(guò)程，也就是信號(hào)從胞外轉(zhuǎn)入胞內(nèi)的過(guò)程。細(xì)胞通訊（cellcommunication）接觸性依賴的通訊：細(xì)胞粘附、識(shí)別化學(xué)通訊：

內(nèi)分泌(endocrine)旁分泌(paracrine)自分泌(autocrine)化學(xué)突觸(chemicalsynapse)縫隙連接：如電突觸、閏盤外泌體(exosomes

)：細(xì)胞信號(hào)分子物理信號(hào)：如：聲、光、熱、電、磁等。化學(xué)信號(hào)：是最廣泛的信號(hào)分子。

如：激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子等。根據(jù)溶解性分：水溶性和脂溶性跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本過(guò)程三個(gè)階段：胞外信號(hào)的識(shí)別胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大胞內(nèi)效應(yīng)產(chǎn)生受體：是一類存在于靶細(xì)胞膜上或胞內(nèi)可識(shí)別并結(jié)合外源信號(hào)分子（配體），進(jìn)而引起靶細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的生物效應(yīng)的分子。其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，個(gè)別為糖脂。胞內(nèi)受體：少數(shù)疏水性信號(hào)分子穿過(guò)質(zhì)膜進(jìn)入胞內(nèi)（如：類固醇激素、甲狀腺激素、維生素D等）膜受體：大部分親水性的信號(hào)作用于膜受體配體：能與受體特異性結(jié)合的信號(hào)分子脂溶性分子：可直接穿膜進(jìn)入靶細(xì)胞水溶性分子：不能穿過(guò)靶細(xì)胞膜，只能經(jīng)膜上的信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞，所以又稱為第一信使(primarymessenger)。主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路一、離子通道型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體蛋白本身就是離子通道，例如：N2型ACh受體、谷氨酸促離子

型受體、甘氨酸受體、GABAa受體包括化學(xué)門控通道電壓門控通道機(jī)械門控通道N2-ACh受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)ACh與受體結(jié)合—通道開放—Na+、Ca2+內(nèi)流—細(xì)胞去極化—ACh被AChE分解—通道關(guān)閉。ACh不能被AChE分解—通道持續(xù)激活—受體脫敏。離子通道型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)陽(yáng)離子通道受體Cl--通道受體電壓門控通道受體機(jī)械門控通道受體調(diào)控因素化學(xué)物質(zhì)膜電位機(jī)械刺激調(diào)控機(jī)制一些化學(xué)物質(zhì)（激素、遞質(zhì)）和通道蛋白的特殊位點(diǎn)結(jié)合，引起通道蛋白構(gòu)象變化，使通道開放膜電位變化時(shí)，引起通道蛋白分子的構(gòu)象變化，使通道開放或關(guān)閉質(zhì)膜感受牽張刺激后引起其中的通道開放或關(guān)閉常見例子N2型乙酰膽堿受體，離子型谷氨酸受體GABAa受體、甘氨酸受體電壓門控性K+、Na+、Ca2+通道耳蝸毛細(xì)胞膜中的機(jī)械門控K+通道、動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞膜的機(jī)械門控Ca2+通道二、G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）：G蛋白（Gprotein）：G蛋白效應(yīng)器（Effector）：第二信使（Secondmessenger）：蛋白激酶（Proteinkinase）：主要的信號(hào)蛋白和第二信使G蛋白耦聯(lián)受體種類多如：腎上腺素能受體

5-HT受體、N1膽堿受體、氨基酸類遞質(zhì)、肽類激素受體無(wú)通道和酶活性7次跨膜2012

TheNoblePrizeinChemistry:Lefkowitz&KobilkaG蛋白-鳥苷酸結(jié)合蛋白α、β、γ三個(gè)亞單位α亞基能與GTP或GDP結(jié)合和GTP酶活性分子開關(guān)GDP-αβγGTP-α+βγ（失活型）（激活型）GTP酶“分子開關(guān)”失活型G蛋白激活型G蛋白Ｇ蛋白循環(huán)G

種類效應(yīng)分子細(xì)胞內(nèi)信使靶分子

sAC活化↑c(diǎn)AMP↑PKA活性↑

iAC活化↓cAMP↓PKA活性↓

qPLC活化↑Ca2+、IP3、DAG↑PKC活化↑

tcGMP-PDE活性↑c(diǎn)GMP↓Na+通道關(guān)閉哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的G

亞基種類及效應(yīng)G蛋白的種類很多，每一類還有許多亞型不同的G蛋白可激活不同的酶，產(chǎn)生不同的信使分子主要的信號(hào)蛋白和第二信使G蛋白效應(yīng)器（Gproteineffector）

效應(yīng)器酶：催化生成第二信使

腺苷酸環(huán)化酶(AC)、磷脂酶C(PLC)、

磷脂酶A2(PLA2)、鳥苷酸環(huán)化酶(GC)離子通道轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白第二信使（secondmessenger）環(huán)磷酸腺苷(cAMP)、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)、Ca2+作用：使靶蛋白（蛋白激酶、離子通道）磷酸化、構(gòu)象變化G蛋白耦聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑受體-G蛋白-AC-cAMP-PKA途徑

失活型PKA激活型PKA生物效應(yīng)例如：運(yùn)動(dòng)時(shí)，心率，心肌收縮力運(yùn)動(dòng)交感神經(jīng)興奮釋放去甲腎上腺素心肌細(xì)胞膜上β1腎上腺素能受體Gs蛋白ACcAMPPKA功能蛋白磷酸化心率↑，心肌收縮力↑受體-G蛋白-PLC-IP3-Ca2+和DG-PKC途徑

■IP3激活I(lǐng)P3R促進(jìn)Ca2+釋放Ca2+依賴性生理反應(yīng)■DG激活PKC磷酸化下游蛋白質(zhì)

生理反應(yīng)。G蛋白偶聯(lián)受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)特點(diǎn)效應(yīng)出現(xiàn)較慢（多級(jí)酶催化）反應(yīng)較靈敏（生物放大效應(yīng)）作用較廣泛配體較多受體分布廣泛效應(yīng)器酶、第二信使的多樣性第二信使在胞漿擴(kuò)散效應(yīng)器較多Ca2+信號(hào)系統(tǒng)Ca2+總結(jié)：G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程效應(yīng)器酶G蛋白第一信使第二信使蛋白激酶或通道GDPαβγGTPαGTPG蛋白細(xì)胞功能改變?chǔ)力娄肎DP……G蛋白耦聯(lián)受體三、酶聯(lián)型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)酶聯(lián)型受體：自身具有酶的活性或能與酶結(jié)合的膜受體結(jié)構(gòu)特征：僅一個(gè)跨膜區(qū)段胞外結(jié)構(gòu)域含有可結(jié)合配體的部位胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域則具有酶的活性或含能與酶結(jié)合的位點(diǎn)分類：酪氨酸激酶受體和酪氨酸激酶結(jié)合型受體

如：生長(zhǎng)因子、胰島素、肽類激素鳥苷酸環(huán)化酶受體

如：心房鈉尿肽(ANP)、腦鈉尿肽（BNP）、NO絲氨酸/蘇氨酸激酶受體

如：TGF-β酪氨酸激酶受體：胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域具有酪氨酸激酶活性。酪氨酸激酶結(jié)合型受體：其本身無(wú)酶的活性，激活后與

胞內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)合，磷酸化下游酪氨酸殘基。鳥苷酸環(huán)化酶受體（guanylylcyclasereceptor）1998年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)RobertF.FurchgottLouisJ.IgnarroFeridMurad硝酸甘油治療心絞痛：

硝酸甘油→NO↑→結(jié)合可溶性鳥苷酸環(huán)化酶（GC）→三磷酸鳥苷（GTP）轉(zhuǎn)變成cGMP→激活PKG→舒張血管，增加血流量.絲氨酸/蘇氨酸激酶受體四、招募型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)單個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)無(wú)酶活性，不能進(jìn)行信號(hào)放大。五、核受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)核受體分類：類固醇激素受體、維生素D3受體甲狀腺激素受體、維甲酸受體第三節(jié)細(xì)胞的生物電活動(dòng)細(xì)胞在進(jìn)行生命活動(dòng)時(shí)都伴有電現(xiàn)象，稱為細(xì)胞生物電（bioelectricity）。

兩種主要表現(xiàn)形式：

●靜息電位（restingpotential，RP）

所有細(xì)胞都具有RP

●動(dòng)作電位（actionpotential，AP）

神經(jīng)、肌肉和部分腺細(xì)胞——細(xì)胞的跨膜電位（transmembranepotential）

或膜電位（membranepotential）細(xì)胞生物電是由帶電離子跨膜流動(dòng)產(chǎn)生的（一）靜息電位的測(cè)定和概念一、靜息電位細(xì)胞內(nèi)電位記錄

（一）靜息電位的概念

安靜狀態(tài)下，細(xì)胞膜兩側(cè)存在的外正內(nèi)負(fù)且相對(duì)平穩(wěn)的電位差。

范圍：-10mV~-100mV。通常是平穩(wěn)的直流電位（但在中樞內(nèi)的某些神經(jīng)細(xì)胞和具有自律性的心肌和平滑肌細(xì)胞可出現(xiàn)自發(fā)性的靜息電位波動(dòng)）。描述細(xì)胞膜兩側(cè)電荷分布狀態(tài)的術(shù)語(yǔ)：極化

(polarization):安靜時(shí)細(xì)胞膜兩側(cè)處于外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)。去極化(depolarization):靜息電位減小的過(guò)程或狀態(tài)。超級(jí)化(hyperpolarization):靜息電位增大的過(guò)程或狀態(tài)。

反極化(reversepolarization)：去極化至零電位后膜電位如進(jìn)一步變?yōu)檎怠３?overshoot):膜電位高于零電位的部分。復(fù)極化(repolarization):細(xì)胞膜去極化后再向靜息電位方向

恢復(fù)的過(guò)程。

1902年，Bernstein提出了膜學(xué)說(shuō)，認(rèn)為生物電現(xiàn)象的各種表現(xiàn)，主要是由于離子跨膜擴(kuò)散的結(jié)果。1、細(xì)胞內(nèi)外離子分布不均勻，產(chǎn)生濃度差；2、在不同狀態(tài)下，細(xì)胞膜對(duì)不同離子的通透性不同。（二）靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制1.細(xì)胞膜兩側(cè)離子的濃度差與平衡電位（1）

細(xì)胞膜內(nèi)外存在離子濃度差：膜內(nèi)K+高，膜外Na+高（鈉-鉀泵活動(dòng)的結(jié)果）離子胞內(nèi)胞外內(nèi)外濃度比平衡電位Na+121451:12+67K+1554.534:1-95Cl-4.21161:29-89Ca2+10-41.010000+123表哺乳動(dòng)物骨骼肌內(nèi)外離子的濃度(mmol/L)K＋平衡電位2.細(xì)胞膜在不同情況下對(duì)各種離子通透性不同，

安靜時(shí)對(duì)K+通透性大K+外流后，細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)形成電位差。K+外流的動(dòng)力：濃度差K+外流的阻力：電位差動(dòng)力阻力＝K＋電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=0Nernst方程理論證據(jù)Ex；

平衡電位，R：氣體常數(shù)，T：絕對(duì)溫度，F(xiàn)：法拉第常數(shù)，Z：離子價(jià)，[X]：離子濃度VmVENa+=+67mVEK+=-95mVECl-=-89mVECa2+=+123mV靜息電位實(shí)測(cè)值≠K+平衡電位？靜息狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)Na+

也具有通透性。但通透性較低（僅為K+通透性的1/100～1/50）。Na+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，可抵消K+外流形成的膜內(nèi)負(fù)電位。靜息電位實(shí)測(cè)值：K+和Na+跨膜流動(dòng)后共同作用形成。K＋Na＋靜息狀態(tài)下質(zhì)膜對(duì)不同離子的通透性:①

K+的通透性較高：非門控鉀通道神經(jīng)細(xì)胞膜→鉀漏通道心肌細(xì)胞膜→內(nèi)向整流鉀通道②Na+有一定通透性;③

Cl-不存在原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)→被動(dòng)分布;④

Ca2+通透性很低→忽略⑤

有機(jī)負(fù)離子幾乎不通透3.Na+-K+泵的生電作用Na+-K+泵活動(dòng)維持細(xì)胞膜內(nèi)高K+、膜外高Na+的離子分布狀

態(tài)，是K+、Na+跨膜擴(kuò)散形成靜息電位的基礎(chǔ)。Na+-K+泵活動(dòng)具有生電作用，使膜內(nèi)負(fù)值更大。影響靜息電位水平的因素細(xì)胞內(nèi)外K+濃度差膜對(duì)K+和Na+的相對(duì)通透性鈉泵活動(dòng)的水平（一）動(dòng)作電位的概念和特點(diǎn)一、動(dòng)作電位動(dòng)作電位：細(xì)胞在靜息電位基礎(chǔ)上接受有效刺激后產(chǎn)生的一個(gè)迅速的可向遠(yuǎn)處傳播的膜電位波動(dòng)。鋒電位：動(dòng)作電位的標(biāo)志后電位：后去極化電位（負(fù)后電位）后超極化電位（正后電位）去極相復(fù)極相負(fù)后電位正后電位“全或無(wú)”(allornone)動(dòng)作電位的幅度不因刺激的增強(qiáng)而隨之增大。不衰減傳播動(dòng)作電位在同一細(xì)胞膜上的傳播的幅度和波形保持不變。脈沖式發(fā)放，不融合動(dòng)作電位的特點(diǎn)（二）動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制1.電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力及其變化靜息狀態(tài)：Em=-70mVNa+電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=Em–ENa=-70–(+60)=-130mV（內(nèi)向電流）K+電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=Em-EK=-70-（-90）=+20mV（外向電流）-130mV+20mV電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力超射狀態(tài)：Em=+30mVNa+電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=Em–ENa=+30–(+60)=-30mV（內(nèi)向電流）K+電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=Em-EK=+30-（-90）=+120mV（外向電流）-30mV+120mV2.動(dòng)作電位期間細(xì)胞膜通透性的變化（1）電壓鉗技術(shù)驗(yàn)證（voltageclamp）內(nèi)向電流：膜發(fā)生去極化外向電流：膜發(fā)生復(fù)極化Hodgkin、Huxley1963年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)只有外向電流只有內(nèi)向電流電壓鉗技術(shù)與藥理學(xué)手段結(jié)合記錄到的全細(xì)胞膜電流電壓鉗技術(shù)的基本原理就是歐姆定律:I=V/R

細(xì)胞膜對(duì)鈉電導(dǎo)和鉀電導(dǎo)的電壓和時(shí)間依賴性示意圖單個(gè)離子通道活動(dòng)的離子電流膜片鉗技術(shù)驗(yàn)證（patchclamp）1991年，Neher，Sakaman獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)離子通道的功能狀態(tài)離子通道的功能狀態(tài)Na+通道K+通道當(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?jī)?nèi)流→局部電位當(dāng)膜內(nèi)電位達(dá)閾電位時(shí)→Na

通道大量開放Na+順濃度差和電位差（正反饋）→向膜內(nèi)擴(kuò)散

[Na+]i、[K+]o升高→激活Na+-K+泵，離子分布復(fù)到興奮前水平

AP的產(chǎn)生機(jī)制總結(jié):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)閉→Na+內(nèi)流停止＋同時(shí)K+通道開放增加細(xì)胞膜對(duì)K

通透性增加→K

順濃度差迅速外流膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到RP水平（AP下降支)三、動(dòng)作電位的觸發(fā)閾刺激→外在條件刺激（stimulus）

刺激參數(shù)：刺激強(qiáng)度、刺激的持續(xù)時(shí)間、刺激強(qiáng)

度-時(shí)間變化率閾值（thresholdvalue）/閾強(qiáng)度能引發(fā)動(dòng)作電位的最小刺激強(qiáng)度。閾刺激：相當(dāng)于閾強(qiáng)度的刺激

有效刺激：能產(chǎn)生AP的閾刺激或閾上刺激閾電位（thresholdpotential）→內(nèi)在條件可興奮細(xì)胞受到刺激發(fā)生興奮時(shí)，其膜電位去極化到某一臨界點(diǎn)就立刻爆發(fā)動(dòng)作電位，這一臨界點(diǎn)的膜電位稱為閾電位。一般比靜息電位小10~20mv（四）動(dòng)作電位的傳播局部電流：細(xì)胞興奮區(qū)和鄰旁未興奮區(qū)之間的

電流。AP在同一細(xì)胞的傳播無(wú)髓神經(jīng)纖維、肌纖維：局部電流有髓神經(jīng)纖維：跳躍式傳導(dǎo)動(dòng)作電位的傳導(dǎo)(conduction)無(wú)髓鞘神經(jīng)纖維的興奮傳導(dǎo)為近距離局部電流；有髓鞘神經(jīng)纖維的興奮傳導(dǎo)為遠(yuǎn)距離局部電流(跳躍式)動(dòng)作電位的傳播無(wú)髓鞘神經(jīng)纖維有髓鞘神經(jīng)纖維AP在細(xì)胞之間的傳播：縫隙連接（gapjunction）6個(gè)連接蛋白單體

(親水性孔道)(五)興奮性及其變化興奮性(excitability)機(jī)體的細(xì)胞或組織接受刺激產(chǎn)生反應(yīng)的能力或特性。興奮(excitation)、抑制（inhibition）可興奮細(xì)胞(excitablecell)受刺激后能產(chǎn)生動(dòng)作電位的細(xì)胞。如：神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞、腺細(xì)胞興奮性：可興奮細(xì)胞受刺激后產(chǎn)生動(dòng)作電位的能力。興奮：產(chǎn)生AP的過(guò)程或AP本身閾值/閾強(qiáng)度：是衡量細(xì)胞興奮性的指標(biāo)。細(xì)胞興奮后興奮性周期性變化ab:絕對(duì)不應(yīng)期bc:相對(duì)不應(yīng)期cd:超常期de:低常期組織興奮后興奮性變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系分期

興奮性

與AP對(duì)應(yīng)關(guān)系

機(jī)制絕對(duì)不應(yīng)期

降至零鋒電位Na+通道激活、失活相對(duì)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)呈超極化

三、電緊張電位和局部電位電緊張電位：由膜的被動(dòng)電學(xué)特性（膜電容、膜電阻、軸向電阻）決定其空間分布和時(shí)間變化的膜電位。特征：等級(jí)性電位衰減性傳導(dǎo)電位可融合局部電位局部電位：由少量Na+通道激活而產(chǎn)生的去極化膜電位波動(dòng)（也稱為局部反應(yīng)、局部興奮）。特征：等級(jí)性電位衰減性傳導(dǎo)沒有不應(yīng)期（總和現(xiàn)象）如：感受器電位、終板電位特征：●等級(jí)性電位●衰減性傳導(dǎo)●沒有不應(yīng)期（總和現(xiàn)象）空間性總和時(shí)間性總和根據(jù)功能特性根據(jù)神經(jīng)支配根據(jù)形態(tài)學(xué)特點(diǎn)

第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮

橫紋肌平滑肌

骨骼肌心肌平滑肌隨意肌非隨意肌

第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮神經(jīng)-肌接頭處的興奮傳遞興奮-收縮耦聯(lián)肌絲滑行一、骨骼肌神經(jīng)-肌接頭處的興奮傳遞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：神經(jīng)-肌接頭

(neuromuscularjunction)接頭前膜：ACh突觸小泡接頭間隙：細(xì)胞外液接頭后膜：N2型ACh-R、AChE

(即終板膜)神經(jīng)-肌接頭處興奮傳遞的過(guò)程（電-化學(xué)-電）運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢動(dòng)作電位↓接頭前膜去極化↓電壓門控鈣通道開放↓Ca2+進(jìn)入運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢↓突觸囊泡出胞、ACh釋放↓ACh激活N2-ACh受體通道↓終板膜對(duì)Na+、K+通透性增高

(Na+內(nèi)流為主)↓終板膜去極化（終板電位）↓激活電壓門控鈉通道↓肌膜動(dòng)作電位膽堿酯酶分解筒箭毒堿α-銀環(huán)蛇毒肉毒桿菌除皺術(shù)有機(jī)磷中毒重癥肌無(wú)力（二）橫紋肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特征1.肌原纖維和肌節(jié)2.肌管系統(tǒng)：指包繞在每一條肌原纖維周圍的膜性囊管狀結(jié)構(gòu)。

●橫管(T管):肌細(xì)胞膜垂直于肌原纖維向內(nèi)凹陷而形成的管道。作用：將AP→細(xì)胞內(nèi)部●縱管（L管，肌質(zhì)網(wǎng)）：與肌原纖維平行。作用：對(duì)Ca2+儲(chǔ)存、釋放和再聚集→收縮和舒張縱行肌質(zhì)網(wǎng)（LSR）：在肌原纖維周圍的肌質(zhì)網(wǎng)（SR），

LSR上有鈣泵；

連接肌質(zhì)網(wǎng)（JSR）：與T管相接觸的末端膨大或呈扁平狀,

稱為JSR或終池；

JSR上有鈣釋放通道（ryanodine受體，RYR），與JSR相對(duì)的T管膜上有L型鈣通道三聯(lián)管結(jié)構(gòu)粗肌絲:

肌球（凝）蛋白頭部—橫橋與肌動(dòng)蛋白可逆結(jié)

合、具有ATP酶活性桿部—構(gòu)成主干細(xì)肌絲細(xì)肌絲：三種蛋白肌動(dòng)蛋白—構(gòu)成主干、具有橫

橋結(jié)合位點(diǎn)原肌球蛋白—阻止肌動(dòng)蛋白與

橫橋結(jié)合肌鈣蛋白—通過(guò)構(gòu)象改變啟動(dòng)

收縮過(guò)程肌絲的分子結(jié)構(gòu)(三)橫紋肌的收縮機(jī)制：肌絲滑行理論

證據(jù)：暗帶不變，明帶和H帶變化一致。肌絲滑行理論肌絲滑行的過(guò)程橫橋周期：肌球蛋白橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合、扭動(dòng)和復(fù)位的過(guò)程。動(dòng)作電位沿肌膜、T管膜傳播→激活T管膜上L型鈣通道L型鈣通道變構(gòu)(骨骼肌)激活JSR的RYR→JSR內(nèi)Ca2+釋放