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第二章細(xì)胞的生理功能第一節(jié):細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能第二節(jié):細(xì)胞的膜電位和細(xì)胞的興奮功能第三節(jié):細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第四節(jié):肌細(xì)胞的收縮功能第二章細(xì)胞的功能7教學(xué)大綱要求
1.掌握★:細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能;靜息電位和動(dòng)作電位及其產(chǎn)生原理;刺激引起興奮的條件;閾電位;興奮的傳導(dǎo);骨骼肌興奮-收縮偶聯(lián)。2.熟悉☆:閾下刺激與局部反應(yīng);細(xì)胞興奮后興奮性的周期性改變;骨骼肌細(xì)胞收縮的原理;肌肉收縮的外部表現(xiàn)和力學(xué)分析;影響肌肉收縮的因素。3.了解:細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu);細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能;生物電現(xiàn)象的記錄方式。授課時(shí)間:7學(xué)時(shí)第二章細(xì)胞的功能7第一節(jié)細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞是組成人體最基本結(jié)構(gòu)和功能單位。機(jī)體內(nèi)所有的生命現(xiàn)象都是在細(xì)胞的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。一、細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu):化學(xué)組成:脂類、蛋白質(zhì)和糖類。結(jié)構(gòu):液態(tài)鑲嵌模型學(xué)說。基本內(nèi)容是:細(xì)胞膜是由液態(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)和生理功能的蛋白質(zhì)。第二章細(xì)胞的功能7(一)脂質(zhì)雙分子層:以磷脂為主,約占70%,其次是膽固醇。第二章細(xì)胞的功能7
(二)膜蛋白:鑲嵌或貫穿于脂質(zhì)雙分子層中,形式多樣。具有不同的功能:1.蛋白質(zhì)與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。如載體蛋白、通道蛋白、離子泵等。2.蛋白質(zhì)與信息傳遞有關(guān),如分布在膜外表面的受體蛋白。3.蛋白質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化有關(guān),如ATP酶。第二章細(xì)胞的功能7膜蛋白:第二章細(xì)胞的功能7細(xì)胞膜含有少量糖類,與膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合,形成糖脂或糖蛋白。(三)細(xì)胞膜上的糖類:主要功能:1.特異性“標(biāo)志”表示某種免疫信息。2.作為膜受體的可識(shí)別部分能特異性地與化學(xué)信號(hào)分子結(jié)合。如遞質(zhì)、激素等。第二章細(xì)胞的功能7★二、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能
由于細(xì)胞膜呈特有的液態(tài)鑲嵌模式,細(xì)胞才能有選擇地從周圍環(huán)境攝取各種營養(yǎng)物質(zhì),不斷排除細(xì)胞內(nèi)廢物,使新陳代謝得以正常進(jìn)行。
小分子物質(zhì)通過膜的轉(zhuǎn)運(yùn)方式多種多樣,根據(jù)其是否消耗能量可分為被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)兩大類。
大分子或顆粒物質(zhì)通過細(xì)胞膜的胞吐和胞吞方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。第二章細(xì)胞的功能7概念:物質(zhì)順濃度差或電位差進(jìn)出細(xì)胞膜,不需要消耗能量,稱為被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。分類(根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)是否需要膜蛋白的幫助):
①單純擴(kuò)散
②易化擴(kuò)散(一)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)第二章細(xì)胞的功能7
1.單純擴(kuò)散
概念:溶于細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液的脂溶性小分子,順濃度差跨膜轉(zhuǎn)運(yùn),稱為單純擴(kuò)散。轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn):脂溶性小分子物質(zhì),如O2、CO2、NO和尿素。決定因素:膜兩側(cè)該物質(zhì)的濃度梯度和膜對(duì)該物質(zhì)的通透性。[CO2]i>[CO2]o第二章細(xì)胞的功能72.易化擴(kuò)散
概念:
水溶性小分子物質(zhì)在細(xì)胞膜蛋白的協(xié)助下,從高濃度一側(cè)向低濃度側(cè)擴(kuò)散,稱易化擴(kuò)散。
類型:
②通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散
①載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散第二章細(xì)胞的功能7(1)載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散
載體:鑲嵌于細(xì)胞膜上的特殊載體蛋白,其上具有一個(gè)至數(shù)個(gè)能與被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)結(jié)合的位點(diǎn)。轉(zhuǎn)運(yùn)過程:物質(zhì)+位點(diǎn)→變構(gòu)→物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì):葡萄糖、氨基酸、核苷酸等第二章細(xì)胞的功能7
載體(carrier)的特點(diǎn):①高度特異性(特殊膜蛋白質(zhì)本身有結(jié)構(gòu)特異性)
②飽和現(xiàn)象(結(jié)合位點(diǎn)是有限的)③競爭性抑制(經(jīng)同一特殊膜蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn))
第二章細(xì)胞的功能7轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì):各種帶電離子離子擴(kuò)散動(dòng)力:膜兩側(cè)的離子濃度差、電位差。擴(kuò)散條件:膜對(duì)該物質(zhì)的通透性,即與離子通道開放有關(guān)。[K+]i>[K+]o[Na+]o>[Na+]i(2)通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散第二章細(xì)胞的功能7①通道的概念
能使離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)孔道,也稱離子通道(ionchannel)。
三種狀態(tài):備用、激活和失活。②通道的特點(diǎn)
轉(zhuǎn)運(yùn)速率高;相對(duì)特異性;目前已知在各種組織的細(xì)胞膜上存在Na+、K+、Ca2+、Cl-等不同的離子通道。
具有門控特性。③門控特性:分類
電壓門控(或電壓依從性)通道:膜去極化到一定程度開放。
配體門控(稱化學(xué)門控)通道:受膜環(huán)境中某些化學(xué)性物質(zhì)的影響而開放。機(jī)械門控通道:膜局部受機(jī)械牽拉變形時(shí)開放。第二章細(xì)胞的功能7
(二)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport)概念:指細(xì)胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)逆濃度或電位差進(jìn)行的物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。
①原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)②繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)分類:第二章細(xì)胞的功能7★1.原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)概念:指由離子泵介導(dǎo)的逆濃度或電位梯度的離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。鈉-鉀泵(sodium-potassiumpump):是鑲嵌在細(xì)胞膜上特殊的蛋白質(zhì),具有ATP酶的活性,可以分解ATP,又稱Na+-K+依賴式ATP酶,簡稱鈉泵。鈉-鉀泵作用:膜內(nèi)[Na+]↑或膜外[K+]↑→鈉泵激活→排出Na+、攝入K+
第二章細(xì)胞的功能7鈉-鉀泵小結(jié):
當(dāng)[Na+]i↑/[K+]o↑→激活鈉-鉀泵↓分解ATP產(chǎn)生能量↓2個(gè)K+泵至細(xì)胞內(nèi);3個(gè)Na+泵至細(xì)胞外↓維持[Na+]o高、[K+]i高原先的不均勻分布狀態(tài)第二章細(xì)胞的功能7通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖第二章細(xì)胞的功能7鈉泵轉(zhuǎn)運(yùn)的生理意義:①建立勢能儲(chǔ)備,可為繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)提供能量來源。例如,細(xì)胞內(nèi)外Na+和K+的不均勻分布(細(xì)胞內(nèi)高鉀、細(xì)胞外高鈉)是Na+和K+易化擴(kuò)散的基礎(chǔ)。
②膜內(nèi)低鈉是維持細(xì)胞的正常體積。③細(xì)胞內(nèi)高鉀是許多代謝過程的必需條件。
④保持膜內(nèi)高鉀低鈉是細(xì)胞生物電活動(dòng)產(chǎn)生的前提條件。第二章細(xì)胞的功能72.繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)概念:間接利用ATP能量的逆濃度差的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。能量不是直接來自ATP的分解,是來自膜兩側(cè)[Na+]差,而[Na+]差是Na+-K+泵的活動(dòng)建立的。分類:①同向轉(zhuǎn)運(yùn):如小腸上皮和腸粘膜上皮細(xì)胞的Na+-G同向轉(zhuǎn)運(yùn)等。②逆向轉(zhuǎn)運(yùn):如Na+-H+和Na+-Ca2+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)。第二章細(xì)胞的功能7繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)第二章細(xì)胞的功能7(三)胞吐和胞吞一些大分子物質(zhì)或團(tuán)塊進(jìn)出細(xì)胞,是通過細(xì)胞本身的吞吐活動(dòng)進(jìn)行的。胞吐:是指胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式排出細(xì)胞的過程。主要見于細(xì)胞的分泌過程:如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、消化液的分泌。胞吞:指細(xì)胞外的大分子物質(zhì)或團(tuán)塊(如細(xì)菌、病毒、異物等)進(jìn)入細(xì)胞的過程。分類:吞噬:轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)為固體;
吞飲:轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)為液體。第二章細(xì)胞的功能7胞吐:第二章細(xì)胞的功能7胞吞:第二章細(xì)胞的功能7跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能的小結(jié):
被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)單純擴(kuò)散小分子物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)易化擴(kuò)散載體介導(dǎo)的電壓門控通道通道介導(dǎo)的配體門控通道機(jī)械門控通道主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)離子泵
繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)大分子物胞吐質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)胞吞吞噬吞飲第二章細(xì)胞的功能71.簡述人體生理功能調(diào)節(jié)的方式及其特點(diǎn)。2.維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)過程是:
A.神經(jīng)調(diào)節(jié)B.體液調(diào)節(jié)C.自身調(diào)節(jié)D.正反饋調(diào)節(jié)E.負(fù)反饋調(diào)節(jié)
3.何謂Na+-K+
泵及Na+-K+
泵的生理意義?4.細(xì)胞膜內(nèi)、外,正常的Na+和K+濃度的維持主要是由于:A.膜在安靜時(shí)對(duì)K+的通透性高
B.膜在興奮時(shí)對(duì)Na+的通透性增加C.Na+、K+易化擴(kuò)散的結(jié)果
D.膜上Na+-K+泵的作用E.膜上ATP的作用復(fù)習(xí)提問第二章細(xì)胞的功能7第二節(jié)細(xì)胞膜電位和細(xì)胞的興奮功能生物電現(xiàn)象臨床醫(yī)學(xué):心電圖、腦電圖、肌電圖、胃腸電…細(xì)胞生物電:細(xì)胞的電活動(dòng)表現(xiàn)為膜兩側(cè)電位差改變,稱為跨膜電位,簡稱膜電位。
安靜----靜息電位活動(dòng)----動(dòng)作電位第二章細(xì)胞的功能7微電極尖端直徑只有1μm或更細(xì)的微電極,可以測定細(xì)胞在安靜或活動(dòng)時(shí)細(xì)胞膜內(nèi)外的電位差(即跨膜電位)。生物電現(xiàn)象的觀察和記錄方法第二章細(xì)胞的功能7Patchclamp
(70’)第二章細(xì)胞的功能7
★一、靜息電位(一)細(xì)胞的靜息電位(RestingPotential,RP)
概念:細(xì)胞在未受刺激時(shí)(靜息狀態(tài)下),存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差,呈內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)。這種內(nèi)正外負(fù)的狀態(tài)稱之為極化。
第二章細(xì)胞的功能7RP實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:第二章細(xì)胞的功能7(二)靜息電位(RP)的產(chǎn)生原理1、前提條件:(1)靜息狀態(tài)下,細(xì)胞膜內(nèi)K+離子大于膜外;
(2)靜息狀態(tài)下,細(xì)胞膜對(duì)K+選擇性通透。
(K+>Na+>A-)2、過程:K+外流3、結(jié)果:K+平衡電位K+通道阻斷劑→四乙胺第二章細(xì)胞的功能7
前提條件:①細(xì)胞膜內(nèi)外離子分布不均勻,[K+]i>[K+]o②細(xì)胞膜對(duì)K+具有選擇性的通透。結(jié)果:↓
[K+]i順濃度差向膜外擴(kuò)散
[A-]i不能向膜外擴(kuò)散↓
[K+]o↑→膜外電位↑
[K+]i↓→膜內(nèi)電位↓↓膜外出現(xiàn)電位差膜外帶正電、膜內(nèi)帶負(fù)電的極化狀態(tài)↓當(dāng)擴(kuò)散動(dòng)力與阻力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)→K+的凈通透為零,這時(shí)膜電位穩(wěn)定在某一水平上,這種外正、內(nèi)負(fù)的電位差稱K+的平衡電位結(jié)論:RP的產(chǎn)生主要是K+由膜內(nèi)向膜外擴(kuò)散的結(jié)果。∴RP相當(dāng)于K+的平衡電位RP小結(jié):第二章細(xì)胞的功能7
★二、動(dòng)作電位(一)細(xì)胞的動(dòng)作電位(actionpotential,AP)概念:可興奮細(xì)胞接受一次有效刺激后在靜息電位的基礎(chǔ)上發(fā)生一次迅速而短暫的電位波動(dòng)。AP的產(chǎn)生是細(xì)胞興奮的標(biāo)志。
第二章細(xì)胞的功能7動(dòng)作電位的特征
①具有“全或無”現(xiàn)象
當(dāng)給予細(xì)胞的刺激強(qiáng)度太小時(shí),AP不會(huì)出現(xiàn),只有刺激強(qiáng)度達(dá)到閾值時(shí)才可引發(fā)AP,而且AP一旦產(chǎn)生,AP大小不隨刺激強(qiáng)度的增大而增大,這種特性稱為“全或無”定律。②呈不衰減擴(kuò)布
動(dòng)作電位一旦產(chǎn)生并不局限于受刺激的局部,可迅速向周圍擴(kuò)播。擴(kuò)播過程中,其幅度不因傳導(dǎo)距離的增加而減小,這種特性稱為不衰減傳導(dǎo)。③動(dòng)作電位后具有不應(yīng)期
動(dòng)作電位發(fā)生后,一定時(shí)間內(nèi)失去對(duì)其他刺激的反應(yīng)能力,進(jìn)入無反應(yīng)的狀態(tài),稱為絕對(duì)不應(yīng)期,簡稱不應(yīng)期。第二章細(xì)胞的功能7AP的相關(guān)概念去(除)極化:膜內(nèi)外電位差由RP逐步減小乃至消失的過程。反極化或超射:去極化至零電位后膜電位如進(jìn)一步變?yōu)檎?。?fù)極化:細(xì)胞膜去極化后再向靜息電位方向恢復(fù)的過程。超極化:膜內(nèi)電位大于RP水平的過程。Sti.鋒電位后電位第二章細(xì)胞的功能71.局部電位:閾下刺激導(dǎo)致局部細(xì)胞膜產(chǎn)生小的電位波動(dòng)。局部電位的特點(diǎn):①不具有“全或無”現(xiàn)象。其幅值可隨刺激強(qiáng)度的增加而增大。②電緊張方式擴(kuò)布。其幅值隨著傳播距離的增加而減小。③無不應(yīng)期,產(chǎn)生時(shí)間總和與空間總和。。
第二章細(xì)胞的功能7時(shí)間總和空間總和第二章細(xì)胞的功能72.閾電位:指能使細(xì)胞膜上Na+通道大量開放而引發(fā)動(dòng)作電位的臨界膜電位值。即刺激先引發(fā)一定數(shù)量的Na+通道開放,引起Na+的內(nèi)流,使膜內(nèi)的電位升高,達(dá)到某一臨界值,Na+通道大量開放,Na+迅速大量內(nèi)流后,再引發(fā)更多數(shù)量的Na+通道開放,導(dǎo)致Na+通道開放與Na+內(nèi)流之間出現(xiàn)再生性循環(huán)(正反饋)。從而爆發(fā)動(dòng)作電位。閾電位一般比靜息電位的絕對(duì)值小10~20mV。Sti.鋒電位后電位第二章細(xì)胞的功能73.動(dòng)作電位(AP)(1)波形組成Sti.鋒電位后電位第二章細(xì)胞的功能7★(2)動(dòng)作電位產(chǎn)生原理去極相(上升支):條件:(1)細(xì)胞膜外Na+濃度>膜內(nèi);(2)細(xì)胞膜對(duì)Na+通透性增強(qiáng)。
過程:少量Na+內(nèi)流→Na+再生性內(nèi)流(正反饋)結(jié)果:Na+平衡電位Sti.鋒電位后電位Na+阻斷劑→河豚毒第二章細(xì)胞的功能7復(fù)極化(下降支)條件:Na+通道失活,K+通道激活;過程:Na+內(nèi)流減少,K+外流增加超過Na+內(nèi)流;結(jié)果:Na+平衡電位恢復(fù)為K+平衡電位。鋒電位后電位第二章細(xì)胞的功能7負(fù)后電位正后電位Sti.鋒電位后電位負(fù)后電位正后電位閾電位第二章細(xì)胞的功能7復(fù)極后期(膜電位已恢復(fù)到RP水平,但離子分布尚未恢復(fù))膜內(nèi)Na+↑或膜外K+↑→鈉泵激活→排出Na+、攝入K+
→
離子分布恢復(fù)到靜息時(shí)水平第二章細(xì)胞的功能7當(dāng)細(xì)胞受到刺激
↓
細(xì)胞膜外Na+濃度>膜內(nèi)膜對(duì)鈉離子的通透性↑↓Na+順濃度差少量內(nèi)流→膜內(nèi)外電位差↓→局部電位↓當(dāng)膜內(nèi)電位升高→達(dá)閾電位時(shí)→Na+通道大量開放
膜內(nèi)負(fù)電位減小到零→并變?yōu)檎娢弧鶤P上升支↓當(dāng)Na+內(nèi)流動(dòng)力和阻力平衡→Na+凈流通量為零→Na+
平衡電位Na+通道關(guān)而K+通道激活而開放→K+順濃度差迅速外流↓膜內(nèi)電位迅速下降,恢復(fù)到RP水平→AP下降支↓∵
[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+-K+泵3Na+泵出、2K+泵回,∴離子恢復(fù)到興奮前水平AP小結(jié):第二章細(xì)胞的功能7
①AP去極相(上升支)由Na+內(nèi)流形成,
AP復(fù)極相(下降支)是K+外流形成的,
復(fù)極后膜電位已恢復(fù)到RP水平,但是膜內(nèi)、外離子分布尚未恢復(fù),膜內(nèi)Na+濃度稍升高,膜外K+濃度也增加→激活Na+-K+泵活動(dòng)。
②AP的產(chǎn)生是不消耗能量的,AP的恢復(fù)是消耗能量的(Na+泵的活動(dòng))。
③AP=Na+的平衡電位??捎肗ernst公式的計(jì)算結(jié)論第二章細(xì)胞的功能7二、AP的傳導(dǎo)機(jī)制:
1.局部電流學(xué)說
細(xì)胞膜上任何一處發(fā)生興奮而產(chǎn)生的AP,可通過局部電流,迅速傳播到整個(gè)細(xì)胞。
第二章細(xì)胞的功能72.傳導(dǎo)方式:
無髓鞘N纖維的興奮傳導(dǎo)為近距離局部電流;
有髓鞘N纖維的興奮傳導(dǎo)為跳躍式傳導(dǎo)。第二章細(xì)胞的功能7第二章細(xì)胞的功能71.靜息電位的概念?及其產(chǎn)生機(jī)制?2.動(dòng)作電位的概念?及其產(chǎn)生機(jī)制?3.動(dòng)作電位的特征?4.何謂閾電位?5.可興奮組織接受有效刺激后,所產(chǎn)生反應(yīng)的共同特征是:A、收縮反應(yīng)B、分泌活動(dòng)C、生物電變化D、動(dòng)作電位E、反射活動(dòng)6.關(guān)于神經(jīng)纖維的靜息電位,下述哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的:A.它是膜外為正,膜內(nèi)為負(fù)的電位B.其大小接近K+平衡電位C.在不同的細(xì)胞,其大小可以不同D.它是個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電位E.其大小接近Na+平衡電位復(fù)習(xí)提問:第二章細(xì)胞的功能7★(一)興奮與興奮性興奮的產(chǎn)生取決于刺激強(qiáng)度和細(xì)胞的興奮性。興奮是指刺激引起組織細(xì)胞活動(dòng)增強(qiáng)或刺激引起細(xì)胞產(chǎn)生了動(dòng)作電位;一切具有生命現(xiàn)象的組織或細(xì)胞都具有興奮性。興奮性是細(xì)胞產(chǎn)生興奮和抑制的基礎(chǔ)??膳d奮細(xì)胞在接受刺激發(fā)生興奮的共同表現(xiàn)即AP。通常在研究某個(gè)器官或組織功能活動(dòng)時(shí)多以興奮變化產(chǎn)生機(jī)制為主。三、細(xì)胞的興奮性第二章細(xì)胞的功能7在刺激強(qiáng)度足夠大的條件下,能引起AP產(chǎn)生的最小刺激,稱為閾刺激。閾刺激的強(qiáng)度值為閾值。強(qiáng)度高于閾值的為閾上刺激。強(qiáng)度低于閾值的為閾下刺激。閾值是衡量不同組織細(xì)胞的興奮性高低的客觀指標(biāo)。兩者成反比關(guān)系即閾值=1∕興奮性
細(xì)胞的興奮性主要決定于靜息電位和閾電位,其中最重要是閾電位,而決定閾電位的因素是鈉通道的功能狀態(tài)。血清鉀離子濃度會(huì)影響靜息電位的值,進(jìn)而影響到細(xì)胞的興奮性。第二章細(xì)胞的功能7閾電位和閾刺激的區(qū)別:
閾電位是引起細(xì)胞膜電壓門控Na+通道自動(dòng)開放的電位,而閾刺激則是靜息電位去極化達(dá)到閾電位水平需要外加的最小刺激強(qiáng)度。第二章細(xì)胞的功能7
在細(xì)胞受到刺激暴發(fā)動(dòng)作電位的過程中,若給予第二次刺激,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的興奮性呈周期性變化。1.周期性變化絕對(duì)不應(yīng)期相對(duì)不應(yīng)期超常期低常期2.機(jī)制:細(xì)胞膜的Na離子通道狀態(tài)的改變。
☆(二)興奮性的周期性變化mv第二章細(xì)胞的功能7細(xì)胞興奮后興奮性的周期性變化小結(jié)第二章細(xì)胞的功能7第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能人體肌細(xì)胞(肌纖維):骨骼肌、平滑肌、心肌一、肌肉收縮的一般機(jī)制(一)骨骼肌的神經(jīng)-肌接頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元末梢與骨骼肌細(xì)胞相接觸的部位,稱為神經(jīng)-肌肉接頭。第二章細(xì)胞的功能7神經(jīng)-骨骼肌結(jié)構(gòu)
接頭前膜:囊泡內(nèi)含ACh,并以囊泡為單位釋放ACh(稱量子釋放)。
接頭間隙:約50-60nm
接頭后膜:又稱終板膜存在ACh受體(N2受體),能與ACh發(fā)生特異性結(jié)合;膽堿酯酶第二章細(xì)胞的功能7★
(二)神經(jīng)-骨骼肌接頭的興奮傳遞過程
當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳到軸突末梢→膜Ca2+通道開放并內(nèi)流→接頭前膜內(nèi)囊泡移動(dòng)、融合、破裂,囊泡中的ACh釋放(量子釋放)→與終板膜上的N2受體結(jié)合→終板膜Na+>K+通透性↑→終板膜去極化→終板電位(EPP)→去極化達(dá)到閾電位→肌細(xì)胞膜爆發(fā)動(dòng)作電位第二章細(xì)胞的功能7第二章細(xì)胞的功能7(三)神經(jīng)-骨骼肌接頭的興奮傳遞特點(diǎn)①終板電位是局部電位②單向傳遞③興奮傳遞時(shí)一對(duì)一關(guān)系④時(shí)間延擱第二章細(xì)胞的功能7(四)神經(jīng)-骨骼肌接頭的興奮傳遞的影響因素(1)阻斷ACh受體:箭毒和α銀環(huán)蛇毒,可阻斷Ach受體通道,從而阻斷接頭處的興奮傳遞,使肌肉失去收縮能力,起松弛肌肉的作用,故稱肌松劑。
肉毒桿菌素可抑制Ach的釋放,使肌肉失去收縮能力。重癥肌無力(抗體破壞ACh受體)使骨骼肌終板處的ACh受體數(shù)量不足或功能降低;應(yīng)用新斯的明抑制膽堿酯酶的作用,使接頭處Ach量增多,可以改善肌無力的癥狀。(2)抑制膽堿酯酶活性:有機(jī)磷農(nóng)藥,新斯的明??稍斐葾Ch在接頭處大量積聚而引起種種中毒癥狀;(痙攣)(3)遞質(zhì)的消除:利舍平可以阻止遞質(zhì)的重?cái)z取第二章細(xì)胞的功能7二、肌肉收縮的分子機(jī)制(一)骨骼肌的分子結(jié)構(gòu)骨骼肌的肌纖維:快肌纖維:大,收縮力強(qiáng),含大量肌質(zhì)網(wǎng);血供少,線粒體少。因缺乏肌紅蛋白,故稱白肌慢肌纖維:小,血管支配多,線粒體多含大量肌紅蛋白,可結(jié)合氧儲(chǔ)存氧,又稱紅肌骨骼肌由大量的成束的肌纖維(肌細(xì)胞)組成,每個(gè)肌纖維又包含上千條肌原纖維第二章細(xì)胞的功能71.肌原纖維
由明帶和暗帶組成第二章細(xì)胞的功能72.肌小節(jié)
概念:肌原纖維上相鄰的兩條Z線之間的區(qū)域,是肌肉收縮和舒張的最基本單位。通常安靜時(shí)長度為2-2.2微米。
構(gòu)成:由一組粗、細(xì)肌絲組成。第二章細(xì)胞的功能7第二章細(xì)胞的功能73.肌管系統(tǒng)概念:包繞在每一條肌原纖維周圍的膜性囊管狀結(jié)構(gòu)為肌管系統(tǒng)。組成:橫管系統(tǒng)(T管)、縱管系統(tǒng)(肌質(zhì)網(wǎng)或L管)、三聯(lián)管(兩終末池+橫管)第二章細(xì)胞的功能7二、骨骼肌細(xì)胞的收縮原理(一)骨骼肌收縮的分子機(jī)制肌絲滑行理論(Huxley,1954)
:骨骼肌的肌原纖維是由粗、細(xì)兩組平行的蛋白質(zhì)絲構(gòu)成,肌肉的收縮和舒張是通過粗細(xì)肌絲在肌小節(jié)內(nèi)相互滑動(dòng)(改變了兩種肌絲的重疊程度)而產(chǎn)生的,而粗、細(xì)肌絲各自的長度不發(fā)生改變。
第二章細(xì)胞的功能71、肌絲分子的組成(1)粗肌絲:肌球蛋白
橫橋的特點(diǎn):①能與細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)發(fā)生可逆性結(jié)合;②具有ATP酶的作用,與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合后,分解ATP提供橫橋扭動(dòng)(肌絲滑行)和作功的能量。(2)細(xì)肌絲:①肌動(dòng)蛋白:位點(diǎn)②原肌球蛋白:位租③肌鈣蛋白:調(diào)節(jié)第二章細(xì)胞的功能7粗肌絲細(xì)肌絲第二章細(xì)胞的功能72.肌肉收縮的過程當(dāng)肌漿中Ca2+濃度升高↓Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合引起肌鈣蛋白的構(gòu)型發(fā)生改變↓改變的信息→原肌球蛋白位移,暴露細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)↓橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合,分解ATP釋放能量↓橫橋擺動(dòng)牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行↓肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮第二章細(xì)胞的功能7
★(二)骨骼肌興奮-收縮耦聯(lián)
當(dāng)肌細(xì)胞發(fā)生興奮時(shí),首先在肌細(xì)胞膜上出現(xiàn)動(dòng)作電位,然后才發(fā)生肌細(xì)胞收縮反應(yīng)。
概念:一次動(dòng)作電位引起肌細(xì)胞發(fā)生一次收縮。肌細(xì)胞的動(dòng)作電位引發(fā)機(jī)械收縮的中介機(jī)制稱為興奮-收縮耦聯(lián)。三聯(lián)管為興奮-收縮耦聯(lián)過程的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),Ca2+是耦聯(lián)因子。第二章細(xì)胞的功能7骨骼肌興奮-收縮偶聯(lián)三個(gè)主要步驟:1.電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細(xì)胞深處;2.三聯(lián)體結(jié)構(gòu)處的信息傳遞;3.肌質(zhì)網(wǎng)中的Ca2+釋放入胞漿以及Ca2+由胞漿向肌質(zhì)網(wǎng)的再聚積。第二章細(xì)胞的功能7第二章細(xì)胞的功能7興奮-收縮(肌絲滑行)耦聯(lián)小結(jié):
肌膜AP沿橫管膜傳至三聯(lián)管
↓
終池膜上的鈣通道開放終池內(nèi)Ca2+進(jìn)入肌漿
↓
Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合引起肌鈣蛋白的構(gòu)型改變
↓
原肌凝蛋白發(fā)生位移暴露出細(xì)肌絲上與橫橋結(jié)合位點(diǎn)
↓
橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合激活A(yù)TP酶作用,分解ATP
↓
橫橋擺動(dòng)
↓
牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行
↓
肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮第二章細(xì)胞的功能7
☆三、骨骼肌收縮的外部表現(xiàn)及其影響因素(一)骨骼肌收縮的外部表現(xiàn)1.等張收縮和等長收縮等長收縮:肌肉收縮時(shí),其長度不變,但肌肉張力增大,稱為等長收縮。等張收縮:肌肉收縮時(shí),其長度明顯縮短,但張力始終不變,稱為等張收縮。2.單收縮和強(qiáng)直收縮:
根據(jù)所給肌肉刺激頻率不同,肌肉興奮收縮時(shí)可呈單收縮和強(qiáng)直收縮兩種形式:第二章
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