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1、第三章第三章 细胞的基本功能细胞的基本功能学习要点学习要点 物质跨膜转运的方式物质跨膜转运的方式 细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导 静息电位及其产生静息电位及其产生 动作电位及其产生动作电位及其产生 动作电位在同一细胞上的传导动作电位在同一细胞上的传导 兴奋与兴奋性兴奋与兴奋性 骨骼肌神经骨骼肌神经-肌接头处的兴奋传递肌接头处的兴奋传递 骨骼肌的收缩功能骨骼肌的收缩功能1三_细胞的基本功能第一节细胞膜的物质转运功能第一节细胞膜的物质转运功能 氧气氧气营养物质营养物质细胞外信号分子细胞外信号分子摄入体内的药物摄入体内的药物排出排出代谢产物代谢产物生物活性物质生物活性物质细胞膜及其两侧细胞膜及
2、其两侧进入进入2三_细胞的基本功能被动转运被动转运物质转运方式物质转运方式 主动转运主动转运出胞与入胞出胞与入胞单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散3三_细胞的基本功能一、被动转运（一、被动转运（passive transport）定义：定义：方式方式单纯扩散（单纯扩散（simple diffusion）易化扩散（易化扩散（facilitated diffusion）指分子或离子指分子或离子顺着浓度梯度或电顺着浓度梯度或电-化学梯化学梯度进行转运，不需要额外消耗能量。度进行转运，不需要额外消耗能量。4三_细胞的基本功能（一）单纯扩散（一）单纯扩散定义：定义： 移动量的大小移动量的大小膜两侧物质分子
3、膜两侧物质分子的浓度梯度的浓度梯度膜的通透性和扩散面积膜的通透性和扩散面积取决于取决于 转运的物质：转运的物质：O2、CO2及脂溶性小分子物质及脂溶性小分子物质物质完全以物理扩散的方式所作的跨膜物质完全以物理扩散的方式所作的跨膜运动，是物质分子随机热运动的结果。运动，是物质分子随机热运动的结果。5三_细胞的基本功能单纯扩散单纯扩散6三_细胞的基本功能 单纯扩散的特点单纯扩散的特点底物：脂溶性小分子物质。底物：脂溶性小分子物质。转运方向：高浓度向低浓度方向。转运方向：高浓度向低浓度方向。动力：膜两侧物质的浓度梯度动力：膜两侧物质的浓度梯度。不需要膜上特殊蛋白质的参与。不需要膜上特殊蛋白质的参与。
4、不需要细胞额外供能。不需要细胞额外供能。结果：物质浓度在膜两侧达到平衡。结果：物质浓度在膜两侧达到平衡。7三_细胞的基本功能（二）易化扩散（二）易化扩散定义：定义：类型类型以以“载体载体”为中介的：葡萄糖、氨基酸等为中介的：葡萄糖、氨基酸等以以“通道通道”为中介的：为中介的：K+、Na+、Ca2+等离等离子子不溶于脂质或很难溶于脂质不溶于脂质或很难溶于脂质的某些物质，的某些物质，借助于细胞膜结构中某些借助于细胞膜结构中某些特殊蛋白质特殊蛋白质（载（载体或通道）的帮助，体或通道）的帮助，顺浓度差顺浓度差（电位差）（电位差）通过细胞膜，称为通过细胞膜，称为易化扩散易化扩散。8三_细胞的基本功能1.
5、 经载体的易化扩散经载体的易化扩散是细胞膜上的镶嵌蛋白质。与被运输的物质是细胞膜上的镶嵌蛋白质。与被运输的物质有特异结合点。在膜的一侧与处于高浓度的有特异结合点。在膜的一侧与处于高浓度的某一被运输物质结合后，移向膜的另一侧，某一被运输物质结合后，移向膜的另一侧，然后与被运输物质分离。然后与被运输物质分离。 载体：载体：9三_细胞的基本功能 特征特征饱和现象饱和现象：载体数、结合位点数有限：载体数、结合位点数有限立体构象特异性立体构象特异性：选择性地与某物质特异性结合：选择性地与某物质特异性结合竞争性抑制竞争性抑制：一种物质抑制另一种物质转运：一种物质抑制另一种物质转运 转运的物质：葡萄糖、氨基
6、酸等物质转运的物质：葡萄糖、氨基酸等物质10三_细胞的基本功能2. 经通道的易化扩散经通道的易化扩散 通道状态的变化：通道状态的变化：理化因素理化因素构型变化构型变化功能状态改变功能状态改变开放状态开放状态（激活）（激活）关闭状态关闭状态（失活）（失活）备用状态备用状态 通道蛋白：通道蛋白：又称离子通道，是一类贯穿脂质双分子层又称离子通道，是一类贯穿脂质双分子层的膜蛋白，在特定的条件下，当分子中的的膜蛋白，在特定的条件下，当分子中的亲水性孔道开放时，离子可经孔道从高浓亲水性孔道开放时，离子可经孔道从高浓度的一侧向低浓度的一侧转运。度的一侧向低浓度的一侧转运。 转运的物质：转运的物质：Na+、K
7、+、Ca2+、Cl-等带电离子等带电离子11三_细胞的基本功能通道蛋白通道蛋白12三_细胞的基本功能 通道的特征通道的特征:电压门控通道电压门控通道:化学门控通道化学门控通道:机械门控通道机械门控通道:通道的开关决定于通道蛋白所通道的开关决定于通道蛋白所在的膜两侧的电位差。在的膜两侧的电位差。通道的开关决定于膜所在的环通道的开关决定于膜所在的环境中存在化学物质（如递质、境中存在化学物质（如递质、激素或药物等）的浓度。激素或药物等）的浓度。通道的开关决定于通道蛋白通道的开关决定于通道蛋白接受的机械刺激。接受的机械刺激。（1）离子的选择性）离子的选择性（2）门控特性）门控特性决定于孔道内壁电荷性质
8、、孔道大小决定于孔道内壁电荷性质、孔道大小13三_细胞的基本功能通道开放通道开放离子进入膜内离子进入膜内神经递质神经递质（ACh）离子离子细胞外细胞外细胞内细胞内14三_细胞的基本功能 易化扩散转运的特点易化扩散转运的特点底物：水溶性小分子物质。底物：水溶性小分子物质。转运方向：高浓度向低浓度方向。转运方向：高浓度向低浓度方向。动力：膜两侧物质的浓度梯度动力：膜两侧物质的浓度梯度。需要细胞膜提供结构需要细胞膜提供结构(载体或通道载体或通道) 支持。支持。细胞不消耗能量。细胞不消耗能量。单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散被动转运被动转运15三_细胞的基本功能二、主动转运（二、主动转运（active
9、 transport）指细胞膜将物质分子或离子从浓度指细胞膜将物质分子或离子从浓度低低的一的一侧向浓度侧向浓度高高的一侧转运的过程。需要细胞的一侧转运的过程。需要细胞代谢供给能量。与细胞代谢密切相关。代谢供给能量。与细胞代谢密切相关。 转运的物质：转运的物质： 类型：类型：原发主动转运原发主动转运继发主动转运继发主动转运Na+、K+、Ca2+、H+、I-、Cl-等离子等离子葡萄糖、氨基酸等分子。葡萄糖、氨基酸等分子。是否需要是否需要ATP直接供能直接供能16三_细胞的基本功能 重要的例子：重要的例子：Na+-K+泵（泵（Na+泵）泵）ATP酶酶Na+K+细胞外细胞外K+细胞内细胞内Na+由细胞
10、膜或内膜上具有由细胞膜或内膜上具有ATP酶活性的特殊酶活性的特殊泵蛋白，泵蛋白，直接水解直接水解ATP提供能量而将一种提供能量而将一种或多种物质逆着各自的浓度梯度或电化学或多种物质逆着各自的浓度梯度或电化学梯度进行跨膜转运。梯度进行跨膜转运。 （一）原发主动转运（一）原发主动转运（primary active transport） 结构支持：泵，即起泵作用的转运蛋白结构支持：泵，即起泵作用的转运蛋白 定义：定义：17三_细胞的基本功能原发主动转运原发主动转运18三_细胞的基本功能Na+-K+ 泵模型泵模型细胞内细胞内细胞外细胞外19三_细胞的基本功能钠泵活动的意义钠泵活动的意义形成和保持细胞内
11、外形成和保持细胞内外Na+、K+的不均衡分布的不均衡分布 K+iK+o 30倍、倍、Na+oNa+i 10倍倍 细胞生物电产生的重要条件细胞生物电产生的重要条件 细胞内高细胞内高K浓度是细胞内许多代谢反应所必需浓度是细胞内许多代谢反应所必需 维持细胞内液的正常渗透压和细胞容积的相对稳定维持细胞内液的正常渗透压和细胞容积的相对稳定 细胞外较高的细胞外较高的Na浓度所贮存的势能浓度所贮存的势能 可用于其他物质的转运可用于其他物质的转运20三_细胞的基本功能( (二二) ) 继发主动转运继发主动转运 (secondary active transport)一些物质一些物质借助于钠泵借助于钠泵的工作所
12、建立的的工作所建立的Na+离子在细胞膜两侧的浓度势能，离子在细胞膜两侧的浓度势能，逆浓度梯度所进行的跨膜转运。逆浓度梯度所进行的跨膜转运。 特点：特点：以原发主动转运为基础，通过钠泵的活动首先建以原发主动转运为基础，通过钠泵的活动首先建立起细胞内、外立起细胞内、外Na+离子浓度梯度。离子浓度梯度。物质逆浓度梯度的转运与物质逆浓度梯度的转运与Na+离子顺浓度梯度的离子顺浓度梯度的转运耦联进行。转运耦联进行。ATP间接为这些物质逆浓度梯度的转运供能。间接为这些物质逆浓度梯度的转运供能。 定义：定义：21三_细胞的基本功能继发主动转运示意图继发主动转运示意图22三_细胞的基本功能同向转运：同向转运：
13、逆向转运：逆向转运： 分型：分型：物质转运与物质转运与Na+离子顺浓度梯度方离子顺浓度梯度方向一致。向一致。物质转运与物质转运与Na+离子顺浓度梯度方离子顺浓度梯度方向相反。向相反。例：葡萄糖、氨基酸在小肠的吸收例：葡萄糖、氨基酸在小肠的吸收例：例：Na+-H+交换、交换、Na+-Ca2+交换交换23三_细胞的基本功能葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮细胞的吸收葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮细胞的吸收24三_细胞的基本功能 主动转运的特点主动转运的特点底物：水溶性小分子物质。底物：水溶性小分子物质。转运方向：低浓度向高浓度方向。转运方向：低浓度向高浓度方向。动力：细胞膜需要提供结构（泵）支持。动力：细
14、胞膜需要提供结构（泵）支持。细胞消耗能量。细胞消耗能量。25三_细胞的基本功能被动转运与主动转运方式的比较：被动转运与主动转运方式的比较： 被动转运被动转运被动转运被动转运主动转运主动转运主动转运主动转运单纯扩散单纯扩散 易化扩散易化扩散通道通道 载体载体原发性原发性 继发性继发性转运方向转运方向高浓度高浓度低浓度低浓度低浓度低浓度高浓度高浓度膜转运蛋白膜转运蛋白否否需需需需需需需需饱和现象饱和现象无无有有无无有有有有化学特异性化学特异性无无有有有有有有有有消耗代谢能消耗代谢能及来源及来源不消耗不消耗消耗消耗钠泵钠泵消耗消耗离子浓差离子浓差钠泵钠泵转运的物质转运的物质O2, CO2脂肪酸脂肪酸
15、Na+K+ Ca2+葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸Na+、K+Ca2+、H+葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸26三_细胞的基本功能三、入胞和出胞三、入胞和出胞一些一些大分子大分子物质或物质团块进出细胞是物质或物质团块进出细胞是通过细胞的入胞和出胞形式来实现的。通过细胞的入胞和出胞形式来实现的。又称内吞，是指细胞外某些物质团块进入又称内吞，是指细胞外某些物质团块进入细胞的过程。细胞的过程。（一）入胞（一）入胞（endocytosis）：）：吞噬：固体吞噬：固体吞饮：液体吞饮：液体又称胞吐，是指某些物质由细胞排出的过程，又称胞吐，是指某些物质由细胞排出的过程，这主要见于细胞的这主要见于细胞的分泌分泌活动。活动。
16、（二）出胞（二）出胞（exocytosis）：）：受体介导入胞受体介导入胞27三_细胞的基本功能细胞的入胞和出胞过程细胞的入胞和出胞过程28三_细胞的基本功能（1）配体与膜上的受体结合。）配体与膜上的受体结合。（2）结合处膜内陷形成囊泡。）结合处膜内陷形成囊泡。（3）囊泡与膜再分离。）囊泡与膜再分离。（4）进入细胞后，配体与受体）进入细胞后，配体与受体分离。分离。（5）配体弥散至胞浆中。）配体弥散至胞浆中。（6）失去配体的小泡，与其膜）失去配体的小泡，与其膜上的受体一起转运至细胞膜处，上的受体一起转运至细胞膜处，以出胞的形式重新成为细胞膜的以出胞的形式重新成为细胞膜的一部分。一部分。受体介导入
17、胞受体介导入胞29三_细胞的基本功能第二节细胞的跨膜信号转导第二节细胞的跨膜信号转导定义：定义：通过配体实现对细胞的调节及其作用过程为通过配体实现对细胞的调节及其作用过程为细胞的跨膜信号转导。细胞的跨膜信号转导。 历史：历史：19世纪末，世纪末，Langley、Dale等科学家提出细胞等科学家提出细胞表面有受体设想，以解释药物或毒物对细胞的表面有受体设想，以解释药物或毒物对细胞的作用途径。以后实验证明，所有的多细胞生物作用途径。以后实验证明，所有的多细胞生物体内都进行着细胞间通讯，并大多数以化学信体内都进行着细胞间通讯，并大多数以化学信号分子实现。号分子实现。30三_细胞的基本功能 配体：配体
18、：能与受体发生特异结合的活性物质。包括激素、能与受体发生特异结合的活性物质。包括激素、递质、药物、光子等，又称递质、药物、光子等，又称第一信使第一信使。 受体：受体：能识别相应配体并与之结合能完成信号转导的能识别相应配体并与之结合能完成信号转导的蛋白质。蛋白质。G-蛋白耦联受体介导的跨膜信号传导蛋白耦联受体介导的跨膜信号传导通道介导的跨膜信号转导通道介导的跨膜信号转导酶耦联受体介导的跨膜信号转导酶耦联受体介导的跨膜信号转导分类分类31三_细胞的基本功能一、一、G-蛋白耦联受体介导的跨膜信蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导号转导受体受体G蛋白效应器分子蛋白效应器分子G-蛋白蛋白 组成组成酶分子：催化
19、底物生成第二信使酶分子：催化底物生成第二信使（cAMP等）等）离子通道（离子通道（ G-蛋白调节）蛋白调节）32三_细胞的基本功能化学信息化学信息（第一信使）（第一信使）+ 受体受体G蛋白蛋白ADPATP效应器酶效应器酶第二信使第二信使 （cAMP）改变细胞内的生理过程改变细胞内的生理过程变构变构(+)PiPi+or 以酶分子作为效应器分子的信号转导：以酶分子作为效应器分子的信号转导：（腺苷酸环化酶）（腺苷酸环化酶）蛋白激酶蛋白激酶（蛋白激酶（蛋白激酶A）蛋白质磷酸化蛋白质磷酸化33三_细胞的基本功能G-蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导34三_细胞的基本功能第二信使
20、：在配体的作用下，细胞内产生的能第二信使：在配体的作用下，细胞内产生的能携带配体信息的化学物质称为携带配体信息的化学物质称为第二信使第二信使其他第二信使有：环鸟苷酸（其他第二信使有：环鸟苷酸（cGMP），三磷），三磷酸肌醇（酸肌醇（IP3），二酰甘油（），二酰甘油（DG），），Ca2+等。等。35三_细胞的基本功能二、通道介导的跨膜信号转导二、通道介导的跨膜信号转导（一）化学门控通道：（一）化学门控通道：化学信号控制化学信号控制（二）电压门控通道：（二）电压门控通道：对膜电位敏感对膜电位敏感（三）机械门控通道：（三）机械门控通道：对机械刺激敏感对机械刺激敏感N2型型ACh门控通道门控通道36三
21、_细胞的基本功能N2型型ACh门控通道门控通道37三_细胞的基本功能三、酶耦联受体介导的信号转导三、酶耦联受体介导的信号转导( (一一) ) 酪氨酸激酶受体介导的信号转导酪氨酸激酶受体介导的信号转导( (二二) ) 结合酪氨酸激酶受体介导的信号转导结合酪氨酸激酶受体介导的信号转导（三）鸟苷酸环化酶受体介导的信号转导（三）鸟苷酸环化酶受体介导的信号转导38三_细胞的基本功能第三节第三节 细胞的生物电现象与兴奋性细胞的生物电现象与兴奋性 一、一、 细胞生物电现象及其产生机制细胞生物电现象及其产生机制二二 、细胞的兴奋和兴奋性、细胞的兴奋和兴奋性39三_细胞的基本功能一、细胞生物电现象及其产生机制一
22、、细胞生物电现象及其产生机制生物电现象及历史（生物电现象及历史（Galvani）。）。细胞在安静或活动时，都有生物电现象。细胞在安静或活动时，都有生物电现象。采用微电极技术对细胞内电位变化进行研究。采用微电极技术对细胞内电位变化进行研究。方法：细胞水平研究。方法：细胞水平研究。材料：微电极、电位仪、枪乌贼大神经。材料：微电极、电位仪、枪乌贼大神经。( (一一) )两个重要的细胞生物电现象两个重要的细胞生物电现象40三_细胞的基本功能微电极测量单一神经纤维的膜电位示意图微电极测量单一神经纤维的膜电位示意图41三_细胞的基本功能1. 静息电位（静息电位（resting potential, Rp）
23、 指细胞在指细胞在未受刺激未受刺激时（静息状态时（静息状态下），存在于细胞膜内外两侧的下），存在于细胞膜内外两侧的电位差。电位差。 概念：概念： 特点：特点：A. 内负外正（极化状态）内负外正（极化状态）B. 大小：有差异，均为大小：有差异，均为mV级级C. 稳定的直流电位稳定的直流电位42三_细胞的基本功能2. 动作电位（动作电位（Action potential, Ap）活体细胞在静息电位的基础上活体细胞在静息电位的基础上接受刺激接受刺激时，受刺激处细胞膜两侧出现的快速可逆时，受刺激处细胞膜两侧出现的快速可逆的电位逆转和复原。的电位逆转和复原。 概念：概念：是细胞是细胞兴奋兴奋的标志。的标
24、志。 组成：组成：去极化去极化反极化或超射反极化或超射复极化复极化43三_细胞的基本功能stimulate0 mV神经纤维神经纤维AP44三_细胞的基本功能45三_细胞的基本功能与动作电位有关的概念与动作电位有关的概念极化极化去极化去极化复极化复极化超极化超极化锋电位锋电位后电位后电位 负后电位负后电位 正后电位正后电位阈电位阈电位46三_细胞的基本功能去极化：去极化：由由内负外正内负外正变为变为外负内正。外负内正。反极化或超射：反极化或超射： 膜内电位由膜内电位由零变为正值。零变为正值。复极化：复极化： 恢复至静息时恢复至静息时内负外正内负外正的状态。的状态。极化：极化：静息时静息时内负外正
25、内负外正的状态。的状态。超极化：超极化： 原有静息电位值进一步降低。原有静息电位值进一步降低。与与极化极化相关的概念：相关的概念：47三_细胞的基本功能时间（时间（ms）-70-550+35mV去极化去极化复极化复极化超极化超极化超射超射动作电位的波形及组成48三_细胞的基本功能阈电位：阈电位： 细胞受刺激后，膜内去极化，达到某一临界细胞受刺激后，膜内去极化，达到某一临界值后产生快速的膜内电位上升变化，此临界值后产生快速的膜内电位上升变化，此临界值称为阈电位。值称为阈电位。通常比原有静息电位小通常比原有静息电位小1020 mV。后电位：后电位：锋电位：锋电位：描记动作电位曲线，可见其快速的上升
26、支描记动作电位曲线，可见其快速的上升支（即去极相）和快速的下降支（即复极相）（即去极相）和快速的下降支（即复极相）成一尖锐的脉冲，称为锋电位。成一尖锐的脉冲，称为锋电位。在锋电位下降支最后恢复到静息电位水平在锋电位下降支最后恢复到静息电位水平以前，膜两侧电位还有一些微小而缓慢的以前，膜两侧电位还有一些微小而缓慢的波动，称为后电位。波动，称为后电位。与与电位电位相关的概念：相关的概念：负后电位（去极化电位）正后电位49三_细胞的基本功能时间（时间（ms）正后电位正后电位负后电位负后电位-70-550+35mV刺激伪迹刺激伪迹锋电位锋电位动动作作电电位位的的波波形形及及组组成成后电位后电位阈电位阈
27、电位50三_细胞的基本功能神经纤维动作电位示意图神经纤维动作电位示意图51三_细胞的基本功能动作电位的特点动作电位的特点“全全”或或“无无”；不减衰；不重叠。；不减衰；不重叠。“全全”Ap的幅度不随有效刺激强度的的幅度不随有效刺激强度的增强而增大增强而增大膜各部分的极化状态一致，则膜各部分的极化状态一致，则Ap在传导过程中不衰减在传导过程中不衰减“无无”阈下刺激不产生动作电位阈下刺激不产生动作电位 可传播性可传播性52三_细胞的基本功能 神经纤维的动作电位神经纤维的动作电位锋电位锋电位上升支上升支去极相去极相下降支下降支复极相复极相后电位后电位负后电位：负后电位：15 ms正后电位：正后电位：
28、80 ms53三_细胞的基本功能（二）细胞生物电现象的产生机制（二）细胞生物电现象的产生机制1.基本原理基本原理 膜学说膜学说54三_细胞的基本功能2. 静息电位的产生机制静息电位的产生机制（1）膜内、外的离子分布不均）膜内、外的离子分布不均 膜外：膜外：Na+和和Cl 浓度高浓度高 膜内：膜内：K+和和A浓度高浓度高 由于存在离子的浓度梯度（浓度差），因此离由于存在离子的浓度梯度（浓度差），因此离子有顺浓度梯度，向膜内外扩散的趋势。子有顺浓度梯度，向膜内外扩散的趋势。 Na+Cl-K+A-K+55三_细胞的基本功能Na+Cl-（2）细胞膜的通透性）细胞膜的通透性安静时安静时对对 Na+和和C
29、l 通透性小通透性小对对A几乎不通透几乎不通透对对K+的通透性较大的通透性较大 （K+通道开放）通道开放）K+外流外流内负外正电位差内负外正电位差=K+的浓度差的浓度差K+净通量为净通量为0静息电位静息电位=K+的平衡电位的平衡电位K+A-K+56三_细胞的基本功能57三_细胞的基本功能+K+K+K+外流形成外流形成 K+平衡电位平衡电位神经纤维神经纤维电势能电势能30 K+1 K+ + + + + + +A -浓差势能浓差势能58三_细胞的基本功能3. 动作电位的产生动作电位的产生（1）去极化：）去极化： Na+内流内流+ +- -阈电位阈电位 （高（高1020 mV）Na+通道开放通道开放
30、去极化去极化Na+的平衡电位的平衡电位=超射值超射值正反馈或自生性增加正反馈或自生性增加去极化电位去极化电位产生条件：阈刺激、阈上刺激、多次阈下刺激。产生条件：阈刺激、阈上刺激、多次阈下刺激。59三_细胞的基本功能60三_细胞的基本功能（2）复极化：）复极化：K+外流外流（3）动作电位后：）动作电位后：Na+-K+交换交换过度去极化过度去极化Na+通道失活通道失活电压门控电压门控K+通道开放通道开放K+外流外流细胞内细胞内Na+细胞外细胞外K+Na+-K+泵泵恢复离子分布恢复离子分布61三_细胞的基本功能-70-55-85膜膜电电位位（mV）AP阈电位水平阈电位水平局部兴奋局部兴奋Rp水平水平
31、刺刺刺刺激激激激阈电位的产生阈电位的产生记录记录刺激刺激神经纤维神经纤维62三_细胞的基本功能4. 局部反应或局部兴奋局部反应或局部兴奋（1）局部兴奋（局部反应）局部兴奋（局部反应）:（2）局部兴奋的特征：）局部兴奋的特征：阈下刺激阈下刺激Na+通道通道少量开放少量开放少量少量Na+内流内流局部去局部去极化极化无不应期无不应期叠加叠加时间总和时间总和空间总和空间总和 没有没有“全全”或或“无无”现象现象 向周围电紧张性扩布向周围电紧张性扩布 可以总合可以总合衰减性的衰减性的幅度幅度速度速度63三_细胞的基本功能64三_细胞的基本功能局部兴奋与动作电位的区别：局部兴奋与动作电位的区别：不衰减扩布
32、不衰减扩布电紧张扩布电紧张扩布传播特点传播特点无无有有总和现象总和现象有有无无“全或无全或无”特点特点大大小小膜电位变化幅度膜电位变化幅度多多少少钠通道开放数钠通道开放数阈、阈上刺激、多次阈下阈、阈上刺激、多次阈下阈下刺激阈下刺激刺激强度刺激强度动作电位动作电位局部兴奋局部兴奋区别区别65三_细胞的基本功能（三）动作电位的传导（三）动作电位的传导 1动作电位在动作电位在同一同一细胞的细胞的传导传导A. 无髓神经纤维无髓神经纤维局部电流局部电流未兴奋段去极化未兴奋段去极化兴奋兴奋沿神经纤维传导沿神经纤维传导神经冲动神经冲动（1）传导机制）传导机制 局部电流局部电流66三_细胞的基本功能神经纤维传
33、导机制模式图神经纤维传导机制模式图67三_细胞的基本功能传导机制传导机制局部电流局部电流+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+神经纤维神经纤维无髓神经纤维无髓神经纤维68三_细胞的基本功能B. 有髓神经纤维：跳跃式传导有髓神经纤维：跳跃式传导+- - - -+-+- - -+-AB髓鞘不导电，髓鞘不导电，不允许离子通过不允许离子通过局部电流在郎局部电流在郎飞结间形成飞结间形成跳跃式传导跳跃式传导69三_细胞的基本功能有髓神经纤维有髓神经纤维跳跃式传导跳跃式传导+-+-+刺激刺激70三_细胞的基本功能（2） 影响传导的因素影响传导的因素 细胞直径大小细胞直径大小 动作电位
34、去极化幅度动作电位去极化幅度 神经纤维：有髓神经纤维：有髓 无髓无髓 细胞膜各处膜电位的均一性细胞膜各处膜电位的均一性71三_细胞的基本功能（3）动作电位传导的特征）动作电位传导的特征完整性：结构和生理功能的完整完整性：结构和生理功能的完整双向性：向相反的两个反向传导双向性：向相反的两个反向传导绝缘性：使神经的调节更为精确绝缘性：使神经的调节更为精确相对不疲劳：耗能较少相对不疲劳：耗能较少72三_细胞的基本功能2. 动作电位在动作电位在不同细胞不同细胞之间的之间的传递传递 心肌和平滑肌的细胞间存在缝隙连接。心肌和平滑肌的细胞间存在缝隙连接。由由6个称为连接子的单体蛋白形成同源六聚体。个称为连接
35、子的单体蛋白形成同源六聚体。（1）动作电位通过缝隙连接的传递）动作电位通过缝隙连接的传递 （2）动作电位通过神经突触或神经肌接头）动作电位通过神经突触或神经肌接头的传递（化学性传递）的传递（化学性传递） 73三_细胞的基本功能二、细胞的兴奋和兴奋性二、细胞的兴奋和兴奋性( (一一) )细胞的兴奋和可兴奋细胞细胞的兴奋和可兴奋细胞传统生理学将细胞或组织对刺激发生的反应传统生理学将细胞或组织对刺激发生的反应称为称为兴奋（兴奋（excitation）。）。在现代生理学中，兴奋被看作是在现代生理学中，兴奋被看作是动作电位动作电位的的同义语或同义语或动作电位产生的过程。动作电位产生的过程。 凡是受刺激后
36、能产生动作电位的细胞，称为凡是受刺激后能产生动作电位的细胞，称为可兴奋细胞。神经细胞、肌细胞和腺细胞可兴奋细胞。神经细胞、肌细胞和腺细胞都都属于可兴奋细胞。属于可兴奋细胞。 74三_细胞的基本功能( (二二) ) 细胞产生兴奋的条件细胞产生兴奋的条件1. 兴奋性（兴奋性（excitability）可兴奋细胞或组织对刺激发生反应的能力称可兴奋细胞或组织对刺激发生反应的能力称兴奋性兴奋性。从生物电的角度看，可兴奋细胞受到刺激产从生物电的角度看，可兴奋细胞受到刺激产生动作电位的能力，称为生动作电位的能力，称为兴奋性兴奋性。75三_细胞的基本功能2. 刺激（刺激（stimulation）内、外环境变化
37、内、外环境变化有效刺激：有效刺激：无效刺激无效刺激有反应的刺激有反应的刺激刺激的三个条件刺激的三个条件刺激的形式：刺激的形式：机械刺激，物理刺激（电刺激），机械刺激，物理刺激（电刺激），化学刺激，生物刺激等。化学刺激，生物刺激等。一定的强度一定的强度一定的持续时间一定的持续时间一定的强度对时间的变化率一定的强度对时间的变化率76三_细胞的基本功能3. 反应：反应：刺激作用下，机体作出的应答。刺激作用下，机体作出的应答。反应的形式反应的形式机体由相对静止转变为活动状态机体由相对静止转变为活动状态或由活动弱转变为活动强的状态或由活动弱转变为活动强的状态（动作电位）（动作电位）兴奋：兴奋：抑制：抑制
38、：机体由活动转变为相对静止状态机体由活动转变为相对静止状态或由活动强转变为活动弱的状态或由活动强转变为活动弱的状态（超极化）（超极化）77三_细胞的基本功能4. 阈强度（阈强度（threshold intensity）强度强度-时间变化率固定，刺激持续时间恒定时间变化率固定，刺激持续时间恒定和足够时，能引起组织或细胞发生兴奋或和足够时，能引起组织或细胞发生兴奋或产生动作电位的产生动作电位的最小刺激强度最小刺激强度，又称又称阈值阈值。意义：意义： 反映组织兴奋性的高低。反映组织兴奋性的高低。阈强度低，兴奋性高。阈强度低，兴奋性高。阈强度高，兴奋性低。阈强度高，兴奋性低。概念：概念：78三_细胞的
39、基本功能（三）细胞一次兴奋（三）细胞一次兴奋过程中过程中兴奋性的兴奋性的周期性变化周期性变化分期分期刺激强度刺激强度 兴奋性兴奋性可能机制可能机制对应的对应的Ap时程时程绝对不应期绝对不应期无限大无限大无无Na+通道处于失活状通道处于失活状态态锋电位锋电位相对不应期相对不应期阈上刺激阈上刺激 阈刺激阈刺激低于低于正常正常Na+通道逐渐恢复通道逐渐恢复负后电位负后电位超常期超常期阈下刺激阈下刺激高于高于正常正常Na+通道恢复至备用通道恢复至备用状态，电位水平距阈状态，电位水平距阈电位近电位近低常期低常期阈上刺激阈上刺激低于低于正常正常电位水平距阈电位远电位水平距阈电位远 正后电位正后电位79三_
40、细胞的基本功能动作电位的组成与兴奋性周期的对应关系动作电位的组成与兴奋性周期的对应关系80三_细胞的基本功能 第四节第四节 骨胳肌的收缩功能骨胳肌的收缩功能 运动单位：运动单位：一个运动神经元和所支配的所一个运动神经元和所支配的所有肌纤维。有肌纤维。81三_细胞的基本功能神经元模式图神经元模式图82三_细胞的基本功能一、神经一、神经-肌接头的兴奋传递肌接头的兴奋传递 神经神经-肌接头：肌接头： 神经纤维末梢膜与肌膜相接触的部位。神经纤维末梢膜与肌膜相接触的部位。接头前膜接头前膜接头后膜接头后膜（终板膜）（终板膜）接头间隙：接头间隙：囊泡（囊泡（ACh)N2型型ACh受体受体50 nm（一）神经
41、（一）神经-肌接头的结构肌接头的结构线粒体线粒体小皱褶小皱褶胆碱酯酶胆碱酯酶83三_细胞的基本功能神经神经-肌接头的结构肌接头的结构递质囊泡递质囊泡（ACh）运动终板膜运动终板膜肌节肌节接头间隙接头间隙接头前膜接头前膜84三_细胞的基本功能神经肌接头的结构神经肌接头的结构85三_细胞的基本功能（二）神经（二）神经-肌接头的兴奋传递肌接头的兴奋传递神经冲动神经冲动接头前膜产生接头前膜产生AP电压门控电压门控Ca2+通道开放通道开放Ca2+内流内流降低轴浆粘滞性降低轴浆粘滞性囊泡的可移动性囊泡的可移动性中和负电荷中和负电荷囊泡易与前膜融合囊泡易与前膜融合囊泡向前膜移动、融合、释放囊泡向前膜移动、融
42、合、释放AChACh+N2受体受体受体变构受体变构离子通道开放离子通道开放主要主要Na+内流内流去极化（终板电位），是局部兴奋去极化（终板电位），是局部兴奋（终板膜）（终板膜）电紧张方式传导电紧张方式传导达到阈电位水平达到阈电位水平AP（肌膜）（肌膜）在肌膜上传导在肌膜上传导促进促进总和总和86三_细胞的基本功能87三_细胞的基本功能（三）神经（三）神经-肌接头兴奋传递的特征及影肌接头兴奋传递的特征及影响因素响因素化学性兴奋传递：电化学性兴奋传递：电 化学性化学性 电电单向传递：接头前膜单向传递：接头前膜 终板膜终板膜时间延搁时间延搁相对易疲劳相对易疲劳易受药物和其他环境因素的影响易受药物和其
43、他环境因素的影响1神经神经-肌接头兴奋的传递的特征肌接头兴奋的传递的特征 88三_细胞的基本功能2. 影响神经影响神经-肌接头兴奋传递的因素肌接头兴奋传递的因素机制：与机制：与ACh竞争竞争N受体，无活性，称受体阻断剂。受体，无活性，称受体阻断剂。机制：与机制：与N受体结合，不易被胆碱酯酶水解。受体结合，不易被胆碱酯酶水解。 箭毒类药物：作用于箭毒类药物：作用于N受体受体 琥珀酰胆碱（司可林）：作用于琥珀酰胆碱（司可林）：作用于N受体受体89三_细胞的基本功能二、骨二、骨骼肌的机械收缩活动骼肌的机械收缩活动（一）骨骼肌细胞超微结构及分子组成（一）骨骼肌细胞超微结构及分子组成骨骼肌骨骼肌肌纤维肌
44、纤维肌浆肌浆细胞核细胞核肌原纤维肌原纤维肌管系统肌管系统肌膜肌膜粗肌丝粗肌丝细肌丝细肌丝横管横管纵管纵管肌肉肌肉肌纤维肌纤维肌原纤维肌原纤维90三_细胞的基本功能1. 肌原纤维肌原纤维 肌节：肌节： 是肌细胞的基本功能单位。是肌细胞的基本功能单位。粗肌丝粗肌丝细肌丝细肌丝相邻相邻Z线间的一段肌原纤维，线间的一段肌原纤维，1/2明带明带 + 暗带暗带 + 1/2明带，明带，肌原纤维超微结构模式图肌原纤维超微结构模式图91三_细胞的基本功能肌原纤维超微结构模式图肌原纤维超微结构模式图肌节肌节92三_细胞的基本功能（1）粗肌丝）粗肌丝 分子组成：分子组成：肌球蛋白（肌凝蛋白）肌球蛋白（肌凝蛋白） 杆
45、状部杆状部主干主干球状头球状头横桥横桥 200300个个 长杆状主干长杆状主干球状头球状头横桥横桥93三_细胞的基本功能 横桥的特点：横桥的特点：A.是是ATP酶，可水解酶，可水解ATP供能供能B.与细肌丝中的肌动蛋白可逆性地结合。与细肌丝中的肌动蛋白可逆性地结合。结合一个位点结合一个位点头向头向M线方向扭动，拖拉细肌丝线方向扭动，拖拉细肌丝分离分离再结合下一个位点再结合下一个位点激活激活M线线94三_细胞的基本功能横桥扭动与细肌丝滑行图解横桥扭动与细肌丝滑行图解95三_细胞的基本功能（2）细肌丝）细肌丝 分子组成分子组成 肌动（纤）蛋白肌动（纤）蛋白 原肌球（凝）蛋白原肌球（凝）蛋白 肌钙蛋
46、白肌钙蛋白球形单体球形单体双螺旋体双螺旋体主干主干 每一个单体上有一个与肌球蛋白的结合位点每一个单体上有一个与肌球蛋白的结合位点纤维状单体纤维状单体双螺旋结构双螺旋结构 安静时，覆盖肌动蛋白上各结合位点安静时，覆盖肌动蛋白上各结合位点球形球形TCIT：结合至原肌球蛋白：结合至原肌球蛋白C：与：与Ca2+亲和亲和I: 信息传递信息传递96三_细胞的基本功能细肌丝的分子组成细肌丝的分子组成肌动蛋白肌动蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白肌钙蛋白肌钙蛋白97三_细胞的基本功能98三_细胞的基本功能99三_细胞的基本功能肌浆肌浆Ca2+浓度增加导致肌纤蛋白浓度增加导致肌纤蛋白上的结合点暴露图解上的结合点暴露图解1
47、00三_细胞的基本功能101三_细胞的基本功能 收缩蛋白收缩蛋白 调节蛋白调节蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌钙蛋白肌钙蛋白肌球蛋白肌球蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白102三_细胞的基本功能（二）（二） 骨骼肌收缩的机制骨骼肌收缩的机制1. 肌浆中肌浆中Ca2+浓度增加到阈值，肌钙蛋白和原肌浓度增加到阈值，肌钙蛋白和原肌 凝蛋白发生构型改变，肌纤蛋白上结合位点暴露。凝蛋白发生构型改变，肌纤蛋白上结合位点暴露。2. 横桥头部与结合位点接触并结合横桥头部与结合位点接触并结合 横桥周期横桥周期3. 头向头向M线扭动，细肌丝随之拖向线扭动，细肌丝随之拖向M线方向。线方向。4. 解离解离 恢复恢复 与新位点结合与新位点
48、结合 扭动扭动 肌小节肌小节5. 肌浆中肌浆中Ca2+浓度降低到另一阈值，肌钙蛋白与浓度降低到另一阈值，肌钙蛋白与Ca2+分离，结合位点被覆盖，细肌丝退回原位。分离，结合位点被覆盖，细肌丝退回原位。Ca2+与肌钙蛋白的结合和分离是触发和终止与肌钙蛋白的结合和分离是触发和终止肌丝滑行的关键因素。肌丝滑行的关键因素。103三_细胞的基本功能104三_细胞的基本功能2. 肌管系统肌管系统横管系统横管系统纵管系统纵管系统凹入细胞凹入细胞内的肌膜内的肌膜肌质网肌质网（肌浆网）（肌浆网）T管管L管管终池终池三联管三联管（T管）管）（L管）管）传导动作电位、信息传导动作电位、信息Ca2+泵泵Ryanodin
49、e受体受体 储储Ca2+释放释放Ca2+L型型Ca2+通道通道105三_细胞的基本功能106三_细胞的基本功能三联管三联管107三_细胞的基本功能神经神经-肌接头兴奋传递肌接头兴奋传递 骨骼肌收缩骨骼肌收缩108三_细胞的基本功能（三）骨骼肌的兴奋（三）骨骼肌的兴奋-收缩耦联收缩耦联 概念：概念：兴奋（动作电位）与收缩过程间的中兴奋（动作电位）与收缩过程间的中介过程。介过程。 结构基础：结构基础： 三联管三联管T管管L管管终池终池三联管三联管109三_细胞的基本功能110三_细胞的基本功能（四）骨骼肌收缩的形式及影响收缩的因素（四）骨骼肌收缩的形式及影响收缩的因素 1. 等张收缩和等长收缩等张
50、收缩和等长收缩肌肉收缩时的外在表现：缩短；张力变化肌肉收缩时的外在表现：缩短；张力变化等张收缩（动力性收缩）：等张收缩（动力性收缩）：等长收缩（静力性收缩）：等长收缩（静力性收缩）：长度缩短，长度缩短，张力不变张力不变长度不变，长度不变，张力升高张力升高111三_细胞的基本功能（1）前负荷（）前负荷（preload）：肌肉收缩前的负荷（初）：肌肉收缩前的负荷（初长度）。长度）。影响因素影响因素 最适前负荷（最适初长）最适前负荷（最适初长）机制：机制：肌节肌节 2.02.2 M粗细肌丝重叠状态最佳粗细肌丝重叠状态最佳初长度初长度张张力力112三_细胞的基本功能113三_细胞的基本功能2. 单收缩
51、和收缩的总和单收缩和收缩的总和（1） 单收缩单收缩单收缩曲线单收缩曲线 与刺激强度的关系：与刺激强度的关系：阈下刺激：无反应。阈下刺激：无反应。阈刺激：小强度收缩。阈刺激：小强度收缩。少量兴奋性高的少量兴奋性高的N兴奋兴奋阈上刺激：较大的收缩。阈上刺激：较大的收缩。最适刺激：收缩强度最大。最适刺激：收缩强度最大。支配骨骼肌的全部支配骨骼肌的全部N纤维兴奋纤维兴奋 收缩的空间总和收缩的空间总和114三_细胞的基本功能肌肉收缩的单收缩曲线肌肉收缩的单收缩曲线1-2潜伏期；潜伏期；2-3收缩期；收缩期；3-4舒张期；每小格为舒张期；每小格为0.01秒秒115三_细胞的基本功能（2）强直收缩）强直收缩不完全强直收缩不完全强直收缩完全强直收缩完全强直收缩 连续刺激，改变刺激频率：连续刺激，改变刺激频率：收缩的时间总和收缩的时间总和刺激间隔刺激间隔单收缩时程单收缩时程各自分离的单收缩各自分离的单收缩刺激间隔刺激间隔收缩期收缩期刺激间隔刺激间隔收缩期收缩期116三_细胞的基本功能强直收缩示意图强直收缩示意图117三_细胞的基本功能
