第一章 細胞的基本結(jié)構(gòu)

第一章細胞的基本結(jié)構(gòu)第1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology2第一章細胞的基本功能第2頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology3第一章細胞的基本功能[目的和要求]1、了解細胞興奮和興奮性的關(guān)系。2、掌握靜息電位和動作電位的概念、特點和形成的離子機制3、掌握局部興奮特點和產(chǎn)生機制，和興奮在同一細胞上的傳導(dǎo)機制及特點4、掌握興奮在細胞間傳遞的方式和特點。第3頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology4主要內(nèi)容第一節(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能(自學(xué))第二節(jié)細胞的跨膜信息傳遞（省略）第三節(jié)細胞的興奮性和生物電現(xiàn)象--------重點、難點第四節(jié)興奮在細胞間的傳遞第五節(jié)肌肉的收縮(選講)第4頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology5第三節(jié)細胞的興奮性

和生物電現(xiàn)象一、細胞的興奮性和刺激引起興奮的條件二、細胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制三、動物電位的引起和同一細胞上的傳導(dǎo)第5頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月動作電位涉及的離子轉(zhuǎn)運通道

Na+-K+泵----Na+外流、內(nèi)流，構(gòu)成細胞內(nèi)外離子濃度差。K+非門控通道----K+

外流，構(gòu)成靜息電位。Na+快門控通道----

Na+內(nèi)流構(gòu)成動作電位的上升支K+慢門控通道----K+

外流，構(gòu)成動作電位的下降支Na+-K+泵構(gòu)成離子濃度差Na+外流K+內(nèi)流Na+快門控通道K+非門控通道K+慢門控通道膜外為0，膜內(nèi)為負跨膜電位升高—正值↑跨膜電位降低—負值↑第6頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology7離子通道介導(dǎo)的跨膜信號傳導(dǎo)化學(xué)門控通道(chemical–gatedionchannel)

----N型Ach受體、γ-氨基丁酸受體、甘氨酸受體等。電壓門控通道(voltage–gatedionchannel)----Na+、K+、Cl-、Ca2+通道。機械門控通道(mechanically-gatedionchannel)----內(nèi)耳毛細胞頂部細胞膜的通道蛋白，可被聽毛彎曲(機械振動引起)變形牽拉而激活(詳感官章)。補充內(nèi)容第7頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月電鰩的N型受體：—N-肌肉接頭

由α、β、γ、δ四種亞基組成。每個N受體由2個α亞基和β、γ、δ亞基組成五聚體，以形成中間帶孔的跨細胞膜通道，即N受體離子通道。Ach→α亞基→受體蛋白結(jié)構(gòu)改變離子通道開放→Na+-K+通道開放(3:2)→產(chǎn)生終板電位(EPP)→當終板電位達到閾值→Na+、Ca2+內(nèi)流→產(chǎn)生動作電位→引起肌肉收縮。2023/9/4Animal

physiology8第8頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology9第9頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology10第10頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology11Na+通道：有兩道門，靜息時，激活門關(guān)閉著，失活門開著；去極化時(NC-70mv)，Na+通道激活，激活門和失活門都開放，Na+內(nèi)流;30mv(ENa)Na+通道很快失活，激活門仍開著，但失活門卻關(guān)閉，Na+不能內(nèi)流；Na+通道失活后，只有恢復(fù)到靜息狀態(tài)(激活門關(guān)閉、失活門打開)----不應(yīng)期，通道才能在新的去極化下再進入開放狀態(tài)。第11頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月K+通道只有一道門，激活較延遲(-60~-55mv)，而且沒有失活狀態(tài)，可直接恢復(fù)到靜息時的關(guān)閉狀態(tài)。2023/9/4Animal

physiology12第12頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology13一、細胞的興奮性和

刺激引起興奮的條件第13頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology1.細胞的興奮性(excitability)

組織或細胞受到外界刺激發(fā)生反應(yīng)的能力，稱為興奮性，或應(yīng)激性。興奮(excitation)----發(fā)生反應(yīng)（肌細胞收縮或腺細胞分泌）由靜到動、或由弱變強；抑制(inhibition)----反之稱為抑制。

習慣上稱神經(jīng)、肌細胞以及某些腺細胞為可興奮細胞或可興奮組織。興奮的共同特征是產(chǎn)生動作電位(actionpotential,Ap)。故興奮等同于動作電位的同義語。14第14頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月刺激三要素

刺激的強度、持續(xù)時間及強度對于時間的變化率（斜率）→臨界值(最小值)

最小刺激強度與時間呈反比?；鶑姸龋╮heobase）時值（chronaxie）

閾值（threshold）--閾下閾上2023/9/4Animal

physiology152.刺激引起興奮的條件時間-強度曲線(strength-durationcurve)第15頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞興奮性變化神經(jīng)反射試驗2023/9/4Animal

physiology161先行閾上刺激---神經(jīng)元興奮2固定不同時間間隔，再行第二次閾上刺激3稍后，第三次閾下刺激結(jié)果1神經(jīng)元興奮時，第二次刺激強度無論多強大，神經(jīng)元不會第二次興奮----興奮性下降為零在第一次興奮后一段時間內(nèi)，第二次閾上刺激可以引起第二次的興奮----興奮性開始恢復(fù)3閾下刺激也可以引起興奮----興奮性超過正常第16頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞興奮性變化2023/9/4Animal

physiology17第17頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology18

從靜息電位達到去極化的閾電位是產(chǎn)生動作電位的必要條件。一般說來，細胞興奮性的高低與細胞的靜息電位和閾電位的差值呈反變關(guān)系，即差值愈大，細胞愈不容易產(chǎn)生動作電位，興奮性愈低；差值愈小，細胞愈容易產(chǎn)生動作電位，興奮性愈高。第18頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月生物電

(Bioelectricity)

有生命的物質(zhì)活動過程中伴隨的電變化(現(xiàn)象)。2023/9/4Animal

physiology19二、細胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制第19頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology20第20頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology21靜息電位（transmembranerestingpotential,RP）未受刺激、處于靜息狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差稱為跨膜靜息電位，簡稱靜息電位，表現(xiàn)為“內(nèi)負外正”。高：NC和心肌–70mv；骨骼肌–

90mv；平滑肌C-50~-60mv低：紅細胞-10mv。表示:以膜外為生理零電位，大小是指其絕對值。第21頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology22靜息電位產(chǎn)生的機制

膜學(xué)說(1902年Bernstein)認為：①細胞膜內(nèi)、外K+分布不均勻；②細胞膜不同功能狀態(tài)下，對離子通透性不同；③這種離子分布的不均勻，靠Na+泵活動維持

Na+-K+泵將K+泵入細胞內(nèi)、Na+泵到細胞外第22頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月Na+-K+泵(sodium-potassiumpump)2023/9/4Animal

physiology23第23頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月鈉鉀泵的生理作用由Na+泵活動造成的細胞內(nèi)高

K+(20-50倍)、細胞外高Na+(5-14倍)

，是許多代謝反應(yīng)進行的必要條件(動作電位復(fù)極化)。維持細胞正常形態(tài)。形成勢能貯備，即Na+、K+在細胞膜內(nèi)外的濃度勢能，這是可興奮細胞（組織）興奮的基礎(chǔ)。2023/9/4Animal

physiology24第24頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月靜息狀態(tài)下膜對離子有選擇性通透性K+

＞Cl-

＞Na+

＞A-2023/9/4Animal

physiology25第25頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology26第26頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology27藥理學(xué)的解釋Na+-K+泵將K+泵入細胞內(nèi)、Na+泵到細胞外，而細胞內(nèi)高的K+濃度使（非門控通道）K+通道打開，K+外流（不能離細胞膜很遠），而細胞內(nèi)Cl-和大分子蛋白不能透出，形成內(nèi)負外正的膜電位布局----靜息電位，阻止K+進一步外流，最終形成K+平衡電位。Na+-K+泵維持靜息電位具有重要的意義。第27頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology28靜息電位≈K+平衡電位

1939年Hodgkin等第一次精確地測出靜息電位：槍烏賊實測–77mv，計算-87mv；骨骼肌實測–90mv，計算-95mv。實測值與K+平衡電位計算值非常接近（略小于后者）。

一般認為靜息時膜對Na+也有極小的通透性，小量的Na+透入膜內(nèi)抵消一部分K+外移的結(jié)果。第28頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology29動作電位（actionpotential,AP）當神經(jīng)或肌肉細胞受到一次短促的閾刺激或閾上刺激而發(fā)生興奮時，細胞膜在靜息電位的基礎(chǔ)上會發(fā)生一次迅速而短暫的、可向周圍擴布的電位波動，稱為動作電位。第29頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology307070第30頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology31超第31頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology32動作電位的電位變化，以神經(jīng)細胞–70mv為例。①極化狀態(tài)（polarization）：通常把靜息電位內(nèi)負外正狀態(tài)，稱為膜的極化。②去極化(depolarization)：靜息電位減小、極化現(xiàn)象減弱稱為去極化。③超極化(hyperpolarization)：靜息電位增大、極化現(xiàn)象加劇稱為超極化。第32頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月④復(fù)極化(repolarization)：細胞膜去極化后再向靜息電位方向恢復(fù)稱為復(fù)極化。⑤超射(overshoot)：膜電位去極化，由0mv進而到20～40mv的部分稱為超射，此時膜的狀態(tài)為反極化狀態(tài)⑥去極化、超射（反極化）構(gòu)成了動作電位的上升支；由復(fù)極化過程構(gòu)成了動作電位的下降支。第33頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology34動作電位產(chǎn)生的機制①去極化----Na+通道開放（內(nèi)流—電位升高）閾刺激或閾上刺激→鈉通道被激活，少量的Na+內(nèi)流→輕度去極化，達到閾電位時，電壓門控的Na+通道開放→Na+通透性突然增大，Na+迅速大量內(nèi)流→強的去極化直到膜內(nèi)正電位增大到足以阻止Na+內(nèi)流，形成動作電位的上升支，此時膜兩側(cè)電位差稱為Na+平衡電位。較強的去極化會使更多的鈉通道開放和形成更強的Na+內(nèi)流，如此形成鈉通道激活對膜去極化的正反饋，又稱Na+的再生性循環(huán)。第34頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology35②復(fù)極化----K通道開放（外流）

Na+通道很快進入失活狀態(tài)，使膜對Na+通透性變小。電壓門控式K+通道開放，膜內(nèi)K+在濃度差和電位差的推動下由膜內(nèi)向膜外擴散，膜內(nèi)電位由正值向負值發(fā)展，直至恢復(fù)到靜息電位水平。第35頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology37細胞興奮時的興奮性變化絕對不應(yīng)期----Na+通道失活：神經(jīng)的興奮性下降至零。對任何刺激均歸于“無效”。相對不應(yīng)期----Na+通道開始恢復(fù)(電位差大)：要引起再次興奮，所用的刺激強度必須大于閾強度。超常期----Na+通道恢復(fù)電位差小：神經(jīng)的興奮性超過正常水平。低常期----電位差增大：超常期后，神經(jīng)的興奮性又降到低于正常水平。第37頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology38第38頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology39第39頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology40③.后電位可能的機理負后電位：復(fù)極化時迅速外流的K+蓄積在膜外側(cè)附近，暫時阻礙（減緩）K+進一步外流所致。正后電位：胞內(nèi)Na+過多，Na+-K+泵轉(zhuǎn)運Na+-K+比例發(fā)生改變：泵出3個Na+，同時泵入2個K+，消耗1分子ATP，稱為生電性鈉泵作用。使胞內(nèi)正電荷更加減少，極化狀態(tài)加劇。第40頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月動作電位涉及的離子轉(zhuǎn)運通道

Na+-K+泵----Na+外流、內(nèi)流，構(gòu)成細胞內(nèi)外離子濃度差。K+非門控通道----K+

外流，構(gòu)成靜息電位。Na+快門控通道----

Na+內(nèi)流構(gòu)成動作電位的上升支K+慢門控通道----K+

外流，構(gòu)成動作電位的下降支Na+-K+泵構(gòu)成離子濃度差Na+外流K+內(nèi)流Na+快門控通道K+非門控通道K+慢門控通道膜外為0，膜內(nèi)為負跨膜電位升高—正值↑跨膜電位降低—負值↑第41頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology42動作電位與靜息電位的區(qū)別與聯(lián)系動作電位是一個電位的連續(xù)變化過程，靜息電位是一個電位差值；動作電位標志細胞處于受刺激后產(chǎn)生的興奮狀態(tài)；動作電位一旦產(chǎn)生就會迅速向四周擴布；動作電位是在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的電位變化。第42頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)生AP的特點①只要刺激達到閾值即可產(chǎn)生AP，即使刺激再增加強度，AP的幅度不再增加。②AP不僅出現(xiàn)在受刺激的局部，它也可向周圍C膜傳播，且大小不因傳播距離而改變。單一細胞的“全或無”（allornone）現(xiàn)象在同一細胞上AP的大小不隨刺激強度和傳導(dǎo)距離的改變而變化。第43頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology44動作電位的“全或無”特性①閾刺激是引起去極化達到閾電位水平的刺激；②只要是閾上刺激，均能引起Na+再生性內(nèi)流、去極化的正反饋；③動作電位的幅度只與ENa和靜息電位之差有關(guān)，而與刺激強度無關(guān)；④閾下刺激使膜去極化，但達不到閾電位水平，不能形成去極化與Na+內(nèi)流的正反饋，不能形成動作電位。⑤動作電位在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)，不會因距離衰竭，也是由于動作電位具有“全”和“無”特性。第44頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology45局部興奮與局部電位

閾下刺激雖不能引起膜去極化達到閾電位水平，但也可引起少量Na+通道開放，有少量Na+內(nèi)流引起的去極化疊加在一起，在受刺激部位產(chǎn)生一個較小的、局部、低于閾電位值的去極化反應(yīng)稱為局部反應(yīng)或局部興奮。這種去極化電位稱為局部的去極化電位（簡稱局部電位）。

由于該去極化程度較小，可被（當時維持K+平衡電位的）K+外流所抵消，不能形成再生性去極化，因而不能形成動作電位。第45頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology46局部電位特點1、衰減性：其去極化幅度隨傳布距離↑而↓稱為電緊張性擴布。2、等級性：其去極化幅度大小與閾下刺激大小呈正比呈非“全或無”的現(xiàn)象。3、總和現(xiàn)象----若≥閾電位，則產(chǎn)生AP。⑴空間：在同一細胞不同部位閾下刺激引起的局部電位可疊加在一起。⑵時間：在同一細胞先后的刺激引起的局部電位也可疊加在一起。第46頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology47局部電位與動作電位的比較

第47頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology48三、興奮的傳播在同一個細胞上的傳導(dǎo)----video—局部電流(localcircuitcurrent)學(xué)說

在同一細胞上動作電位的傳播稱為傳導(dǎo)。發(fā)生在神經(jīng)纖維（NF）上動作電位的傳播稱為神經(jīng)沖動(nerveimpulse)。傳導(dǎo)方式無髓鞘N纖維----近距離局部電流有髓鞘N纖維----遠距離局部電流(跳躍式)2第48頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology49第49頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月傳導(dǎo)特點生理完整性雙向性相對不疲勞性絕緣性不衰減性或“全或無”現(xiàn)象

第50頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)興奮在細胞間的傳遞目前所發(fā)現(xiàn)的興奮性細胞間傳遞有：N-N：突觸；N-效應(yīng)器：運動終板曲張體C-C：電突觸（細胞間縫隙連接的一種）如心肌-心肌，保證心肌收縮的一致性。第51頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology521.經(jīng)典的突觸傳遞一個神經(jīng)元的軸突末梢與另一個神經(jīng)元的胞體或突起相接觸的部位。突觸結(jié)構(gòu)突觸前膜（突觸小體、突觸小泡、神經(jīng)遞質(zhì)）、突觸間隙、突觸后膜突觸類型興奮性突觸后電位(EPSP)----興奮遞質(zhì)→Na+、Ca2+通道開放，引起突觸后膜去極化興奮。抑制性突觸后電位(IPSP)----抑制遞質(zhì)→K+外流↑、Cl-內(nèi)流↑，引起突觸后膜超極化抑制。第52頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月傳遞過程----電-化學(xué)-電變化①電----指突觸前末梢去極化；②化學(xué)----Ca2+進入突觸小體，突觸小泡釋放神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙擴散，與突觸后膜上受體發(fā)生特異結(jié)合。③電位----突觸后膜對離子通透性改變，離子進入突觸后膜，產(chǎn)生突觸后電位。

第53頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月突觸前

過程1.神經(jīng)沖動傳到軸突末梢，突觸前膜去極化，2.Ca2+通道打開，Ca2+內(nèi)流3.Ca2+依賴式神經(jīng)遞質(zhì)的釋放4.神經(jīng)遞質(zhì)擴散到突觸后膜，5.與受體結(jié)合或作用于化學(xué)門控通道，引起后膜上離子通道的構(gòu)型改變，離子進入突觸后膜6.引起一定程度的去極化或超極化突觸后過程第54頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology55第55頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology562.接頭傳遞神經(jīng)-骨骼肌接頭

也叫運動終板(motorendplate)。與經(jīng)典突觸傳遞過程基本相似，骨骼肌細胞上Ach受體（化學(xué)門控通道）接受Ach，產(chǎn)生興奮性突觸后電位，稱終板電位(EPP)。注意突觸后電位和EPP都是局部電位，具有局部電位特征：不具“全或無”特征，但其大小可隨Ach釋放量增多而增加；只能在局部呈緊張性擴布，不能傳播；可以產(chǎn)生總和。第56頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology57第57頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology59經(jīng)典突觸傳遞與神經(jīng)-骨骼肌接頭傳遞的特點①單方向性；②有時間延遲（突觸延擱）③易受環(huán)境因素和藥物的影響：④易疲勞性，稱為突觸疲勞。第59頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/4Animal

physiology60神經(jīng)與效應(yīng)器-----非突觸性化學(xué)傳遞

神經(jīng)-平滑肌、神經(jīng)-心肌接頭是通過曲張體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。曲張體內(nèi)含有大量的小而具有致密中心的突觸小泡。當神經(jīng)沖動抵達曲張體時，遞質(zhì)從曲張體中釋放出來，靠彌