第七版《生理學(xué)》細(xì)胞生理

第二章細(xì)胞的根本功能第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第二節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第一節(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)脂質(zhì)蛋白質(zhì)〔一〕脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成：由雙嗜性脂質(zhì)分子兩兩相對(duì)排列成雙分子層〔二〕蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)：α螺旋或球形〔三〕糖類形式：糖蛋白或糖脂擴(kuò)散二、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能〔一〕單純擴(kuò)散概念：脂溶性小分子物質(zhì)順濃度差進(jìn)出細(xì)胞膜的過(guò)程。轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)：O2、CO2、乙醇、甘油等單純擴(kuò)散的影響因素：①膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差②膜對(duì)物質(zhì)的通透性(二)膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)適用于大局部水溶性溶質(zhì)分子和所有離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。參與介導(dǎo)的膜蛋白有通道蛋白和載體蛋白分為被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：經(jīng)通道易化擴(kuò)散；經(jīng)載體易化擴(kuò)散主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)；繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)1、通道介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)〔經(jīng)通道易化擴(kuò)散〕轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn)：⑴轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì):K+、Na+、Ca2+等各離子⑵順濃度梯度或電位梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，不耗能離子選擇性：可分為鈉通道、鉀通道等門控特性：依對(duì)不同刺激的敏感性分為

化學(xué)門控通道電壓門控通道機(jī)械門控通道通道兩個(gè)根本特性：[Na+]外＞[Na+]內(nèi)[K+]內(nèi)＞[K+]外電壓門控通道有三種狀態(tài)：備用〔安靜時(shí)通道關(guān)閉，但可以開放〕激活〔通道開放〕失活〔通道關(guān)閉，暫時(shí)不能開放〕

mmmhmmmhmmmh失活激活<1ms復(fù)活復(fù)極到RP去極自動(dòng)備用狀態(tài)失活狀態(tài)激活狀態(tài)2、載體介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)⑴經(jīng)載體易化擴(kuò)散特點(diǎn)：①較高的結(jié)構(gòu)特異性即離子選擇性②飽和現(xiàn)象③競(jìng)爭(zhēng)性抑制2、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

概念：物質(zhì)逆濃度差或電位差進(jìn)出細(xì)胞的過(guò)程。分類：〔1〕原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：鈉-鉀泵〔鈉泵〕〔2〕繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：小腸吸收葡萄糖[K+]外↑或[Na+]內(nèi)↑時(shí)被激活功能：逆濃度差將Na+移至胞外，將K+移至胞內(nèi)，維持膜內(nèi)、外[Na+]、[K+]差。

生理意義：

①細(xì)胞內(nèi)高K+是胞質(zhì)內(nèi)代謝所必需；②膜內(nèi)外[Na+]、[K+]差是產(chǎn)生生物電的條件；③防止細(xì)胞水腫；④為繼發(fā)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)提供動(dòng)力。⑤因是生電活動(dòng),使膜內(nèi)電位負(fù)值增大〔1〕原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：鈉-鉀泵(primaryactivetransport)臨床上:哇巴因是一種鈉泵的特異性抑制劑，常使用小劑量此類藥物抑制心肌細(xì)胞膜上的鈉泵，通過(guò)降低膜兩側(cè)Na+的濃度差以減小Na+--Ca2+交換的驅(qū)動(dòng)力，使胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度增加，產(chǎn)生強(qiáng)心效應(yīng)。除鈉泵外，還有鈣泵和質(zhì)子泵鈣泵也稱Ca2+-Mg2+ATP酶，位于質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌質(zhì)網(wǎng)膜上，兩種鈣泵共同維持細(xì)胞內(nèi)低鈣。因此只要細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度稍微增加，即可觸發(fā)許多生理過(guò)程。質(zhì)子泵有兩種：H+-K+ATP酶，主要是泌H＋分布在壁細(xì)胞和閏細(xì)胞；H+-ATP酶，將氫轉(zhuǎn)運(yùn)至各細(xì)胞器內(nèi)而呈酸性，一是維持酶的最適環(huán)境，其次是溶質(zhì)跨細(xì)胞器膜轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)力?！?〕繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：同向轉(zhuǎn)運(yùn)和反向轉(zhuǎn)運(yùn)〔secondaryactivetransport〕

概念：是指驅(qū)動(dòng)力并不直接來(lái)自ATP分解，而是來(lái)自原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)所形成的離子濃度梯度而進(jìn)行的物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式。小腸吸收葡萄糖的過(guò)程高濃度低濃度主動(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〔三〕出胞和入胞大分子物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊進(jìn)出細(xì)胞的過(guò)程。出胞作用兩種形式：

持續(xù)不斷信號(hào)誘導(dǎo)時(shí)發(fā)生入胞形式：吞噬和吞飲吞飲分為：液相入胞受體介導(dǎo)入胞第二節(jié)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能離子通道介導(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)

G蛋白耦聯(lián)受體介導(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)一、主要的信號(hào)蛋白1、G蛋白耦聯(lián)受體〔促代謝型受體，７次跨膜受體〕包括α、β、M受體，膜外側(cè)有與配體結(jié)合的部位，膜內(nèi)側(cè)有與G蛋白結(jié)合的部位。2、G蛋白〔鳥苷酸結(jié)合蛋白〕由αβγ三個(gè)亞單位組成，α亞單位有鳥苷酸〔GTP或GDP〕結(jié)合位點(diǎn)和GTP酶活性。

G蛋白激活過(guò)程3、G蛋白效應(yīng)器〔1〕催化生成〔或分解〕第二信使的酶：腺苷酸環(huán)化酶〔AC〕、磷脂酶C〔PLC〕、磷脂酶A2(PLA2)、磷酸二酯酶〔PDE〕等?！?〕離子通道4、第二信使：是指激素、遞質(zhì)、細(xì)胞因子等信號(hào)分子(第一信使)作用于細(xì)胞膜后產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子。如：cAMP、cGMP、三磷酸肌醇〔IP3〕、二酰甘油〔DG〕、Ca2+等5、蛋白激酶：可使底物蛋白磷酸化，改變其生物學(xué)特性。包括PKA〔由cAMP激活〕和PKC〔由Ca2+激活〕。附：第二信使學(xué)說(shuō)第一信使+RG蛋白-GDPG蛋白-GTP效應(yīng)器酶第二信使第二信使前體蛋白激酶及其他細(xì)胞功能改變膜外N端：結(jié)合第一信使膜內(nèi)C端：激活G蛋白二、幾種主要途徑1、受體－G蛋白－AC途徑神經(jīng)遞質(zhì)、激素等〔第一信使〕興奮性G蛋白(GS)激活腺苷酸環(huán)化酶(AC)ATPcAMP〔第二信使〕細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng)蛋白激酶A與G蛋白耦聯(lián)受體結(jié)合激活G蛋白膜外N端：結(jié)合激素膜內(nèi)C端：激活G蛋白2、受體—G蛋白--PLC途徑激素〔第一信使〕興奮性G蛋白(Gq)激活磷脂酶C(PLC)PIP2(第二信使〕IP3和DG激活蛋白激酶C內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+激活G蛋白細(xì)胞內(nèi)生物效應(yīng)與G蛋白耦聯(lián)受體結(jié)合離子通道型受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)此種受體同時(shí)具有受體和離子通道功能的蛋白質(zhì)分子，屬于化學(xué)門控通道，因接受的主要為神經(jīng)遞質(zhì)，故稱為遞質(zhì)門控通道，又因激活后引起離子的跨膜流動(dòng)，又稱為促離子型受體。如骨骼肌運(yùn)動(dòng)終板膜上N2膽堿受體；終池膜上的鈣釋放通道〔ryanodine受體〕電壓門控通道和機(jī)械門控通道通常不稱為受體。如神經(jīng)－肌肉接頭的接頭前膜鈣通道即為電壓門控通道。如血壓升高對(duì)管壁的牽張刺激激活管壁平滑肌細(xì)胞膜上機(jī)械門控通道，鈣通道開放而內(nèi)流，引起收縮效應(yīng)酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)酪氨酸激酶受體〔TKR〕：此受體本身具有酪氨酸激酶活性。完成此種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞外信號(hào)分子主要是生長(zhǎng)因子如：表皮生長(zhǎng)因子，胰島素等。酪氨酸激酶結(jié)合型受體：此受體本身不具有酶活性，與配體結(jié)合后即可在胞質(zhì)側(cè)結(jié)合并激活胞內(nèi)的某種酪氨酸激酶，從而磷酸化下游信號(hào)蛋白，發(fā)揮效應(yīng)?？山邮艿募?xì)胞外信號(hào)分子有干擾素、白細(xì)胞介素、LH、PRL、EPO等。鳥苷酸環(huán)化酶受體：此受體與配體結(jié)合，激活GC，生成cGMP，激活PKG，發(fā)揮作用。如ANP等。第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象細(xì)胞的生物電現(xiàn)象

及其產(chǎn)生機(jī)制

細(xì)胞水平分為：安靜狀態(tài)下的靜息電位和受

刺激而興奮時(shí)的動(dòng)作電位。一、靜息電位〔RestingPotential,RP)〔一〕概念：安靜狀態(tài)下存在于細(xì)胞膜內(nèi)外〔兩側(cè)〕的電位差。以膜外電位為零時(shí)的膜內(nèi)電位來(lái)表示，不同細(xì)胞數(shù)值不同。神經(jīng)纖維和肌細(xì)胞為-70～-90mV，紅細(xì)胞只有-10mV。RP值描述:RP↑＝膜內(nèi)負(fù)值↑(-70→-90mV)＝絕對(duì)值↑RP↓＝膜內(nèi)負(fù)值↓(-70→-50mV)＝絕對(duì)值↓(二)RP產(chǎn)生的前提條件1.細(xì)胞膜內(nèi)、外離子分布的差異內(nèi)：K+、A-；外：Na+、Cl-

[Na+]i＜[Na+]o≈1∶10,[K+]i＞[K+]o≈30∶1[Cl-]i＜[Cl-]o≈1∶14,[A-]i＞[A-]o≈4∶12.細(xì)胞膜對(duì)離子通透性的差異：

安靜狀態(tài)下通透性：K+＞Na+＞A-〔三〕RP的產(chǎn)生機(jī)制：[K+]i＞[K+]o膜對(duì)K+通透性高K+外流促進(jìn)K+外流的濃度差阻礙K+外流的電位差＝K+的凈外流為零K+的平衡電位〔EK〕內(nèi)外EK計(jì)算：Nernst公式數(shù)值代入式中：EK=RT/ZF?ln[K+]o/[K+]i=59.5lg[K+]o/[K+]i=59.5lg1/30=59.5(lg1-lg30)=-87mv在巨大神經(jīng)纖維測(cè)得：RP值為-77mv。RP值＜EK的原因：少量Na+內(nèi)流抵消了局部膜內(nèi)負(fù)電位?！郣P≈EK〔四〕影響RP水平的因素由于膜內(nèi)外K＋濃度差決定EK，所以細(xì)胞外K+濃度的改變可顯著影響RP。如增加細(xì)胞外K+濃度EK負(fù)值減小，RP減小。膜對(duì)K+和Na+相對(duì)通透性可影響RP大小，如對(duì)K+相對(duì)增大，RP增大，更接近EK。鈉泵活動(dòng)的水平直接影響RP，增強(qiáng)時(shí)發(fā)生超極化，RP增大。極化靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)保持的外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)。超極化靜息電位向負(fù)值增大的方向變化。去極化靜息電位減小甚至消失的過(guò)程。反極化細(xì)胞膜由外正內(nèi)負(fù)→外負(fù)內(nèi)正狀態(tài)，極性的反轉(zhuǎn)。復(fù)極化去極化、反極化后膜電位又恢復(fù)到原來(lái)的極化狀態(tài)?！参濉撑cRP有關(guān)的幾個(gè)概念二、動(dòng)作電位(ActionPotential,AP)〔一〕AP概念及波形概念：細(xì)胞受刺激后，在RP根底上細(xì)胞膜兩側(cè)所發(fā)生的一次快速、可逆、可擴(kuò)布性電位變化。AP是興奮的標(biāo)志?？膳d奮細(xì)胞受刺激興奮時(shí)的共同表現(xiàn)是：

產(chǎn)生動(dòng)作電位。+50上升支去極化〔-700 mV〕超射〔0+50mV〕下降支復(fù)極化〔+50mV-70mV〕鋒電位后電位AP負(fù)后電位〔去極化后電位〕正后電位〔超極化后電位〕①“全或無(wú)〞特性：即同一細(xì)胞上的AP大小不隨刺激強(qiáng)度和傳導(dǎo)距離而改變的現(xiàn)象；②可傳播性：不衰減式傳導(dǎo)〔可擴(kuò)布性〕〔二〕動(dòng)作電位的特性：〔三〕動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制上升支〔去極化〕：細(xì)胞受刺激，→細(xì)胞膜去極化達(dá)閾電位→Na+通道開放，Na+內(nèi)流達(dá)Na+平衡電位。下降支〔復(fù)極化〕：Na+通道關(guān)閉，K+通道開放，K+外流。鋒電位負(fù)后電位：細(xì)胞外一過(guò)性K+蓄積〔后去極化〕正后電位：Na+泵活動(dòng)增強(qiáng)〔后超極化〕后電位1、電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力：Em-Ek=K＋驅(qū)動(dòng)力Em-ENa=Na＋驅(qū)動(dòng)力2、動(dòng)作電位期間膜電導(dǎo)的變化：G=1/R

電壓鉗技術(shù)測(cè)定膜電導(dǎo)，先鈉后鉀電導(dǎo)↑。3、膜電導(dǎo)和離子通道關(guān)系膜片鉗技術(shù)測(cè)定單通道電流證據(jù)：〔四〕動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)1、動(dòng)作電位的引起細(xì)胞膜去極化達(dá)閾電位閾電位:引發(fā)AP的臨界膜電位數(shù)值?！彩筃a+通道大量開放的臨界膜電位數(shù)值?！骋话惚萊P低10～20mv〔RP為-90，那么閾電位為-70mv〕局部電位:低于閾電位的去極化電位。少量Na+通道開放所致?！植侩娢惶攸c(diǎn)：

①不具有“全或無(wú)〞現(xiàn)象:幅度隨刺激強(qiáng)度增大而增大；②電緊張式擴(kuò)布：幅度隨擴(kuò)布距離增大而減小。③具有總和效應(yīng)：時(shí)間總和、空間總和。。局部反響閾下刺激引起鈉通道少量開放反響等級(jí)性有總和效應(yīng)衰減性傳播動(dòng)作電位閾(上)刺激引起鈉通道大量開放“全或無(wú)〞無(wú)〔脈沖式〕非衰減性傳播局部反響與AP的區(qū)別+-傳導(dǎo)：興奮在同一細(xì)胞上傳播的過(guò)程。局部電流：已興奮處和未興奮處因電位差而引起的電荷移動(dòng)。2、興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)-+++----++

有髓神經(jīng)纖維傳導(dǎo)興奮的方式是跳躍式傳導(dǎo)〔五〕可興奮細(xì)胞及其興奮性可興奮細(xì)胞：神經(jīng)、肌肉和腺體興奮性：①概念：可興奮細(xì)胞接受刺激后產(chǎn)生AP的能力。②衡量標(biāo)準(zhǔn)：閾強(qiáng)度③興奮性的周期性變化：絕對(duì)不應(yīng)期〔ARP〕相對(duì)不應(yīng)期〔RRP〕超常期〔SNP〕低常期第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能〔一〕N-M接頭結(jié)構(gòu)①接頭前膜:釋放乙酰膽堿〔ACh〕②接頭間隙③接頭后膜〔終板膜〕：膽堿能N2受體〔化學(xué)門控通道〕、膽堿酯酶一、神經(jīng)-骨骼肌接頭處的興奮傳遞〔二〕興奮的傳遞過(guò)程神經(jīng)－肌接頭處的興奮傳遞過(guò)程AP到達(dá)軸突末梢軸突末梢膜上Ca2+通道開放Ca2+內(nèi)流接頭前膜呈量子式釋放AChACh經(jīng)間隙擴(kuò)散ACh與終板膜上N2受體結(jié)合終板膜對(duì)Na+、K+〔尤其對(duì)Na+〕的通透性增加Na+內(nèi)流〔主〕K+外流終板膜去極化(終板電位,EPP)鄰近肌細(xì)胞膜去極化達(dá)閾電位肌細(xì)胞產(chǎn)生AP總和●終板電位〔EPP〕①幅度與Ach釋放量成正比②電緊張性擴(kuò)布③可以總和：許多微終板電位總和●Ach釋放

①量子式釋放：微終板電位由1個(gè)量子Ach引起

②釋放量與軸突末梢內(nèi)[Ca2+]成正比：細(xì)胞外液低Ca2+或高M(jìn)g2+將使Ca2+內(nèi)流↓，EPP幅度↓，接頭傳遞障礙。

二、骨骼肌的微細(xì)結(jié)構(gòu)

〔一〕肌原纖維和肌小節(jié)

肌原纖維肌小節(jié)：1/2明帶暗帶1/2明帶是肌細(xì)胞收縮的根本結(jié)構(gòu)和功能單位?！捕臣」芟到y(tǒng)縱管及橫管三聯(lián)管(體)：把橫管的電信號(hào)和終池的Ca2+釋放相聯(lián)系。

LT縱管橫管三、骨骼肌的收縮機(jī)制1、粗肌絲-----肌凝蛋白〔肌球蛋白〕*頭部〔橫橋〕：與肌動(dòng)蛋白結(jié)合ATP酶活性〔與肌動(dòng)蛋白結(jié)合時(shí)被激活〕*桿部：粗肌絲主干〔一〕肌絲的組成和特性2、細(xì)肌絲*肌動(dòng)蛋白：組成細(xì)肌絲主干與橫橋結(jié)合，激活其ATP酶*原肌球蛋白：阻止肌動(dòng)蛋白與橫橋結(jié)合*肌鈣蛋白：TnC：與Ca2+結(jié)合TnT：與原肌球蛋白結(jié)合TnI：肌動(dòng)蛋白結(jié)合

橫橋特性：與肌纖蛋白結(jié)合，扭動(dòng)、解離、復(fù)位、再結(jié)合….2有ATP酶活性滑行過(guò)程：肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮牽拉細(xì)肌絲向肌節(jié)中央滑行橫橋擺動(dòng)橫橋與肌纖蛋白結(jié)合原肌凝蛋白滾動(dòng)移位，暴露肌纖蛋白上的結(jié)合位點(diǎn)Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合肌鈣蛋白構(gòu)型改變肌漿內(nèi)[Ca2+]＞10－5

mol/L四、骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)概念：將肌細(xì)胞興奮和肌細(xì)胞收縮聯(lián)系起來(lái)的中介過(guò)程。過(guò)程:1電興奮通過(guò)橫管傳到肌細(xì)胞深