《生理學(xué)》輔導(dǎo)書

七隊生理資料PAGEPAGE163前言十九世紀法國著名的生理學(xué)家ClaudeBernard說:“醫(yī)學(xué)是關(guān)于疾病的科學(xué),而生理學(xué)是關(guān)于生命的科學(xué)。所以后者比前者更有普遍性。這就是為什么說生理學(xué)必然是醫(yī)學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ)?！鄙韺W(xué)的形成和發(fā)展與臨床醫(yī)學(xué)及其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān),相互推動,相互促進,使生理學(xué)的理論不斷得到更新和提高,使人們對生理功能的認識日趨深化和完整,進而推動了醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的迅速前進。例如,生理學(xué)有關(guān)生物電的研究成果,使臨床的疾病診斷技術(shù)發(fā)生了重大的變革;微循環(huán)理論的提出,對休克的發(fā)生和發(fā)展有了新的認識,改善了休克的搶救措施;受體研究的發(fā)展為臨床治療提供了許多有效手段等等?？梢?對機體正常生理功能的認識越正確,對疾病的認識就越正確,對預(yù)防和治療疾病所采取的措施也就越正確。因此,生理學(xué)是重要的基礎(chǔ)理論學(xué)科之一。本教案可供臨床醫(yī)學(xué)七年制、六年制、五年制、口腔醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)及護理學(xué)專業(yè)學(xué)生自學(xué)或復(fù)習參考用。各章節(jié)內(nèi)容包括基本要求、基本概念（中英文）、基本要點、重點難點提示、教學(xué)安排、現(xiàn)代生理學(xué)研究新進展、新概念、新技術(shù)、新觀念及科學(xué)史話；另外，還附有思考題和網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航，以引導(dǎo)學(xué)生課后復(fù)習和自測，便于加深生理學(xué)知識的理解，拓展思路。生理學(xué)研究趣聞、科學(xué)史話及新知識，供大家參考，希望同學(xué)們到圖書館或上網(wǎng)查閱有關(guān)資料；讓這些富于哲理的內(nèi)容，以期達到啟迪思想，開拓眼界，激發(fā)人們奮發(fā)向上的精神，受到耐人尋味的效果。生理學(xué)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航http;///RITCHISOhttp;//http;//第一章緒論一．基本要求掌握：生理學(xué)的任務(wù)，內(nèi)環(huán)境和穩(wěn)態(tài)的概念，正反饋和負反饋概念。熟悉：神經(jīng)調(diào)節(jié)，體液調(diào)節(jié)，正、負反饋控制系統(tǒng)。了解：生理學(xué)研究的三個水平，自身調(diào)節(jié)，前饋控制系統(tǒng)。二．基本概念生理學(xué)（physiology）、內(nèi)環(huán)境（internalenvironment）、穩(wěn)態(tài)（homeostasis）神經(jīng)調(diào)節(jié)（nervousregulation）、激素(hormone)、自身調(diào)節(jié)（autoregulation）、體液調(diào)節(jié)（humoralregulation）、神經(jīng)分泌（neurosecretion）、負反饋（negativefeedback）、旁分泌（paracrine）、正反饋（positivefeedback）、前饋控制（feed-forwardcontrol）。三．學(xué)習要點生理學(xué)是研究正常機體生命活動規(guī)律的科學(xué)。生命活動的基本表現(xiàn)包括新陳代謝、興奮性和適應(yīng)性等。3．機體生存的自然環(huán)境和社會環(huán)境是機體的外環(huán)境。組織細胞生存的細胞外液是機體的內(nèi)環(huán)境。內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)是相對穩(wěn)定的,稱為內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是生命進行正常活動的必要條件。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是動態(tài)的平衡。通過機體的各種調(diào)節(jié)機制維持生理功能及內(nèi)環(huán)境處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),稱為穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)也呈生物節(jié)律波動。4．生理功能的相對穩(wěn)定性受機體完善的調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)控,有神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)和自身調(diào)節(jié)三種方式。它們對生理功能的調(diào)節(jié)是自動而精確的。機體的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個由閉合回路組成的自動控制采統(tǒng)?？赏ㄟ^反饋糾正或調(diào)整生理功能活動。負反饋是維持穩(wěn)態(tài)的重要途徑。正反饋可保證某些生理功能的完成。四．重點與難點提示（一）生理學(xué)的任務(wù)生理學(xué)是生物學(xué)的一個主要分支，是研究生物機體正常生命活動規(guī)律和機體各組成部分功能的一門科學(xué)。本課程主要研究人體各系統(tǒng)的器官和細胞的正?；顒右?guī)律，即呼吸、消化、循環(huán)、肌肉運動等生命活動的發(fā)生機制、相互關(guān)系以及內(nèi)外環(huán)境的各種變化對這些生命活動的影響，稱人體生理學(xué)。人體生理學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)理論科學(xué)。醫(yī)學(xué)生在學(xué)習過程中，必須首先了解正常人體各組成部分功能，才能理解在疾病狀態(tài)下身體某系統(tǒng)和器官結(jié)構(gòu)和功能的病理變化，以及藥物治療對其的影響。（二）生理學(xué)研究的三個水平人體最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位是細胞，許多功能相近的細胞構(gòu)成組織、器官，由功能上密切聯(lián)系的一些器官構(gòu)成系統(tǒng)，各個器官系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互影響構(gòu)成了人體復(fù)雜的整體。因此，生理學(xué)研究從下列層次進行：1．細胞和分子水平的研究研究構(gòu)成某器官各種細胞的生理特性和構(gòu)成細胞的各個分子，特別是生物大分子的物理學(xué)和化學(xué)特性。針對細胞和生物大分子的功能進行研究所獲得的知識稱為細胞生理學(xué)。2．器官和系統(tǒng)水平的研究研究各器官和系統(tǒng)的功能，及其在機體整個生命活動中所起的作用。例如心臟如何射血、腎臟如何產(chǎn)生尿液、消化系統(tǒng)如何從食物中獲取營養(yǎng)物質(zhì)。3．整體水平的研究研究人體整體情況下，各器官、系統(tǒng)間的相互聯(lián)系，相互作用和相互協(xié)調(diào)，以及整個機體在變化的環(huán)境中是如何維持正常的生命活動的。以上三個水平的研究不可分割，互相聯(lián)系和補充。（三）內(nèi)環(huán)境和穩(wěn)態(tài)機體所有的細胞生存的環(huán)境-細胞外液，稱為機體的內(nèi)環(huán)境。細胞外液包括血漿和組織間液。在正常情況下，細胞外液的理化性質(zhì)，如O2和CO2分壓、滲透壓、pH等是處在一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)，稱為穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)是細胞行使正常生理功能和機體維持正常生命活動的必要條件。而細胞、組織、器官和系統(tǒng)的正常功能又是內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要保證。（四）生理功能的調(diào)節(jié)正常情況下，機體內(nèi)環(huán)境保持相對穩(wěn)定是由于各組織器官的功能，能隨內(nèi)、外環(huán)境的變化做相應(yīng)而及時的調(diào)節(jié)。當內(nèi)、外環(huán)境發(fā)生改變時，機體各種功能活動發(fā)生相應(yīng)變化的過程叫生理功能的調(diào)節(jié)。它包括：1．神經(jīng)調(diào)節(jié)由神經(jīng)系統(tǒng)參與對機體生理功能進行調(diào)節(jié)的方式。此調(diào)節(jié)的基本方式是反射（reflex），反射活動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧(reflexarc)，這種調(diào)節(jié)具有反應(yīng)快、作用部位精確、作用持續(xù)時間短的特點2．體液調(diào)節(jié)指由機體內(nèi)分泌腺和內(nèi)分泌細胞分泌的某些特殊化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)體液運輸?shù)饺斫M織細胞，發(fā)揮其生理活動調(diào)節(jié)的方式。這些由內(nèi)分泌細胞分泌，攜帶生物學(xué)信息，能對組織細胞功能進行調(diào)節(jié)的化學(xué)物質(zhì)稱為激素。激素作用的細胞為靶細胞。根據(jù)激素運輸途徑及作用范圍的不同，體液調(diào)節(jié)分為全身體液調(diào)節(jié)和局部體液調(diào)節(jié)。激素分泌的方式有長距離分泌、旁分泌和神經(jīng)分泌。體液調(diào)節(jié)具有作用緩慢、廣泛、持久的特點；3．自身調(diào)節(jié)指機體許多組織細胞在不依賴于神經(jīng)、體液因素作用下，自身對周圍環(huán)境的變化發(fā)生的適應(yīng)性反應(yīng)。例如，血管壁的平滑肌受到一定程度的牽拉會發(fā)生收縮。此種調(diào)節(jié)只在受刺激的局部發(fā)生作用，其調(diào)節(jié)幅度小，靈敏度低。（五）體內(nèi)的控制系統(tǒng)以上人體生理功能在各種調(diào)節(jié)形式可以用工程技術(shù)領(lǐng)域的自動控制理論加以解釋?？刂葡到y(tǒng)的基本組成包括控制部分、受控部分和監(jiān)測裝置。根據(jù)控制部分、受控部分的相互關(guān)系，控制系統(tǒng)分為反饋控制系統(tǒng)、非反饋控制系統(tǒng)和前饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)的特點是一個閉環(huán)系統(tǒng)，即在控制部分和非控制部分之間存在著雙向信息聯(lián)系，即控制部分發(fā)出控制信號支配受控部分的活動，同時受控部分的功能狀態(tài)經(jīng)監(jiān)測裝置檢測后發(fā)出反饋信號改變控制部分的活動。受控部分發(fā)出反饋信號影響控制部分活動的過程稱為反饋（feedback）。如果反饋信號作用的結(jié)果是減弱控制部分的活動則為負反饋，其意義在于使機體的某項生理功能保持穩(wěn)定。；如果作用的結(jié)果是增強控制部分的活動則為正反饋，其意義在于使機體的某項生理功能在同一方向上不斷加強，以致使這一功能得以迅速完成。非自動控制系統(tǒng)的特點是在控制部分和受控部分之間只存在單向聯(lián)系，即只有控制部分向受控部分發(fā)出控制信息，是一開環(huán)系統(tǒng)。前饋控制系統(tǒng)是指在干擾信號作用于受控部分，引起其功能改變之前，監(jiān)測裝置提前檢測到干擾信號并發(fā)出信號作用于控制部分，及時調(diào)整控制部分發(fā)出的信號以對抗干擾信號對受控部分的影響，從而保持受控部分功能狀態(tài)的穩(wěn)定。五．科學(xué)研究趣聞1．巴氏小胃20次才試制成功巴甫洛夫是一個著名的實驗生理學(xué)家,近代消化生理學(xué)的奠基人,他具有許多優(yōu)秀品質(zhì),其中之一就是他的異常的堅持性。他自幼對自己選定的任何目標,都要堅持到底,從不中斷。巴甫洛夫小胃手術(shù)的成功,就是一個很好的例子。1894年巴甫洛夫設(shè)計了一個在狗胃上隔離出一部分以制成帶有神經(jīng)支配的小胃來研究胃液分泌的方案。當他把這項課題交給一個在他實驗室做畢業(yè)論文的醫(yī)學(xué)生時(通常醫(yī)學(xué)生在最后一年到他實驗室做論文,當論文通過后就可獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位),該學(xué)生感到非?；趴?認為自己運氣不佳,難以按時完成醫(yī)學(xué)博士論文。在與巴甫洛夫一起制備小胃時,確曾多次失敗,造成許多狗死亡,使這個學(xué)生灰心喪氣,但巴甫洛夫卻堅持要做下去,直至在第20條狗身上才獲得成功。這種小胃被稱為巴甫洛夫小胃〈Pavlovpouch〉,簡稱巴氏小胃,成為生理學(xué)史上一個經(jīng)典的手術(shù)模式。2．科學(xué)家們在實驗中如何證實乙酰膽堿是迷走神經(jīng)遞質(zhì)的？奧地利藥理學(xué)家Loewi于1921年在做蛙心灌流實驗時觀察到，刺激迷走神經(jīng)，蛙心活動受到抑制，若將此灌流液再灌流另一個去迷走神經(jīng)支配的蛙心時，也能抑制該蛙心活動，因而推測迷走神經(jīng)興奮時會釋放某種化學(xué)物質(zhì)，使蛙心活動抑制，這種物質(zhì)稱為“迷走素”。于1926年他初步把迷走神經(jīng)遞質(zhì)確定為乙酰膽堿(acetylcholine,ACh)。3．科學(xué)家們在實驗中如何證實去甲腎上腺素是交感神經(jīng)遞質(zhì)的？1904年英國劍橋大學(xué)醫(yī)學(xué)院學(xué)生Elliott提出腎上腺素對效應(yīng)器的廣泛作用與交感神經(jīng)的作用極為相似，但最終未能得到證實。美國生理學(xué)家Connon于1921年發(fā)現(xiàn)，刺激交感神經(jīng)時釋放的物質(zhì)，雖與腎上腺素十分相似，但也有差別，于是將它稱為“交感素”，直到1949年被瑞典科學(xué)家vonEuler鑒定為去甲腎上腺素（noradrenalin,NA）六．課程進度：周學(xué)時5節(jié)七．學(xué)時分布：本章理論講授2學(xué)時八．自我測試1．機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)有何生理意義？2．試述人體功能活動的調(diào)節(jié)方式、特點以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。3．為什么說生理學(xué)是一門實驗性科學(xué)？4．舉例說明負反饋對于維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要作用第二章細胞的基本功能一．基本要求掌握:1.膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運:經(jīng)載體的易化擴散,經(jīng)通道的易化擴散,主動轉(zhuǎn)運;2.細胞靜息電位和動作電位的產(chǎn)生原理；3.動作電位的引起及興奮在同一細胞上的傳導(dǎo)機制，局部興奮和它向鋒電位的轉(zhuǎn)變；4.神經(jīng)-肌肉接頭處的興奮傳遞，骨骼肌的興奮一收縮耦聯(lián)；熟悉:1.膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu):脂質(zhì)雙分子層,細胞膜蛋白,細胞膜糖類.2.細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能的單純擴散,繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運;3.跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念;4.靜息電位和動作電位的特點，興奮性及興奮性的變化規(guī)律；5.骨骼肌細胞中與興奮和收縮活動有關(guān)的結(jié)構(gòu)和功能；6.負荷與肌肉收縮能力的改變對肌肉收縮的影響；了解:1.細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能的入胞和出胞.2.離子通道蛋白、G蛋白偶聯(lián)受體、氨基酸激酶受體介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。3.生物電現(xiàn)象的觀察和記錄方法；4.骨骼肌的收縮機制；5.平滑肌的結(jié)構(gòu)和生理特性；二.基本概念流體鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）,單純擴散（simplediffusion）,通透性(permeability),易化擴散（facilitateddiffusion）,離子通道(ionchannel),化學(xué)門控通道(chemically-gatedchannel),電壓門控通道(voltage-gatedchannel),機械性門控通道(mechanically-gatedchannel)，主動轉(zhuǎn)運(activetransport),鈉-鉀泵(sodium-potassiumpump)，繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（secondaryactivetransport），出胞（exocytosis），入胞（endocytosis）,跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(transmembranesignaltransduction),促離子型受體(ionotropicreceptor)，促代謝性受體（metabotropicreceptor）,興奮性(excitability)、興奮(excitation)、靜息電位(restingpotential)、極化(polarization)、超極化(hyperpolarization)、去極化或除極化(depolarization)、復(fù)極化(repolarization)、動作電位(actionpotential)、絕對不應(yīng)期(absoluterefractoryperiod)、相對不應(yīng)期(relativerefractoryperiod)、閾電位(thresholdmembranepotential)、閾強度(thresholdintensity)、局部興奮（localexcitation）、量子式釋放(quantalrelease)、終板電位(endplatepotential)、肌原纖維(myofifbril)、肌小節(jié)(sarcomere)、肌管系統(tǒng)（sarcotubularsystem）、興奮-收縮藕聯(lián)(excitation-contractioncoupling)三．學(xué)習要點1．單純擴散和易化擴散都是順濃度差或電位差移動的,是不需要細胞供能的被動轉(zhuǎn)運。主動轉(zhuǎn)運則是物質(zhì)分子過電-化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運過程,需要由細胞代謝供給能量。它是人體最重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)運形式,鈉泵是主動轉(zhuǎn)運的典型代表,其本質(zhì)是Na+、.K+依賴式ATP酶。當細胞內(nèi)Na+增加或細胞外K+增加時被激活。2．細胞的靜息電位形成的基礎(chǔ)是細胞內(nèi)高K+和靜息狀態(tài)下膜對K+的通透性較大。動作電位的去極相是由于Na+通道開放Na+內(nèi)流而形成;其復(fù)極相是由于K+的通透性增大K+外流形成。動作電位的超射值相當于Na+的平衡電位。動作電位的特點:具有全或無現(xiàn)象;不衰減傳導(dǎo);存在不應(yīng)期。3．發(fā)生改變時,生物體內(nèi)部代謝及外在活動將發(fā)生相應(yīng)的改變,稱為反應(yīng)。反應(yīng)的形式有興奮和抑制。4．生物體發(fā)生反應(yīng)的內(nèi)外環(huán)境變化稱為剌激。任何剌激能引起組織興奮,必須具備三個因素:即一定的剌激強度、剌激的持續(xù)時間和強度.時間變化率。剌激引起生物體發(fā)生反應(yīng)除適宜的剌激外,尚需機體具有興奮性。機體不同的功能狀態(tài)對剌激的反應(yīng)不同。5．神經(jīng)、肌肉和腺體細胞具有對剌激產(chǎn)生動作電位的能力,稱為興奮性。這三種組織或細胞稱為可興奮組織或細胞。興奮性的高低可用閾值的大小來表示,興奮性與閾值成反變關(guān)系。6．各種可興奮細胞在受到剌激時出現(xiàn)興奮過程中,其興奮性可發(fā)生一系列的變化,即絕對不應(yīng)期、相對不應(yīng)期、超常期和低常期后,興奮性才能恢復(fù)正常。7．給可興奮細胞一個閾剌激或閾上剌激,可使靜息電位減小到閾電位,從而爆發(fā)動作電位;若給予閾下剌激,可引起局部反應(yīng)。局部反應(yīng)的特點:呈電緊張擴布,沒有不應(yīng)期,可以總和等。多個閾下剌激引起的局部反應(yīng)發(fā)生總和,達到閾電位水平即產(chǎn)生動作電位。8．同一細胞的任何一處發(fā)生興奮,其己興奮部位與鄰近的未興奮部位之間,通過局部電流的再剌激作用,向膜的兩側(cè)傳導(dǎo)。有髓神經(jīng)纖維呈跳躍式傳導(dǎo)。9．細胞間的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)有化學(xué)性傳遞和電傳遞。神經(jīng)元與神經(jīng)元之間,自主神經(jīng)與其支配的效應(yīng)器之間,運動神經(jīng)與其支配的骨恪肌細胞!可以及化學(xué)信號對靶細胞的信息傳遞均是化學(xué)性傳遞。10．細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)主要有:膜通道跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng);受體,G蛋白-第二信使跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng);酪氨酸蛋白激酶跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)等。11．神經(jīng)-肌接頭的化學(xué)傳遞,具有單向傳遞,時間延擱和易受藥物或其它環(huán)境因素的影響等特點。12．骨骼肌興奮-收縮耦聯(lián)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是三聯(lián)管,耦聯(lián)因于是Ca2+。13．給肌肉一個足夠強的剌激,只能引起一個單收縮,若給予兩個或兩個以上的剌激,并且相鄰的兩個剌激的間隔時間短于單收縮的時程時,即可發(fā)生復(fù)合收縮。前負荷、后負荷和肌肉收縮能力,均可影響肌肉的收縮和作功。前負荷可以影響肌肉的初長度,在最適初長度下,骨骼肌的收縮效果最佳。在有后負荷的條件下,肌肉所能產(chǎn)生的張力與收縮時的初速度呈反比關(guān)系;在中等程度的后負荷情況下,肌肉完成的機械功最大。四.重點與難點提示（一）細胞膜的基本結(jié)構(gòu)和跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能1.膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)一切動物細胞都有一層薄膜所包被，稱為細胞膜。它把細胞內(nèi)容物與細胞的周圍環(huán)境分隔開來,使細胞能相對地孤立于環(huán)境而存在。電子顯微鏡觀察各種細胞都具有類似的細胞膜結(jié)構(gòu),分為三層:在膜的內(nèi)外兩側(cè)各有一層厚約2.5nm的電子致密帶,中間夾有一層厚約2.5m的透明帶,總厚度為7.5m左右。這種結(jié)構(gòu)是細胞中普遍存在的一種膜性基本結(jié)構(gòu)形式。各種膜性結(jié)構(gòu)的化學(xué)分析表明,膜主要由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類等物質(zhì)組成。有關(guān)膜分子結(jié)構(gòu)的假說用流體鑲嵌模型解釋，其基本內(nèi)容是:膜是以液態(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)和不同生理功能的蛋白質(zhì),后者主要以α-螺旋或球形蛋白質(zhì)的形式存在。2.細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細胞膜主要由脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成的。在細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運方面，除了極少數(shù)脂溶性物質(zhì)能夠直接通過脂質(zhì)層迸出細胞外,大多數(shù)物質(zhì)（從離子和小分子物質(zhì)到蛋白質(zhì)等大分子,以及團塊性固形物或液滴）都與鑲嵌在膜上的某些特殊的蛋白質(zhì)分子有關(guān)。幾種常見的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運形式如下:(1)單純擴散根據(jù)物理學(xué)原理,設(shè)想兩種不同濃度的同種物質(zhì)的溶液相鄰地放在一起,則高濃度區(qū)域中的溶質(zhì)分子將向低濃度區(qū)域發(fā)生凈移動,這種現(xiàn)象稱為擴散(diffusion)。物質(zhì)分子移動量的大小,可用擴散通量來表示。在一般條件下,擴散通量與所觀察平面兩側(cè)的溶質(zhì)的濃度差及離子移動所形成的電場力成正比。在生物體系中,某一物質(zhì)跨膜擴散通量的大小,還取決于這些物質(zhì)脂溶性的程度以及該物質(zhì)通過膜的難易程度,既膜對該物質(zhì)的通透性。靠單純擴散方式進出細胞膜的物質(zhì)主要是氧和二氧化碳等氣體分子。(2)易化擴散易化擴散是指非脂溶性物質(zhì)在膜結(jié)構(gòu)中一些特殊蛋白質(zhì)分子的"幫助"下，由膜的高濃度一側(cè)向膜的低濃度一側(cè)跨膜轉(zhuǎn)運的過程。易化擴散的特點是:①物質(zhì)分子或離子移動的動力仍來自物質(zhì)自身的熱運動,因而只能由高濃度側(cè)移向低濃度側(cè);②對物質(zhì)分子或離子移動起易化作用的蛋白質(zhì)分子本身有結(jié)構(gòu)特異性,因而一種蛋白質(zhì)分子只能幫助一種(或少數(shù)幾種)物質(zhì)分子或離子通過,即具有選擇性:③這些蛋白質(zhì)分子鑲嵌在膜脂質(zhì)中,它們的結(jié)構(gòu)和功能受到膜兩側(cè)環(huán)境因素改變的調(diào)控。與某些離子的易化擴散有關(guān)的一類膜蛋白質(zhì)分子,稱為離子通道，簡稱通道。現(xiàn)有Na+通道、K+通道、Ca2+通道和Cl-通道等。有些通道只有在它所在膜兩側(cè)(主要是外側(cè))出現(xiàn)某種化學(xué)信號時才開放,稱為化學(xué)門控通道;有些通道則由所在膜兩側(cè)電位差的改變決定其開閉,稱為電壓門控通道。利用蛋白質(zhì)化學(xué)和分子生物學(xué)實驗等手段,目前已從不同細胞的細胞膜中分離、純化、克隆出多種通道蛋白質(zhì),找出其編碼基因,進行氨基酸測序。通道的選擇性決定何種離子可以通過，離子的移動方向和通量則決定于該離子在膜兩側(cè)的濃度差和所受的電場力。用于葡萄糖和某些氨基酸等物質(zhì)的易化擴散有關(guān)的蛋白質(zhì),不具有離子通道樣的結(jié)構(gòu),通常稱為載體。由載體完成的易化擴散速度較慢,但選擇性較為嚴格。(3)主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運是指細胞通過本身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。這種物質(zhì)轉(zhuǎn)運對細胞生命活動十分重要。在細胞膜的主動轉(zhuǎn)運中研究得最充分,是對鈉和鉀離子的主動轉(zhuǎn)運過程，既鈉-鉀泵的功能。簡稱鈉泵。鈉泵是鑲嵌在膜的脂質(zhì)雙分子層中的一種特殊蛋白質(zhì)分子,具有ATP酶的活性,可以分解ATP,使之釋放能量,并利用此能量進行Na+和K+的轉(zhuǎn)運。因此,鈉泵也稱為Na+-K+依賴式ATP酶的蛋白質(zhì)。鈉泵蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運Na+、K+的具體機制尚未闡明,但已知它的啟動和活動強度,都與膜內(nèi)出現(xiàn)較多的Na+和膜外出現(xiàn)較多的K+有關(guān)。鈉泵活動時,泵出Na+和泵入K+這兩個過程是同時進行的。根據(jù)在體或離體情況下的計算,在一般生理情況下,每分解一個ATP分子,可以使3個Na+移出膜外,同時有2個K+移入膜內(nèi)。鈉泵活動保持Na+、K+在細胞內(nèi)外的不均衡分布的生理意義在于它能夠建立起一種勢能貯備,供細胞的其他耗能過程來利用。例如只有在鈉泵造成的細胞內(nèi)高K+的情況下,K+通道開放時才會有K+的外流;只有在細胞外高Na+的情況下,Na+通道開放時才會有Na+的內(nèi)流，這是細胞產(chǎn)生電信號的基礎(chǔ),也是一些其他物質(zhì)分子跨膜轉(zhuǎn)運的能量來源。人體除鈉泵外,還有鈣泵、H+-K+泵等。(4)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運鈉泵活動形成的勢能貯備,可以用于其他物質(zhì)的逆濃度差跨膜轉(zhuǎn)運,如，腸道和腎小管上皮細胞對葡萄糖、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。在完整的在體腎小管和腸粘膜上皮細胞基底-外側(cè)膜存在鈉泵，造成細胞內(nèi)Na+濃度低于小管液和腸液Na+濃度。于是Na+由小管液和腸液順濃度差入細胞，由勢能轉(zhuǎn)化的能量用于葡萄糖分子逆濃度差入細胞。葡萄糖主動轉(zhuǎn)運所需的能量不是直接來源于ATP的分解，而是來自由Na泵造成的膜外Na+的高勢能。參與這種轉(zhuǎn)運的膜特殊蛋白稱為轉(zhuǎn)運體蛋白或轉(zhuǎn)運體。如被轉(zhuǎn)運的物質(zhì)分子與Na+擴散的方向相同，稱為同向轉(zhuǎn)運；如兩者方向相反，稱為逆向轉(zhuǎn)運。(5)出胞與入胞式物質(zhì)轉(zhuǎn)運某些大分子物質(zhì)或固態(tài)、液態(tài)的物質(zhì)團塊,通過膜的更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能改變,使之進出細胞,分別稱之為出胞和入胞。出胞主要見于細胞的分泌活動,如內(nèi)分泌腺細胞分泌激素，外分泌腺細胞分泌酶原顆粒和粘液,以及神經(jīng)細胞軸突末梢釋放神經(jīng)遞質(zhì)。人胞和出胞相反,指細胞外某些物質(zhì)團塊(如侵人體內(nèi)的細菌、病毒、異物、或血漿中脂蛋白顆粒、大分子營養(yǎng)物質(zhì))進入細胞的過程。一些特殊物質(zhì)通過受體介導(dǎo)方式入胞。(二)細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能1.跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)概念不同形式的外界信號（激素、神經(jīng)傳遞、細胞因子等化學(xué)信號分子，或機械、電、和一定波長的電磁波等）作用于細胞時,通常并不進入細胞或直接影響細胞內(nèi)過程,而是作用于細胞膜表面，通過引起膜結(jié)構(gòu)中一種或數(shù)種特殊蛋白質(zhì)分子的變構(gòu)作用,將外界環(huán)境變化的信息以新的信號形式傳遞到膜內(nèi),再引發(fā)被作用細胞即靶細胞相應(yīng)的功能改變,包括細胞出現(xiàn)電反應(yīng)或其他功能改變。這一過程稱為跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)或跨膜信號傳遞?？缒ば盘栟D(zhuǎn)導(dǎo)雖然涉及到多種刺激信號在多種細胞引發(fā)的多種功能改變,但轉(zhuǎn)導(dǎo)過程都是通過少數(shù)幾種類似的途徑或方式實現(xiàn)的,所涉及的幾類膜蛋白質(zhì)各具有很大的結(jié)構(gòu)同源性,是由相近的基因家族編碼的。2.離子通道蛋白介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式（1）化學(xué)門控通道：在神經(jīng)-骨骼肌接頭的運動終板膜上存在著N型ACh受體。在5個亞單位中,兩個α-亞單位是同兩分子ACh相結(jié)合的部位,這種結(jié)合可引起通道結(jié)構(gòu)的開放,使終板膜外高濃度的Na+內(nèi)流,同時少量膜內(nèi)高濃度的K+外流,結(jié)果使終板膜兩側(cè)的電位發(fā)生波動,出現(xiàn)終板電位。終板電位的出現(xiàn)標志著ACh這個化學(xué)信號在肌細胞膜跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的完成。由于這種通道性結(jié)構(gòu)只有在其中部分亞單位同ACh分子結(jié)合時才開放,因而屬于化學(xué)門控通道或配體門控通道。配體一般泛指能與受體結(jié)構(gòu)或受體分子特異性結(jié)合的化學(xué)信號?；瘜W(xué)門控通道主要分布：肌細胞終板膜、神經(jīng)細胞的突觸后膜以及某些嗅、味感受細胞的膜中,使所在膜產(chǎn)生終板電位、突觸后電位以及感受器電位等局部電反應(yīng)。因化學(xué)門控通道具有受體功能，也稱它們?yōu)橥ǖ佬褪荏w；又由于它們激活時直接引起跨膜離子流動，也稱促離子型受體。（2）電壓門控通道：主要分布在神經(jīng)軸突和骨骼肌、心肌細胞的一般質(zhì)膜中,具有同化學(xué)門控通道類似的分子結(jié)構(gòu)，但控制這類通道開放與關(guān)閉的因素是通道所在膜兩側(cè)的跨膜電位的變化。在這類通道的分子結(jié)構(gòu)中，存在著對跨膜電位改變敏感的結(jié)構(gòu)域和亞單位，后者誘發(fā)整個通道分子功能狀態(tài)的改變，進而改變相應(yīng)離子的易化擴散，使之產(chǎn)生可傳導(dǎo)的動作電位。（3）機械門控通道：許多細胞表面膜還存在能感受機械性刺激并引起細胞功能改變的通道樣結(jié)構(gòu)。此通道具有速度快、對外界刺激反應(yīng)的位點局限，在體內(nèi)數(shù)量較少的特點。3.G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式激素類物質(zhì)作用于相應(yīng)的靶細胞時,都是先同膜表面的特異性受體相結(jié)合,然后通過一種稱為Gs的G蛋白(興奮性G蛋白)的中介,激活作為效應(yīng)器酶的腺苷酸環(huán)化酶,使胞漿中的ATP分解，引起膜內(nèi)側(cè)胞漿中cAMP含量的增加(有時是減少),實現(xiàn)激素對細胞內(nèi)功能的調(diào)節(jié)。外來化學(xué)信號激素看作第一信使，cAMP稱作第二信使。特點：這種形式的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)具有效應(yīng)出現(xiàn)較慢、反應(yīng)較靈敏、作用較廣泛的特點。目前發(fā)現(xiàn)有相當數(shù)量的外界剌激信號作用于膜受體后,可以通過一種稱為Go的G蛋白,再激活一種稱為磷脂酶C的膜效應(yīng)器酶,以膜結(jié)構(gòu)中稱為磷脂酰肌醇的磷脂分子為間接底物,生成兩種分別稱為三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油的第二信使物質(zhì),影響細胞內(nèi)過程,完成跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。4.酪氨酸激酶受體介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)一些肽類激素如胰島素和細胞因子作用于相應(yīng)的靶細胞時,是通過細胞膜中一類稱作酪氨酸激酶受體來完成跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。這類受體只有一跨膜α-螺旋和一個較短的膜內(nèi)肽段。當膜外的肽段同相應(yīng)的化學(xué)信號結(jié)合時,可直接激活膜內(nèi)側(cè)肽段的蛋白激酶。此蛋白激酶的活性一是引發(fā)此肽段中酪氨酸殘基的磷酸化,另一是促進其他蛋白質(zhì)底物中的酪氨酸殘基磷酸化,由此再引發(fā)各種細胞內(nèi)功能的改變，實現(xiàn)細胞外信號對細胞功能的調(diào)節(jié)。（三）細胞的跨膜電變化1．神經(jīng)和骨骼肌細胞的生物電現(xiàn)象興奮性是(excitability)可興奮組織在受刺激時產(chǎn)生生物電（動作電位）的能力，而興奮(excitation)就是指產(chǎn)生了動作電位，或者說產(chǎn)生了動作電位才是興奮。(1)單一細胞的跨膜靜息電位和動作電位靜息電位(restingpotential)是指細胞未受刺激時存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。測量細胞靜息電位的方法：測量儀器包括示波器和它相連的一對測量電極，有一個放在細胞的外表面，另一個連接微電極，準備刺入膜內(nèi)。只要細胞未受到剌激或損傷，當微電極刺穿細胞膜進入膜內(nèi)，那么在電極尖端剛剛進入膜內(nèi)的瞬間，在記錄儀器上將顯示出一個突然的電位躍變，這表明細胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在著電位差。因為這一電位差是存在于安靜細胞的表面膜兩側(cè)的，故稱為跨膜靜息電位，簡稱靜息電位。靜息電位表現(xiàn)為膜內(nèi)較膜外為負。通常把靜息電位存在時膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負外正狀態(tài)稱為膜的極化(polarization)；當靜息時膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負值大的方向變化時，稱為膜的超極化(hyperpolarization)；相反，如果膜內(nèi)電位向負值減小的方向變化，稱為去極化或除極化(depolarization)；細胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時膜內(nèi)所處的負值恢復(fù)，則稱作復(fù)極化(repolarization)。動作電位(actionpotential)是膜受刺激后在原有的靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原，亦即先出現(xiàn)膜的快速去極化而后又出現(xiàn)復(fù)極化。當神經(jīng)纖維在安靜狀況下受到一次短促的刺激，只要刺激達到一定的強度，將會看到膜內(nèi)原來存在的負電位迅速消失，進而變成正電位，即膜內(nèi)電位在短時間內(nèi)由原來的-70~-90mV變到+20~+40mV的水平，由原來相對的內(nèi)負外正變?yōu)閮?nèi)正外負。這樣，整個膜內(nèi)外電位變化的幅度應(yīng)是90~130mV，這構(gòu)成了動作電位變化曲線的上升支。如果計算這時膜內(nèi)電位由零值變正的數(shù)值，則應(yīng)在整個幅值中減去膜內(nèi)電位由負上升到零的數(shù)值，約為35mV，稱為超射值。但是，由刺激所引起的這種膜內(nèi)外電位的倒轉(zhuǎn)只是暫時的，很快就出現(xiàn)膜內(nèi)電位的下降，由正值的減小發(fā)展到膜內(nèi)出現(xiàn)剌激前原有的負電位狀態(tài)，這構(gòu)成了動作電位曲線的下降支。在描記的圖形上表現(xiàn)為一次短促而尖銳的脈沖樣變化，因而人們常把這種構(gòu)成動作電位主要部分的脈沖樣變化稱為鋒電位。在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)歷一些微小而較緩慢的波動，稱為后電位，一般是先有一段持續(xù)5~30ms的負后電位，再出現(xiàn)一段延續(xù)更長的正后電位。動作電位或鋒電位的產(chǎn)生是細胞興奮的標志，它只在外加刺激達到一定強度時才能出現(xiàn)。但單一神經(jīng)或肌細胞動作電位的一個特點是，在剌激過弱時不出現(xiàn)，但在刺激達到一定強度以后，它并不隨刺激的強弱而改變固有的大小和波形。此外，動作電位在受剌激部位產(chǎn)生后，還可沿著細胞膜向周圍傳播，而且傳播的范圍和距離并不因原初剌激的強弱而有所不同。這種在同一細胞上動作電位大小不隨剌激強度和傳導(dǎo)距離而改變的現(xiàn)象，稱作“全或無”現(xiàn)象。(2)生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機制①靜息電位和K+平衡電位Bernstein最先提出，細胞內(nèi)外鉀離子的不均衡分布和安靜狀態(tài)下細胞膜主要對K+有通透性，可能是使細胞能保持內(nèi)負外正的極化狀態(tài)的基礎(chǔ)。并得到后來的實驗證實。已知正常時細胞內(nèi)的K+濃度總是超過細胞外K+濃度很多，而細胞外Na+濃度總是超過細胞內(nèi)Na+濃度很多，這是Na+泵活動的結(jié)果。由于高濃度的離子具有較高的勢能，K+有向膜外擴散的趨勢，而Na+有向膜內(nèi)擴散的趨勢。膜在安靜狀態(tài)下只對K+有通透的可能，那么就只有K+能以易化擴散的形式移向膜外，由于膜內(nèi)帶負電荷的蛋白質(zhì)大分子不能隨之移出細胞，于是隨著K+的移出，就會出現(xiàn)膜內(nèi)變負而膜外變正的狀態(tài)，而這將對K+的進一步移出起阻礙作用；K+移出越多，膜的外正內(nèi)負的情況越明顯，于是很快會出現(xiàn)一種情況，即當移到膜外的K+所造成的外正內(nèi)負的電場力，足以對抗K+由于膜內(nèi)高濃度而形成的外移趨勢時，膜內(nèi)外不再有K+的凈移動，而膜兩側(cè)的電位差即內(nèi)負外正的情況也穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一狀態(tài)在非生物的人工膜物理模型中也可看到，稱為K+平衡電位。Bemtein正是用這一原理來說明細胞跨膜靜息電位的產(chǎn)生機制的。K+平衡電位所能達到的數(shù)值，是由膜兩側(cè)原初存在的K+濃度差的大小決定的，它的精確數(shù)值可根據(jù)物理化學(xué)上著名的Nernst公式(略)算出。②鋒電位和Na+平衡電位Hodgkin等根據(jù)興奮時膜內(nèi)不僅出現(xiàn)負電位的消失，而且出現(xiàn)一定數(shù)值的正電位(相當于前面提到的超射值)的事實，認為動作電位上升支的出現(xiàn)，是由于膜對Na+通透性的突然增大，超過了K+的通透性；由于細胞外高Na+，而且膜內(nèi)靜息時原已維持著的負電位也對Na+的內(nèi)流起吸引作用，于是Na+迅速內(nèi)流，結(jié)果先是造成膜內(nèi)負電位的迅速消失；而且由于膜外Na+較高的濃度勢能，Na+在膜內(nèi)負電位減小到零時仍可繼續(xù)內(nèi)移，直至內(nèi)移的Na+在膜內(nèi)形成的正電位足以阻止的Na+靜移動為止；這時膜內(nèi)所具有的電位值，理論上應(yīng)相當于根據(jù)膜內(nèi)、外Na+濃度差代入Nernst公式時所得出的Na+平衡電位值。膜對Na+的通透性的增加，實際是膜結(jié)構(gòu)中存在的電壓門控性Na+通道開放的結(jié)果，因而造成Na+向膜內(nèi)的易化擴散。用70年代建立起來的膜片鉗實驗技術(shù)(Nder和Sakmann等，1975)可以直接觀察單一的離子通道蛋白質(zhì)分子對相應(yīng)離子通透難易程度等特性。③Na+通道的失活和膜電位的復(fù)極Na+通道的開放主要出現(xiàn)在人工去極化開始后的幾個毫秒之內(nèi)；以后去極化還在繼續(xù)，但通道開放的概率幾乎已下降到零。這顯示出通道的一個重要功能特性，稱為失活(inactivation)。Na+通道失活的特點是它的失活出現(xiàn)較其他離子通道為快；通道失活表現(xiàn)為通道不因為尚存在的去極化而繼續(xù)開放，也不因為新的去極化再行開放；只有當去極化消除后，通道才可能解除失活，才可能由于新出現(xiàn)的去極化而再進入開放狀態(tài)。通道的激活、失活和功能恢復(fù)，都是以蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即它的構(gòu)型和構(gòu)象的相應(yīng)變化為基礎(chǔ)的。Na+通道失活的迅速出現(xiàn)，可以解釋神經(jīng)或肌細胞的動作電位達到超射值的頂點后何以不能維持在這一數(shù)值，而是迅速下降，表現(xiàn)為鋒電位的形式。因為這時大多數(shù)被激活的Na+通道已進入失活狀態(tài)而不再開放。這也決定了神經(jīng)和肌組織在接受剌激而興奮，亦即正當出現(xiàn)鋒電位的時期內(nèi)，不可能再接受任何新的刺激而出現(xiàn)新的鋒電位，因而也不可能發(fā)生兩次鋒電位的疊加。這一時期稱為絕對不應(yīng)期(absoluterefractoryperiod)。絕對不應(yīng)期之后，還接著有一個相對不應(yīng)期(relativerefractoryperiod)發(fā)生，標志著一些失活的Na+通道已開始恢復(fù)，這時只有一些較正常時更強的剌激才能引起新的興奮。造成動作電位很快出現(xiàn)下降支的另一個重要因素：就是差不多在Na+通道失活的同時，膜結(jié)構(gòu)中的電壓門控性K+通道的開放。這一類K+通道不同于維持細胞靜息電位的K+通道。這時由于膜內(nèi)的高K+濃度，于是出現(xiàn)了K+的外流，使膜內(nèi)電位變負，最后恢復(fù)到靜息時的K+平衡電位的狀態(tài)。2.動作電位的引起和它在同一細胞的傳導(dǎo)（1）閾電位和鋒電位的引起不是任何刺激都能觸發(fā)動作電位，當剌激引起膜內(nèi)去極化達到某一臨界值時，就可在已經(jīng)出現(xiàn)的去極化的基礎(chǔ)上出現(xiàn)一次動作電位，這個能進一步誘發(fā)動作電位的去極化臨界值，稱為閾電位(thresholdmembranepotential)。在自然情況下，到達閾電位值的去極化會引起一定數(shù)量的Na+通道的開放，而由此引起的Na+內(nèi)流會造成膜的進一步去極化，這就會引起更多Na+通道開放和更大的開放概率，如此反復(fù)，就會出現(xiàn)一個“正反饋”，或稱為再生性循環(huán)的過程，其結(jié)果是出現(xiàn)一個不再依賴于原剌激而使膜內(nèi)Na+通道迅速而大量開放，使膜外Na+快速內(nèi)流的過程，直至達到Na+的平衡電位，使這過程停下來，形向成鋒電位的上升支。膜原初的去極化在未達到閾電位的情況下，也會引起一些Na+通道的開放并造成新的去極化；但較閾電位為小的去極化程度較小，它可被當時維持K+平衡電位的K+外流所抵消，不能進而引起動作電位。可見閾電位就是去極化達到某一臨界值后能夠誘發(fā)去極化和Na+通道開放之間出現(xiàn)再生性循環(huán)，并導(dǎo)致Na+通道大量而迅速的開放，出現(xiàn)動作電位的上升支。所謂閾強度(thresholdintensity)是指能夠使膜的靜息電位去極化達到閾電位的外加刺激的強度；比閾強度弱的刺激，稱為閾下剌激，它們只能引起低于閾電位值的去極化，不能發(fā)展為動作電位。在刺激超過閾強度后，動作電位的上升速度和所能達到的最大值，就不再依賴于所給刺激的強度大小了。(2)局部興奮及其特性閾下刺激能引起該段膜中所含Na+通道的少量開放，這時少量Na+內(nèi)流造成的去極化和電刺激造成的去極化疊加起來，在受刺激的膜局部出現(xiàn)一個較小的去極化，稱為局部反應(yīng)或局部興奮。局部興奮的特點是：①它不是全或無的；②不能在膜上作遠距離傳播，可以電緊張性擴布的形式使鄰近的膜也產(chǎn)生類似的去極化；③可以總和，包括空間性總和時間性總和。(3)興奮在同一細胞上的傳導(dǎo)機制如興奮在無髓神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)方式，某一小段纖維因受到足夠強的外加剌激而出現(xiàn)動作電位，也就是說，該處出現(xiàn)了膜兩側(cè)電位的暫時性倒轉(zhuǎn)，由靜息時的內(nèi)負外正變?yōu)閮?nèi)正外負，但和該段神經(jīng)相鄰接的神經(jīng)段仍處于安靜時的極化狀態(tài)；于是在已興奮的神經(jīng)段和與它相鄰的未興奮的神經(jīng)段之間，由于電位差的出現(xiàn)而發(fā)生電荷移動，稱為局部電流(localcurrent)，它的運動方向是：在膜外的正電荷由未興奮段移向已興奮段，而膜內(nèi)的正電荷由已興奮段移向未興奮段。這樣流動的結(jié)果，是造成未興奮段膜內(nèi)電位升高而膜外電位降低，亦即引起該處膜的去極化；當局部電流的出現(xiàn)使鄰接的未興奮的膜去極化到閾電位時，也會使該段出現(xiàn)它自己的動作電位。這就是說，所謂動作電位的傳導(dǎo)，實際是巳興奮的膜部分通過局部電流“刺激”了未興奮的膜部分，使之出現(xiàn)動作電位。興奮在其他可興奮細胞(如骨骸肌細胞)的傳導(dǎo)，基本上遵循同樣的原理。興奮在有髓神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)方式，當有髓纖維受到外來剌激時，動作電位只能在鄰近剌激點的郎飛結(jié)處產(chǎn)生，構(gòu)成髓鞘主要成分的脂質(zhì)是不導(dǎo)電或不允許帶電離子通過的，而局部電流也只能發(fā)生在相鄰的郎飛結(jié)之間，其外電路要通過髓鞘外面的組織液，這就使動作電位的傳導(dǎo)表現(xiàn)為跨過每一段髓鞘而在相鄰的郎飛結(jié)處相繼出現(xiàn)，這稱為興奮的跳躍式傳導(dǎo)(saltatoryconduction)。跳躍式傳導(dǎo)時的興奮傳導(dǎo)速度比無髓纖維或肌細胞的傳導(dǎo)速度快得多；而且它還是一種更“節(jié)能”的傳導(dǎo)方式。（四）肌細胞的收縮功能1.骨骼肌細胞收縮的引起及收縮機制(1)神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞當神經(jīng)末梢處有神經(jīng)沖動傳來時，引起該處膜的Ca2+通道的開放，因而啟動囊泡的移動，促使囊泡膜與軸突膜的融合，并在融合處出現(xiàn)裂口，使囊泡中的Ach全部進入接頭間隙。每個囊泡中貯存的ACh量通常是相當恒定的，而且當它們被釋放時，也是通過出胞作用，以囊泡為單位傾囊釋放，被稱為量子式釋放(quantalrelease)。Ca2+的進入量決定著囊泡釋放的數(shù)目。當Ach分子通過接頭間隙到達終板膜表面時，立即同集中存在于該處的特殊化學(xué)門控通道分子結(jié)合，導(dǎo)致通道開放?？稍试SNa+、K+甚至少量Ca2+同時通過；主要是Na+的內(nèi)流和少量K+外流，其總的效果是使終板膜處原有的靜息電位減小，向零值靠近，亦即出現(xiàn)一次較緩慢的膜的去極化，稱為終板電位(endplatepotential)。由于終極電位的電緊張性擴布，可使與之鄰接的一般肌細胞膜去極化而使之達到閾電位，激活該處膜中的電壓門控性Na+通道和K+通道，引發(fā)一次可沿整個肌細胞膜傳導(dǎo)的動作電位。(2)骨骼肌細胞的微細結(jié)構(gòu)①肌原纖維和肌小節(jié)每個肌細胞或肌纖維都包含大量直徑為1~2μm的纖維狀結(jié)構(gòu)，稱為肌原纖維(myofifbril)。每條肌原纖維的全長都呈現(xiàn)規(guī)則的明、暗交替，分別稱為明帶和暗帶；在暗帶中央，有一段相對透明的區(qū)域，稱為H帶；在H帶中央亦即整個暗帶的中央，又有一條橫向的暗線，稱為M線。明帶中央也有一條橫向的暗線，稱為Z線(或Z盤)。肌原纖維上每一段位于兩條Z線之間的區(qū)域，稱為肌小節(jié)(sarcomere)。肌小節(jié)的明帶和暗帶包含有更細的、縱向平行排列的絲狀結(jié)構(gòu)，稱為肌絲。暗帶中含有的肌絲較粗，直徑約10nm，稱為粗肌絲，其長度與暗帶相同。明帶中的肌絲較細，直徑約5nm，稱為細肌絲；它們由Z線結(jié)構(gòu)向兩側(cè)明帶伸出，每側(cè)的長度都是1.0μm，它的游離端在肌小節(jié)總長度小于3.5μm的情況下，必然有一段要伸入暗帶，和粗肌絲處于交錯和重疊的狀態(tài)；如果由兩側(cè)Z線伸入暗帶的細肌絲未能相遇而隔有一段距離，這就形成了較透明的H帶。②肌管系統(tǒng)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)。這些囊管狀結(jié)構(gòu)實際是由來源和功能都不相同的兩組獨立的管道系統(tǒng)所組成。一部分肌管的走行方向和肌原纖維相垂直，稱為橫管系統(tǒng)，簡稱T管。肌原纖維周圍還有另一組肌管系統(tǒng)，就是縱管系統(tǒng)，也稱肌漿網(wǎng)，簡稱L管;它們的走行方向和肌小節(jié)平行，但主要包繞每個肌小節(jié)的中間部分；在接近肌小節(jié)兩端的橫管時管腔出現(xiàn)膨大，稱為終末池。每一橫管和來自兩側(cè)肌小節(jié)的縱管終末池，構(gòu)成所謂三聯(lián)管結(jié)構(gòu)。(3)骨骼肌細胞的興奮-收縮耦聯(lián)在以膜的電變化為特征的興奮過程和以肌纖維機械變化為基礎(chǔ)的收縮過程之間，存在著某種中介性過程把二者聯(lián)系起來，這一過程稱為興奮-收縮藕聯(lián)(excitation-contractioncoupling)。目前認為，它至少包括三個主要步驟：電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞的深處；三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞；肌漿網(wǎng)(即縱管系統(tǒng))中的Ca2+釋放入胞漿以及Ca2+由胞漿向肌漿網(wǎng)的再聚積。肌肉安靜時肌漿中的Ca2+濃度低于10-7mol/L，但在膜開始去極化后1~5ms內(nèi)升高到10-5mo1/L的水平，亦即增高100倍之多。當肌膜上的電變化沿橫管系統(tǒng)到達三聯(lián)管部分時，一定有某種因子把橫管膜上發(fā)生的變化傳遞給了相距不遠的肌漿網(wǎng)膜上的類似Ca2+通道的結(jié)構(gòu)，引起后者分子變構(gòu)，使通道開放，于是肌漿網(wǎng)內(nèi)高濃度的Ca2+就不需耗能而靠易化擴散進入肌漿，到達肌絲區(qū)。對于三聯(lián)管處的這一信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，目前已有一些了解。據(jù)研究，橫管膜上有一種類型的鈣通道，它在胞漿側(cè)的肽鏈結(jié)構(gòu)正好和終未池膜(即肌漿網(wǎng)膜的延續(xù)部分)上另一種鈣通道在胞漿側(cè)的肽鏈部分兩兩相對。在骨骼肌，前者可能對后者的通道開口起著堵塞作用，只有當?shù)竭_橫管膜上的電信號引起該膜中的鈣通道出現(xiàn)變構(gòu)時，才會使堵塞消除而使終末池中的Ca2+大量進入胞漿，引起肌絲滑行。在肌漿中。Ca2+增高的情況下，鈣泵可以分解ATP獲得能量，將Ca2+在逆濃度差的情況下由肌漿轉(zhuǎn)運到肌漿網(wǎng)內(nèi)腔中去。由于肌漿中Ca2+濃度的降低，和肌鈣蛋白結(jié)合的Ca2+解離，引起肌肉舒張。(4)骨骼肌收縮的分子機制根據(jù)骨骼肌微細結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)特點以及它們在肌肉收縮時長度的改變，Huxley等在50年代初期就提出了用肌小節(jié)中粗、細肌絲的相互滑行來說明肌肉收縮的機制。這一被稱為滑行學(xué)(slidingtheory)的主要內(nèi)容是：肌肉收縮時肌纖維的縮短，在肌細胞內(nèi)并無肌絲或它們所含的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的縮短，而只是由于細肌絲向粗肌絲之間的滑行的結(jié)果。目前一般公認的肌絲滑行的基本過程是：當肌細胞上的動作電位引起肌漿中Ca2+濃度升高時，肌鈣蛋白結(jié)合了足夠數(shù)量的Ca2+，引起肌鈣蛋白分子構(gòu)象的某些改變，這種改變“傳遞”給原肌凝蛋白，其結(jié)果是使原肌凝蛋白的雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生某種扭轉(zhuǎn)，把安靜時阻止肌纖蛋白和橫橋相互結(jié)合的因素除去，導(dǎo)致二者的結(jié)合和橫橋向M線方向的扭動，把細肌絲拉向M線的方向，繼而出現(xiàn)橫橋同細肌絲上新位點的再結(jié)合及再扭動，如此反復(fù)進行，肌細胞縮短。與橫橋移動相伴隨的是ATP的分解和化學(xué)能向機械功的轉(zhuǎn)換，是肌肉收縮的能量來源。能參與循環(huán)的橫橋數(shù)目以及橫橋循環(huán)的進行速率，則是決定肌肉縮短程度、縮短速度以及所產(chǎn)生張力的關(guān)鍵因素。2.骨骼肌收縮的外部表現(xiàn)和力學(xué)分析在肌肉收縮前就加在肌肉上的負荷為前負荷(preload)。前負荷使肌肉在收縮前就處于某種程度的被拉長的狀態(tài)，使它具有一定的長度，稱為初長度。這樣，由于前負荷的不同，同一肌肉就將在不同的初長度條件下進行收縮。另一種負荷稱為后負荷(after-load)，它是在肌肉開始收縮時才能遇到的負荷或阻力，它不增加肌肉的初長度，但能阻礙收縮時肌肉的縮短。后負荷如果超過肌肉收縮所能產(chǎn)生的最大張力，肌肉收縮時不再表現(xiàn)縮短，這種不出現(xiàn)肌肉長度變短而只有張力增加的收縮過程，稱為等長收縮(immetriccontraction)。(1)前負荷或肌肉初長度對肌肉收縮的影晌：長度-張力曲線肌肉在不同前負荷時進行收縮所能產(chǎn)生的張力，稱為主動張力曲線，就是長度-張力曲線。對于肌肉在等長收縮條件下所產(chǎn)生的主動張力大小來說，存在著一個最適前負荷和與之相對應(yīng)的最適初長度，在這樣的初長度情況下進行收縮，產(chǎn)生的張力最大。肌肉產(chǎn)生張力或縮短，靠的是粗肌絲表面的橫橋和細肌絲之間的相互作用。肌肉的初長度決定每個肌小節(jié)的長度，因而也決定細肌絲和粗肌絲相重合的程度，而這又決定了肌肉收縮時有多少橫橋可以與附近的細肌絲相互作用。從理論上分析，粗肌絲的長度是1.5μm，但由于在M線兩側(cè)各0.1μm的范圍內(nèi)沒有橫橋，因此在M線兩側(cè)有橫橋的粗肌絲長度各為0.65μm，這樣當每側(cè)細肌絲伸入暗帶0.65μm(尚位于明帶的細肌絲長度為0.35μm)，亦即肌小節(jié)總長度為2.2μm時，粗肌絲上的每個橫橋都有與細肌絲相互作用的條件，因而收縮時應(yīng)當出現(xiàn)最佳的效果。實驗觀察證明正是如此，因為當肌肉處于最適前負荷或初長度時，它的每個肌小節(jié)的長度正是2.2μm。無論減少前負荷使肌小節(jié)長度小于2.2μm或增加前負荷大于最適前負荷使肌小節(jié)的長度將大于2.2μm，都使得肌肉收縮時起作用的橫橋數(shù)減少，造成所產(chǎn)生張力的下降。當前負荷使肌小節(jié)長度增加到3.5μm時，細肌絲將全部由暗帶拉出，這時肌肉受刺激時不再能產(chǎn)生主動張力。(2)肌肉后負荷對肌肉收縮的影晌：張力-速度曲線改變后負荷時肌肉收縮所產(chǎn)生的張力和縮短速度變化的關(guān)系曲線，稱為張力-速度曲線。雙曲線的性質(zhì)說明二者大致呈反比的關(guān)系，即后負荷減小時，肌肉產(chǎn)生的張力較小，但可得到一個較大的縮短速度。在曲線同縱坐標和橫坐標相交的之間，在不同的后負荷時都能看到肌肉在產(chǎn)生與負荷相同的張力的情況下將負荷移動一定的距離，這種類型的收縮稱為等張收縮(isotoniccontraction)，都可作功并有功率輸出；當后負荷相當于最大張力的30%左右時，肌肉的輸出功率最大。(3)肌肉收縮能力的改變對肌肉收縮的影晌肌肉本身的功能狀態(tài)是可以改變的，也可以影響肌肉收縮的效率。我們把可以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)別于肌肉收縮時外部條件即前、后負荷改變所導(dǎo)致的收縮效果的改變。但在在體情況下，要簡單地區(qū)分肌肉收縮時某一力學(xué)指標的改變是由于肌肉收縮能力的改變所引起，還是由于負荷條件的改變所引起，常常十分困難。如果同一肌肉在所處的前、后負荷條件保持不變的情況下發(fā)生肌肉縮短速度的改變，或者肌肉在維持最適初長度的情況下發(fā)生最大張力的改變，則都可以認為是肌肉收縮能力發(fā)生了改變。3．平滑肌的結(jié)構(gòu)和生理特性(1)平滑肌的微細結(jié)構(gòu)和收縮機制(2)平滑肌在功能上的分類(3)平滑肌活動的控制和調(diào)節(jié)五、課程進度：5-6學(xué)時/周。六、學(xué)時分布：本章理論授課12學(xué)時。細胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)（1學(xué)時）；細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能和跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（4學(xué)時）；細胞膜的生物電變化（4學(xué)時）；骨骼肌細胞的收縮及力學(xué)分析（3學(xué)時）。七、新知識新進展及生理學(xué)科學(xué)史話（一）電壓鉗及膜片鉗技術(shù)電壓鉗（voltageclamp）技術(shù)是通過插入細胞內(nèi)的一根微電極向胞內(nèi)補充電流，補充的電流量正好等于跨膜流出的反向離子流，這樣即使膜通透性發(fā)生改變時，也能控制膜電位數(shù)值不變。經(jīng)過離子通道的離子流與經(jīng)微電極施加的電流方向相反，數(shù)量相等（右圖示）。因之可以定量測定細胞興奮時的離子電流。膜通透性的改變是迅速的，但如使用一個高頻響應(yīng)的放大器，可以連續(xù)、快速、自動地調(diào)整注入電流，達到保持膜電位恒定的目的。它可以測量細胞的膜電位、膜電流和突觸后電位。歐文·內(nèi)爾（ErwinNeher）和伯特·薩克曼（BertSakinann）在電壓鉗的基礎(chǔ)上發(fā)展了膜片鉗（patchclamp）技術(shù)，采用較大的微電極和神經(jīng)元的細胞膜緊緊接觸，兩者間形成一高阻抗密封區(qū)。于是，微電極就以一個低阻抗的電特性進入細胞內(nèi)(右圖示)。膜片鉗不僅可以觀察單離子通道電流，而且有多種模式可以方便地對細胞進行電壓鉗制和電流鉗制，觀察各種離子通道電流及其調(diào)控，并與分子生物學(xué)技術(shù)結(jié)合進行離子通道與受體的分子結(jié)構(gòu)和功能研究，廣泛應(yīng)用于神經(jīng)生物學(xué)、生理學(xué)、藥理學(xué)等各個領(lǐng)域。為此他們獲得1991年諾貝爾生理學(xué)一醫(yī)學(xué)獎。（二）戴爾和勒維發(fā)現(xiàn)神經(jīng)沖動的化學(xué)傳遞美國人戴爾和美籍德國人勒維共同合作，在20世紀20年代發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)沖動的化學(xué)傳遞物質(zhì)——乙酰膽堿。戴爾在組織毒素中發(fā)現(xiàn)裸麥角提取物中含有一種酷似毒蕈堿的物質(zhì)，能在周圍神經(jīng)末梢引起副交感神經(jīng)的各種效應(yīng)，這種作用能被阿托品抵銷。他把這種物質(zhì)從裸麥角分離出來后證明其為乙酰膽堿。是否能把乙酰膽堿確定為神經(jīng)沖動的化學(xué)遞質(zhì)，關(guān)鍵在于要在動物體內(nèi)找到它的存在。這項任務(wù)由勒維出色的完成了。他的實驗方法是：把青蛙的心臟（連帶迷走神經(jīng)）取出，用一玻璃管插入心臟，管內(nèi)灌上生理鹽水代替血液，這樣心臟仍然跳動。用電刺激迷走神經(jīng)則心臟的收縮就會減弱。然后立即將這個蛙心流出來的液體引入另一個蛙心內(nèi)腔中。這第二個蛙心的迷走神經(jīng)雖然未受到刺激，但受到第一個蛙心的迷走神經(jīng)物質(zhì)的作用，也會產(chǎn)生收縮減弱的效果。這里勒維所稱的迷走神經(jīng)物質(zhì)就是戴爾在動物身上竭力要找的乙酰膽堿。動物身上存在著乙酰膽堿，這是客觀存在的，發(fā)現(xiàn)了它并不等于完成了對真理的認識，這是必須經(jīng)過再檢驗的。戴爾和他的合作者歷經(jīng)八年，在1936年終于查明神經(jīng)-肌肉之間接點的傳出遞質(zhì)作用是借助末梢釋放的乙酰膽堿實現(xiàn)的。由此他倆獲得了1936年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎.八、自我測試思考題簡述細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的形式及機制。什么是動作電位?簡述其產(chǎn)生機制。什么是靜息電位?簡述其產(chǎn)生機制。簡述易化擴散的特點。簡述Na+泵的作用及其生理意義。簡述可興奮細胞在興奮及恢復(fù)過程中興奮性變化的特點及其產(chǎn)生原理。比較局部電位與動作電位的不同。簡述組織細胞在興奮過程中興奮性的變化。興奮在神經(jīng)纖維上是如何傳導(dǎo)的？什么是動作電位的"全或無"現(xiàn)象？簡述神經(jīng)-肌肉接頭興奮傳遞的過程及原理。什么是骨骼肌的興奮-收縮藕聯(lián)?簡述其過程。細胞間興奮傳遞的方式有幾種？它們是怎樣傳遞興奮的？什么是前負荷和后負荷?它們對肌肉收縮各有什么影響?什么是肌肉的最適初長度?為什么說在肌肉最適初長度時,肌肉收縮的效果最好?簡述動作電位傳導(dǎo)的原理,并比較有髓纖維和無髓纖維動作電位傳導(dǎo)的差別。簡述骨骼肌收縮與舒張過程。與興奮在單根神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)相比,興奮在神經(jīng)-肌肉接頭處的傳遞有何特點?在生理實驗中，人工的輕度增加細胞外液k+濃度時，其靜息電位和動作電位有何改變？為什么？使用河豚毒后對神經(jīng)纖維的生物電有何影響？為什么？第三章血液一．基本要求掌握:1.生理止血功能；2.紅細胞比容；3.血凝，抗凝與纖維蛋白溶解,凝血因子；4.血小板的止血功能；血小板粘附與聚集；熟悉:1.血液與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，血量，血液的組成與特性，血液的比重；2.紅細胞的懸浮穩(wěn)定性，血液的粘滯性，血漿滲透壓；了解:1.紅細胞、白細胞、血小板正常值及作用；2.血型與輸血原則。二．基本概念血細胞比容(hematocrit)、晶體滲透壓（crystalosmoticpressure）、膠體滲透壓(colloidosmoticpressure)、等張溶液(isotonicsolution)、紅細胞的懸浮穩(wěn)定性(suspensionstability)、紅細胞沉降率(erythrocytesedimentationrate，ESR)、紅細胞疊連(rouleauxformation)、滲透脆性、趨化性、生理性止血、血液凝固(bloodcoagulation)、內(nèi)源性凝血、凝集反應(yīng)、血清(serum)三．學(xué)習要點1．體液是機體內(nèi)液體的總稱,成人約占其體重的60%,包括細胞內(nèi)液和細胞外液,分別占其體重的40%和20%。血漿是細胞外液的一部分,在內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持中起重要作用。2．血漿滲透壓包括晶體滲透壓和膠體滲透壓,前者構(gòu)成血漿滲透壓的主要部分,主要由血漿中Na+等物質(zhì)形成,對維持細胞內(nèi)外的水平衡起重要作用;后者主要由血漿蛋白形成,主要維持血管內(nèi)外水平衡。血漿中的緩沖對對pH的穩(wěn)定起一定作用.血漿中的最重要緩沖對是NaHC03/H2C03。3．紅細胞的主要功能是運輸02和C02,紅細胞有滲透脆性、懸浮穩(wěn)定性;紅細胞的生成主要受腎臟產(chǎn)生的促紅細胞生成素的調(diào)節(jié);紅細胞生成原料包括蛋白質(zhì)和鐵;維生素B12和葉酸促進紅細胞成熟;4．白細胞的主要功能是產(chǎn)生特異性免疫和非特異性免疫,從而維持機休的生存。中性粒細胞和單核一巨噬細胞可吞噬入侵機體的微生物、異物、壞死組織碎片等;淋巳細胞參與機體的體液免疫和細胞免疫。5．血小板的生理特性是粘附、聚集、釋放、收縮和吸附;ADP和血栓素A2是引起血小板聚集的重要物質(zhì)。血小板的功能是參與生理性止血的全過程,還能修復(fù)內(nèi)皮細胞和維持毛細血管的通透性。6．生理止血過程可分為血管收縮期、血小板血栓形成和血液凝固三個時相。血液凝固的基本過程為凝血酶原激活物的形成、凝血酶的形成和纖維蛋白的形成。凝血晦原激活物的形成始于內(nèi)源性途徑和外源性途徑,前者起始于因子Ⅻ激活;后者起始于因子Ⅲ的釋放。血液中還存在天然抗凝血物質(zhì),主要是抗凝血酶Ⅲ和肝素。它們可對抗凝血酶等凝血因子的作用。纖溶系統(tǒng)可將已形成的纖維蛋白水解為可溶性纖維蛋白降解產(chǎn)物,有助于維持血管的通暢。7．人類紅細胞血型有ABO血型和Rh血型等多種血型系統(tǒng),ABO血型包括A型、B型、AB型和0型四種;不同血型相輸會產(chǎn)生凝集反應(yīng),后來嚴重。同型血相輸也必須作交叉配血試驗。四．重點與難點提示(一)血液的組成和理化特性1．血液的基本組成和血量細胞在血中所占的容積百分比，稱為血細胞比容(hematocrit)。正常人血細胞比容值是：成年男性為40%～50%，成年女性為37%～48%，新生兒約為55%。2．血漿的化學(xué)成分3．血液的理化特性(1)血液的比重正常人全血的比重為1.050～1.060。(2)血液的粘度液體的粘滯性(viscocity)是由于液體分子的內(nèi)摩擦形成的。全血的粘度主要決定于所含的紅細胞數(shù)，血漿的粘度主要決定于血漿蛋白質(zhì)的含量。(3)血漿滲透壓滲透壓的高低與溶質(zhì)顆粒數(shù)目的多少呈正變，而與溶質(zhì)的種類及顆粒的大小無關(guān)。血漿滲透壓約為300mmol/L。血漿的滲透壓主要來自溶解于其中的晶體物質(zhì)，特別是電解質(zhì)；由晶體物質(zhì)所形成的滲透壓稱為晶體滲透壓(crystalosmoticpressure)，它的80%來自Na+和Cl-。由蛋白質(zhì)所形成的滲透壓稱為膠體滲透壓(colloidosmoticpressure)。血漿膠體滲透壓主要來自白蛋白。血漿膠體滲透壓對血管內(nèi)外的水平衡有重要作用。細胞外液的晶體滲透壓的相對穩(wěn)定，對保持細胞內(nèi)外的水平衡極為重要。在臨床或生理實驗使用的各種溶液中,其滲透壓與血漿滲透壓相等的稱為等滲溶液,高于或低于血漿滲透壓的則相應(yīng)地稱為高滲或低滲溶液。能使懸浮于其中的紅細胞保持正常體積和形狀的鹽溶液,稱為等張溶液(isotonicsolution)。(二)血細胞生理1.造血過程的調(diào)節(jié)2.紅細胞生理(1)紅細胞的數(shù)量和形態(tài)(2)紅細胞的生理特征與功能①細胞膜的通透性。②紅細胞的可塑變形性：紅細胞在全身血管中循環(huán)運行，擠過口徑比它小的毛細血管和血竇孔隙時紅細胞將發(fā)生變形，通過后又恢復(fù)原狀，這種變形稱為可塑性變形。③紅細胞的懸浮穩(wěn)定性：將盛抗凝血的血沉管垂直靜置，紅細胞能較穩(wěn)定地懸浮于血漿中的特性，稱為紅細胞的懸浮穩(wěn)定性(suspensionstability)。通常以紅細胞在第一小時末下沉的距離表示紅細胞沉降的速度，稱為紅細胞沉降率(erythrocytesedimentationrate，ESR)，簡稱血沉。用魏氏法檢測的正常值，男性為0～15mm/h，女性為0～20mm/h。紅細胞沉降率愈大，表示紅細胞的懸浮穩(wěn)定性愈小。在某些疾病時(如活動性肺結(jié)核、風濕熱等)血沉加快，主要是由于多個紅細胞彼此能較快地以凹面相貼，形成紅細胞疊連(rouleauxformation)。④紅細胞的滲透脆性:用紅細胞對低滲NaCl溶液的抵抗力的大小表示紅細胞的脆性,故稱滲透脆性。(3)紅細胞生成的調(diào)節(jié)3.白細胞生理(1)白細胞的數(shù)量與分類(2)白細胞的生理特性和功能除淋巴細胞外所有的白細胞都能伸出偽足作變形運動，憑藉這種運動得以穿過血管壁，這一過程稱血細胞滲出(diapedisis)。白細胞具有趨向某些化學(xué)物質(zhì)游走的特性，稱為趨化性。(3)白細胞的生成和調(diào)節(jié)4.血小板生理(1)血小板的數(shù)量和功能(2)血小板的生成和調(diào)節(jié)(3)血小板的破壞(三)生理性止血正常情況下，小血管破損后引起的出血在幾分鐘內(nèi)就會自行停止，此現(xiàn)象稱生理性止血。1.血小板的止血功能(1)血小板的生理特性①粘附血小板與非血小板表面的粘著,稱血小板粘附。②聚集血小板彼此粘著的現(xiàn)象，稱血小板聚集。引起聚集的因素稱致聚劑(或誘導(dǎo)劑)。生理性致聚劑主要有：ADP、腎上腺素、膠原、凝血酶、前列腺素類物質(zhì)等；病理性致聚劑：如細菌、病毒、免疫復(fù)合物、藥物等。血小板聚集過程兩時相：第一聚集時相出現(xiàn)的血小板聚集能迅速解聚，也稱可逆聚集時相；第二聚集時相出現(xiàn)的血小板聚集則不能被解聚，也稱不可逆聚集時相。③釋放血小板受到刺激后，將貯存在致密體、α-顆?；蛉苊阁w內(nèi)的許多物質(zhì)排出，稱血小板釋放。(2)血小板在生理性止血中的作用當血管損傷，血管內(nèi)皮下膠原被暴露時，血小板迅速粘附于膠原上并被迅速激活。血小板激活是指血小板在刺激物的作用下發(fā)生變形、粘附、聚集和釋放反應(yīng)。血小板的激活立即引起血小板內(nèi)一系列生化反應(yīng)，同時也使血小板失去盤狀外形，出現(xiàn)粘附變形。粘附于內(nèi)皮下組織的血小板通過釋放一些物質(zhì)以及磷脂代謝產(chǎn)物，引起血小板聚集，形成松軟的血小板栓子，實現(xiàn)第一期止血。第一期止血階段形成的血小板栓子，及血管損傷暴露的組織因子可啟動凝血過程，形成纖維蛋白網(wǎng)，完成第二期止血。血小板在凝血過程中作用也重要，促凝活性包括：①激活的血小板為凝血因子提供磷脂表面，參與因子Ⅹ和凝血酶原的激活；②血小板質(zhì)膜表面許多凝血因子如纖維蛋白原、FⅤ等的相繼激活可加速凝血過程；③血小板激活后，釋放顆粒的內(nèi)容物，可增加纖維蛋白的形成，加固凝塊；血小板內(nèi)收縮蛋白收縮，使血塊收縮，成為止血栓，牢固止血。2．血液凝固與抗凝(1)血液凝固血液凝固(bloodcoagulation)或血凝是指血液由流動的液體狀態(tài)變成不能流動的凝膠狀態(tài)的過程。血液凝固后1～2小時，血凝塊發(fā)生收縮，釋出淡黃色的液體，稱為血清(serum)。血清與血漿的區(qū)別：前者缺乏參與凝血過程中被消耗掉的一些凝血因子和增添了少量血液凝固時由血管內(nèi)皮細胞和血小板釋放出來的化學(xué)物質(zhì)。血液凝固是由一系列凝血因子參與的、復(fù)雜的蛋白質(zhì)酶解過程。血漿與組織中直接參與血液凝固的物質(zhì)，統(tǒng)稱為凝血因子(blooddottingfactor)。凝血過程瀑布學(xué)說：凝血是一系列凝血因子相繼酶解激活的過程，最終結(jié)果是凝血酶和纖維蛋白凝塊的形成，而且每步酶解反應(yīng)均有放大效應(yīng)。包括內(nèi)源性凝血和外源性凝血。兩條途徑的主要區(qū)別：啟動方式和參加凝血因子不完全相同，都能激活FX,形成一條最終生成凝血酶和纖維蛋白凝塊的共同途徑；參與兩條途徑的某些凝血因子能相互激活，將兩條凝血途徑聯(lián)系起來。①內(nèi)源性凝血途徑：內(nèi)源性凝血途徑是指參與凝血的因子全部來自血液。凝血因血液與帶負電荷的異物表面(如玻璃、白陶土、硫酸脂、膠原等)接觸而啟動，這一過程稱表面激活。表面激活是指FXI結(jié)合于異物表面到FXIa的形成過程。參與表面激活的凝血因子有：FⅫ、高分子激肽原、前激肽釋放酶和FⅪ。血液與帶負電荷的異物表面接觸FⅫ結(jié)合到異物表面激活為FⅫa裂解前激肽釋放酶生成激肽釋放酶（反過來激活FⅫ形成更多的FⅫa，形成表面激活的正反饋效應(yīng)）FⅫa使FⅪ轉(zhuǎn)變?yōu)镕XIa（表面激活）FXIa再激活FⅨ成為FIXa（Ca2+參與）FIXa生成后再與FⅧa、Ca2+在血小板磷脂膜上結(jié)合為復(fù)合物激活FX成為Fxa內(nèi)源和外源兩條凝血途徑成為同一的途徑②外源性凝血途徑：外源性凝血途徑是指始動凝血的組織因子(TF)來自組織，又稱凝血的組織因子途徑。當血管損傷暴露的組織因子或血管內(nèi)皮細胞、單核細胞受到細菌內(nèi)毒素、補體C5a、免疫復(fù)合物、腫瘤壞死因子等刺激時表達的組織因子得以與血液接觸，作為Ⅶa的受體與其相結(jié)合形成1：1復(fù)合物FⅦa-組織因子復(fù)合物在Ca2+的存在下迅速激活FXFXa（又能激活FⅦ成為FⅦa，生成更多的FXa，形成外源性凝血途徑的正反饋效應(yīng)）；FⅦa-組織因子復(fù)合物在Ca2+的參與下激活FⅨ成為FⅨaFⅨa能與FⅧa等結(jié)合形成復(fù)合物激活FX使內(nèi)源與外源性凝血途徑聯(lián)系起來共同完成凝血過程兩條途徑生成FXa在磷脂膜上形成FXa-Va-Ca2+-磷脂的凝原酶復(fù)合物激活凝血酶原凝血酶（凝血酶是一多功能的凝血因子，主要作用是使纖維蛋白原分解）（2）抗凝系統(tǒng)包括細胞抗凝系統(tǒng)(如網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對凝血因子、組織因子、凝血酶原復(fù)合物以及可溶性纖維蛋白單體的吞噬)和體液抗凝系統(tǒng)(如絲氨酸蛋白酶抑制物、蛋白質(zhì)C系統(tǒng)、組織因子途徑抑制物和肝素等)。主要抗凝物質(zhì)：絲氨酸蛋白酶抑制物、蛋白質(zhì)C系統(tǒng)、組織因子途徑抑制物(TFPI)、肝素3.纖維蛋白溶解與抗纖溶纖維蛋白溶解系統(tǒng)纖維蛋白溶解系統(tǒng)簡稱纖溶系統(tǒng)。纖溶的作用是使生理止血過程中所產(chǎn)生的局部或一過性的纖維蛋白凝塊能隨時溶解，防止血栓形成，保證血流通暢；纖溶系統(tǒng)還參與組織修復(fù)、血管再生等多種功能。纖溶系統(tǒng)主要包括纖維蛋白溶酶原（簡稱纖溶酶原，又稱血漿素原）、纖溶酶(又稱血漿素)、纖溶酶原激活物與纖溶抑制物。纖溶的基本過程分為兩個階段，即纖溶酶原的激活與纖維蛋白(或纖維蛋白原)的降解。纖溶酶原的激活：有內(nèi)、外源性激活途徑；纖維蛋白與纖維蛋白原的降解：纖維蛋白原除可被凝血酶水解外，還可被纖溶酶降解。纖溶酶是血漿中活性最強的蛋白酶，特異性小，除能水解纖維蛋白或纖維蛋白原外，還能水解凝血酶、FV、FⅧ和FⅫa，促使血小板聚集和釋放5-羥色胺、ADP等，激活血漿中的補體系統(tǒng)。但主要作用是水解纖維蛋白或纖維蛋白原。纖溶抑制物及其作用：A.纖溶酶原激活物的抑制劑-1,由內(nèi)皮細胞及血小板分泌，抑制組織型纖溶酶原激活物和尿激酶；B.補體C1抑制物,主要滅活激肽釋放酶和FⅫa，從而阻斷尿激酶原的活化；C.α2-抗纖溶酶和α2-巨球蛋白,抑制纖溶酶的作用。蛋白酶C抑制物、蛋白酶連接抑制素(PNI)、富組氨酸糖蛋白，對纖溶系統(tǒng)也有抑制作用。（四）血型與輸血原則1．血型與紅細胞凝集血型(bloodgroup)是指紅細胞膜上特異抗原的類型。若將血型不相容的兩個人的血滴放在玻片上混合，其中的紅細胞即凝集成簇，這種現(xiàn)象稱為紅細胞凝集(agglutination)。紅細胞凝集的本質(zhì)是抗原，抗體反應(yīng)。凝集原的特異性取決于鑲嵌于紅細胞膜上的一些特異蛋白質(zhì)、糖蛋白或糖脂，它們在凝集反應(yīng)中起抗原的作用，因而稱為凝集原。能與紅細胞膜上的凝集原起反應(yīng)的特異抗體則稱為凝集素。2．紅細胞血型(1)AB0血型系統(tǒng)①ABO血型的分型②ABO血型的檢測(2)Rh血型系統(tǒng)①Rh血型系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)和分布②Rh血型系統(tǒng)的抗原與分型將紅細胞上含有D抗原稱為Rh陽性；而紅細胞上缺乏D抗原的，稱為Rh陰性。③Rh血型的特點及其臨床意義3．輸血的原則交叉配血試驗：把供血者的紅細胞與受血者的血清進行配合試驗，稱為交叉配血主側(cè)；而且要把受血者的紅細胞與供血者的血清作配合試驗，稱為交叉配血次側(cè)。五．課程進度：周學(xué)時5節(jié)。六．學(xué)時分布：本章理論講授3學(xué)時，一次完成。七．新知識新進展生理學(xué)科學(xué)史話：（一）紅細胞生成素研究新進展紅細胞生成素（erythropoietin,EPO）是一種糖蛋白激素，分子量約34kD。血漿中存在的EPO由165個氨基酸組成，糖基化程度很高，糖基成分主要是唾液酸。根據(jù)碳水化合物含量不同，天然存在的EPO分為兩種類型，α型含34%的碳水化合物，β型含26%的碳水化合物。兩種類型在生物學(xué)特性、抗原性及臨床應(yīng)用效果上均相同。人類EPO基因位于7號染色體長22區(qū)。1985年其cDNA被成功克隆，并利用基因重組技術(shù)開始大批量生產(chǎn)重組人促紅細胞生成素（recombinanthumanerythropoietin,rHuEPO）,廣泛用于臨床。傳統(tǒng)認識中，EPO是一種作用于骨髓造血細胞，促進紅系祖細胞增生、分化，最終成熟的內(nèi)分泌激素。對機體供氧狀況發(fā)揮重要的調(diào)控作用。在胚胎早期，EPO由肝生成，然后逐漸向腎轉(zhuǎn)移，出生后主要由腎小管間質(zhì)細胞分泌。隨著近年來研究不斷進展，對于EPO的認識產(chǎn)生了一次革命性的飛躍。1.EPO對紅細胞容量的精細調(diào)節(jié)EPO作為促進紅細胞生成，增加紅細胞容量的主要激素，已廣泛應(yīng)用于臨床。但其中仍有許多問題未解決，如：EPO產(chǎn)生的機理；EPO作用于造血細胞前體的胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制等。2.EPO在腦缺血時的神經(jīng)元保護作用除腎臟外，體內(nèi)其他組織也能產(chǎn)生EPO。近來大量研究表明腦組織中也有EPO和EPOR的表達。同時發(fā)現(xiàn)EPO的生成量與腦組織的供血供氧情況相關(guān)。腦缺血時，EPO的生成量成倍增加，并對神經(jīng)元起保護作用。3.EPO的其他作用(1)神經(jīng)元增生作用除了代謝異常條件下的神經(jīng)元保護作用，EPO在正常生理條件下具有促使神經(jīng)元增生肥大、樹突增多、功能增強、分化良好等一系列營養(yǎng)性作用。(2)促進神經(jīng)系發(fā)育除造血細胞外，EPO對于胚胎期神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育也有重要作用，其作用的發(fā)揮隨胚胎發(fā)育階段不同而變化。(3)保護紅細胞膜Chattopadhyay等發(fā)現(xiàn)EPO能夠防止氧自由基攻擊紅細胞膜，避免脂質(zhì)過氧化等變化。(4)促進腸黏膜發(fā)育Juul等證明EPO能明顯促使新生大鼠的小腸黏膜增生，增加小腸長度，擴大黏膜吸收面積。同時在胚胎和新生兒的腸細胞質(zhì)膜上也檢測到EPOR，但rHuEPO不能透過小腸黏膜被吸收，口服rHuEPO只能促使腸黏膜增生，對造血系統(tǒng)沒有影響。(5)對女性生殖系統(tǒng)的作用Sasaki等發(fā)現(xiàn)子宮和輸卵管也能產(chǎn)生EPO，其作用可能是協(xié)助雌激素完成血管再生過程。這些EPO的產(chǎn)生也受到雌激素調(diào)節(jié)。(6)增