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1、人体解剖生理学,第四章 人体的基本生理功能,本章节的主要内容,第一节 细胞的生理功能 第二节 人体功能的调节,细胞的基本结构,细胞核,细胞膜,细胞质,第一节 细胞的生理功能,一、细胞膜的物质转运功能 二、细胞膜的受体功能 三、细胞的兴奋性 四、细胞的生物电现象 五、骨骼肌的收缩,细胞膜的组成和结构,分子结构 液态镶嵌模型,脂质双分子层,链糖,镶嵌蛋白,脂类 蛋白质 糖类,组成,一、细胞膜的物质转运功能,一、细胞膜的物质转运功能,单纯扩散 易化扩散 主动转运 入胞和出胞,转运方式：,细胞的生理功能,一、细胞膜的物质转运功能,单纯扩散,概念：脂溶性较高的小分子物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧跨膜转
2、运的过程，称为单纯扩散。,特点:,（1）顺浓度差扩散、细胞不消耗能量。,（2）不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”。,转运对象：脂溶性小分子物质（如O2、CO2）,物理扩散现象,扩散量的影响因素：,（1）动力：浓度差 （2）阻力：通透性,O2o O2i,CO2i CO2o,细胞的基本功能,一、细胞膜的物质转运功能,易化扩散,概念：非脂溶性物质或脂溶性很小的小分子物质或离子在膜蛋白的帮助下，顺浓度差或电位差的跨膜转运过程称为易化扩散。,特点:,需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”。 顺浓度差或电位差（顺电化学梯度）， 不需消耗能量。,类型：,（1）载体易化扩散,（2）通道易化扩散,载体易化扩散,过程：,转运的物
3、质：葡萄糖、氨基酸等顺浓度差转运。,特点:,特异性高（特殊膜蛋白质本身有结构特异性） 饱和性（结合位点是有限的） 竞争性抑制（经同一特殊膜蛋白质转运）,通道易化扩散,转运的物质：Na+、,K+、Ca2+的顺电化学梯度转运。,特点：,（1）具有一定的特异性 （2）浓度和电压依从性,Na+o Na+i,K+i K+o,被动转运,概念：物质顺电位差或浓度差不耗能的转运过程。 特点： 顺电-化学梯度进行，不耗能 依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 分类： 单纯扩散 易化扩散,Na+、K+ 在细胞内外的分布,K+ K+ K+ K+ K+ Na+ K+ K+ Na+ K+ K+ K+,Na+,Na+,Na
4、+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,Na+,Na+,细胞的生理功能,一、细胞膜的物质转运功能,主动转运,概念：离子或小分子物质在膜上“泵蛋白”的帮助下，逆着电-化学梯度的耗能性跨膜转运的过程。,特点：泵蛋白参与。 逆浓度差或电位差进行的，要消耗能量。,钠-钾泵：简称钠泵,1、本质：,2、作用：,3、生理意义：,是一种Na+-K+依赖式ATP酶。,将Na+泵出， K+泵回，形成和维持了膜内高K+和膜外高Na+的不均衡分布。,细胞内Na+i 细胞外K+ o,钠-钾泵+,ATP,ADP,能量,Na+移至胞外 K+ 移入胞内,通道转运与钠-钾泵转运模式图,生理意义： 由钠泵活动造成的膜外高Na+和
5、膜内高K的膜两侧离子不均衡分布。 是生物电产生的物质基础。 是维持细胞正常兴奋性的必要条件。 建立和维持了离子势能贮备，可以促使某些其他营养物质进行逆浓度差的跨膜转运（继发性主动转运）。 由钠泵活动造成膜内高K是许多代谢反应进行的必要条件； 钠泵活动能阻止细胞外Na+和与之进入细胞，可维持细胞正常的渗透压和形态,G、AA的转运方式（1）顺浓度差：载体易化扩散 （2）逆浓度差：继发性主动转运,Na+的转运方式（1）顺浓度差：通道易化扩散 （2）逆浓度差：钠泵供能的主动转运,细胞的生理功能,一、细胞膜的物质转运功能,入胞,出胞,指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程。,主要见于细菌、病毒、异物、
6、大分子营养物质进入体内的过程。,指细胞把成块的内容物由细胞内排出的 过程。,主要见于细胞的分泌过程：如激素、 神经递质、消化液的分泌。,入胞:,入胞,中性粒细胞吞噬细菌,出胞,腺体分泌,细胞的生理功能,细胞膜的物质转运功能,思考题：在给患者进行肌肉注射时，如何减少病人的疼痛？,机体感受刺激产生反应的特性或能力。,阈值,刚能引起组织产生反应的最小刺激强度。,兴奋性1阈值,强度=阈值的刺激称为阈刺激 强度阈值的刺激称为阈上刺激,神经、肌肉和腺体等组织的兴奋性较高，称为可兴奋组织。,细胞的生理功能,例：交感神经，使心率加快（兴奋） 副交感神经，使心率减慢（抑制）,反应：接受刺激后，机体功能活动状态的
7、改变。,反应的形式：,兴奋：由相对静止变成相对活动或活动状态的加强,抑制：由相对活动变成相对静止或活动状态的减弱,刺激：能为人体感受并使机体发生反应的环境变化。,故，在给患者进行肌肉注射时，要求进针、出针快，推药慢。,细胞的生理功能,四、细胞的生物电现象,概 述 人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象（bioelectricity）。细胞生物电现象是一种普遍存在又十分重要的生命现象，临床上广泛应用的心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不同器官和组织活动时生物电变化的表现。,细胞的生理功能,细胞的生理功能,细胞处于安静状态时，细胞膜内外两侧存在的电位差。,
8、内负外正；相对稳定,K+外流,RP,证明RP的实验：,（甲）当A、B电极都位于细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差。,（乙）当A电极位于细胞膜外， B电极插入膜内时，有电位改变，证明膜内、外间有电位差。,（丙）当A、B电极都位于细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差。,与RP相关的概念： 极化 ：细胞在安静状态下，膜两侧所保持的外正内负的 状态。 去极化:膜内电位减小的过程。 (-70-50mV)=去极化 超极化：膜内电位增大的过程。 (-70-90mV)=超极化 复极化：细胞发生去极化后，再恢复到极化状态的过程。,RP值:哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为-70-90 mV，平滑肌细胞为-
9、50-70mV，红细胞约为-10mV左右。,静息电位的产生机制,1.离子流学说的内容,(1) 细胞膜内、外离子分布不匀 Na+INa+o113, K+iK+o281 Cl-ICl-o130, A-iA-o 41,(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：K+ Cl- Na+ A-,K+ A-,+,+,-,-,K+,Na+ CI-,电场力方向,当扩散动力与电场力形成的阻力达到动态平衡时，K+净外流为零。,Ki顺浓度差向膜外扩散 A-i不能向膜外扩散,K+i、A-i膜内电位(负电场) K+o膜外电位(正电场),膜外为正、膜内为负的极化状态,当扩散动力与电场力形成的阻力达到动态平衡时=
10、RP,结论:RP的产生主要是K向膜外扩散的结果。 RP是K+外流所形成的电-化学平衡电位。,静息电位的产生机制,细胞的生理功能,动作电位（AP）,细胞受到有效刺激时，在静息电位的基础上 发生一次短暂的可扩布性的电位变化。,概念,组成,锋电位,后电位,上升支、下降支,产生机制,上升支：Na+内流,下降支：K+外流,后电位：NaK泵活动,动作电位的变化过程,时间,膜电位,正后电位,负后电位,离子条件: Na+iNa+O 113； 膜在受到有效刺激而兴奋时，对Na离子的通透性增加。,动作电位的产生机制,(1)上升支的形成机制:,Na+内流所形成的电-化学平衡电位,当细胞受到有效刺激,细胞膜上少量Na
11、+通道激活而开放,Na+顺浓度差少量内流膜内负电位(去极化),当膜内电位去极化到某一临界值时Na通道大量开放,Na+顺浓度差和膜内负电位的吸引大量内流,膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支）,当扩散动力与电场力形成的阻力达到动态平衡时，Na+净内流为零。,动作电位的产生机制,(2)下降支的形成机制:,K+外流的结果,Na+通道关Na+内流停+同时K+通道激活而开放,K顺浓度差和膜外负电位的吸引K迅速外流,膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支）,(3)后电位的形成机制:,NaK泵活动的结果, Na+i、K+O激活Na+K+泵,Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平后电位,细胞的
12、生理功能,动作电位,引起,传导,静息电位去极化达到阈电位是产生动作电位的必要条件,能引起Na+通道大量开放而爆发AP的临界膜电位水平。,局部电流学说,传导的特点,（1）双向性传导 （2）不衰减性传导 （3）具有“全或无”现象,阈电位的概念,特点： 不具有“全或无”现象。其幅值可随刺激强度的增加而增大。 电紧张方式（或衰减性）扩布。其幅值随着传播距离的增加而减小。 具有总和效应：时间性和空间性总和。,局部电位,一次阈下刺激引起的产生于膜的局部、较小的去极化反应称为局部反应。局部去极化产生的电位称为局部电位。,动作电位的引起有两种情况：1、一次有效刺激可以引发动作电位；2、多次阈下刺激局部电位总和
13、阈电位动作电位,动作电位的传导,1、几个定义：,动作电位在同一细胞上的传播称为传导。,传导,传递,神经冲动,动作电位在两个细胞之间进行的传播称为传递。,在神经纤维上传导的动作电位，称为神经冲动。,2、动作电位传导的原理,无 髓 神 经 纤 维,有 髓 神 经 纤 维,重症肌无力,1 . 神经冲动如何引起肌细胞的兴奋？ 2 .肌细胞的兴奋如何引起肌肉收缩？ 3 .肌细胞的收缩原理。,神经纤维兴奋 骨骼肌收缩,细胞的生理功能,五、骨骼肌的收缩,神经冲动,肌细胞的兴奋,肌细胞的收缩,N-M接头处,兴奋收缩耦联,细胞的生理功能,（一）神经肌肉接头处的兴奋传递,N-M接头的结构,接头前膜,接头间隙,接头
14、后膜,囊泡内含 ACh,又称终板膜。存在ACh受体（N2受体)， 胆碱酯酶。,N-M接头处的兴奋传递过程,N-M接头处的兴奋传递的特点,1、单向性； 2、时间延搁； 3、易受环境变化的影响,当神经冲动传到轴突末梢,膜Ca2通道开放，膜外Ca2向膜内流动,接头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的ACh释放(量子释放),ACh与终板膜上的Ach受体（N2受体）结合,终板膜对Na、K (尤其是Na)通透性,终板膜去极化终板电位（EPP）,EPP电紧张性扩布至肌膜,去极化达到阈电位,爆发肌细胞膜动作电位,细胞的生理功能,（二）骨骼肌的收缩原理,骨骼肌细胞的微细结构,肌原纤维,肌管系统,肌小节,骨骼肌
15、的收缩原理,肌丝滑行学说,肌肉收缩时，在每一肌小节内发生了细肌丝向粗肌丝之间滑行，相邻的Z线互相靠近，肌小节长度变短。,肌原纤维,粗肌丝,细肌丝,肌小节,是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 = 2条Z线间的区域 =1/2明带暗带1/2明带,肌管系统,横管系统：T管,纵管系统：L管,肌膜内凹而成。将肌膜AP传至细胞深处,也称肌浆网，纵管靠近横管处的膨大部分称终池（钙池） 。,三联体,T管+终池2,=,是肌细胞膜上的电变化和肌细胞收缩过程耦连起来的关键部位。,肌节缩短=肌细胞收缩,牵拉细肌丝朝肌节中央滑行,横桥摆动,横桥与结合位点结合， 分解ATP释放能量,原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点,Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的变构,肌细胞兴奋时，肌浆中Ca2+ ,肌浆网膜Ca2+,Ca2+与肌钙蛋白解离,原肌凝蛋白复盖的 横桥结合位点,骨骼肌舒张,细胞的生理功能,（三）骨骼肌细胞的兴奋收缩耦联,概念,把肌细胞的兴奋（电活动）与肌细胞的收缩（机械活动）连接起来的中介过程，称为兴奋收缩耦联。,过程,
