解剖生理学细胞课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 三 章 细胞的基本功能,生理学教研室,刘双月 讲师,第 三 章 细胞的基本功能 生理学教研室,【,教学内容,】,一、,细胞膜的物质转运功能,*,二、细胞的跨膜信号转导（自学）,三、,细胞的生物电活动,*,四、,肌肉的收缩功能,*,【教学内容】一、细胞膜的物质转运功能*,1.,细胞膜脂质双分子层构成骨架,2.,骨架内嵌蛋白,嵌入蛋白,表在蛋白,3.,骨架和蛋白上挂糖链,1.细胞膜脂质双分子层构成骨架2.骨架内嵌蛋白嵌入蛋白3.骨,第一节,细胞膜物质转运功能,跨膜物质转运方式：,（一） 被动转运,1.,单纯扩散,2.,易化扩散,（二） 主动转运,1.,原发主动转运,2.,继发主动转运,（三） 入胞和出胞作用,经通道的易化扩散, 经载体的易化扩散,第一节 细胞膜物质转运功能跨膜物质转运方式： 经通道的易化,转运方式,被动转运,passive transport,物质分子或离子在,不耗能,的情况下，,顺,着浓度梯度或电化学梯度进行跨膜转运。,主动转运,active transport,在细胞膜上,特殊蛋白质,的帮助下，通过,耗能,的过程，将物质,逆,着浓度梯度或电化学梯度进行跨膜转运。,转运方式被动转运 passive transport,单纯扩散,(,simple diffusion,),扩散,：,指溶质分子由高浓度处向低浓度处的运动,决定因素：,浓度差,（ 与其他溶质无关）, 单纯扩散(simple diffusion) 扩散：指溶,1.*,概念：,脂溶性,小分子物质顺浓度梯度所进行的跨膜转运（如：,O,2,、,CO,2,）。,2.,决定因素：,1,）浓度差,2,）膜对该物质的通透性,1.*概念：,3,特点：,无膜蛋白参与,不消耗能量,顺浓度差,转运结果是物质浓度在细胞膜的两侧达到平衡,3 特点：,水分子的跨膜转运方式,渗透：,水分子从渗透压低的一侧向渗透压高的一侧转运，直到两侧的渗透压达到平衡。,水分子的跨膜转运方式渗透：水分子从渗透压低的一侧向渗透压高的,易化扩散,（,facilitated diffusion,）,1.*,概念：,非脂溶性,在膜蛋白质的协助下，由膜,高,浓度一侧向,低,浓度一侧的转运。,2.,特点：,1,）顺浓度差,2,）需要膜蛋白,3,）不耗能,易化扩散（facilitated diffusion） 1,3.,分类：,经通道转运,膜蛋白为,通道蛋白,经载体转运,膜蛋白为,载体,3.分类：经通道转运膜蛋白为通道蛋白,(1),载体转运：,1,）作用：,转运 葡萄糖,氨基酸,膜载体蛋白参与,载体蛋白,转运物质,(1) 载体转运：1）作用：膜载体蛋白参与载体蛋白转运物质,2,）特点：,顺浓度梯度,饱和现象,立体构象特异性, 竞争性抑制,载体,细胞膜,A,B,溶质浓度,扩散速度,扩散,载体,2）特点： 顺浓度梯度载体细胞膜AB 溶质浓度扩散速度扩散载,载体,细胞膜,A,B,竞争性抑制,载体细胞膜AB竞争性抑制,细胞内,细胞外,氨基酸,载体蛋白质,氨基酸,载体中介的易化扩散,细胞内细胞外氨基酸载体蛋白质氨基酸载体中介的易化扩散,载体中介的易化扩散,载体中介的易化扩散,(2),通道转运：,通道蛋白参与,1,）作用：,转运带电离子,(Na,+,、,K,+,、,Ca,2+,),(2)通道转运：通道蛋白参与1）作用：,2,）通道转运的特点：,离子选择性 转运速度快,K,+,Na,+,2）通道转运的特点：K+Na+,门控特性,化学门控通道,化学物质（,Ach,）, 电压门控通道,(,膜电位,),机械门控通道,机械刺激, 门控特性 化学门控通道化学物质（Ach）,解剖生理学细胞课件,与通道状态有关：三种,备用状态 （关） ：刺激能开放,激活状态 （开） ：离子扩散,失活状态 （关）：刺激不能开放,与通道状态有关：三种,主动转运,1.,概念*,:,细胞通过,耗能,过程,在膜蛋白的帮助下将物质分子或离子逆电化学梯度进行跨膜转运的过程。,2.,分类：,原发主动转运,继发主动转运, 主动转运1.概念*: 2.分类：,3.,原发主动转运：,钠,钾泵,（钠泵）,1,） 本质,:,Na,+,K,+,依赖式,ATP,酶,2,） 作用,:,每水解一分子,ATP,，可逆浓度梯度转运，,泵出,3,个,Na,+,、,泵入,2,个,K,+,3.原发主动转运：2） 作用:,解剖生理学细胞课件,3,）意义：,建立和维持,C,内外,Na+,、,K+,的不均衡分布,K,+,i,K,+,o,30,倍,Na,+,o,Na,+,i,10,倍,Na,+,和,K,+,在细胞内外浓度梯度是细胞生物电产生条件,细,胞内高钾,是细胞内许多代谢反应所必需,钠,转运,出胞,维持胞质渗透压和细胞容积,胞外高钠是,继发性,主动转运的动力,具有,生电作用,3）意义：建立和维持C内外Na+、K+的不均衡分布 K,3Na,+,ADP,钙 泵,3Na+ADP 钙 泵,4.,继发主动转运：,（,1,）特点：,逆,浓度，间接耗能,由,膜转运体,完成,（,2,）,形式：,同向转运,：,葡萄糖、氨基酸,在小肠粘,膜上皮细胞的吸收和在肾小管上,皮细胞的重吸收,逆向转运,：,Na,+,-H,+,交换,4.继发主动转运：（1）特点：逆浓度，间接耗能,泵,Na,+,K,+,ATP,ADP,转运体,Na,+,Na,+,细胞,G,H,+,H,+,继发性主动转运,同向转运,逆向转运,泵Na+K+ATPADP转运体Na+Na+细胞GH+,解剖生理学细胞课件,2.,入胞（胞吞）,：,吞噬：固体,吞饮：液体,1.,概念,团块物质,进出细胞膜的方式。,3.,出胞 ：,（胞吐）,激素、酶类、神经递质等,出胞与入胞,2. 入胞（胞吞）：1. 概念团块物质进出细胞膜的方式。3.,解剖生理学细胞课件,被动与主动转运方式的比较：,被动转运,主动转运,易化扩散,通道,载体,原发性,继发性,转运方向,高浓度低浓度,低浓度高浓度,膜转运蛋白,否,需,需,需,需,饱和现象,无,有,无,有,有,化学特异性,无,有,有,有,有,消耗代谢能,及来源,不消耗,消耗,钠泵,消耗,离子浓差钠泵,转运的物质,O,2,、,CO,2,乙醇,Na,+,、,K,+,、,Ca,2+,葡萄糖,氨基酸,Na,+,、,K,+,Ca,2+,、,H,+,葡萄糖,氨基酸、,H,+,单纯扩散,被动与主动转运方式的比较： 被动转运主动转运易化扩散 通,第二节细胞的跨膜转导功能（自学）,第二节细胞的跨膜转导功能（自学）,跨膜信号转导的方式（了解）,由膜,通道蛋白质,完成,1.,化学门控通道,2.,电压门控通道,3.,机械门控通道,由膜,G-,蛋白,膜效应器酶,完成,特异受体蛋白质,与,cAMP,产生有关,由酪氨酸激酶受体完成,跨膜信号转导的方式（了解） 由膜通道蛋白质完成,第 三 节,细胞的生物电现象,第 三 节 细胞的生物电现象,解剖生理学细胞课件,安静时,静息电位, 受刺激时,动作电位,表现形式：, 安静时 静息电位表现形式：,（一）静息电位,(Resting Potential RP),1.,概念,*,：,安静时，存在于细胞膜内外的电位差,一、细胞的生物电想象,（一）静息电位1.概念*：一、细胞的生物电想象,R,0 mV,-70 -90mV,神经纤维,RP,2.,静息电位的测量,实验,R0 mV-70 -90mV神经纤维RP2.静息电位的测量,3. RP,的数值,用绝对值比较,静息电位大表示 细胞内外电位差大,4. RP,的特点：,几乎所有细胞都有,RP,不同细胞,RP,大小不同,内负外正,3. RP 的数值用绝对值比较 4. RP 的特点： 几乎所,（二）动作电位,(Action Potential , AP),细胞兴奋的共有标志,（二）动作电位 (Action Potential ,刺激,0 mv,神经纤维,AP,刺激0 mv神经纤维AP,指细胞受刺激时，在静息电位基础上，膜电位经历的快速、可逆和可传播的膜电位波动。,2. AP,的波形及组成,1),锋电位,2),后电位,负后电位（去极化）,正后电位（超极化）,1. *AP,的概念（,40,）,指细胞受刺激时，在静息电位基础上，膜电位经历的快速、可,3.,电生理学名词,（,P40,）,RP,：,-90mV,-100mV,-50mV,(1),极 化,RP,时，膜两侧保持的内负外正状态,(2),除（去）极化,膜内电位（,RP,值）向负值减小的方向变化,(3),复极化,膜去极后，向膜内负电位（,RP,）恢复的过程,(4),超极化,膜内电位（,RP,值）向负值加大的方向变化,3.电生理学名词（P40） RP：-90mV-100mV-5,时间（,ms,）,正后电位,负后电位,-70,-55,0,+35,mV,锋电位,动作电位的波形及组成,后电位,时间（ms）正后电位负后电位-70-550+35mV锋电位动,时间（,ms,）,-70,-55,0,+35,mV,动作电位的波形及组成,去极相,复极相,静息期,超射,反极化,时间（ms）-70-550+35mV动作电位的波形及组成去,4. *AP,的特征,：全或无现象,(,All or None,),AP,刺激,R,S,指同一,C,上，,AP,的大小不随,剌激强度,和,传导距离,而改变的现象,刺激,4. *AP的特征 ：全或无现象( All or None,（,1,）“全或无 ”现象,( all or none ),指单一细胞，,AP,的大小不随剌激强度,而改变的现象。,（,2,） 可传播性,迅速、不衰减的传播,4.AP,的特征 *,P41,（1）“全或无 ”现象( all or none )指单一,电生理学中,正离子内流为,内向电流,正离子外流为,外向电流,二、细胞的生物电产生机制,电生理学中二、细胞的生物电产生机制,由,K,+,离子外流形成，,相当于,K,+,平衡电位（,E,K,）。,K,+,外流条件：,静息时，细胞膜对,K,+,的通透性高,（即,K,+,通道开放）,细胞内外离子分布不均，,K,+,i,K,+,o,30,多倍,1.*RP,产生机制（,p42,）,由K+离子外流形成， K+外流条件：1.*RP产生机制（,成份,细胞内浓度,(mM),细胞外浓度,(mM),Na,+,12,140,K,+,155,4,Cl,-,4,120,有机负离子,*,155,15,细胞内、外液主要离子浓度,成份细胞内浓度(mM)细胞外浓度(mM)Na+12140K+,+,K,+,K,+,K,+,平衡电位,神经纤维,电势能,30K,+,1 K,+,+,+,+,+,+,+,+,+,P,-,浓差势能,外向驱动力,内向驱动力,K+,的净移动为零,静息电位,=,+K+K+K+平衡电位神经纤维电势能30K+1 K+ + +,K,+,平衡电位,：,Nernst,公式计算,RP,实测值略计算值，,why,？,RT,ZF,ln,K,+,i,K,+,o,（,mV,）,Ek,59.5 log,（,mV,）,K,+,i,K,+,o,K+平衡电位：Nernst 公式计算 RP实测值略计算值，,2.,影响静息电位的因素,1,）细胞膜内外,K,+,浓度差,增加细胞外液的,K,+,浓度，静息电位有何改变，为什么？,细胞内外,K,+,浓度差变小,K,+,向细胞外扩散力减弱,K,+,外流减少,静息电位减小,K,+,o,2.影响静息电位的因素1）细胞膜内外K+浓度差增加细胞外液的,-70,-55,-85,膜电位,（,mV,）,记录,刺激,AP,阈电位,局部反应,Rp,刺激,3. AP,产生的条件,P43,1.,阈电位,-70-55-85膜电位（mV）记录刺激AP阈电位局部反应R,*,阈电位,(threshold potential,）,1,） 概念,能诱发,AP,（钠通道大量激活）的临界膜电位值,2,） 数值：,比,RP,的绝对值小,10-20 mV,*阈电位 (threshold potential ） 1,复极相,K,+,外流形成（,Na,+,通道关闭）,静息期,钠泵活动,Na,+,、,K,+,交换,4. Ap,产生的机制（,43,）,泵出,Na,+,泵入,K,+,去极相,Na,+,通道开放，,Na,+,快速内流形成。 超射值相当于,Na,+,平衡电位,（,E,Na,）,复极相 4. Ap产生的机制（43）泵出Na+去极相,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,-,+,-,+,-,+,神经纤维,5.,动作电位的传导（,P47,）,神经冲动：,神经纤维上传导着的,Ap,传导机制,局部电流,（,1,）动作电位在同一细胞的传导,+-神经纤维5.动作电位的传导,有髓神经纤维,跳跃式传导,影响传导的因素,1,）,纤维直径 ：直径越粗，速度越快,2,）,有无髓鞘 ：有髓神经纤维快,3,）,去极化幅度 ：去极化幅度越大，速度越快,有髓神经纤维跳跃式传导 影响传导的因素 1）纤维直径 ：,（,2,）动作电位跨细胞间的传导：,1,）缝隙连接,2,）神经突触,神经,-,肌肉接头处,（2）动作电位跨细胞间的传导：1）缝隙连接,6.,局部电位及其特性（,P48,）,1,）概 念,阈下刺激引起膜局部电位的较小去极化,2,）产生机制,:,少量,Na,+,内流形成,3,）特 点,不是,“,全或无,”,的,时间总和,空间,总和,没有不衰减传播的特性,总和现象,6. 局部电位及其特性（P48）1）概 念 2）产生机制,Experiments:,-90,-70,-110,-90,-70,-110,R,S,阈下刺激,电紧张扩布,空间,时间,Experiments: -90-70-110-90-70-,局部兴奋与,AP,的区别,:,不衰减扩布,电紧张扩布,传播特点,无,有,总和现象,有,无,全或无,特点,大,小,膜电位变化幅度,多,少,钠通道开放数,阈或阈上刺激,阈下刺激,刺激强度,AP,局部兴奋,区别,局部兴奋与AP的区别:不衰减扩布电紧张扩布传播特点无有总,三、细胞的兴奋和兴奋性,1.,细胞的兴奋和可兴奋细胞：,可兴奋细胞：,能产生动作电位的细胞,肌细胞、腺细胞和神经细胞,兴奋：细胞或组织对刺激发生的反应,三、细胞的兴奋和兴奋性1.细胞的兴奋和可兴奋细胞： 可兴奋,2.,兴奋性,（,excitability,）,(1),概念,经典：,活的组织或细胞感受剌激产生,反应,的,能力或特性,现代：,活的组织或细胞感受刺激产生,动作电位,(AP),的,能力或特性,2.兴奋性（excitability）(1)概念 经典：活的,ms,、,s,V,强度时间变化率,时间,强度,3.,刺激,(stimulus),1,）概念：能引起机体发生反应的环境变化,2,） 刺激的三要素,*,4.,衡量兴奋性的指标,阈强度阈刺激,* ,阈强度（阈值）：刚能引起组织产生反应（动作电位）所需的,最小,刺激强度。,阈刺激：强度,等于,阈值的刺激。, 阈,下,刺激：,小于, 阈,上,刺激：,大于,兴奋性与阈值的关系,：,反变,*4.衡量兴奋性的指标 阈强,5.,细胞一次兴奋后兴奋性的周期,变化,分期 兴奋性阈值,绝对不应期（,ARP,）,0,无限大,相对不应期（,RRP,）,正常 阈下刺激,低常期,正常 阈上刺激,意义：,特别是,ARP,的长短,决定了组织两次兴奋间的最短时间间隔，即决定了组织在单位时间内能够产生反应的最多次数。,5.细胞一次兴奋后兴奋性的周期变化分期 兴奋性,兴奋性,细胞膜电位,（,ms,）,绝对不应期,相对不应期,超 常 期,低 常 期,兴奋性细胞膜电位（ms）绝对不应期相对不应期超 常 期低 常,心室肌细胞绝对不应期（,ARP,）是,250ms,求,1s,内理论上,最多,兴奋多少次？,1s=1000ms,1000/250=4,心室肌细胞绝对不应期（ARP）是250ms,求1s内理论上最,第 四 节,肌肉的收缩功能,一,.,骨骼肌,C,的收缩机制,第 四 节 肌肉的收缩功能一.骨骼肌C的收,1.,结构基础,运动终板,神经,肌接头处的兴奋传递,1. 结构基础运动终板 神经肌接头处的兴奋传递,1.,结构基础,运动终板 （,P50,）,递质囊泡（,Ach,）,神经,肌肉 接头,终板膜,肌小节,接头间隙,接头前膜,神经,肌接头处的兴奋传递,3,部分：,接头前膜,接头间隙,接头后膜,（终板）,1. 结构基础运动终板 （P50） 递质囊泡（Ach）,2.*,兴奋传递的过程,(P51),Ca,2+,进入末梢,运动,N,兴奋冲动传至,N,末梢,Ach,量子式释放,Ach,与后膜,N,2,受体结合,Na,+,内流*、,K,+,外流,后膜去极化,(,微,终板电位,),总和 （终板电位）,肌,C,膜,AP,2.*兴奋传递的过程(P51)Ca2+进入末梢运动N兴奋冲动,(1),美洲箭毒：,竞争,ACh,受体,肉毒杆菌：,阻止,ACh,释放,(2),有机磷农药：,抑制胆碱酯酶,肌痉挛,新斯的明：,抑制胆碱酯酶，加强 乙酰胆碱的作用治疗重症肌无力,弛松肌,3.,影响因素,(1)美洲箭毒：竞争ACh受体肉毒杆菌：阻止ACh释放(2),骨骼肌的收缩活动,1.,超微结构, 骨骼肌的收缩活动1.超微结构,骨骼肌细胞的微细结构,肌原纤维和肌小节,肌纤维膜,肌细胞核,终末池,肌原纤,维,线粒体,三联管,T,小管,肌质网,细胞液,骨骼肌细胞的微细结构肌原纤维和肌小节肌纤维膜肌细胞核终末池肌,解剖生理学细胞课件,肌丝的分子组成 （肌蛋白）,粗肌丝,细肌丝,肌丝的分子组成 （肌蛋白）粗肌丝,肌球蛋白,(,肌凝蛋白 ）,收缩蛋白质,*,横桥的特性：,具有,ATP,酶活性，分解,ATP,供能,与细肌丝可逆结合、使细肌丝向粗肌丝内滑行,粗肌丝：,长杆状主干,球状部,横桥,肌球蛋白(肌凝蛋白 ）*横桥的特性： 粗肌丝：长杆状主干球,原肌凝蛋白,（,tropomyosin,）,肌纤蛋白,（,actin,）,肌钙蛋白,（,troponin,）,细肌丝,:,肌动蛋白,（,肌纤蛋白,）,原肌球蛋白,（,原肌凝蛋白,）,肌钙蛋白,（收缩蛋白质）,调节蛋白质,原肌凝蛋白（tropomyosin）肌纤蛋白（actin）肌,肌管系统（,53,）,1,）横管系统,（,T,管）,将兴奋传向肌,C,深部,2,）纵管系统,（肌质网、,L,管）,储存、释放、再积聚钙（终池）,3,）三联管,连接兴奋,收缩的关键部位,肌管系统（53）1）横管系统（T管）,肌管系统,肌管系统,*,骨骼肌的兴奋收缩耦联,（,P55,）,1.,概念,把骨骼肌电兴奋和机械收缩联系起来的中介过程,.,基本过程：,3,步,Ap,沿肌膜传到,T,管膜，沿,T,管传向肌细胞深部, 三联管处的信息传递, 肌质网释放与回收,Ca,2+, *骨骼肌的兴奋收缩耦联 （P55）1.概念,3.,肌丝滑行过程（,P54,）,肌细胞,Ap,肌浆,Ca,2+,肌钙蛋白与,Ca,2+,结合，其构形改变,原肌球蛋白暴露其位点,横桥与肌动蛋白结合,分解,ATP,供能，横桥向线摆动,细肌丝滑向粗肌丝,肌小节缩短（横桥循环）,收缩,3. 肌丝滑行过程（P54 ） 肌细胞Ap肌浆Ca2,解剖生理学细胞课件,舒张过程：,细肌丝滑出,Ca,2+,与,肌钙蛋白,解离,Ca,2+,泵将,Ca,2+,泵入终末池,Ca,2+,i,肌动蛋白,与横桥分离,肌肉舒张,舒张过程：细肌丝滑出 Ca2+与肌钙蛋白解离Ca2+泵将C,收缩和舒张都耗能，都是主动的,肌丝滑行全过程,小结,收缩和舒张都耗能，都是主动的肌丝滑行全过程小结,（四） 骨骼肌的收缩形式影响收缩的因素,1.,骨骼肌收缩的形式,等长收缩,*,概念,肌肉收缩时，长度不变而张力增加,（四） 骨骼肌的收缩形式影响收缩的因素1. 骨骼肌收缩的形式,等张收缩,1),*,概念,肌肉收缩时，张力不变而长度缩短,2),意义：作功,等张收缩1) *概念 2) 意义：作功,2.,*,影响骨骼肌收缩的因素,2,）影响,在一定范围内前负荷肌张力,最适前负荷,（最适初长度）,指产生最佳收缩效果的前负荷,最适前负荷,肌张力,（）前负荷,1,）,*,概念：,肌肉收缩前就遇到的负荷,2.*影响骨骼肌收缩的因素 2）影响（）前负荷1）*概念：,（） 后负荷（,Afterload,）,收缩的阻力或作功对象,2,）影 响,1,）*概念,肌肉收缩开始后遇到的阻力,（） 后负荷（Afterload ）收缩的阻力或作功对象2,由图可见,:,在后负荷下,张力和收缩速度呈反变,后负荷,= 0,时，产生最大收缩速度,主动张力最大时,肌肉不能缩短,由图可见:,（）肌肉收缩能力,1) *,概念,指与前后负荷无关的肌肉本身的内在特性,2),影响因素, 降低,缺氧、酸中毒,使,Ca,2+,下降, 加强,钙离子、咖啡因,肾上腺素,（）肌肉收缩能力1) *概念,（五）,.,单收缩与肌肉收缩的总合,1),单收缩（,single twich,）,肌肉受到一次刺激引起的一次收缩和舒张,（五）. 单收缩与肌肉收缩的总合1)单收缩（single t,2),单收缩的复合（强直收缩）（,P58,）,(1),概念,连续多个刺激引起肌肉的持续性收缩,(2),类型, 不完全强直收缩, 完全强直收缩,2)单收缩的复合（强直收缩）（P58）(1) 概念,