生理學(xué)動(dòng)作電位肌肉收縮原理ppt課件.ppt

第二章細(xì)胞的基本功能 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu) 細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象 骨骼肌細(xì)胞收縮功能 1 本章要求 掌握1 單純擴(kuò)散 易化擴(kuò)散的概念 形式和特點(diǎn) 2 原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的概念和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制 3 靜息電位 動(dòng)作電位的概念及產(chǎn)生機(jī)制 4 動(dòng)作電位 局部反應(yīng)的特點(diǎn) 5 興奮在同一細(xì)胞上傳導(dǎo)的形式及特點(diǎn) 6 興奮 收縮耦聯(lián)的概念及其耦聯(lián)物質(zhì) 2 第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 一 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概述細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成 此外還有極少量的糖類物質(zhì) 液態(tài)鑲嵌模型 fluidmosaicmodel 的基本內(nèi)容是 膜以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架 其中鑲嵌著具有不同分子結(jié)構(gòu)和生理功能的蛋白質(zhì) 3 細(xì)胞膜的液態(tài)鑲嵌模型 4 二 細(xì)胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 細(xì)胞外 細(xì)胞內(nèi) 5 轉(zhuǎn)運(yùn)方式 1 單純擴(kuò)散 2 易化擴(kuò)散 載體方式 通道方式 3 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 4 團(tuán)塊物質(zhì) 出胞 入胞 6 一 單純擴(kuò)散 概念 是一種簡(jiǎn)單的物理擴(kuò)散 沒有生物學(xué)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制參與 脂溶性物質(zhì)順濃度差通過細(xì)胞膜的過程 舉例 O2 CO2 NH3特點(diǎn) 順濃度差 不消耗能量影響擴(kuò)散因素 膜兩側(cè)的濃度差 膜對(duì)物質(zhì)的通透性 7 二 易化擴(kuò)散 概念 不溶于或難溶于脂質(zhì)的物質(zhì)在脂蛋白幫助下順濃度差通過細(xì)胞膜的過程 類型 載體運(yùn)輸通道運(yùn)輸電壓門控化學(xué)門控 8 1 載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散 9 2 通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散示意圖 10 門控離子通道分為三類 1 電壓門控通道 在膜去極化到一定電位時(shí)開放 如神經(jīng)元上的Na 通道 2 化學(xué)門控通道 受膜環(huán)境中某些化學(xué)物質(zhì)的影響而開放 這類化學(xué)物質(zhì) 配基 主要來自細(xì)胞外液 如激素 遞質(zhì)等 3 機(jī)械門控通道 當(dāng)膜的局部受牽拉變形時(shí)被激活 如觸覺的神經(jīng)末梢 聽覺的毛細(xì)胞等都存在這類通道 11 易化擴(kuò)散的影響因素 膜兩側(cè)物質(zhì)濃度差和電位差 膜上載體的數(shù)量或通道開放的數(shù)量易化擴(kuò)散特點(diǎn) 特異性 載體 通道 飽和現(xiàn)象 競(jìng)爭(zhēng)性抑制 12 三 主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) 概念 細(xì)胞通過本身的某種耗能過程 將某種物質(zhì)的分子或離子由膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一側(cè)的過程 分類 原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)二者區(qū)別 原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 直接利用ATP能量繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 間接利用ATP能量特點(diǎn) 耗能并逆電 化學(xué)差進(jìn)行 13 原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖 14 繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 15 鈉 鉀泵 sodium potassiumpump 簡(jiǎn)稱鈉泵 也稱Na K 依賴式 作用 在消耗代謝能的情況下逆濃濃度差將細(xì)胞內(nèi)的3個(gè)Na 移出膜外 同時(shí)把細(xì)胞外的2個(gè)K 移入膜內(nèi) 因而保持了膜內(nèi)高K 和膜外高Na 的不均衡離子分布 16 意義 鈉泵活動(dòng)造成的細(xì)胞內(nèi)高K 是許多代謝過程的必需條件 鈉泵將Na 排出細(xì)胞將減少水分子進(jìn)人細(xì)胞內(nèi) 對(duì)維持細(xì)胞的正常體積有一定意義 鈉泵活動(dòng)能使鈉鉀離子逆濃度差和電位差進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn) 因而建立起一種勢(shì)能貯備 這種勢(shì)能是細(xì)胞內(nèi)外Na 和K 等順著濃度差和電位差移動(dòng)的能量來源 17 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)與被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的區(qū)別 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 需由細(xì)胞提供能量 不需外部能量 逆電 化學(xué)勢(shì)差 順電 化學(xué)勢(shì)差 使膜兩側(cè)濃度差更大 使膜兩側(cè)濃度差更小 18 四 入胞和出胞 19 第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能 跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式分為三類 離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 每類都通過各自不同的細(xì)胞信號(hào)分子完成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 20 一 由離子通道完成的跨膜信號(hào)傳遞 化學(xué)門控通道或配體門控通道 由化學(xué)物質(zhì)控制通道的開關(guān) 遞質(zhì) 激素等 例 終板膜化學(xué)門控通道2 門控通道 由跨膜電位大小控制通道的開關(guān) 例 鈉通道 跨膜電位控制3 機(jī)械門控通道 例 聽覺毛細(xì)胞 21 二 G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 22 由膜受體 G 蛋白 膜效應(yīng)器酶組成的跨膜信號(hào)傳遞系統(tǒng)和第二信使類物質(zhì)的生成 23 第二信使學(xué)說 G蛋白 GDP第一信使 RG蛋白 GTP效應(yīng)器酶蛋白激酶第二信使及其他第二信使前體細(xì)胞功能改變 24 1第一信使 激素 遞質(zhì)等2效應(yīng)器酶 腺苷酸環(huán)化酶 磷酯酶C等3第二信使 cAMP IP3 DG 受體 G蛋白 AC途徑 cAMP 受體 G蛋白 PLC途徑 IP3 DG 25 受體 G蛋白 AC途徑 26 受體 G蛋白 PLC途徑 磷脂酰二磷酸肌醇三磷酸肌醇二酰甘油 27 三 由酪氨酸激酶受體完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 胰島素和一些細(xì)胞因子的受體本身具有酪氨酸激酶的活性當(dāng)受體與相應(yīng)的化學(xué)信號(hào)結(jié)合時(shí) 可直接激活蛋白激酶引起受體自身的酪氨酸磷酸化和胞內(nèi)蛋白質(zhì)的酪氨酸殘基磷酸化 并由此實(shí)現(xiàn)細(xì)胞外信號(hào)對(duì)細(xì)胞功能的調(diào)節(jié) 28 由受體完成的跨膜信號(hào)傳遞受體 細(xì)胞中能與某些化學(xué)物質(zhì)特異性結(jié)合 引發(fā)細(xì)胞特異生物學(xué)效應(yīng)的特殊結(jié)構(gòu) 受體本質(zhì) 蛋白質(zhì)或酶受體特征 特異性 飽和性 可逆性第二信使學(xué)說 激素 受體 第二信使 酶激活 29 激素的作用機(jī)制 1 通過膜受體傳遞調(diào)控信息 第二信使學(xué)說2 通過胞內(nèi)受體傳遞調(diào)控信息 基因表達(dá)學(xué)說 30 基因表達(dá)學(xué)說 31 第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象 生物電 bioc lectricity 是指一切活細(xì)胞無論處于靜息狀態(tài)還是活動(dòng)狀態(tài)都存在的電現(xiàn)象 32 33 跨膜電位產(chǎn)生機(jī)制 34 一 靜息電位 靜息電位 restingpotential RP 是指細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時(shí) 細(xì)胞膜兩側(cè)存在的電位差 意義 是動(dòng)作電位產(chǎn)生的基礎(chǔ) 35 產(chǎn)生條件主要有兩個(gè) 細(xì)胞內(nèi)外各種離子的濃度分布不均 即存在濃度差 在不同狀態(tài)下 細(xì)胞膜對(duì)各種離子的通透性不同 36 靜息電位產(chǎn)生機(jī)制1 37 靜息電位產(chǎn)生機(jī)制2 38 二 動(dòng)作電位 概念 動(dòng)作電位 actionpotential AP 是指細(xì)胞受刺激時(shí)在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴(kuò)布的電位變化 意義 是細(xì)胞處于興奮狀態(tài)的標(biāo)志 閾電位 能觸發(fā)動(dòng)作電位的膜電位臨界值 閾電位大約比正常靜息電位的絕對(duì)值小10 20mV 動(dòng)作電位的產(chǎn)生條件 靜息電位去極化達(dá)到閾電位水平 39 神經(jīng)纖維AP 心肌細(xì)胞AP 40 動(dòng)作電位的特點(diǎn) 動(dòng)作電位呈 全或無 現(xiàn)象 動(dòng)作電位一旦產(chǎn)生就達(dá)到它的最大值 其變化幅度不會(huì)因刺激的加強(qiáng)而增大 不衰減性傳導(dǎo) 動(dòng)作電位一旦在細(xì)胞膜的某一部位產(chǎn)生 就會(huì)立即向整個(gè)細(xì)胞膜傳布 而它的幅度不會(huì)因?yàn)閭鞑季嚯x的增加而減小 可迅速擴(kuò)布到整個(gè)細(xì)胞膜 脈沖式 由于絕對(duì)不應(yīng)期的存在 動(dòng)作電位不能重合在一起 動(dòng)作電位之間總有一定的間隔而形成脈沖式圖形 41 興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo) A靜息時(shí) B發(fā)生興奮后 C傳導(dǎo)過程中 42 動(dòng)作電位形成機(jī)制1 43 動(dòng)作電位形成機(jī)制2 44 三 局部電位 概念 達(dá)不到閾電位的局部去極化 45 局部反應(yīng)與動(dòng)作電位的區(qū)別 46 膜電位狀態(tài) 極化細(xì)胞膜兩側(cè)保持的內(nèi)負(fù)外正的狀態(tài) 去極化靜息電位減小甚至消失的過程 反極化膜內(nèi)電位由零變?yōu)檎档倪^程 復(fù)極化去極化 反極化后恢復(fù)到極化的過程 超極化靜息電位增大的過程 47 第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能 48 本節(jié)主要以骨骼肌為例討論以下內(nèi)容 1 骨骼肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)2 神經(jīng)興奮如何引起骨骼肌收縮 神經(jīng) 肌接頭處興奮傳遞 興奮 收縮耦聯(lián) 肌絲滑行學(xué)說3 骨骼肌的收縮形式4 影響骨骼肌收縮的因素 內(nèi)容提要 49 1 骨骼肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 骨骼肌細(xì)胞 肌纖維 50 肌原纖維結(jié)構(gòu) 51 細(xì)肌絲 52 橫橋作用 與肌動(dòng)蛋白結(jié)合 扭動(dòng) 解離 復(fù)位 再結(jié)合 有ATP酶活性 53 肌管系統(tǒng) 三聯(lián)管 54 肌管系統(tǒng)作用 55 骨骼肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 骨骼肌細(xì)胞 肌纖維 56 2 神經(jīng)肌肉接頭處興奮的傳遞 57 神經(jīng)肌肉接頭興奮傳遞過程 58 神經(jīng)肌肉接頭興奮傳遞特點(diǎn) 59 3 興奮收縮耦聯(lián) 概念 骨骼肌細(xì)胞興奮時(shí)肌膜產(chǎn)生的電變化導(dǎo)致肌肉收縮的機(jī)械變化的過程 Ca2 60 4 肌絲滑行學(xué)說 61 肌絲滑行過程 62 骨骼肌收縮過程 63 5 骨骼肌的收縮形式 等長(zhǎng)收縮 只有張力增加而無長(zhǎng)度改變的肌肉收縮形式 等張收縮 只有長(zhǎng)度縮短而無張力改變的肌肉收縮形式 64 骨骼肌的收縮形式 單收縮 肌肉受單次刺激而出現(xiàn)的獨(dú)立收縮 65 骨骼肌的收縮形式 復(fù)合收縮 肌肉受高頻刺激而出現(xiàn)的疊加收縮 66 67 6 影響骨骼肌收縮的主要因素 前負(fù)荷 肌肉收縮前就遇到的負(fù)荷 初長(zhǎng)度 前負(fù)荷作用下肌纖維所處的最初長(zhǎng)度 前負(fù)荷對(duì)收縮的影響 在一定范圍內(nèi) 前負(fù)荷愈大 初長(zhǎng)度愈長(zhǎng) 收縮力愈大 最適初長(zhǎng)度時(shí) 肌肉收縮能使肌肉產(chǎn)生最大張力 前負(fù)荷過大 初長(zhǎng)度過長(zhǎng) 收縮力降低 68 不同初長(zhǎng)度時(shí)粗 細(xì)肌絲重合程度和產(chǎn)生張力的關(guān)系示意圖 69 后負(fù)荷 肌肉收縮過程中所受的負(fù)荷 后負(fù)荷對(duì)收縮的影響 先產(chǎn)生張力 后出現(xiàn)縮短 縮短發(fā)生后張力不再增加 后負(fù)荷愈大 張力愈大 縮短出現(xiàn)愈遲 縮短的初速度和總長(zhǎng)度愈小 70 能影響肌肉收縮效果的肌肉內(nèi)部功能狀態(tài) 收縮能力好收縮效果好收縮能力差收縮效果差 71 心肌 心肌收縮具有以下特點(diǎn) 1 全或無 式收縮2 對(duì)細(xì)胞外液Ca2 的依賴性3 心肌細(xì)胞能抵抗過度延伸的特性 72 復(fù)習(xí)題 1 細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式有哪些 簡(jiǎn)述鈉 鉀泵的作用及意義 2 簡(jiǎn)述靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制及影響靜息電位大小的因素 3 何謂動(dòng)作電位 簡(jiǎn)述動(dòng)作電位的產(chǎn)生原理及特點(diǎn) 4 神經(jīng)纖維動(dòng)作電位的傳導(dǎo)形式有哪些 其傳導(dǎo)的特征是什么 5 試述骨骼肌神經(jīng) 肌接頭的興