細(xì)胞的基本功能課件

第二章細(xì)胞的基本功能細(xì)胞是人體和其他生物的基本結(jié)構(gòu)單位細(xì)胞生理學(xué)的主要內(nèi)容①細(xì)胞膜和組成其他細(xì)胞器的膜性結(jié)構(gòu)的基本化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)②物質(zhì)（或離子）的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能③跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)換功能④（以帶電離子跨膜運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的）細(xì)胞生物電和有關(guān)現(xiàn)象⑤細(xì)胞膜電變化肌細(xì)胞機(jī)械性收縮第二章細(xì)胞的基本功能細(xì)胞是人體和其他生物的基本結(jié)構(gòu)單位細(xì)1第一節(jié)細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層：特殊蛋白質(zhì)：屏障作用與物質(zhì)、能量和信息的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)換有關(guān)。第一節(jié)細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層2一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)脂質(zhì)雙分子層蛋白質(zhì)疏水性基團(tuán)親水性基團(tuán)液態(tài)鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)脂質(zhì)雙分子層蛋白質(zhì)疏水性基團(tuán)親水性3（一）脂質(zhì)雙分子層磷脂堿基：親水性基團(tuán)O-O-COCO甘油磷酸羥基鏈：疏水非極性基團(tuán)脂質(zhì)熔點(diǎn)較低，體溫下呈液態(tài)脂質(zhì)小體(Liposome)（一）脂質(zhì)雙分子層磷脂堿基：親水性基團(tuán)O-O-COCO甘油磷4膜兼有穩(wěn)定性和流動(dòng)性例：吞噬細(xì)胞通過毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞血管腔變形通過膜內(nèi)外二層雙分子層所含的脂質(zhì)不同。吞噬細(xì)胞膜兼有穩(wěn)定性和流動(dòng)性例：吞噬細(xì)胞通過毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞血管腔變5（二）細(xì)胞膜蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)以α-螺旋或球形結(jié)構(gòu)分散鑲嵌在雙分子層中表面蛋白結(jié)合蛋白（二）細(xì)胞膜蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)以α-螺旋或球形結(jié)構(gòu)分散鑲嵌在雙分子6（三）細(xì)胞膜糖類糖與膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合，多在膜的外面一側(cè)?？赡艹蔀榭乖瓫Q定簇或受體的可識(shí)別部分 （特異性標(biāo)志）。（三）細(xì)胞膜糖類糖與膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合，多在膜的外面一側(cè)。7二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能（一）單純擴(kuò)散simplediffusion擴(kuò)散：高濃度區(qū)域中的溶質(zhì)分子向低濃度區(qū)域移動(dòng)。（例：桂花香）通量—mol或mol數(shù)/秒?cm2與觀察平面兩側(cè)某物質(zhì)的濃度差成正比（如有多種物質(zhì)存在，與其他物質(zhì)無(wú)關(guān)，但電解質(zhì)受電場(chǎng)力影響）。二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能擴(kuò)散：高濃度區(qū)域中的溶質(zhì)分子向低8單純擴(kuò)散：細(xì)胞膜兩側(cè)的脂溶性溶質(zhì)分子按擴(kuò)散原理作跨膜運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)運(yùn)。某一物質(zhì)跨膜通量的大小由膜兩側(cè)該物的濃度差、脂溶性的大小以及分子大小、所帶電荷等決定。單純擴(kuò)散：細(xì)胞膜兩側(cè)的脂溶性溶質(zhì)分子按擴(kuò)散原理作跨膜運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)9（二）易化擴(kuò)散：

(facilitateddiffusion)不溶于脂質(zhì)或溶解度小的物質(zhì)在一些特殊膜蛋白分子的協(xié)助下由膜的高濃度一側(cè)向低濃度側(cè)移動(dòng)。其動(dòng)力同單純擴(kuò)散一樣，來自物質(zhì)自身的熱運(yùn)動(dòng)。（二）易化擴(kuò)散：不溶于脂質(zhì)或溶解度小的物質(zhì)在一些特殊膜蛋白分101、由載體(carrier)介導(dǎo)的易化擴(kuò)散高濃度低濃度物質(zhì)載體載體變構(gòu)結(jié)合位點(diǎn)其特點(diǎn)：1、載體蛋白有較高的結(jié)構(gòu)特異性。2、飽和現(xiàn)象3、競(jìng)爭(zhēng)性抑制（兩種結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)間）1、由載體(carrier)介導(dǎo)的易化擴(kuò)散高濃度低濃度物質(zhì)載112、由通道(channel)介導(dǎo)的易化擴(kuò)散常與帶電離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。水相孔道通道離子高濃度低濃度特異的通道蛋白質(zhì)：Na+通道、K+通道、Ca+通道。Ca2+通道：3種以上。K+通道：7種以上。2、由通道(channel)介導(dǎo)的易化擴(kuò)散常與帶電離子的跨膜12特點(diǎn)（與載體相比）：1、結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)因理化因素迅速改變，開放時(shí)離子極快速通過。2、對(duì)離子的選擇性沒有載體蛋白嚴(yán)格。3、開放時(shí)間十分短促，然后關(guān)閉。4、形成跨膜電流（離子電流），并常引起細(xì)胞的功能改變通道開放細(xì)胞跨膜電位變化或其他變化。即：外來信號(hào)特點(diǎn)（與載體相比）：1、結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)因理化因素迅速改變，開13電-化學(xué)勢(shì)：物質(zhì)濃度差和電場(chǎng)力所具有的勢(shì)能，為被動(dòng)擴(kuò)散的能量來源。（三）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport)：物質(zhì)由膜以某種方式提供了能量，逆電—化學(xué)勢(shì)差而跨膜移動(dòng)。必伴能源物質(zhì)（常常是ATP）的耗能。電-化學(xué)勢(shì)：物質(zhì)濃度差和電場(chǎng)力所具有的勢(shì)能，為被動(dòng)擴(kuò)散的能量14Na+、K+的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)研究得最充分，且重要：Na+-K+泵（鈉泵）2K+高K+（高

30倍）高Na+（高12倍）每分解1分子ATP3Na+sodium-potassiumpumpNa+、K+的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)研究得最充分，且重要：Na+-K+泵（15Na+泵活動(dòng)的意義：1、細(xì)胞內(nèi)高K+是許多代謝反應(yīng)的必需條件。2、建立細(xì)胞內(nèi)外的電-化學(xué)勢(shì)能儲(chǔ)備（即膜外高Na+要進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)高K+

要移出細(xì)胞），為神經(jīng)、肌肉組織具有興奮性、產(chǎn)生生物電現(xiàn)象的基礎(chǔ)。Na+泵活動(dòng)的意義：1、細(xì)胞內(nèi)高K+是許多代謝反應(yīng)的必需條件16（四）繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)能量來自細(xì)胞外Na+的高勢(shì)能，間接來自ATP高Na+葡萄糖水平Na+葡萄糖細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞間隙轉(zhuǎn)運(yùn)體N鈉泵Na+Na+水平（四）繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)能量來自細(xì)胞外Na+的高勢(shì)能，間接來自A17此外還有鈣泵（Ca2+-Mg2+依賴式ATP酶）、H+-K+泵等。此外還有鈣泵（Ca2+-Mg2+依賴式ATP酶）、H+-K+18（五）出胞與入胞式物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)大分子、物質(zhì)團(tuán)塊（固態(tài)或液態(tài)）出胞粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)排出（囊泡膜成為細(xì)胞膜的一部分）融合囊泡的移動(dòng)由膜內(nèi)外特殊的化學(xué)信號(hào)或膜電位改變，膜上Ca++通道開放Ca++內(nèi)流觸發(fā)。（五）出胞與入胞式物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)大分子、物質(zhì)團(tuán)塊（固態(tài)或液態(tài)）出胞19入胞再循環(huán)小泡細(xì)胞膜可反復(fù)循環(huán)使用低PH胞內(nèi)體內(nèi)移吞飲小泡附膜蛋白受體衣被凹陷入胞再循環(huán)小泡細(xì)胞膜可反復(fù)循環(huán)使用低PH胞內(nèi)體內(nèi)移吞飲小泡附20第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能(transmembranesignaling)各種化學(xué)分子（除少數(shù)可進(jìn)入細(xì)胞外）非化學(xué)刺激：電、機(jī)械、電磁波特異性受體細(xì)胞一、跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)概念的提出第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能(transmembrane21各種外界刺激跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞膜變化或其他細(xì)胞內(nèi)功能變化種類非常多transmembranesignaltransduction其途徑為數(shù)不多，作用形式較類似，涉及的膜蛋白也為數(shù)不多。因不同的細(xì)胞而異各種外界刺激跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞膜變化或其他細(xì)胞內(nèi)功能變化種類非22（一）通過具有特異感受結(jié)構(gòu)的通道蛋白完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1.化學(xué)(配體，ligand)門控通道

chemicallygatedchannel化學(xué)物質(zhì)細(xì)胞膜上特異性通道蛋白通道蛋白變構(gòu)而開放相應(yīng)的離子易化擴(kuò)散膜電位變化二、幾種主要的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式

（一）通過具有特異感受結(jié)構(gòu)的通道蛋白完成的1.化學(xué)(配23以神經(jīng)-肌接頭乙酰膽堿（acetylcholine,Ach）介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為例：肌細(xì)胞膜（終板）通道變構(gòu)、開放Na+內(nèi)流（K+外流）終板電位肌細(xì)胞興奮收縮N末梢Ach以神經(jīng)-肌接頭乙酰膽堿（acetylcholine,Ach24αβαγδAchα亞基單位為Ach結(jié)合點(diǎn)α2βγδ五聚體梅花型通道αβαγδAchα亞基單位為Ach結(jié)合點(diǎn)α2βγδ五聚體梅252.電壓門控通道

(voltage-gatedchannel)跨膜電位改變膜上某些通道蛋白的構(gòu)形改變（通道的激活）通道的開放跨膜離子流或新的電變化（通道所在部位膜的特有跨膜電位改變）其他細(xì)胞內(nèi)功能變化（如肌細(xì)胞收縮）跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)換2.電壓門控通道(voltage26電

通道構(gòu)形改變的機(jī)制，以Na+通道的α亞單位為例：電變化α螺旋位移通道構(gòu)型變化第4個(gè)跨膜α螺旋帶正電通道樣結(jié)構(gòu)（0.3×0.5)nm6個(gè)α螺旋6個(gè)α螺旋6個(gè)α螺旋6個(gè)α螺旋4個(gè)結(jié)構(gòu)域電通道構(gòu)形改變的機(jī)制，以Na+通道的α亞單位為例273.機(jī)械門控通道激活細(xì)胞膜中的機(jī)械門控通道例：聲波振動(dòng)聽毛受力細(xì)胞膜變形激活機(jī)械門控通道跨膜離子流機(jī)械刺激跨膜電位變化跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)3.機(jī)械門控通道激活細(xì)胞膜中的機(jī)械門控通道例：聲波振動(dòng)聽28細(xì)胞間通道：相鄰細(xì)胞間物質(zhì)交換的通道縫隙連接細(xì)胞間通道：相鄰細(xì)胞間物質(zhì)交換的通道縫隙連接29（二）由膜的特異性受體蛋白質(zhì)、G-蛋白和膜的效應(yīng)器酶組成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)鳥苷酸結(jié)合蛋白（G-蛋白）guaninenucleotide-bindingprotein（二）由膜的特異性受體蛋白質(zhì)、鳥苷酸結(jié)合蛋白（G-蛋白）30離子通道受體蛋白膜效應(yīng)器酶αβγ第二信使前體第二信使(secondmessenger)（inositoltriphosphatediacylglycerolG-蛋白（激活或抑制）

ATP

磷脂酰肌醇cAMP

IP3，DG蛋白激酶及其他13121腺苷酸環(huán)化酶磷脂酶C三磷酸酰肌醇二酰甘油離子通道受體蛋白膜效應(yīng)器酶αβγ第二信使前體第二信使(sec31（二）由酪氨酸激酶受體完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)化學(xué)刺激細(xì)胞膜表面的酪氨酸激酶受體(tyrosinekinasereceptor，激活后具有磷酸激酶活性）膜內(nèi)底物（的酪氨酸殘基）磷酸化細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)（二）由酪氨酸激酶受體完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)化學(xué)刺激細(xì)胞膜表面的32細(xì)胞間通信的氣體信息分子一氧化氮 (nitricoxide,NO)精氨酸NO合酶NO鳥苷酸環(huán)化酶GTPcGMP細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞間通信的氣體信息分子一氧化氮33第三節(jié)細(xì)胞的跨膜電變化一、神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞的生物電現(xiàn)象興奮性(excitability)：活組織或細(xì)胞對(duì)外界刺激發(fā)

生反應(yīng)的能力。興奮(excitation)：組織或細(xì)胞受刺激（產(chǎn)生動(dòng)作電位，繼而）表現(xiàn)出某種反應(yīng)（如細(xì)胞收縮或分泌）的現(xiàn)象。第三節(jié)細(xì)胞的跨膜電變化一、神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞的生物電現(xiàn)象興34閾強(qiáng)度或閾刺激，簡(jiǎn)稱閾值(threshold)：

刺激時(shí)的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度-時(shí)間變化率固定在某一（應(yīng)是中等程度的）數(shù)值時(shí)，引起組織興奮、即產(chǎn)生動(dòng)作電位所需的最小刺激強(qiáng)度。組織無(wú)論受到多么強(qiáng)大的刺激，都不能再產(chǎn)生興奮，這一段時(shí)期，稱為絕對(duì)不應(yīng)期(absoluterefractoryperiod)。刺激強(qiáng)度必須是大于該組織正常的閾強(qiáng)度才有可能引起新的興奮，這個(gè)時(shí)期稱為相對(duì)不應(yīng)期(relativerefractoryperiod)。在相對(duì)不應(yīng)期之后，組織還經(jīng)歷一段興奮性先是輕度增高，繼而又低于正常的時(shí)期，分別稱為超常期(supernormalperiod)和低常期(subnormalperiod)。閾強(qiáng)度或閾刺激，刺激時(shí)的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度-時(shí)間變化率固定在某一35

靜息電位：restingpotential指細(xì)胞未受刺激時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差，膜內(nèi)較膜外為負(fù)，在大多數(shù)細(xì)胞是一種穩(wěn)定的直流電位，哺乳動(dòng)物的肌肉和神經(jīng)細(xì)胞為-70~-90mv。動(dòng)作電位：actionpotential細(xì)胞在膜兩側(cè)產(chǎn)生的特殊形式的電變化。（一）單一細(xì)胞的跨膜靜息電位和動(dòng)作電位靜息電位：restingpotential指細(xì)胞36細(xì)胞-70mv去極化靜息電位超極化復(fù)極化0mv細(xì)胞-70mv去極化靜息電位超極化復(fù)極化0mv37靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)稱為膜的極化(polarization)當(dāng)靜息電位的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值加大的方向變化時(shí)，稱作膜的超極化(hyperpolarization)如果膜內(nèi)電位向負(fù)值減少的方向變化，稱作去極化或除極(depolarization)細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時(shí)膜內(nèi)所處的負(fù)值恢復(fù)，稱作復(fù)極化(repolarization)靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)稱為膜的極化(po380-70mV超射局部電位正后電位(超極化后電位)負(fù)后電位(去極化后電位)復(fù)極化閾電位去極化0-70mV超射局部電位正后電位(超極化后電位)負(fù)后電位(去39(神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞)在受到刺激發(fā)生興奮時(shí)，細(xì)胞膜在原有靜息電位的基礎(chǔ)上發(fā)生一次迅速而短暫的電位倒轉(zhuǎn)和復(fù)原。這種電位波動(dòng)可向周圍擴(kuò)布，稱為動(dòng)作電位，是各種可興奮細(xì)胞發(fā)生興奮時(shí)所具有的特征性表現(xiàn)。動(dòng)作電位上升支中零位線以上的部分，稱為超射值(overshoot)。動(dòng)作電位在描記的圖形上表現(xiàn)為一次短促而尖銳的脈沖樣變化，稱鋒電位(spikepotential)。(神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞)在受到刺激發(fā)生興奮時(shí)，細(xì)胞膜在原有靜息40鋒電位下降支最后恢復(fù)到靜息電位水平以前，膜兩側(cè)電位還要經(jīng)歷的微小、緩慢波動(dòng)，稱后電位(afterpotential)，一般先有負(fù)后電位（去極化后電位），再出現(xiàn)正后電位（超極化后電位）。在同一細(xì)胞上動(dòng)作電位大小不隨刺激強(qiáng)度和傳導(dǎo)距離而改變的現(xiàn)象，稱作“全或無(wú)”現(xiàn)象（allornonephenomenon）鋒電位下降支最后恢復(fù)到靜息電位水平以前，膜兩側(cè)電位還要經(jīng)歷的41（二）生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制膜學(xué)說：細(xì)胞生物電現(xiàn)象是由于某些帶電離子在細(xì)胞膜兩側(cè)的不均衡分布，以及膜對(duì)這些離子的通透性發(fā)生改變所造成的。（二）生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制膜學(xué)說：細(xì)胞生物電現(xiàn)象是由于某些帶421、靜息電位和K+平衡電位K+化細(xì)胞內(nèi)高K+膜內(nèi)高K+、膜對(duì)K+通透（對(duì)Na+不通透）K+外移膜內(nèi)負(fù)電、膜外正電K+濃度勢(shì)能差=（阻礙K+外移的）電勢(shì)能差，即膜兩側(cè)電-化學(xué)勢(shì)代數(shù)和為零膜內(nèi)外形成一穩(wěn)定的電位差，稱為K+平衡電位電1、靜息電位和K+平衡電位K+化細(xì)胞內(nèi)高K+膜內(nèi)高K+、膜對(duì)43其值：Nernst公式：EK=59.5lgK+

K+Oi(mv)EK:K+平衡電位，K+

K+

Oi、：膜兩側(cè)K+濃度。其值：Nernst公式：EK=59.5lgK+K+Oi442、鋒電位和鈉平衡電位閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流Na+通道很快失活(inactivation)。Na+通透性消失K+通透性K+外流Na+的平衡電位低Na+高K+局部高Na+2、鋒電位和鈉平衡電位閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+45觀察某離子通道的開關(guān)，即觀察某離子的電導(dǎo)經(jīng)典的電壓鉗（或電壓固定）實(shí)驗(yàn)對(duì)帶電離子來說，膜電導(dǎo)（電阻的倒數(shù)）就是膜通透性的同義語(yǔ)。為了研究動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制，即各種離子如何通過膜形成動(dòng)作電位的，Hodgkin等設(shè)計(jì)了電壓鉗（voltageclamp)如何通過實(shí)驗(yàn)研究上述內(nèi)容？觀察某離子通道的開關(guān)，即觀察某離子的電導(dǎo)經(jīng)典的電壓鉗（或電壓46實(shí)驗(yàn)：歐姆定律：I=VG跨膜電流，易測(cè)膜電導(dǎo)，要測(cè)膜兩側(cè)電位差，此電位隨離子跨膜移動(dòng)而變，用帶負(fù)反饋放大器（FBA）的特殊裝置使膜兩側(cè)電位固定在某一設(shè)定值，測(cè)得I，再算出G的方法稱電壓鉗實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)：歐姆定律：I=VG跨膜電流，易測(cè)膜電導(dǎo)，要測(cè)膜兩側(cè)47膜片鉗實(shí)驗(yàn)和單通道離子電流的記錄一種能夠記錄膜結(jié)構(gòu)中單一的離子通道蛋白分子的開放和關(guān)閉、亦即測(cè)量單通道離子電流和電導(dǎo)的技術(shù)，稱膜片鉗實(shí)驗(yàn)。patchclamp膜片鉗實(shí)驗(yàn)和單通道離子電流的記錄一種能夠記錄膜結(jié)構(gòu)中單一的離48二、動(dòng)作電位的引起和它在同一細(xì)胞的傳導(dǎo)（一）閾電位和鋒電位的引起膜內(nèi)負(fù)電位必須去極化到某一臨界值時(shí)，才能在整段膜引發(fā)一次動(dòng)作電位，這個(gè)臨界值大約比正常靜息電位的絕對(duì)值小10~20mv，稱為閾電位。二、動(dòng)作電位的引起和它在同一細(xì)胞的傳導(dǎo)（一）閾電位和鋒電位的49閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流Na+通道很快失活(inactivation)。Na+通透性消失K+通透性K+外流Na+的平衡電位閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流Na+通道很快50去極化達(dá)到閾電位水平進(jìn)一步加大Na+通道開放的機(jī)率，形成正反饋，稱為再生性循環(huán)，形成動(dòng)作電位陡峭的上升支。鋒電位的形成鋒電位的形成51閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流52（二）局部興奮及其特性閾下刺激少量Na+通道開放+電刺激造成的去極化膜局部較少的去極化，稱局部反應(yīng)或局部興奮(localexcitation)（二）局部興奮及其特性閾下刺激少量Na+通道開放+電刺激造成53閾電位局部電位閾電位局部電位54局部興奮的特點(diǎn)：①不是“全或無(wú)”式的，而是隨閾下刺激的增大而增大?？梢允灌徑哪ひ伯a(chǎn)生類似的去極化，但隨距離的增加而迅速減小以至消失，這一現(xiàn)象稱電緊張性擴(kuò)布(electrotonicpropation)。②局部興奮的特點(diǎn)：①不是“全或無(wú)”式的，而是隨閾下刺激的增大可55③可以互相疊加。有以下2種方式：膜的不同處產(chǎn)生的局部興奮經(jīng)電緊張性擴(kuò)布至某處而相互疊加起來，稱興奮的空間性總和(spatialsummation)。a.閾下刺激疊加后可能達(dá)到閾電位。①①②+②③可以互相疊加。有以下2種方式：膜的不同處產(chǎn)生的局部興奮經(jīng)電56當(dāng)前一刺激引起的局部興奮尚未消失時(shí)，與后一刺激引起的局部興奮發(fā)生疊加，稱為時(shí)間性總和。b.(temporalsummation)①②①②+當(dāng)前一刺激引起的局部興奮尚未消失時(shí)，與后一刺激引起的局部興奮57（三）興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)機(jī)制局部電流未興奮段膜去極化并達(dá)閾電位細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)大量Na+通道開放出現(xiàn)動(dòng)作電位動(dòng)作電位相鄰膜仍處于靜息狀態(tài)動(dòng)作電位的傳導(dǎo)（三）興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)機(jī)制局部電流未興奮段膜去極化并達(dá)58動(dòng)作電位的跳躍式傳導(dǎo)傳導(dǎo)速度快，節(jié)能saltatoryconduction髓鞘，不導(dǎo)電朗飛結(jié)，動(dòng)作電位、局部電位只能在此產(chǎn)生局部電流動(dòng)作電位的跳躍式傳導(dǎo)傳導(dǎo)速度快，節(jié)能s59第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能一、神經(jīng)骨骼肌細(xì)胞收縮的引起和收縮的機(jī)制（一）神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能一、神經(jīng)骨骼肌細(xì)胞收縮的引起和60N型乙酰膽堿受體（為化學(xué)門控通道）

局部電位（終板電位）動(dòng)作電位興奮收縮耦聯(lián)細(xì)胞收縮Ach（釋放量足以引起動(dòng)作電位，動(dòng)作電位Ca++Na+故為1對(duì)1傳導(dǎo)）N型乙酰膽堿受體（為化學(xué)門控通道）局部電位（終板電位）61每次釋放的Ach在肌肉興奮后迅速由膽堿脂酶降解箭毒

阻斷后膜Ach受體肌肉失去收縮能力有機(jī)磷農(nóng)藥抑制膽堿脂酶（農(nóng)藥中毒）每次釋放的Ach在肌肉興奮后迅速由箭毒阻斷62每個(gè)囊泡中儲(chǔ)存的Ach量通常是恒定的。釋放時(shí)“傾囊”釋放，稱為量子式釋放(quantalrelease)每個(gè)囊泡中儲(chǔ)存的Ach量通常是恒定的。釋放時(shí)“傾囊”釋放，稱63動(dòng)作電位，軸突末梢膜去極化電壓門控式Ca++通道開放C.間隙Ca++進(jìn)入軸突末梢囊泡移動(dòng)、排放Ach釋放入接頭間隙（Ach足量）終板膜表面的特殊通道蛋白分子構(gòu)象變化通道開放，Na+、K+及少量Ca++可通過Na+內(nèi)流，（K+外流），Na+內(nèi)流為主終板膜去極化，終板電位(end-platepotential)，大小與Ach釋放量成正比（個(gè)別囊泡自發(fā)釋放在終板膜上引起的微小電變化，稱微終板電位）擴(kuò)布，達(dá)到閾值時(shí)興奮收縮耦聯(lián)C.收縮動(dòng)作電位，軸突末梢膜去極化電壓門控式Ca++通道開放C.間隙64（二）骨骼肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)肌纖維內(nèi)含有上千條肌原纖維1.肌原纖維和肌小節(jié)粗肌絲細(xì)肌絲M線明帶H帶暗帶肌小節(jié)(sarcomere)Z線（二）骨骼肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)肌纖維內(nèi)含有上千條肌原纖維1.652.肌管系統(tǒng)縱管系統(tǒng)（L管）終末池三聯(lián)管肌細(xì)胞膜向內(nèi)凹入形成橫管系統(tǒng)（T管），環(huán)繞肌原纖維。管腔與細(xì)胞外液相通2.肌管系統(tǒng)縱管系統(tǒng)終末池三聯(lián)管肌細(xì)胞膜向內(nèi)凹入形成橫66（二）骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)

(excitation-contractioncoupling)在以膜的電變化為特征的興奮過程和以肌絲的滑行為基礎(chǔ)的收縮過程之間存在著某種中介性過程，稱為興奮-收縮耦聯(lián)。它包括：電興奮通過橫管系統(tǒng)伸向肌細(xì)胞深處；三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞，肌漿網(wǎng)（縱管系統(tǒng)）對(duì)Ca2+的釋放和再聚積。（二）骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)(exci67肌鈣蛋白Ca2+Ca2+高濃度Ca2+肌漿網(wǎng)終末池鈣泵動(dòng)作電位橫管1、橫管膜上有堵塞肌漿網(wǎng)Ca2+

通道的蛋白，可解除堵塞。2、通過細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流使Ca2+通道開放。（肌漿中濃度上升100倍）肌鈣蛋白Ca2+Ca2+高濃度Ca2+肌漿網(wǎng)終末池鈣泵動(dòng)作電68（三）骨骼肌收縮的分子機(jī)制滑行理論(slidingtheory):肌肉收縮時(shí)，在肌細(xì)胞內(nèi)并無(wú)肌絲或它們所含的分子結(jié)構(gòu)的縮短，而只是在每一個(gè)肌小節(jié)內(nèi)發(fā)生了細(xì)肌絲向粗肌絲之間的滑行。（三）骨骼肌收縮的分子機(jī)制滑行理論(slidingthe69肌凝蛋白（肌球蛋白）組成粗肌絲。肌凝蛋白分子桿狀部橫橋粗肌絲肌凝蛋白（肌球蛋白）組成粗肌絲。肌凝蛋白分子桿狀部橫橋粗肌絲70粗肌絲ADP+PiATPCa2+肌纖蛋白原肌凝蛋白肌鈣蛋白細(xì)肌絲M線ICT肌凝蛋白粗肌絲ADP+PiATPCa2+肌纖蛋白原肌凝蛋白肌鈣蛋白細(xì)71肌C.上動(dòng)作電位肌漿中Ca2+肌鈣蛋白分子變構(gòu)原肌凝蛋白變構(gòu)不再阻擋肌纖蛋白和橫橋的相互結(jié)合橫橋與肌纖蛋白結(jié)合、扭動(dòng)細(xì)肌絲向M線方向移動(dòng)（同時(shí)分解ATP獲得能量）（可反復(fù)和細(xì)肌絲上另外位點(diǎn)結(jié)合，出現(xiàn)新的扭動(dòng)）肌C.上動(dòng)作電位肌漿中Ca2+72二、骨骼肌收縮的外部表現(xiàn)和力學(xué)分析

前負(fù)荷(preload):在肌肉收縮前就加在肌肉上的力，它使肌肉在收縮前就處于某種程度的被拉長(zhǎng)狀態(tài)。這時(shí)（收縮前）的肌肉長(zhǎng)度稱為初長(zhǎng)度(initiallength)，初長(zhǎng)度可因前負(fù)荷而改變。

后負(fù)荷(afterload):是在肌肉開始收縮時(shí)才能遇到的負(fù)荷或阻力，它不增加肌肉的初長(zhǎng)度，但能阻礙收縮時(shí)肌肉的縮短。二、骨骼肌收縮的外部表現(xiàn)和力學(xué)分析前負(fù)荷(preload73S變長(zhǎng)等長(zhǎng)收縮isometriccontraction（一）前負(fù)荷或肌肉初長(zhǎng)度對(duì)肌肉收縮的影響：S變長(zhǎng)等長(zhǎng)收縮isometriccontraction（一740121234張力（Kg/cm2）肌肉初長(zhǎng)（后負(fù)荷不變，為無(wú)窮大）主動(dòng)張力：肌肉在不同前負(fù)荷時(shí)收縮所產(chǎn)生的張力被動(dòng)張力：肌肉安靜時(shí)具有的彈性。總張力：具有不同前負(fù)荷的條件下收縮時(shí)的張力曲線。曲線的每一點(diǎn)代表被動(dòng)張力和收縮時(shí)新產(chǎn)生的張力之和。長(zhǎng)度-張力曲線0121234張力（Kg/cm2）肌肉初長(zhǎng)（后負(fù)荷不變，為無(wú)75長(zhǎng)度—張力曲線：length-tensioncurve當(dāng)肌肉的前負(fù)荷和與之對(duì)應(yīng)的初長(zhǎng)度在某一值時(shí)（最適前負(fù)荷和初長(zhǎng)度）（其粗、細(xì)肌絲之間重疊程度最適、可相互作用的橫橋數(shù)最多），其等長(zhǎng)收縮所產(chǎn)生的主動(dòng)張力最大。長(zhǎng)度—張力曲線：length-tensioncurve當(dāng)肌76變重等張收縮(isotoniccontraction)：肌肉產(chǎn)生與負(fù)荷相同的張力，使負(fù)荷作均速移動(dòng)。（二）肌肉后負(fù)荷對(duì)肌肉收縮的影響：張力-速度曲線變重等張收縮(isotonicco77肌肉縮短速度后負(fù)荷（即主動(dòng)張力）輸出功率=張力速度張力—速度曲線Forcevelocityrelationcurve

肌肉縮短速度后負(fù)荷（即主動(dòng)張力）輸出功率=張力78（三）肌肉收縮能力的改變對(duì)肌肉收縮的影響影響肌肉收縮效果的肌肉內(nèi)部功能狀態(tài)的改變，定義為肌肉收縮能力(contractility)的改變，以區(qū)別于肌肉收縮時(shí)外部條件即前、后負(fù)荷改變所導(dǎo)致的收縮效果的改變。（三）肌肉收縮能力的改變對(duì)肌肉收縮的影響影響肌肉收縮效果79肌肉的單收縮和單收縮的復(fù)合整塊骨骼肌或單個(gè)肌細(xì)胞受到一次短促的刺激時(shí)，先產(chǎn)生一次動(dòng)作電位，再出現(xiàn)一次機(jī)械收縮，后者稱單收縮(singletwitch)。當(dāng)連續(xù)刺激的頻率增加到每次新收縮都出現(xiàn)在前次收縮的舒張期過程中，形成收縮過程的復(fù)合，表現(xiàn)為不完全強(qiáng)直收縮(incompletetetanus)。如刺激頻率繼續(xù)增加，肌肉在前一次收縮的收縮期或其頂點(diǎn)開始新的收縮，收縮波融合，形成完全強(qiáng)直收縮(completetetanus).肌肉的單收縮和單收縮的復(fù)合整塊骨骼肌或單個(gè)肌細(xì)胞受到一次短促80123123單收縮不完全強(qiáng)直收縮完全強(qiáng)直收縮動(dòng)作電位始終不會(huì)融合落在舒張期落在收縮期123123單收縮不完全強(qiáng)直收縮完全強(qiáng)直收縮動(dòng)作電位始終不會(huì)81第二章細(xì)胞的基本功能細(xì)胞是人體和其他生物的基本結(jié)構(gòu)單位細(xì)胞生理學(xué)的主要內(nèi)容①細(xì)胞膜和組成其他細(xì)胞器的膜性結(jié)構(gòu)的基本化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)②物質(zhì)（或離子）的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能③跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)換功能④（以帶電離子跨膜運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的）細(xì)胞生物電和有關(guān)現(xiàn)象⑤細(xì)胞膜電變化肌細(xì)胞機(jī)械性收縮第二章細(xì)胞的基本功能細(xì)胞是人體和其他生物的基本結(jié)構(gòu)單位細(xì)82第一節(jié)細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層：特殊蛋白質(zhì)：屏障作用與物質(zhì)、能量和信息的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)換有關(guān)。第一節(jié)細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層83一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)脂質(zhì)雙分子層蛋白質(zhì)疏水性基團(tuán)親水性基團(tuán)液態(tài)鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）一、膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)脂質(zhì)雙分子層蛋白質(zhì)疏水性基團(tuán)親水性84（一）脂質(zhì)雙分子層磷脂堿基：親水性基團(tuán)O-O-COCO甘油磷酸羥基鏈：疏水非極性基團(tuán)脂質(zhì)熔點(diǎn)較低，體溫下呈液態(tài)脂質(zhì)小體(Liposome)（一）脂質(zhì)雙分子層磷脂堿基：親水性基團(tuán)O-O-COCO甘油磷85膜兼有穩(wěn)定性和流動(dòng)性例：吞噬細(xì)胞通過毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞血管腔變形通過膜內(nèi)外二層雙分子層所含的脂質(zhì)不同。吞噬細(xì)胞膜兼有穩(wěn)定性和流動(dòng)性例：吞噬細(xì)胞通過毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞血管腔變86（二）細(xì)胞膜蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)以α-螺旋或球形結(jié)構(gòu)分散鑲嵌在雙分子層中表面蛋白結(jié)合蛋白（二）細(xì)胞膜蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)以α-螺旋或球形結(jié)構(gòu)分散鑲嵌在雙分子87（三）細(xì)胞膜糖類糖與膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合，多在膜的外面一側(cè)。可能成為抗原決定簇或受體的可識(shí)別部分 （特異性標(biāo)志）。（三）細(xì)胞膜糖類糖與膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合，多在膜的外面一側(cè)。88二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能（一）單純擴(kuò)散simplediffusion擴(kuò)散：高濃度區(qū)域中的溶質(zhì)分子向低濃度區(qū)域移動(dòng)。（例：桂花香）通量—mol或mol數(shù)/秒?cm2與觀察平面兩側(cè)某物質(zhì)的濃度差成正比（如有多種物質(zhì)存在，與其他物質(zhì)無(wú)關(guān)，但電解質(zhì)受電場(chǎng)力影響）。二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能擴(kuò)散：高濃度區(qū)域中的溶質(zhì)分子向低89單純擴(kuò)散：細(xì)胞膜兩側(cè)的脂溶性溶質(zhì)分子按擴(kuò)散原理作跨膜運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)運(yùn)。某一物質(zhì)跨膜通量的大小由膜兩側(cè)該物的濃度差、脂溶性的大小以及分子大小、所帶電荷等決定。單純擴(kuò)散：細(xì)胞膜兩側(cè)的脂溶性溶質(zhì)分子按擴(kuò)散原理作跨膜運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)90（二）易化擴(kuò)散：

(facilitateddiffusion)不溶于脂質(zhì)或溶解度小的物質(zhì)在一些特殊膜蛋白分子的協(xié)助下由膜的高濃度一側(cè)向低濃度側(cè)移動(dòng)。其動(dòng)力同單純擴(kuò)散一樣，來自物質(zhì)自身的熱運(yùn)動(dòng)。（二）易化擴(kuò)散：不溶于脂質(zhì)或溶解度小的物質(zhì)在一些特殊膜蛋白分911、由載體(carrier)介導(dǎo)的易化擴(kuò)散高濃度低濃度物質(zhì)載體載體變構(gòu)結(jié)合位點(diǎn)其特點(diǎn)：1、載體蛋白有較高的結(jié)構(gòu)特異性。2、飽和現(xiàn)象3、競(jìng)爭(zhēng)性抑制（兩種結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)間）1、由載體(carrier)介導(dǎo)的易化擴(kuò)散高濃度低濃度物質(zhì)載922、由通道(channel)介導(dǎo)的易化擴(kuò)散常與帶電離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。水相孔道通道離子高濃度低濃度特異的通道蛋白質(zhì)：Na+通道、K+通道、Ca+通道。Ca2+通道：3種以上。K+通道：7種以上。2、由通道(channel)介導(dǎo)的易化擴(kuò)散常與帶電離子的跨膜93特點(diǎn)（與載體相比）：1、結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)因理化因素迅速改變，開放時(shí)離子極快速通過。2、對(duì)離子的選擇性沒有載體蛋白嚴(yán)格。3、開放時(shí)間十分短促，然后關(guān)閉。4、形成跨膜電流（離子電流），并常引起細(xì)胞的功能改變通道開放細(xì)胞跨膜電位變化或其他變化。即：外來信號(hào)特點(diǎn)（與載體相比）：1、結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)因理化因素迅速改變，開94電-化學(xué)勢(shì)：物質(zhì)濃度差和電場(chǎng)力所具有的勢(shì)能，為被動(dòng)擴(kuò)散的能量來源。（三）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport)：物質(zhì)由膜以某種方式提供了能量，逆電—化學(xué)勢(shì)差而跨膜移動(dòng)。必伴能源物質(zhì)（常常是ATP）的耗能。電-化學(xué)勢(shì)：物質(zhì)濃度差和電場(chǎng)力所具有的勢(shì)能，為被動(dòng)擴(kuò)散的能量95Na+、K+的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)研究得最充分，且重要：Na+-K+泵（鈉泵）2K+高K+（高

30倍）高Na+（高12倍）每分解1分子ATP3Na+sodium-potassiumpumpNa+、K+的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)研究得最充分，且重要：Na+-K+泵（96Na+泵活動(dòng)的意義：1、細(xì)胞內(nèi)高K+是許多代謝反應(yīng)的必需條件。2、建立細(xì)胞內(nèi)外的電-化學(xué)勢(shì)能儲(chǔ)備（即膜外高Na+要進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)高K+

要移出細(xì)胞），為神經(jīng)、肌肉組織具有興奮性、產(chǎn)生生物電現(xiàn)象的基礎(chǔ)。Na+泵活動(dòng)的意義：1、細(xì)胞內(nèi)高K+是許多代謝反應(yīng)的必需條件97（四）繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)能量來自細(xì)胞外Na+的高勢(shì)能，間接來自ATP高Na+葡萄糖水平Na+葡萄糖細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞間隙轉(zhuǎn)運(yùn)體N鈉泵Na+Na+水平（四）繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)能量來自細(xì)胞外Na+的高勢(shì)能，間接來自A98此外還有鈣泵（Ca2+-Mg2+依賴式ATP酶）、H+-K+泵等。此外還有鈣泵（Ca2+-Mg2+依賴式ATP酶）、H+-K+99（五）出胞與入胞式物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)大分子、物質(zhì)團(tuán)塊（固態(tài)或液態(tài)）出胞粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)排出（囊泡膜成為細(xì)胞膜的一部分）融合囊泡的移動(dòng)由膜內(nèi)外特殊的化學(xué)信號(hào)或膜電位改變，膜上Ca++通道開放Ca++內(nèi)流觸發(fā)。（五）出胞與入胞式物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)大分子、物質(zhì)團(tuán)塊（固態(tài)或液態(tài)）出胞100入胞再循環(huán)小泡細(xì)胞膜可反復(fù)循環(huán)使用低PH胞內(nèi)體內(nèi)移吞飲小泡附膜蛋白受體衣被凹陷入胞再循環(huán)小泡細(xì)胞膜可反復(fù)循環(huán)使用低PH胞內(nèi)體內(nèi)移吞飲小泡附101第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能(transmembranesignaling)各種化學(xué)分子（除少數(shù)可進(jìn)入細(xì)胞外）非化學(xué)刺激：電、機(jī)械、電磁波特異性受體細(xì)胞一、跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)概念的提出第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能(transmembrane102各種外界刺激跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞膜變化或其他細(xì)胞內(nèi)功能變化種類非常多transmembranesignaltransduction其途徑為數(shù)不多，作用形式較類似，涉及的膜蛋白也為數(shù)不多。因不同的細(xì)胞而異各種外界刺激跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞膜變化或其他細(xì)胞內(nèi)功能變化種類非103（一）通過具有特異感受結(jié)構(gòu)的通道蛋白完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1.化學(xué)(配體，ligand)門控通道

chemicallygatedchannel化學(xué)物質(zhì)細(xì)胞膜上特異性通道蛋白通道蛋白變構(gòu)而開放相應(yīng)的離子易化擴(kuò)散膜電位變化二、幾種主要的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式

（一）通過具有特異感受結(jié)構(gòu)的通道蛋白完成的1.化學(xué)(配104以神經(jīng)-肌接頭乙酰膽堿（acetylcholine,Ach）介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為例：肌細(xì)胞膜（終板）通道變構(gòu)、開放Na+內(nèi)流（K+外流）終板電位肌細(xì)胞興奮收縮N末梢Ach以神經(jīng)-肌接頭乙酰膽堿（acetylcholine,Ach105αβαγδAchα亞基單位為Ach結(jié)合點(diǎn)α2βγδ五聚體梅花型通道αβαγδAchα亞基單位為Ach結(jié)合點(diǎn)α2βγδ五聚體梅1062.電壓門控通道

(voltage-gatedchannel)跨膜電位改變膜上某些通道蛋白的構(gòu)形改變（通道的激活）通道的開放跨膜離子流或新的電變化（通道所在部位膜的特有跨膜電位改變）其他細(xì)胞內(nèi)功能變化（如肌細(xì)胞收縮）跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)換2.電壓門控通道(voltage107電

通道構(gòu)形改變的機(jī)制，以Na+通道的α亞單位為例：電變化α螺旋位移通道構(gòu)型變化第4個(gè)跨膜α螺旋帶正電通道樣結(jié)構(gòu)（0.3×0.5)nm6個(gè)α螺旋6個(gè)α螺旋6個(gè)α螺旋6個(gè)α螺旋4個(gè)結(jié)構(gòu)域電通道構(gòu)形改變的機(jī)制，以Na+通道的α亞單位為例1083.機(jī)械門控通道激活細(xì)胞膜中的機(jī)械門控通道例：聲波振動(dòng)聽毛受力細(xì)胞膜變形激活機(jī)械門控通道跨膜離子流機(jī)械刺激跨膜電位變化跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)3.機(jī)械門控通道激活細(xì)胞膜中的機(jī)械門控通道例：聲波振動(dòng)聽109細(xì)胞間通道：相鄰細(xì)胞間物質(zhì)交換的通道縫隙連接細(xì)胞間通道：相鄰細(xì)胞間物質(zhì)交換的通道縫隙連接110（二）由膜的特異性受體蛋白質(zhì)、G-蛋白和膜的效應(yīng)器酶組成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)鳥苷酸結(jié)合蛋白（G-蛋白）guaninenucleotide-bindingprotein（二）由膜的特異性受體蛋白質(zhì)、鳥苷酸結(jié)合蛋白（G-蛋白）111離子通道受體蛋白膜效應(yīng)器酶αβγ第二信使前體第二信使(secondmessenger)（inositoltriphosphatediacylglycerolG-蛋白（激活或抑制）

ATP

磷脂酰肌醇cAMP

IP3，DG蛋白激酶及其他13121腺苷酸環(huán)化酶磷脂酶C三磷酸酰肌醇二酰甘油離子通道受體蛋白膜效應(yīng)器酶αβγ第二信使前體第二信使(sec112（二）由酪氨酸激酶受體完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)化學(xué)刺激細(xì)胞膜表面的酪氨酸激酶受體(tyrosinekinasereceptor，激活后具有磷酸激酶活性）膜內(nèi)底物（的酪氨酸殘基）磷酸化細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)（二）由酪氨酸激酶受體完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)化學(xué)刺激細(xì)胞膜表面的113細(xì)胞間通信的氣體信息分子一氧化氮 (nitricoxide,NO)精氨酸NO合酶NO鳥苷酸環(huán)化酶GTPcGMP細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞間通信的氣體信息分子一氧化氮114第三節(jié)細(xì)胞的跨膜電變化一、神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞的生物電現(xiàn)象興奮性(excitability)：活組織或細(xì)胞對(duì)外界刺激發(fā)

生反應(yīng)的能力。興奮(excitation)：組織或細(xì)胞受刺激（產(chǎn)生動(dòng)作電位，繼而）表現(xiàn)出某種反應(yīng)（如細(xì)胞收縮或分泌）的現(xiàn)象。第三節(jié)細(xì)胞的跨膜電變化一、神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞的生物電現(xiàn)象興115閾強(qiáng)度或閾刺激，簡(jiǎn)稱閾值(threshold)：

刺激時(shí)的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度-時(shí)間變化率固定在某一（應(yīng)是中等程度的）數(shù)值時(shí)，引起組織興奮、即產(chǎn)生動(dòng)作電位所需的最小刺激強(qiáng)度。組織無(wú)論受到多么強(qiáng)大的刺激，都不能再產(chǎn)生興奮，這一段時(shí)期，稱為絕對(duì)不應(yīng)期(absoluterefractoryperiod)。刺激強(qiáng)度必須是大于該組織正常的閾強(qiáng)度才有可能引起新的興奮，這個(gè)時(shí)期稱為相對(duì)不應(yīng)期(relativerefractoryperiod)。在相對(duì)不應(yīng)期之后，組織還經(jīng)歷一段興奮性先是輕度增高，繼而又低于正常的時(shí)期，分別稱為超常期(supernormalperiod)和低常期(subnormalperiod)。閾強(qiáng)度或閾刺激，刺激時(shí)的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度-時(shí)間變化率固定在某一116

靜息電位：restingpotential指細(xì)胞未受刺激時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差，膜內(nèi)較膜外為負(fù)，在大多數(shù)細(xì)胞是一種穩(wěn)定的直流電位，哺乳動(dòng)物的肌肉和神經(jīng)細(xì)胞為-70~-90mv。動(dòng)作電位：actionpotential細(xì)胞在膜兩側(cè)產(chǎn)生的特殊形式的電變化。（一）單一細(xì)胞的跨膜靜息電位和動(dòng)作電位靜息電位：restingpotential指細(xì)胞117細(xì)胞-70mv去極化靜息電位超極化復(fù)極化0mv細(xì)胞-70mv去極化靜息電位超極化復(fù)極化0mv118靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)稱為膜的極化(polarization)當(dāng)靜息電位的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值加大的方向變化時(shí)，稱作膜的超極化(hyperpolarization)如果膜內(nèi)電位向負(fù)值減少的方向變化，稱作去極化或除極(depolarization)細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時(shí)膜內(nèi)所處的負(fù)值恢復(fù)，稱作復(fù)極化(repolarization)靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)稱為膜的極化(po1190-70mV超射局部電位正后電位(超極化后電位)負(fù)后電位(去極化后電位)復(fù)極化閾電位去極化0-70mV超射局部電位正后電位(超極化后電位)負(fù)后電位(去120(神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞)在受到刺激發(fā)生興奮時(shí)，細(xì)胞膜在原有靜息電位的基礎(chǔ)上發(fā)生一次迅速而短暫的電位倒轉(zhuǎn)和復(fù)原。這種電位波動(dòng)可向周圍擴(kuò)布，稱為動(dòng)作電位，是各種可興奮細(xì)胞發(fā)生興奮時(shí)所具有的特征性表現(xiàn)。動(dòng)作電位上升支中零位線以上的部分，稱為超射值(overshoot)。動(dòng)作電位在描記的圖形上表現(xiàn)為一次短促而尖銳的脈沖樣變化，稱鋒電位(spikepotential)。(神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞)在受到刺激發(fā)生興奮時(shí)，細(xì)胞膜在原有靜息121鋒電位下降支最后恢復(fù)到靜息電位水平以前，膜兩側(cè)電位還要經(jīng)歷的微小、緩慢波動(dòng)，稱后電位(afterpotential)，一般先有負(fù)后電位（去極化后電位），再出現(xiàn)正后電位（超極化后電位）。在同一細(xì)胞上動(dòng)作電位大小不隨刺激強(qiáng)度和傳導(dǎo)距離而改變的現(xiàn)象，稱作“全或無(wú)”現(xiàn)象（allornonephenomenon）鋒電位下降支最后恢復(fù)到靜息電位水平以前，膜兩側(cè)電位還要經(jīng)歷的122（二）生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制膜學(xué)說：細(xì)胞生物電現(xiàn)象是由于某些帶電離子在細(xì)胞膜兩側(cè)的不均衡分布，以及膜對(duì)這些離子的通透性發(fā)生改變所造成的。（二）生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制膜學(xué)說：細(xì)胞生物電現(xiàn)象是由于某些帶1231、靜息電位和K+平衡電位K+化細(xì)胞內(nèi)高K+膜內(nèi)高K+、膜對(duì)K+通透（對(duì)Na+不通透）K+外移膜內(nèi)負(fù)電、膜外正電K+濃度勢(shì)能差=（阻礙K+外移的）電勢(shì)能差，即膜兩側(cè)電-化學(xué)勢(shì)代數(shù)和為零膜內(nèi)外形成一穩(wěn)定的電位差，稱為K+平衡電位電1、靜息電位和K+平衡電位K+化細(xì)胞內(nèi)高K+膜內(nèi)高K+、膜對(duì)124其值：Nernst公式：EK=59.5lgK+

K+Oi(mv)EK:K+平衡電位，K+

K+

Oi、：膜兩側(cè)K+濃度。其值：Nernst公式：EK=59.5lgK+K+Oi1252、鋒電位和鈉平衡電位閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流Na+通道很快失活(inactivation)。Na+通透性消失K+通透性K+外流Na+的平衡電位低Na+高K+局部高Na+2、鋒電位和鈉平衡電位閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+126觀察某離子通道的開關(guān)，即觀察某離子的電導(dǎo)經(jīng)典的電壓鉗（或電壓固定）實(shí)驗(yàn)對(duì)帶電離子來說，膜電導(dǎo)（電阻的倒數(shù)）就是膜通透性的同義語(yǔ)。為了研究動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制，即各種離子如何通過膜形成動(dòng)作電位的，Hodgkin等設(shè)計(jì)了電壓鉗（voltageclamp)如何通過實(shí)驗(yàn)研究上述內(nèi)容？觀察某離子通道的開關(guān)，即觀察某離子的電導(dǎo)經(jīng)典的電壓鉗（或電壓127實(shí)驗(yàn)：歐姆定律：I=VG跨膜電流，易測(cè)膜電導(dǎo)，要測(cè)膜兩側(cè)電位差，此電位隨離子跨膜移動(dòng)而變，用帶負(fù)反饋放大器（FBA）的特殊裝置使膜兩側(cè)電位固定在某一設(shè)定值，測(cè)得I，再算出G的方法稱電壓鉗實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)：歐姆定律：I=VG跨膜電流，易測(cè)膜電導(dǎo)，要測(cè)膜兩側(cè)128膜片鉗實(shí)驗(yàn)和單通道離子電流的記錄一種能夠記錄膜結(jié)構(gòu)中單一的離子通道蛋白分子的開放和關(guān)閉、亦即測(cè)量單通道離子電流和電導(dǎo)的技術(shù)，稱膜片鉗實(shí)驗(yàn)。patchclamp膜片鉗實(shí)驗(yàn)和單通道離子電流的記錄一種能夠記錄膜結(jié)構(gòu)中單一的離129二、動(dòng)作電位的引起和它在同一細(xì)胞的傳導(dǎo)（一）閾電位和鋒電位的引起膜內(nèi)負(fù)電位必須去極化到某一臨界值時(shí)，才能在整段膜引發(fā)一次動(dòng)作電位，這個(gè)臨界值大約比正常靜息電位的絕對(duì)值小10~20mv，稱為閾電位。二、動(dòng)作電位的引起和它在同一細(xì)胞的傳導(dǎo)（一）閾電位和鋒電位的130閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流Na+通道很快失活(inactivation)。Na+通透性消失K+通透性K+外流Na+的平衡電位閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流Na+通道很快131去極化達(dá)到閾電位水平進(jìn)一步加大Na+通道開放的機(jī)率，形成正反饋，稱為再生性循環(huán)，形成動(dòng)作電位陡峭的上升支。鋒電位的形成鋒電位的形成132閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流閾電位局部電位鈉通道開放、激活，Na+迅速內(nèi)流133（二）局部興奮及其特性閾下刺激少量Na+通道開放+電刺激造成的去極化膜局部較少的去極化，稱局部反應(yīng)或局部興奮(localexcitation)（二）局部興奮及其特性閾下刺激少量Na+通道開放+電刺激造成134閾電位局部電位閾電位局部電位135局部興奮的特點(diǎn)：①不是“全或無(wú)”式的，而是隨閾下刺激的增大而增大?？梢允灌徑哪ひ伯a(chǎn)生類似的去極化，但隨距離的增加而迅速減小以至消失，這一現(xiàn)象稱電緊張性擴(kuò)布(electrotonicpropation)。②局部興奮的特點(diǎn)：①不是“全或無(wú)”式的，而是隨閾下刺激的增大可136③可以互相疊加。有以下2種方式：膜的不同處產(chǎn)生的局部興奮經(jīng)電緊張性擴(kuò)布至某處而相互疊加起來，稱興奮的空間性總和(spatialsummation)。a.閾下刺激疊加后可能達(dá)到閾電位。①①②+②③可以互相疊加。有以下2種方式：膜的不同處產(chǎn)生的局部興奮經(jīng)電137當(dāng)前一刺激引起的局部興奮尚未消失時(shí)，與后一刺激引起的局部興奮發(fā)生疊加，稱為時(shí)間性總和。b.(temporalsummation)①②①②+當(dāng)前一刺激引起的局部興奮尚未消失時(shí)，與后一刺激引起的局部興奮138（三）興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)機(jī)制局部電流未興奮段膜去極化并達(dá)閾電位細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)大量Na+通道開放出現(xiàn)動(dòng)作電位動(dòng)作電位相鄰膜仍處于靜息狀態(tài)動(dòng)作電位的傳導(dǎo)（三）興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)機(jī)制局部電流未興奮段膜去極化并達(dá)139動(dòng)作電位的跳躍式傳導(dǎo)傳導(dǎo)速度快，節(jié)能saltatoryconduction髓鞘，不導(dǎo)電朗飛結(jié)，動(dòng)作電位、局部電位只能在此產(chǎn)生局部電流動(dòng)作電位的跳躍式傳導(dǎo)傳導(dǎo)速度快，節(jié)能s140第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能一、神經(jīng)骨骼肌細(xì)胞收縮的引起和收縮的機(jī)制（一）神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能一、神經(jīng)骨骼肌細(xì)胞收縮的引起和141N型乙酰膽堿受體（為化學(xué)門控通道）

局部電位（終板電位）動(dòng)作電位興奮收縮耦聯(lián)細(xì)胞收縮Ach（釋放量足以引起動(dòng)作電位，動(dòng)作電位Ca++Na+故為1對(duì)1傳導(dǎo)）N型乙酰膽堿受體（為化學(xué)門控通道）局部電位（終板電位）142每次釋放的Ach在肌肉興奮后迅速由膽堿脂酶降解箭毒

阻斷后膜Ach受體肌肉失去收縮能力有機(jī)磷農(nóng)藥抑制膽堿脂酶（農(nóng)藥中毒）每次釋放的Ach在肌肉興奮后迅速由箭毒阻斷143每個(gè)囊泡中儲(chǔ)存的Ach量通常是恒定的。釋放時(shí)“傾囊”釋放，稱為量子式釋放(quantalrelease)每個(gè)囊泡中儲(chǔ)存的Ach量通常是恒定的。釋放時(shí)“傾囊”釋放，稱144動(dòng)作電位，軸突末梢膜去極化電壓門控式Ca++通道開放C.間隙Ca++進(jìn)入軸突末梢囊泡移動(dòng)、排放Ach釋放入接頭間隙（Ach足量）終板膜表面的特殊通道蛋白分子構(gòu)象變化通道開放，Na+、K+及少量Ca++可通過Na+內(nèi)流，（K+外流），Na+內(nèi)流為主終板膜去極化，終板電位(end-platepotential)，大小與Ach釋放量成正比（個(gè)別囊泡自發(fā)釋放在終板膜上引起的微小電變化，稱微終板電位）擴(kuò)布，達(dá)到閾值時(shí)興奮收縮耦聯(lián)C.收縮動(dòng)作電位，軸突末梢膜去極化電壓門控式Ca++通道開放C.間隙145（二）骨骼肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)肌纖維內(nèi)含有上千條肌原纖維1.肌原纖維和肌小節(jié)粗肌絲細(xì)肌絲M線明帶H帶暗帶肌小節(jié)(sarcomere)Z線（二）骨骼肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)肌纖維內(nèi)含有上千條肌原纖維1.1462.肌管系統(tǒng)縱管系統(tǒng)（L管）終末池三聯(lián)管肌細(xì)胞膜向內(nèi)凹入形成橫管系統(tǒng)（T管），環(huán)繞肌原纖維。管腔