生理學(xué)資料：緒論與細胞基本功能

1、第一章 緒論 第一節(jié) 生理學(xué)的研究對象 一、生理學(xué)的研究對象 生理學(xué)是生物科學(xué)的一個分支，是研究生物機體的各種生命現(xiàn)象，特別是機體各組成部分的功能及實現(xiàn)其功能的內(nèi)在機制的一門科學(xué)。人體生理學(xué)的任務(wù)是研究人體各個系統(tǒng)的器官和細胞的正?；顒舆^程、它們的功能表現(xiàn)及其內(nèi)部機制，以及體內(nèi)不同細胞、器官、系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系和相互作用。 二、生理學(xué)研究的不同水平 生理學(xué)研究是在細胞、器官和系統(tǒng)，以及整體這樣三個水平上進行的。 （一）細胞和分子水平的研究 屬于細胞生理學(xué)的范疇。細胞的生理功能取決于其特殊的基因表達，在不同的環(huán)境條件下，各種基因的表達水平也可發(fā)生改變，因此生理學(xué)的研究還要深入到分子的水平，應(yīng)用分

2、子生物學(xué)的理論和技術(shù)來分析和認識細胞的功能及其調(diào)節(jié)機制。 （二）器官和系統(tǒng)水平的研究 （三）整體水平的研究 整體水平的研究就是以完整的機體為對象，觀察和分析在各種環(huán)境條件和機體生理條件下各個器官、系統(tǒng)的活動以及它們之間的相互聯(lián)系、相互制約、相互協(xié)調(diào)而達到整合、統(tǒng)一的規(guī)律。 第二節(jié) 機體的內(nèi)環(huán)境 成人體內(nèi)的液體約占體重的60%,稱為體液,其中2/3分布在細胞內(nèi)，稱為細胞內(nèi)液; 1/3分布在細胞外，稱為細胞外液。細胞外液中，約1/4分布在心血管系統(tǒng)內(nèi)，即血漿；其余3/4為分布在組織間隙中的組織液和少量存在于一些體腔內(nèi)的液體。人體的絕大多數(shù)細胞并不直接與外界環(huán)境相接觸，它們直接接觸的是細胞外液。因此

3、細胞外液成為體內(nèi)細胞直接接觸的環(huán)境，稱之為內(nèi)環(huán)境。 內(nèi)環(huán)境的各種物理的和化學(xué)的因素是保持相對穩(wěn)定的，稱為內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)是細胞能維持正常生理功能的必要條件，也是整個機體能維持正常生命活動的必要條件。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的保持，是機體各個細胞、器官和系統(tǒng)的活動，以及機體與環(huán)境相互作用的結(jié)果。 第三節(jié) 生理功能的調(diào)節(jié) 一、神經(jīng)調(diào)節(jié) 神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本過程是反射。反射活動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)稱為反射弧。反射弧由五個基本部分組成，即感受器、傳入神經(jīng)纖維、反射中樞、傳出神經(jīng)纖維和效應(yīng)器。神經(jīng)調(diào)節(jié)的過程迅速，作用比較局限和精確。 二、體液調(diào)節(jié) 體液調(diào)節(jié)是指機體的某些細胞能生成并分泌某些特殊的化學(xué)物質(zhì)，后者經(jīng)由各種體液途

4、徑到達全身組織細胞或某些特殊的組織細胞，通過作用于細胞上相應(yīng)的受體，改變細胞的活動，從而實現(xiàn)其調(diào)節(jié)作用。體內(nèi)有多種內(nèi)分泌細胞，能分泌各種激素；激素由血液運輸至全身各處，調(diào)節(jié)細胞的活動。有遠距分泌、旁分泌、神經(jīng)分泌等多種形式。 三、自身調(diào)節(jié) 許多組織、細胞不依賴于外來的神經(jīng)或體液因素，自身能對周圍環(huán)境變化發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)，稱為自身調(diào)節(jié)。 第四節(jié) 體內(nèi)的控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由控制部分和受控部分組成，可分為非自動控制、反饋控制和前饋控制。 一、非自動控制系統(tǒng) 非自動控制系統(tǒng)是一個開環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)受控部分的活動不會反過來影響控制部分的活動。這種控制方式是單向的，不能起自動控制的作用。 二、反饋控制系統(tǒng) 是

5、一個閉環(huán)系統(tǒng)，控制部分對受控部分發(fā)出指令，而受控部分則能將其活動的狀況作為反饋信息送回至控制部分，使控制部分能根據(jù)反饋信息來改變或調(diào)整自己的活動，兩者之間形成一個閉環(huán)聯(lián)系。如果反饋信息的作用是減低控制部分的活動，則這種反饋控制稱為負反饋；如果反饋信息能加強控制部分的活動，則稱為正反饋。 （一）負反饋控制系統(tǒng) 負反饋控制的作用是使系統(tǒng)的活動保持穩(wěn)定。內(nèi)環(huán)境理化因素的穩(wěn)態(tài)，就是依靠體內(nèi)許多的負反饋控制系統(tǒng)的活動來維持的。 （二）正反饋控制系統(tǒng) 正反饋的結(jié)果不是維持系統(tǒng)的平衡或穩(wěn)態(tài)，而是使一個生理過程持續(xù)地達到完成。 三、前饋控制 在控制部分向受控部分發(fā)出活動指令的同時，又通過另一快捷通路向受控部分

6、發(fā)出前饋信息，因此受控部分在接受來自控制部分的指令進行活動時，能及時得到前饋信息的調(diào)控，使活動更加準確。在整個控制過程中，前饋控制常常與反饋控制互相聯(lián)系和配合。 第二章 細胞的基本功能 細胞是構(gòu)成人體最基本的功能單位。 第一節(jié) 細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能 細胞都被細胞膜(質(zhì)膜)所包被，由于質(zhì)膜對各種物質(zhì)的選擇性通透和主動轉(zhuǎn)運，使胞漿與其外部環(huán)境相分隔。兩者的化學(xué)成分顯著不同。胞漿內(nèi)化學(xué)成分的相對獨立和穩(wěn)定對維持細胞內(nèi)功能蛋白的活性和正常新陳代謝具有至關(guān)重要的作用。此外，胞漿內(nèi)的細胞器如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體等也被與質(zhì)膜相似的膜結(jié)構(gòu)所包被，使各種細胞器內(nèi)的物質(zhì)構(gòu)成不同于胞漿，這對細胞器保持正常的

7、功能活動也是必需的。 一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu) 細胞膜和細胞器膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有極少量的糖類物質(zhì)。膜的液態(tài)鑲嵌模型認為膜是以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其間鑲嵌著許多具有不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。 (一)脂質(zhì)雙分子層 膜的脂質(zhì)主要由磷脂和膽固醇組成，磷脂占70%以上，膽固醇不超過30%，此外還有少量的鞘脂。它們以脂質(zhì)雙層的形式存在于細胞膜。磷脂中含量最多的是磷脂酰膽堿，含量最少的是磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。但磷脂酰肌醇在磷脂酶C的作用下可生成第二信使三磷酸肌醇和二酰甘油。磷脂是一種雙嗜性分子，其親水性基團朝向膜外或膜內(nèi)，而脂酰基鏈則兩兩相對，形成膜內(nèi)部的疏水區(qū)。 膜脂質(zhì)熔點低，在體

8、溫下呈液態(tài)，使膜具有流動性，并使細胞能進行變形運動。 膽固醇是膜脂質(zhì)的另一主要成分，在膜中具有流度阻尼器的功能。當遇到酒精、乙醚、麻醉劑等能使膜的流動性增大的制劑時，膽固醇可使磷脂雙層中脂?；渽^(qū)的流動性得以保持適度。 （二）細胞膜蛋白 細胞膜的主要功能都是通過膜蛋白來實現(xiàn)的。根據(jù)膜蛋白的功能，可分為酶蛋白、轉(zhuǎn)運蛋白、受體蛋白籌。根據(jù)在膜上存在的形式，可分為表面蛋白和整合蛋白。表面蛋白附著于膜的內(nèi)表面或外表面。整合蛋白是以其肽鏈一次或及反復(fù)多次穿越脂質(zhì)雙層為特征的。穿越質(zhì)膜的肽鏈片段主要是以疏水性氨基酸形成的螺旋，長度為20-30個氨基酸;這些肽段之間的親水性肽段則構(gòu)成胞外環(huán)或胞內(nèi)環(huán)，分別與細

9、胞外液或細胞內(nèi)液相接觸。與物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運功能有關(guān)的功能蛋白，如載體、通道、離子泵等，都屬于整合蛋白。 （三）細胞膜糖類 膜中的糖類即寡糖和多糖鏈以共價鍵形式與膜蛋白或膜脂質(zhì)結(jié)合，生成糖蛋白或糖脂。 二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運 (一)單純擴散 擴散的方向和速度取決于物質(zhì)在膜兩側(cè)的濃度差和膜對該物質(zhì)的通透性。 通透性取決于物質(zhì)的脂溶性、分子大小和帶電狀況。一般來說，脂溶性高(疏水性或非極性程度高)而分子量小的物質(zhì)容易穿越脂質(zhì)雙層。例如，O 2 、N 2 、CO 2 、乙醇、尿素等都屬于這類物質(zhì)。 水分子雖然是極性分子，但它的分子極小，又不帶電荷，所以膜對它仍是高度通透的。 (二)膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運 帶電離

10、子和分子量稍大的水溶性分子，其跨膜轉(zhuǎn)運需要膜蛋白的介導(dǎo)來完成。介導(dǎo)物質(zhì)轉(zhuǎn)運的膜蛋白可分為通道、載體、離子泵和轉(zhuǎn)運體。根據(jù)轉(zhuǎn)運的特點，又可分為被動轉(zhuǎn)運和主動轉(zhuǎn)運。 1經(jīng)載體的易化擴散 載體是一些貫穿脂質(zhì)雙層的整合蛋白，在溶質(zhì)濃度較高的一側(cè)與溶質(zhì)結(jié)合后，發(fā)生構(gòu)象改變，并在溶質(zhì)濃度較低的一側(cè)解離出溶質(zhì)。特征是:（1）轉(zhuǎn)運的方向是順濃度梯度;（2）轉(zhuǎn)運速率隨膜兩側(cè)溶質(zhì)濃度差的變化會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象;（3）載體結(jié)合位點與溶質(zhì)的結(jié)合具有化學(xué)結(jié)構(gòu)上的特異性;（4）會出現(xiàn)競爭性抑制。 葡萄糖跨膜進入細胞的過程是典型的經(jīng)載體的易化擴散。中介這一過程的膜蛋白是右旋葡萄糖載體或葡萄糖轉(zhuǎn)運體， 2經(jīng)通道的易化擴散 溶液中

11、的Na + 、Cl - 、K + 、Ca + 等離子借助于通道蛋白的介導(dǎo)，順濃度梯度或電位梯度的跨膜擴散，稱經(jīng)通道的易化擴散。介導(dǎo)這一過程的膜蛋白稱離子通道。離子通道有高度的離子選擇性，決定于孔道的口徑、孔道內(nèi)壁的化學(xué)結(jié)構(gòu)和帶電情況等?？煞譃殡妷洪T控通道、化學(xué)門控通道和機械門控通道等。 （ 1）電壓門控通道 通道的開、閉受膜兩側(cè)電位差的控制。如Na + 通道。 （ 2）化學(xué)門控通道 通道的開、閉受某些化學(xué)物質(zhì)的控制。通常被神經(jīng)遞質(zhì)或第二信使物質(zhì)激活，因此也稱配體門控通道。N 2 型乙酰膽堿受體陽離子通道即是其中的代表。 (3)水通道:水分子可經(jīng)水通道跨膜流動。每種水通道都有不同的組織分布和功能

12、特性。例如AQPl主要分布在紅細胞和腎小管;AQP2分布于集合管等。 3主動轉(zhuǎn)運 也稱原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運，是指細胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度跨膜轉(zhuǎn)運的過程。介導(dǎo)這一過程的膜蛋白稱為離子泵。離子泵可將細胞內(nèi)的ATP水解為ADP，并利用高能磷酸鍵貯存的能量完成離子的跨膜轉(zhuǎn)運。也稱作ATP酶。 (1)鈉-鉀泵: 簡稱鈉泵也稱Na + -K + ATP酶，當細胞內(nèi)Na + 濃度升高或細胞外K + 濃度升高時，都可激活鈉泵。鈉泵每分解1分子ATP，可將3個Na + 離子移出胞外和2個K + 離子移入胞內(nèi)，轉(zhuǎn)運過程是通過磷酸化和去磷酸化的反應(yīng)完成的。 鈉泵的活動具有重要的生理意義： 維持

13、細胞內(nèi)高 K + 、胞漿滲透壓和細胞容積的相對穩(wěn)定。 維持細胞內(nèi) pH的穩(wěn)定。 鈉泵活動造成的膜內(nèi)外 Na + 和K + 的濃度差，是細胞生物電活動的前提條件 生電性活動可使膜超極化，并在一定程度上影響靜息電位的數(shù)值。 Na + 在膜兩側(cè)的濃度差也是其他物質(zhì)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的動力。 (2)鈣泵:也稱Ca + -ATP酶。是廣泛分布于細胞膜、肌漿網(wǎng)或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的ATP酶。細胞膜鈣泵每分解1分子ATP可將1個Ca + 由胞漿轉(zhuǎn)運至胞外。 4繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 許多物質(zhì)在進行逆濃度梯度或電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運時，所需的能量來自Na + 在膜兩側(cè)的濃度勢能差，后者是鈉泵利用分解ATP釋放的能量建立的。這種間接利用

14、ATP能量的主動轉(zhuǎn)運過程稱為繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運。溶質(zhì)與Na + 向同一方向的轉(zhuǎn)運，稱為同向轉(zhuǎn)運;溶質(zhì)與Na + 向相反方向的轉(zhuǎn)運，稱為逆向轉(zhuǎn)運或交換.。 (l)Na + -葡萄糖同向轉(zhuǎn)運體:腸上皮細胞膜的頂端膜區(qū)，有Na + -葡萄糖的同向轉(zhuǎn)運體;基底側(cè)膜區(qū)，膜上有鈉泵和葡萄糖載體。鈉泵活動造成頂端膜區(qū)的膜內(nèi)、外形成Na + 濃度差。膜上的同向轉(zhuǎn)運體利用Na + 的濃度勢能，將腸腔中的Na + 和葡萄糖分子一起轉(zhuǎn)運至上皮細胞內(nèi)。這一過程是間接利用鈉泵分解ATP釋放的能量完成的葡萄糖分子主動轉(zhuǎn)運。進如上皮細胞的葡萄糖分子經(jīng)基底側(cè)膜上的葡萄糖載體擴散至組織液。 (2)Na + - Ca + 交換體:

15、是細胞膜上的一個逆向轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。在大多數(shù)組織細胞，以3個Na + 內(nèi)入和1個Ca + 外排的化學(xué)計量進行活動，以維持胞漿內(nèi)低游離Ca 2+ 的狀態(tài)。這在心肌細胞有著特別重要的意義，因為心肌細胞在興奮-收縮耦聯(lián)過程中流入細胞內(nèi)的Ca 2+ ，大部分是經(jīng)Na + -Ca + 交換排出的(少部分由肌膜上的鈣泵排出)。 (三)出胞和入胞 出胞是指細胞內(nèi)大分子物質(zhì)或物質(zhì)顆粒的外排。在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體合成，轉(zhuǎn)移到高爾基復(fù)合體，修飾成分泌囊泡，囊泡移向細胞膜的內(nèi)側(cè)，與細胞膜發(fā)生融合、破裂，最后將分泌物排出細胞。出胞有兩種形式:二種是胞內(nèi)合成的大分子物質(zhì)不間斷地排出細胞，它是細胞本身固有的功能活動;另一種則是

16、合成的物質(zhì)先貯存在胞內(nèi)，當受到化學(xué)信號或電信號的誘導(dǎo)時才排出細胞。 入胞是指大分子物質(zhì)或物質(zhì)的團塊進入細胞的過程。有兩種類型，分別稱為吞噬和吞飲。吞噬是指物質(zhì)顆粒或團塊進入細胞的過程，只發(fā)生在一些特殊的細胞，如巨噬細胞，中性粒細胞等。吞飲過程出現(xiàn)于幾乎所有的細胞，又分為液相入胞和受體介導(dǎo)入胞兩種。液相入胞是指細胞外液及其所含的溶質(zhì)連續(xù)不斷地以吞飲的方式進入胞內(nèi)，是細胞本身固有的活動。受體介導(dǎo)入胞則是被轉(zhuǎn)運的物質(zhì)分子首先與膜上的受體結(jié)合，移行到復(fù)衣凹陷，當受體與其結(jié)合物聚積到一定量時，該區(qū)進一步內(nèi)陷、離斷、形成吞飲泡，此過程也稱為內(nèi)化。 第二節(jié) 細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 膜受體大體可以分為三類:1）G蛋白

17、耦聯(lián)受體;2）酶耦聯(lián)受體;3）離子通道。 一、 G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) (一)參與G蛋白耦聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號分子 G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過膜受體、G蛋白、G蛋白效應(yīng)器、第二信使、蛋白激酶等一系列存在于細胞膜、胞漿及核中的信號分子實現(xiàn)的。 1G蛋白耦聯(lián)受體 7次穿膜的肽鏈構(gòu)成，也稱之為7次跨膜受體。胞漿側(cè)有結(jié)合G蛋白的部位，通過與配體結(jié)合后的構(gòu)象變化來結(jié)合和激活G蛋白。 2G蛋白 GTP結(jié)合蛋白是耦聯(lián)膜受體和效應(yīng)器蛋白(酶或離子通道)的膜蛋白。 3G蛋白效應(yīng)器 有兩種，即催化生成第二信使的酶和離子通道。酶主要是細胞膜上的腺苷酸環(huán)化酶(AC)，磷脂酶C(PLC)，磷酸二酯酶（PD

18、E）,以及磷脂酶A 2 。 4.第二信使 有cAMP、三磷酸肌醇（IP3），二酰甘油（DG），環(huán)一磷酸鳥苷（cGMP）和Ca 2+ 等。第二信使是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，調(diào)節(jié)的靶蛋白主要是各種蛋白激酶和離子通道。 5蛋白激酶 可分為兩大類:一類是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。 （二）幾種主要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式 1CAMP-PKA途徑 cAMP主要通過激活蛋白激酶A(PKA)來實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。在不同類型的細胞中PKA的底物蛋白不同，因此cAMP在不同的靶細胞中具有不同的功能。 2IP 3 -Ca 2+ 途徑 IP 3 結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌漿網(wǎng)膜上的IP 3 受體，導(dǎo)致其中Ca 2+

19、的釋放和胞漿Ca 2+ 濃度升高。Ca 2+ 作為第二信使，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有重要的作用。 3DG-PKC途徑 DG生成后留在膜的內(nèi)表面，激活蛋白激酶PKC，從而使底物蛋白磷酸化，產(chǎn)生多種生物效應(yīng)。 4.G蛋白-離子通道途徑 少數(shù)G蛋白可以直接調(diào)節(jié)離子通道的活動。也可通過第二信使來影響離子通道活動。 二、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) （一）具有酪氨酸激酶的受體 受體一般只有一個跨膜。當細胞外的信號分子與它的受體位點結(jié)合時，就引起胞漿側(cè)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域的激活，導(dǎo)致受體自身及(或)細胞內(nèi)靶蛋白的磷酸化。與G蛋白無關(guān)。 （二）結(jié)合酪氨酸激酶的受體 一旦與配體結(jié)合而被激活，就可和細胞內(nèi)的酪氨酸蛋白激酶形成復(fù)

20、合物，并通過對自身和底物蛋白的磷酸化作用把信號轉(zhuǎn)入細胞內(nèi)。 (三)具有鳥苷酸環(huán)化酶的受體 有一個跨膜 螺旋，一且配體結(jié)合于受體，將激活 GC的活性。 三、離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 通道的開放(或關(guān)閉)不僅決定離子本身的跨膜轉(zhuǎn)運，而且能實現(xiàn)化學(xué)信號的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)，因而這一信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑稱為離子通道介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。 電壓門控通道和機械門控通道通常不稱作受體。 第三節(jié) 細胞的生物電現(xiàn)象 細胞水平的電活動主要表現(xiàn)在細胞膜的兩側(cè)電位差的改變，因而也稱為跨膜電位。 一、細胞的靜息電位及其產(chǎn)生機制 （一）細胞的靜息電位 靜息電位是指細胞在末受刺激時存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。細胞膜外正內(nèi)負的狀態(tài)稱為極化;靜息電位

21、的增大稱為超極化;靜息電位減小稱為去極化;細胞膜去極化后再向靜息電位方向恢復(fù)，稱為復(fù)極化。 （二）靜息電位產(chǎn)生的機制 1離子的跨膜擴散 靜息電位主要是由離子的跨膜擴散形成的。離子跨膜擴散的驅(qū)動力有兩個:跨膜的離子濃度差和電位差。兩個驅(qū)動力的代數(shù)和稱為電化學(xué)驅(qū)動力。K + 受到濃度差的驅(qū)動力向膜外擴散，而擴散后形成的外正內(nèi)負的跨膜電位又會阻止它進一步向膜外擴散。當達到動態(tài)平衡時， K + 不再有跨膜的凈移動。此時的跨膜電位稱為K平衡電位。 在維持靜息電位的狀態(tài)下，有一個恒定的由膜內(nèi)流向膜外的 K + 電流;同時也存在著一個恒定的由膜外流向膜內(nèi)的Na + 電流。 2細胞膜鈉-鉀泵的作用 鈉-鉀泵在

22、膜內(nèi)、外離子不均勻分布的形成中具有關(guān)鍵作用，它活動時的生電作用也會直接影響靜息電位。 影響靜息電位水平的因素主要有三個:1）膜外K + 濃度;2）膜對K + 和Na + 的相對通透性;3）鈉-鉀泵活動的水平。 二、動作電位的產(chǎn)生機制 (一)細胞的動作電位 細胞在安靜狀態(tài)下，如果受到一個適當?shù)拇碳ぃる娢粫l(fā)生迅速的一過性的波動，這種膜電位的波動稱之為動作電位。神經(jīng)纖維受刺激后，膜電位首先從-7OmV迅速去極化至+50mV，形成動作電位的升支，隨后又迅速復(fù)極至接近靜息電位的水平，形成動作電位降支，兩者共同形成尖狀電位變化，稱為鋒電位。隨后出現(xiàn)膜電位低幅、緩慢的波動，稱為后電位。鋒電位具有動作電位

23、的主要特征，是動作電位的標志。 動作電位的幅度不因刺激強度的增大而增大。這一特性稱為動作電位的全或無特性。動作電位的另一特征是它的可擴播性。動作電位產(chǎn)生后并不局限于受刺激部位，而是迅速向周圍擴播，直至整個細胞的細胞膜都依次產(chǎn)生動作電位。動作電位的擴播是不衰減的，其幅度和波形始終保持不變。 (二)細胞成的被動電學(xué)特性 1膜電容和膜電阻 單純的脂質(zhì)雙層幾乎是絕緣的，相當于電容，膜中插入了許多通道蛋白，通道的數(shù)量和開放狀態(tài)，決定了膜的電阻。細胞膜兼有電容和電阻的特性。 2細胞的電纜特性 細胞的電纜特性所決定的膜電位分布也稱為電緊張電位。它的幅度，擴播的范圍和速度都是由膜的被動電學(xué)特性所決定的。電緊張

24、電位可以是去極化電位，也可能是超極化電位。 (三)動作電位的產(chǎn)生機制 1電化學(xué)驅(qū)動力 決定離子跨膜流動的方向和速度。某離子的驅(qū)動力等于膜電位與該離子平衡電位之差。離子的流動形成電流，內(nèi)向電流使膜去極化，而外向電流便膜復(fù)極化或超極化。 2動作電位期間膜電導(dǎo)的變化 在刺激作用下，細胞膜上首先出現(xiàn)的Na + 電導(dǎo)的迅速增加,使Na + 在強大的驅(qū)動力下形成Na + 內(nèi)向電流，膜迅速去極化，構(gòu)成鋒電位升支;隨后Na電導(dǎo)減小而K電導(dǎo)增大，在K + 驅(qū)動力作用下形成K + 外向電流，使膜復(fù)極化，構(gòu)成鋒電位降支。 3膜電導(dǎo)變化的機制是離子通道的活動 Na + 通道內(nèi)存在著兩個獨立的閘門，將Na + 通道區(qū)分

25、為三個功能狀態(tài): 1）激活門m關(guān)閉和失活門h開放的靜息狀態(tài);2）兩個閘門都開放的激活狀態(tài);3）激活門m開放和失活門h關(guān)閉的失活狀態(tài)。兩個閘門的開閉狀態(tài)都是依賴于電壓和時間的。 通道由靜息狀態(tài)進入激活狀態(tài)的過程稱為激活，是膜去極化使激活門迅速開放的過程 ;由激活狀態(tài)進入失活狀態(tài)的過程稱為失活，是失活門h緩慢關(guān)閉的過程。已經(jīng)失活的通道不可能直接進入激活狀態(tài)，它只能隨著膜的復(fù)極化而進入靜息狀態(tài)，此過程稱為復(fù)活。K + 通道只有一個激活閘門，閘門的開、閉也是依賴于電位和時間的。去極化使閘門開放，但開放的速度較慢，所以K + 電流的增大發(fā)生在Na + 電流出現(xiàn)之后。只要去極化電位持續(xù)存在，K + 通道就

26、持續(xù)開放，直至復(fù)極時才逐漸關(guān)閉。這一過程稱為去激活。 4動作電位的發(fā)生 膜的去極化程度越大，Na + 通道開放概率和Na + 內(nèi)向電流也就越大。當刺激強度使膜去極化到某一臨界膜電位時，Na + 的內(nèi)向電流足以超過K + 的外向電流，從而使膜進一步去極化，較強的去極化又會使更多的Na + 通道開放和形成更強的Na + 內(nèi)流。如此便形成Na + 通道激活對膜去極化的正反饋，膜迅速去極化至接近鈉的平衡電位，形成陡峭的動作電份升支。能引起這一正反饋過程的臨界膜電位即閾電位，也稱燃點。外加刺激通過閾電位產(chǎn)生了動作電位。強度較弱而不能使膜去極化到閾電位的刺激可引起局部反應(yīng)。局部反應(yīng)的共同特征是:1）反應(yīng)幅

27、度隨刺激強度的增加而增大，不表現(xiàn)全或無的特征;2）在局部形成電緊張電位，或稱電緊張擴播，不能進行遠距離的不衰減擴播;3）局部反應(yīng)是可以疊加的，有空間總和與時間總和。 (四)動作電位的傳導(dǎo) 1動作電位的傳導(dǎo)機制 在動作電位的發(fā)生部位和鄰近未興奮部位間由于電位差，形成局部電流。動作電位的傳導(dǎo)是沿著細胞膜不斷產(chǎn)生新的動作電位，因而也稱作動作電位的擴播。這是它的幅度和形狀在長距離傳導(dǎo)中保持不變的原因。有髓神經(jīng)的局部電流是在郎飛結(jié)之間發(fā)生的，動作電位的這種傳導(dǎo)方式稱為跳躍式傳導(dǎo)。 2影響動作電位傳導(dǎo)的因素 (1)細胞膜的被動電學(xué)特性:電緊張電位的擴播范圍和擴播速度(達到穩(wěn)態(tài)所需的時間)，都會直接影響動作

28、電位的傳導(dǎo)速度。胞漿電阻的變化是影響傳導(dǎo)速度的重要因素。 (2)動作電位的去極化速度和幅度:去極化的速度越快，幅度越大，則傳導(dǎo)速度也就越快。與Na + 道的功能狀態(tài)和Na + 動力等因素有關(guān)。 (五)縫隙連接 一個細胞產(chǎn)生的動作電位，可通過流經(jīng)縫隙連接的局部電流直接擴播到另一個細胞。傳導(dǎo)興奮的速度快，沒有突觸延擱，且傳導(dǎo)呈雙向，有助于細胞群的同步性活動。 三、組織的興奮和興奮性 (一)興奮和可興奮細胞 興奮是動作電位的同義語或動作電位的產(chǎn)生過程。凡受刺激后能產(chǎn)生動作電位的細胞，包括神經(jīng)細胞、肌細胞和部分腺細胞，稱為可興奮細胞;而不能產(chǎn)生動作電位的細胞稱為非可興奮細胞?？膳d奮細胞受刺激后首先發(fā)生

29、的共同反應(yīng)就是產(chǎn)生動作電位。 (二)組織的興奮性和閾刺激 可興奮細胞受刺激后產(chǎn)生動作電位的能力稱為細胞的興奮性。 刺激是指細胞所處環(huán)境因素的變化。通常包括三個參數(shù):刺激強度、刺激的持續(xù)時間和刺激強度對時間的變化率。固定強度對時間的變化率和刺激持續(xù)時間，測量能使組織發(fā)生興奮的最小刺激強度，稱為閾強度。相當于閾強度的刺激稱為閾刺激。闌刺激或閾強度是衡量細胞興奮性最常用的指標，閾刺激增大表示興奮性下降;反之，表示興奮性升高。 (三)細胞興奮后興奮性的變化 細胞在發(fā)生興奮后，最初的一段時間，無論施加多強的刺激也不能使它再次興奮，這段時間稱為絕對不應(yīng)期。在絕對不應(yīng)期之后，在一定時間內(nèi)，高于閾強度的刺激可

30、使細胞產(chǎn)生興奮，這段時期稱為相對不應(yīng)期。相對不應(yīng)期過后，有的細胞先出現(xiàn)興奮性的輕度增高，此期稱為超常期;隨后又出現(xiàn)興奮性的輕度減低，此期稱為低常期。 絕對不應(yīng)期大約相當于鋒電位發(fā)生的時間，鋒電位可能發(fā)生的最大頻率受到絕對不應(yīng)期的限制。相對不應(yīng)期和超常期大約相當于負后電位出現(xiàn)的時期;低常期相當于正后電位出現(xiàn)的時期。出現(xiàn)不應(yīng)期的實質(zhì)是Na + 通道功能狀態(tài)的變化。絕對不應(yīng)期是由于膜上全部Na + 通道進入失活狀態(tài)造成的。相對不應(yīng)期則是由于膜逐漸復(fù)極而使Na + 通道由失活狀態(tài)逐漸復(fù)活到靜息狀態(tài)的過程;一但Na + 通道全部進入靜息狀態(tài)，相對不應(yīng)期也就結(jié)束。 (四)影響細胞興奮性的因素 閾刺激是使細

31、胞的膜電位從靜息電位水平達到閾電位水平所需的刺激強度。任何能影響靜息電位和閾電位之間差距的因素都可能影響細胞的興奮性。 1靜息電位 當閾電位保持不變，靜息電位減少會減小它與閾電位的差距，細胞興奮性因而提高。 2閾電位 閾電位上移，則細胞興奮性下降。決定閾電位的因素中最重要的是膜上Na + 通道的密度和功能狀態(tài)。細胞膜上處于靜息狀態(tài)的和處于失活狀態(tài)的Na + 通道的比例，是決定閾電位的關(guān)鍵因素。 3細胞外Ca 2+ 濃度 細胞外Ca 2+ 濃度升高，可使細胞的興奮性下降。 第四節(jié) 肌細胞的收縮 一、橫紋肌 (一)神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮的傳遞 神經(jīng)-骨骼肌接頭由接頭前膜、終板膜和接頭間隙組成。終板

32、膜上形成許多接頭皺褶。內(nèi)含許多囊泡即突觸小泡，內(nèi)含大量的ACh。在終板膜上有ACh受體，即N 2 型ACh受體陽離子通道。在終板膜的表面還分布有乙酰膽堿酯酶，可將ACh分解。 當動作電位沿神經(jīng)傳導(dǎo)到末梢時，接頭前膜去極化，膜上電壓門控Ca通道開放，Ca 2+ 內(nèi)流，啟動突觸小泡的出胞機制，使其與接頭前膜融合，釋放ACh。ACh擴散到終板膜，結(jié)合并激活了ACh受體陽離子通道，導(dǎo)致Na + 和K + 跨膜流動，使細胞膜去極化，這一去極化的電位變化為終板電位。終板電位通過電緊張電位刺激周圍的肌膜產(chǎn)生動作電位。 由一個ACh量子引起的終板膜電位變化稱為微終板電位。 (二)橫紋肌細胞的微細結(jié)構(gòu) 橫紋肌細

33、胞含有大量的肌原纖維和肌管系統(tǒng)。 1肌原纖維和肌節(jié) 每個肌細胞內(nèi)都含有上千條沿細胞長軸走行的肌原纖維。每條肌原纖維上明帶和暗帶交替分布。暗帶的中央有較亮的H帶，H帶的中央有M線；明帶中央有Z線或Z盤。兩個相鄰Z線之間的區(qū)域稱為肌節(jié)，是肌肉收縮和舒張的基本單位。暗帶中主要含有粗肌絲；明帶主要含有細肌絲，它的一端錨定在Z盤中，另一端可插入暗帶的粗肌絲之間。 2肌管系統(tǒng) 分兩套:一種是走行方向與肌原纖維垂直的管道，稱為橫管或T管，它是肌膜在明、暗帶交界處(骨骼肌)或Z線附近(心肌)向內(nèi)凹陷形成的。另一種管道的走行方向與肌原纖維平行，稱為縱管，也就是肌漿網(wǎng)（SR）。SR的管道交織成網(wǎng)，包繞在肌原纖維周

34、圍，也稱為縱行肌漿網(wǎng);其末端變得膨大或呈扁平形狀，與T管膜或肌膜(見于心肌)相接觸(但不連接)，這部分SR稱為連接肌漿網(wǎng)（JSR）。JSR膜上有Ca 2+ 釋放通道，或稱ryanodine受體(RYR)，與其對置的T管膜或肌膜上有L型Ca 2+ 通道。 (三)橫紋肌的收縮機制 肌絲滑行理論認為:橫紋肌的肌原纖維是由粗、細兩組與其走向平行的蛋白絲構(gòu)成，肌肉的伸長或縮短均通過粗、細肌絲在肌節(jié)內(nèi)的相互滑動而發(fā)生，肌絲本身的長度不變。 1.肌絲的分子組成 粗肌絲主要由肌球蛋白分子構(gòu)成。每個肌球蛋白分子呈桿狀，桿的一端有兩個球形的頭即橫橋。細肌絲由3種蛋白構(gòu)成，即肌動蛋白、原肌球蛋白和肌鈣蛋白。肌動蛋白

35、在肌絲中聚合成兩條鏈并相互纏繞形成螺旋，構(gòu)成細肌絲的主干。原肌球蛋白也由兩條膚鏈形成的雙螺旋分子，走行于肌動蛋白雙螺旋的淺溝附近，能阻止肌動蛋白分子與橫橋頭部結(jié)合，在肌肉收縮過程中起調(diào)節(jié)作用。肌鈣蛋白由T、I、C3個亞單位組成T與原肌球蛋白;I與肌動蛋白結(jié)合;C結(jié)合Ca 2+ ,并啟動收縮過程。 2.收縮過程 包括:）在肌肉處于舒張狀態(tài)時，橫橋結(jié)合的ATP被分解，橫橋處于高勢能狀態(tài)。肌絲上肌鈣蛋白與原肌球蛋白的復(fù)合物遮蓋了肌動蛋白的活化位點。）當胞漿內(nèi)Ca 2+ 濃度升高時，肌鈣蛋白與Ca 2+ 結(jié)合并發(fā)生構(gòu)象變化，暴露出肌動蛋白的活化位點，遂使肌球蛋白頭部與肌動蛋白結(jié)合。）橫橋頭部構(gòu)象的改變，使頭部向橋臂方向擺動45度，并拖動細肌絲向M線方向滑動，從而將橫橋頭部貯存的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閺埩Σ⑹辜」?jié)縮短。）在ADP解離的位點，馬上結(jié)合一個ATP分子，橫橋頭部對肌動蛋白的親和力明顯降低，遂使它與肌動蛋白解離。 橫橋與肌動蛋白結(jié)合、擺動、復(fù)位、再結(jié)合的過程，稱為橫橋周期。 (四)橫紋肌的興奮收縮耦聯(lián) 將電興奮和機械收縮聯(lián)系起來的中介過程，稱為興奮收縮耦聯(lián)。胞漿內(nèi)Ca 2+ 濃度升高和降低是引起肌肉收縮和舒張過程的關(guān)鍵。 1.興奮收縮耦聯(lián)的基本過程 包括:）肌膜上的動作電位沿肌膜和T管膜擴布至JSR，同時激活T管膜和肌膜上的L型C