细胞的基本功能课件

,细胞的基本功能,细胞的基本功能,第一节 细胞膜的物质转运功能,第二节 细胞的信号转导,第三节 细胞的电活动,第四节 肌细胞的收缩,第一节 细胞膜的物质转运功能 第二节 细胞的信号转导,第一节 细胞膜的物质转运功能,一、细胞膜的分子,结构,液态镶嵌模型（,fluid mosaic model,）,细胞膜以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着具有不同结构和功能的蛋白质,第一节 细胞膜的物质转运功能 一、细胞膜的分子结构,（一）细胞膜的,脂质,组成：,磷脂,70,以上,胆固醇低于,30,少量糖脂,特点：,双嗜性双分子层,熔点低,溶胶态,流动性,脂质双分子层,（一）细胞膜的脂质 组成：磷脂70以上,胆固醇低于3,（二）细胞膜的蛋白质,转运物质：载体、通道、离子泵,传递信息：受体,表面蛋白,整合蛋白,（二）细胞膜的蛋白质转运物质：载体、通道、离子泵传递信息：受,参与物质转运和信号转导的整合蛋白,A,B,C,D,参与物质转运和信号转导的整合蛋白ABCD,（三）细胞膜的糖类,以,糖蛋白,或,糖脂,的形式存在于细胞膜的外侧,作用：,作为分子标记发挥受体或抗原作用,（三）细胞膜的糖类 以糖蛋白或糖脂的形式存在于细胞膜的外侧,单纯扩散,易化扩散,原发性主动转运,继发性主动转运,小分子物质跨膜转运方式,被动转运,主动转运,二、跨细胞膜的物质转运,单纯扩散易化扩散原发性主动转运继发性主动转运小分子物质跨膜转,1.,单纯扩散,(simple diffusion),物质从高浓度侧通过脂质分子间隙向低浓度侧跨膜扩散,1. 单纯扩散 (simple diffusio,二、物质的跨膜转运,（一）单纯扩散（,simple diffusion,）,脂溶性物质：,CO,2,O,2,N,2,乙醇,尿素,甘油,类固醇激素,不带电荷的极性小分子：,水,特点：,顺浓度差；有通透性、无耗能,影响扩散量的因素：,浓度差；通透性；,温度；面积,二、物质的跨膜转运 （一）单纯扩散（simple di,（二）易化扩散,易化扩散（,facilitated diffusion,）,在,膜蛋白介导,下，非脂溶性的小分子物质或带电离子,顺浓度梯度和（或）电位梯度,进行的跨膜转运,经通道易化扩散,经载体易化扩散,易化扩散分类：,（二）易化扩散 易化扩散（facilitated diffu,1.,经通道易化扩散,（,facilitated diffusion via channel,）,离子通道的基本特征：,离子选择性,门控特性,1. 经通道易化扩散（facilitated diffu,离子通道的离子选择性,离子通道的离子选择性,1.,经通道易化扩散,（,facilitated diffusion via channel,）,离子通道的基本特征：,离子选择性,门控特性,1. 经通道易化扩散（facilitated diffu,电压,门控通道,（,voltage-gated channel,）,化学,门控通道,（,chemically-gated channel,）,机械,门控通道,(,mechanically-gated channel,),经通道易化扩散的生理意义：,带电离子进出细胞,细胞膜电位改变,细胞功能改变,信息交换,离子通道的门控特性,电压门控通道（voltage-gated channel）,1.,经通道易化扩散,转运物质：带电离子,Na,+,、,K,+,、,Cl,-,、,Ca,2+,等,条件：通道开放,动力：电,-,化学梯度（电,-,化学势差）,1. 经通道易化扩散 转运物质：带电离子Na+、K+,2.,经载体易化扩散,facilitated diffusion via carrier,2. 经载体易化扩散 facilitated diff,2.,经载体的易化扩散,转运物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质或带电离子,2. 经载体的易化扩散转运物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物,2.,经载体易化扩散,特点：, 结构特异性, 饱和现象,竞争性抑制,单纯扩散,经通道易化扩散,2. 经载体易化扩散特点： 结构特异性 饱和现象,（三）主 动,转 运,主动转运（,active transport,）,某些物质在,膜蛋白介导,下，由,细胞代谢,供能,而进行的,逆浓度梯度和（或）电位梯度,跨膜转运,分类：,原发性主动转运,(primary active transport),继发性主动转运,(secondary active transport),（三）主 动 转 运主动转运（active transpo,1.,原发性主动转运,细胞,直接利用代谢产生的能量,将物质逆,电,-,化学梯度转运,介导,离子转运,的膜蛋白或载体被称为,离子泵（,ion pump,）,离子泵（,ion pump,）的本质是,ATP,酶,包括钠,-,钾泵、钙泵、质子泵,1. 原发性主动转运 细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆,（,1,）,钠,-,钾泵（,sodium-potassium pump,）,钠,-,钾泵简,称钠泵,（,sodium pump,）,也称,钠,-,钾依赖式,ATP,酶（,Na,+, K,+,-ATPase,）,( E1 ) ( E2 ),（1）钠-钾泵（sodium-potassium pump）,钠泵活动的过程,胞内,Na,+,或胞外,K,+,钠泵激活：,每分解,1,分子,ATP,，泵出,3,Na,+,、泵入,2,K,+,维持胞内高,K,+,、胞外高,Na,+,钠泵活动的过程 胞内Na+或胞外K+钠,钠泵活动的生理意义,细胞内高,K,+,浓度是许多代谢反应的必要条件,维持,胞内渗透压和细胞容积,Na,+,和,K,+,跨膜浓度梯度是细胞发生电活动基础,Na,+,跨膜浓度梯度可为,继发性主动转运,提供势,能储备,钠泵活动的生电效应可使膜内电位负值增大,钠泵活动的生理意义细胞内高K+浓度是许多代谢反应的必要条,维持胞内渗透压和细胞容积,维持胞内渗透压和细胞容积,（,2,）,钙泵（,calcium pump,）,也,称,Ca,2+,-ATP,酶,分布：,质膜：,肌质网和内质网：,分解,1,个,ATP,，将,1,个,Ca,2+,泵至胞外,分解,1,个,ATP,，将,2,个,Ca,2+,泵至其内,（2）钙泵（calcium pump） 也称,（,3,）,质子泵（,proton pump,）,分类：,氢,-,钾泵（,H,+, K,+,-ATP,酶）：,分布：,胃腺壁细胞和肾小管闰细胞细胞膜,功能：,分泌,H,+,和摄入,K,+,氢泵（,H,+,-ATP,酶）：,分布：,各种细胞器膜,功能：,将,H,+,由胞质转运至细胞器内,（3）质子泵（proton pump） 分类：,2.,继发性主动转运（,secondary active transport,）,Na,+,-,葡萄糖,同向转运,2. 继发性主动转运（secondary active,2.,继发性主动转运,Na,+,- H,+,反向转运,2. 继发性主动转运Na+ - H+ 反向转运,（小分子）物质的跨膜转运小结,单纯扩散,易化扩散,原发性主动转运,经载体扩散,经通道扩散,继发性主动转运,物质跨膜转运方式,被动转运,主动转运,:,能量,直接,来源于,ATP,:,能量,间接,来源于,ATP,（小分子）物质的跨膜转运小结 单纯扩散易化扩散原发性主动转运,（四）膜泡运输,1.,出胞,(exocytosis),：大分子物质,以分泌囊泡排出,细胞,（四）膜泡运输1.出胞(exocytosis)：大分子物质以,入 胞（,endocytosis,）,大分子物质或物质团块,以囊泡,形式,进入,细胞,入 胞（endocytosis）大分子物质或物质团块以囊泡形,入 胞（,endocytosis,）,吞 噬,(phagocytosis),吞 饮,(pinocytosis),液相入胞,受体介导入胞,入 胞（endocytosis）吞 噬 (phagocyto,第二节 细胞的信号转导,Cellular Signal Transduction,信号转导的概念,生物学信息,在细胞间或细胞内转换,和传递，并产生,生物效应,的过程,一、,信号转导概述,信号转导的生理意义,细胞的信号转导本质是细胞和分子,水平的功能调节，是机体生命活动中生,理功能调节的基础,信号转导与人类疾病,第二节 细胞的信号转导 Cellular Sign,信号转导的主要通路,受体（,receptor,）概念：,细胞中具有接受和转导信息功能的蛋白质,分类：,膜受体,胞质受体,核受体,核受体,配体（,ligand,）概念：,能与受体发生特异性结合的活性物质, 信号转导的主要通路受体（receptor）概念：核受体,G,蛋白耦联受体介导的信号转导,离子通道,受体介导的信号转导,酶联型受体介导的信号转导,信号转导的方式,1.,膜受体介导的信号转导,一、,信号转导概述,招募型受体介导的信号转导,2.,胞内受体介导的信号转导, G蛋白耦联受体介导的信号转导 离子通道受体介导的信,二、离子通道型,受体介导的信号转导,信号分子,化学门控性通道（,受体本身即为离子通道，,离子通道型受体,）,离子通透性改变,膜两侧带电离子移动,膜电位改变,细胞的功能改变,如：,终板膜的,N,2,型,ACh,受体,化学门控通道,二、离子通道型受体介导的信号转导 信号分子 化,细胞的基本功能课件,细胞的基本功能课件,二、,G,蛋白耦联受体介导的信号转导,途径：,信号分子,G,蛋白耦联受体,G,蛋白变构,G,蛋,白效应器,第二信使,蛋白激酶,产生效应,二、G蛋白耦联受体介导的信号转导途径：信号分子G蛋白耦联受,1. G,蛋白耦联受体,（一）主要的信号蛋白和第二信使,配体：,儿茶酚胺、,5-,羟色胺、,ACh,、大多,数的多肽和蛋白质类递质或激素,1. G蛋白耦联受体（一）主要的信号蛋白和第二信使配体：儿,2. G,蛋白（,G protien),鸟苷酸结合蛋白,(guanine nucleotide-binding protein),G,蛋白：,、,、,亚单位构成的异源三聚体,能与结合,GTP,或,GDP,结合并有,GTP,酶活性,2. G 蛋白（G protien)鸟苷酸结合蛋白(gu,G,蛋白激活过程,A,：受体未与配体结合时，,G,蛋白与受体蛋白分离，,G,蛋白亚基聚合，无活性,B,：受体与配体结合，,GTP,结合到,G,蛋白,亚基上，,GDP,脱落,C,：,G,蛋白与受体蛋白分离，,G,蛋白亚基解聚，激活（效应器酶或离子通道,）,D,：配体脱落后，,G,蛋白,亚基结合的,GTP,分解为,GDP,，亚基重新聚合,G,蛋白,回到失活状态,G蛋白激活过程A：受体未与配体结合时，G蛋白与受体蛋白分离，,3. G,蛋白效应器（,G protein effector),G,蛋白效应器,效 应 器 酶,膜离子通道,膜转运蛋白,腺苷酸环化酶（,AC,）,鸟苷酸环化酶（,GC,）,磷脂酶,C,（,PLC,）,磷脂酶,A,2,（,PLA,2,）,磷酸二酯酶（,PDE,）,效应器酶作用：催化底物生成第二信使物质,3. G蛋白效应器（G protein effector),4.,第二信使,( second messenger ),指由,G,蛋白激活的效应器酶分解细胞内,底物而产生的小分子物质,-,细胞内信号分子,AC,ATP,环,-,磷酸腺苷（,cAMP,）,PLC,二磷酸磷脂酰肌醇,（,PIP,2,）,三磷酸肌醇（,IP,3,）,+,二酰甘油（,DG,）,GC,GTP,环,-,磷酸鸟苷（,cGMP,）,第二信使,Ca,2+,效应器酶,底 物,激活蛋白激酶或调控离子通道,4. 第二信使 ( second messenger ),5.,蛋白激酶,( protein kinase ),将,ATP,分子上的磷酸基团转移到底物蛋白而使,底物蛋白磷酸化的酶类,cAMP,PKA,cGMP,PKG,Ca,2+,PKC,使底物蛋白磷酸化,5. 蛋白激酶 ( protein kinase ) 将A,G,蛋白藕联受体的信号传递过程,G蛋白藕联受体的信号传递过程,（二） 主要的信号转导通路,1.,受体,- G,蛋白, AC ,cAMP, PKA,通路,Gs,蛋白,Gi,蛋白,PKA,（二） 主要的信号转导通路1. 受体 - G蛋白 A,2.,受体,-G,蛋白,PLC-IP,3, Ca,2+,和,DG-PKC,通路,配体,-,受体,G,蛋白（,G,q,、,G,i,）,磷脂酶,C (PLC),二磷酸磷脂酰肌醇,(PIP,2,),三磷酸肌醇（,IP,3,）,二酰甘油（,DG,）,IP,3,受体,(,化学门控钙通道,),钙库释放,Ca,2+,生 理 效 应,Ca,2+,磷脂酰丝氨酸,PKC,2. 受体-G蛋白PLC-IP3 Ca2+ 和DG-P,2.,受体,-G,蛋白,PLC-IP,3, Ca,2+,和,DG-PKC,通路,2. 受体-G蛋白PLC-IP3 Ca2+ 和DG-P,3. Ca,2+,信号系统,胞内,Ca,2+,的作用：,影响膜电位改变细胞功能,作为第二信使与胞内多种底物结,合而发挥作用,3. Ca2+ 信号系统 胞内Ca 2+的作用：,四、酶联型受体介导的信号转导,酶联型受体：其自身就具有酶的活性或能,与酶结合的膜受体,分类：,酪氨酸激酶受体,酪氨酸激酶结合型受体,鸟苷酸环化酶受体,丝氨酸,/,苏氨酸激酶受体,四、酶联型受体介导的信号转导 酶联型受体：其自身就具,（一）酪氨酸激酶受体和酪氨酸激酶结合型受体,（一）酪氨酸激酶受体和酪氨酸激酶结合型受体,（二）鸟苷酸环化酶受体,心房钠尿肽、脑钠尿肽与受体膜外肽段结合,激活胞内,GC,活性域,胞内,GTP,环磷酸鸟苷（,cGMP,）,PKG,底物蛋白磷酸化而产生效应,（二）鸟苷酸环化酶受体心房钠尿肽、脑钠尿肽与受体膜外,（三）丝氨酸,/,苏氨酸激酶受体,特点：,丝氨酸,/,苏氨酸激酶受体的胞内结构域具有丝氨酸,/,苏氨酸激酶活性,配体：转化生长因子,-,（三）丝氨酸/苏氨酸激酶受体特点：配体：转化生长因子,五、招募型受体介导的信号转导,特点：,受体分子的胞内域没有酶活性，但可在,胞内侧招募激酶或转接蛋白,五、招募型受体介导的信号转导特点：受体分子的胞内域没,小 结,跨膜信号转导,G,蛋白耦联受体,途径,:,配体,受体,G,蛋白,效应器酶,第二信使,离子通道受体途径,:,配体,离子通道型受体激活,离子跨膜流动,酶耦联受体途径,:,配体,受体膜外段,膜内段酶活性激活,招募型受体途径,:,配体,招募型受体膜外域,膜内域招募激酶,小 结 跨膜信号转导G蛋白耦联受体途径:离子通道受体途径,五、核受体介导的信号转导,配体：,脂溶性配体（类固醇激素、维生素,D,3,、,甲状腺激素和维甲酸）,五、核受体介导的信号转导配体：脂溶性配体（类固醇激素,第三节 细胞的电活动,第三节 细胞的电活动,第三节 细胞的电活动,静息电位,动作电位,细胞的生物电表现为,跨膜电位（膜电位）,膜电位表现形式：,（可兴奋细胞）,（所有细胞）,第三节 细胞的电活动 静息电位 细胞的生物电表现为跨膜电位,第三节 细胞的电活动,一、静息电位,* *,二、动作电位,* *,三、电紧张电位和局部电位,第三节 细胞的电活动 一、静息电位 * *,一、静息电位及其产生机制,（,一）,静息电位,（,resting potential,，,RP,）,静息时存在于细胞膜两侧的外正内负且相对稳定的电位差,表现：,膜外带正电，膜内带负电,如：神经细胞为,-70mV,、骨骼肌细胞,为,90,mV,，负值越大静息电位越大,一、静息电位及其产生机制 （一）静息电位（r,A:,参考电极,B:,记录电极,A:参考电极,膜电位的,状态,极化,(,polarization,),去极化,(depolarization),反极化,(reverse polarization),超射,（,overshoot,）,复极化,(repolarization),超极化,(hyperpolarization),神经细胞膜电位,膜电位的状态极化(polarization)神经细胞,（二）静息电位的产生机制,静息电位产生的原因：带电离子的跨膜转运,离子转运速率：取决于离子在膜两侧的,浓度,差,和膜对其,通透性,1.,细胞膜两侧离子的浓度差与平衡电位,静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀,Na,+,i,: Na,+,o,1:10, K,+,i,: K,+,o,30:1,（二）静息电位的产生机制 静息电位产生的原因：带电离子,（二）静息电位的产生机制,Na,+,K,+,Cl,-,Ca,2+,离子（,X,） 胞外浓度 胞内浓度 浓度比值 平衡电位 静息电位,X,o,(mM),X,i,(mM) X,o,/X,i,（,mV,） （,mV,）,145,1.0,4.5,116,12,4.2,12,155,10,-4,29,0.026,-95,10,4,+123,-89,-80,+67,骨骼肌细胞外和细胞内主要离子的浓度梯度和平衡电位,Nernst,公式,X,+,o,E,X,=61.5 log,X,+,i,(mV),离子净扩散为零的跨膜电位差称为,离子的平衡电位,(37),（二）静息电位的产生机制Na+离子（X） 胞外浓度,（二）静息电位的,产生机制,2.,安静时细胞膜对离子的相对通透性,（二）静息电位的产生机制2. 安静时细胞膜对离子的相对,（二）静息电位的,产生机制,1.,膜两侧离子分布不均匀：胞内高,K,+,胞外高,Na,+,2.,安静时膜只对,K,+,有通透性,3.,浓度差使,K,+,外流,膜外带正电，膜内带负电,产生电场力，阻止,K,+,外流,4.,浓度差驱动力,电场力，,K,+,外流达平衡,膜两侧,形成电位差,即,K,+,平衡电位,(,E,K,),，其值近,RP,Nernst,公式,K,+,o,E,k,=61.5 log,K,+,i,(mV),= -95,（二）静息电位的产生机制 1.膜两侧离子分布不均,（二）静息电位的产生机制,细胞膜中的钾漏通道和钠泵参与静息电位形成的示意图,（二）静息电位的产生机制细胞膜中的钾漏通道和钠泵参与静,3. Na,+,-K,+,泵活动水平,：,2K,+,入，,3 Na,+,出,胞外的,K,+,浓度,增加、降低,，,RP,有何变化？,细胞膜对,K,+,的通透性,增加,，,RP,有何变化,?,影响静息电位的因素,2.,膜对,Na,+,、,K,+,通透性,1.,膜内外,K,+,浓度差,问题：,3. Na+-K+泵活动水平：2K+入，3 Na+出 胞外,二、动作电位,（一）,动作电位,（,action potential,，,AP,）,概念：,细胞在静息电位基础上接受有效刺激后产生,的一个迅速的可向远处传播的膜电位波动,二、动作电位 （一）动作电位（action poten,二、动作电位,去极化,（,depolarization,）,复极化,（,repolarization,）,锋电位（,spike potential,）,后电位（,after-potential,）,负后电位,(negative after-potential),正后电位,(positive after-potential),二、动作电位去极化（depolarization）,动作电位的特点,“,全或无”（,all or none,）现象,不衰减性传播,脉冲式发放, 动作电位的特点,（二）动作电位的产生机制,内向电流：,正离子由膜外向膜内转运或负离,子由膜内向膜外转运,效应：,膜去极化,外向电流：,正离子由膜内向膜外转运或负离,子由膜外向膜内转运,效应：,膜超极化或复极化,动作电位的产生是离子跨膜移动的结果,（二）动作电位的产生机制 内向电流：正离子由膜外向膜内转运,（二）动作电位的产生机制,离子的电,-,化学驱动力,细胞膜对离子的通透性,离子跨膜转运需要两个条件,1.,离子的电,-,化学驱动力及变化,离子的电,-,化学驱动力,= E,m,- E,x,动作电位期间,E,K,和,E,Na,基本不变,Nernst,公式,X,+,o,E,X,=61.5 log,X,+,i,(mV),(37),（二）动作电位的产生机制 离子的电-化学驱动力 离子跨膜,（二）动作电位的产生机制,离子电,-,化学驱动力示意图,箭头方向向下为内向驱动力，向上为外向驱动力,（二）动作电位的产生机制离子电-化学驱动力示意图,2.,动作电位期间细胞膜通透性的变化,电压钳,：测定跨膜离子电流,膜片钳,：观察单个离子通道的活动,膜电阻：带电离子通过细胞膜的难易程度,膜电导（,G,）,=,膜电阻的倒数,膜电导反映细胞膜对带电离子的通透性,跨膜离子流检测装置：,2.动作电位期间细胞膜通透性的变化电压钳：测定跨膜离子电流,动作电位期间细胞膜通透性的变化,利用电压钳技术结合药理学手段记录到的全细胞膜电流,TTX,：河豚毒（钠通道阻断剂）；,TEA,：四乙铵,（钾通道阻断剂）,动作电位期间细胞膜通透性的变化利用电压钳技术结合药理学手段记,动作电位期间细胞膜通透性的变化,细胞膜,Na,+,电导和,K,+,电导的电压及时间依赖性示意图,动作电位期间细胞膜通透性的变化细胞膜Na+电导和K+电导的电,动作电位的产生机制（去极化过程）,刺激使膜去极化到,阈电位,电压门控,Na,+,通道,突然,大量,开放,膜对,Na,+,通透性,再生性,Na,+,内流,动力：,电,-,化学驱动力,浓度差：膜外高,Na,+,电位差：外正，内负,动作电位的产生机制（去极化过程） 刺激使膜去极化到阈电位,动作电位的超射和,Na,+,的平衡电位,Na,+,内流使膜电位去极化,0,电位,反极化,（超射,overshoot,）,反极化状态下的电场力阻,止,Na,+,内流,平衡,超射值近,Na,+,平衡电位,+ + +,- - -,+ + +,- - -,+ + +,- - -,动作电位的超射和Na+的平衡电位 Na+内流使膜电位去极,动作电位的复极化,Na,+,通道失活,(,inactivation,),反极化,状态下膜上电压门,控,K,+,通道大量开放,膜对,K,+,通透性迅速,K,+,迅,速大量外流,K,+,外流动力：电化学驱动力,*,浓度差：膜内高,K,+,*,电位差：外负内正,(,反极化时）,动作电位的复极化 Na+通道失活(inactivation,动作电位的复极化,(,repolarization of AP),K,+,外流使膜电位复极化，,并越过,0,电位,越过,0,电位后，电场力成为,K,+,外流的阻力，且逐渐增,大,平衡,K,+,外流达到平,衡电位,动作电位复极化,到静息电位水平,动作电位的复极化(repolarization of AP),动作电位的产生机制,-,复极后,一次动作电位后，胞内,Na,+,，胞外,K,+,激活,Na,+,泵,泵出,Na,+,和泵入,K,+,Na,+,泵活动时，分解,1,分子,ATP,，泵出,3,Na,+,、泵入,2,K,+,膜超极化,正后电位,动作电位的产生机制-复极后 一次动作电位后，胞内,动作电位的产生机制（小结）,动作电位的产生机制（小结）,（,3,）膜电导改变的实质,膜电导即膜对离子通透性变化的实质是,膜中离子通道的开放和关闭,通过膜片钳技术,可以记录单个离,子通道的开放和,关闭,（3）膜电导改变的实质 膜电导即膜对离子通透性变化的实质是,（,4,）离子通道的功能状态,电压门控钠通道和电压门控钾通道功能状态示意图,复 活,m,：激活门；,h,：失活门,（4）离子通道的功能状态电压门控钠通道和电压门控钾通道功能状,（三）动作电位的触发,1.,阈刺激,刺激（,stimulus,）：细胞所处环境的变化,方波刺激,波高,=,强度,上升斜率,=,强度,/,时间变化率,波宽,=,刺激持续时间,刺激三要素,：,刺激强度,刺激持续时间,强度,/,时间的变化率,（三）动作电位的触发1.阈刺激 方波刺激波高 = 强度波,（三）动作电位的触发,阈强度,(threshold intensity),或阈值,(threshold value),能使细胞产生动作电位的最小刺激强度,阈刺激,(threshold stimulus),：相当于阈强度的刺激,阈上刺激：刺激强度高于阈强度的刺激,阈下刺激：刺激强度低于阈强度的刺激,阈强度是衡量可兴奋组织兴奋性高低的常用指标,（三）动作电位的触发,（三）动作电位的触发,2.,阈电位（,threshold potential,）,刺激引起膜内正电荷增加，使膜去极化到,一个临界值时，胞膜中钠通道大量开放而触发,动作电位，这个能触发动作电位的膜电位的临,界值称为阈电位,细胞的阈电位比静息电位小,1020mV,动作电位的“全或无”特点,?,（三）动作电位的触发 动作电位的“全或无”特点?,（四）动作电位的传播,已兴奋部位与未兴奋部位间有电位差，形成,局部电流（,local current,）,未兴奋部位去极化到阈电位,AP,1.,动作电位在同一个细胞上的传播,动作电位在同一个细胞上”安全“、不衰减传播,（四）动作电位的传播已兴奋部位与未兴奋部位间有电位差，形成局,动作电位的传导,AP,在无髓神经纤维上以局部电流的形式,连续,进行传导,动作电位的传导AP在无髓神经纤维上以局部电流的形式连续进行传,AP,在有髓神经纤维上“跳跃式传导”,1,2,3,4,跳跃式传导：提高传导速度、节能,AP在有髓神经纤维上“跳跃式传导”1234 跳跃式传导：提,2.,动作电位在不同细胞之间的传播,缝隙连接生理意义：,使某些同类细胞,发生同步化活动,2. 动作电位在不同细胞之间的传播 缝隙连接生理意义：,（五）兴奋性及其变化,兴奋性,(,excitability,),：机体组织或细胞接,受刺激后发生反应的能力和特性,兴奋性是生命活动基本特征之一,兴奋（,excitation,）：当机体、器官、组,织、细胞受到刺激时，功能活动由弱变,强或由相对静止转变为比较活跃的反应,过程或反应形式,（五）兴奋性及其变化 兴奋性(excitability)：机,（五）兴奋性及其变化,生理学常将神经细胞、肌细胞、部分腺细,胞称可兴奋细胞,可兴奋细胞兴奋的标志是产生动作电位,可兴奋细胞的兴奋性是细胞受到刺激产生,动作电位的能力,任何活细胞都具有兴奋性,可兴奋性细胞兴奋性可用刺激的阈值来衡量,（五）兴奋性及其变化 生理学常将神经细胞、肌细胞、部分腺细,细胞兴奋后兴奋性的变化,相对不应期,:,(,阈上,刺激反应,),绝对不应期,(,绝对,不反应,),超常期,:,(,阈下,刺激反应,),低常期,:,(,阈上,刺激反应,),细胞兴奋后兴奋性的变化 相对不应期: 绝对不应期 超常期:,（,4,）离子通道的功能状态,电压门控钠通道和电压门控钾通道功能状态示意图,复 活,m,：激活门；,h,：失活门,（4）离子通道的功能状态电压门控钠通道和电压门控钾通道功能状,三、电紧张电位和局部电位,(,一,),细胞膜和细胞质的被动电学特性,细胞膜和细胞质作为一个静态元件（没,有离子通道激活）时所表现出的电学特,性，包括,膜电容、膜电阻和轴向电阻,三、电紧张电位和局部电位 (一) 细胞膜和细胞质的被动,细胞膜的被动电学特性和电紧张电位,（二）电紧张电位,由膜被动电学特性,决定其空间分布和,时间变化的膜电位,细胞膜的被动电学特性和电紧张电位 （二）电紧张电位,电紧张电位的极性,正负两个电极膜外施加电刺激时,负电极下细胞膜产生去极化电紧张电位,正电极下细胞膜产生超极化电紧张电位,出现去极化电紧张电位的负极下方可能,产生动作电位,电紧张电位的极性正负两个电极膜外施加电刺激时,细胞膜的被动电学特性和电紧张电位,（二）电紧张电位,由膜被动电学特性,决定其空间分布和,时间变化的膜电位,电紧张电位特征：,等级性电位,衰减性传导,电位可融合,细胞膜的被动电学特性和电紧张电位 （二）电紧张电位电紧张电,（三）局部电位,1.,动作电位的引起,刺激,膜电位去极化到某一临界值,（,阈电位,）,Na,+,通道大量开放,再生性循环,动作电位,阈刺激或阈上刺激,可以引起,动作电位,（三）局部电位 1. 动作电位的引起 刺激膜电,2.,局部电位,（,local potential,）,阈下刺激,使少量钠通道激活而产生去极化膜电位，这种电位称为,局部电位或局部反应、局部兴奋,（三）局部电位,2.局部电位（local potential）阈下刺激,局部兴奋的实验装置和实验结果示意图,局部兴奋的实验装置和实验结果示意图,局部电位的特点,(,与动作电位比较而言,),:,等级性,电位,动作电位为“全或无”,衰减性传导：以电紧张的形式向周围扩布,动作电位以局部电流的形式不衰减传播,（三）局部电位,局部电位的特点(与动作电位比较而言) :,局部电位和动作电位的产生与传播,局部电位和动作电位的产生与传播,局部电位的特点,(,与动作电位比较而言,),:,无不应期，反应,可以叠加,总和,：,空间性总和（,spatial summation,）,时间性总和（,temporal summation,）,三、局部电位,动作电位有不应期，不可以总和,局部电位的特点(与动作电位比较而言) :,时间性总和,空间性总和,时间性总和空间性总和,第四节 肌细胞的收缩,一、横纹肌,（一）骨骼肌神经,-,肌接头处兴奋的传递,1.,骨骼肌神经,-,肌接头的结构特征,第四节 肌细胞的收缩 一、横纹肌 （一）骨骼肌神,1.,骨骼肌神经,-,肌接头的结构特征,1.骨骼肌神经-肌接头的结构特征,神经,肌接头处的兴奋传递过程,神经肌接头处的兴奋传递过程,细胞的基本功能课件,细胞的基本功能课件,细胞的基本功能课件,细胞的基本功能课件,细胞的基本功能课件,神经,-,肌接头处的兴奋传递过程,神经冲动传到轴突末梢，,接头前膜去极化,Ca,2,通道开放，,Ca,2,内流,接头前膜内囊泡移动、融合、破裂，,ACh,释放,ACh,结合并激活终板膜上,N,2,受体,终板膜,Na,内流,(,为主,),、,K,外流,终板膜去极化,终板电位（,EPP,）,EPP,电紧张性扩布至肌膜达阈电位,爆发肌细胞膜,动作电位,ACh,被,AChE,分解,神经-肌接头处的兴奋传递过程神经冲动传到轴突末梢，接头前膜去,影响神经,-,肌接头处兴奋传递的因素,（,1,）影响,ACh,的释放：,细胞外,Ca,2+,的浓度,梭状芽孢杆菌和肉毒杆菌毒素,（,2,）影响,ACh,与通道蛋白结合,筒箭毒,-,银环蛇毒,（,3,）影响胆碱酯酶的活性：新斯的明、有机磷等,影响神经-肌接头处兴奋传递的因素 （1）影响ACh的释放：,（二）横纹肌细胞的微细结构,（二）横纹肌细胞的微细结构,1.,肌原纤维和肌节,Z,Z,1. 肌原纤维和肌节ZZ,1.,肌原纤维和肌节,肌节是肌细胞收缩和舒张的基本单位,1. 肌原纤维和肌节 肌节是肌细胞收缩和舒张的基,2.,肌管系统,横管：将,AP,至肌细胞深部,纵管：贮存、释放,Ca,2+,三联管：横管,+,两侧终池,兴奋,-,收缩耦联部位,终池：纵管末端膨大部分,2. 肌管系统 横管：将AP至肌细胞深部纵管：,（三）横纹肌的收缩机制,肌丝滑行理论,（三）横纹肌的收缩机制肌丝滑行理论,（三）横纹肌的收缩机制,1.,肌丝的分子组成,（三）横纹肌的收缩机制 1. 肌丝的分子组成,（三）横纹肌的收缩机制,1.,肌丝的分子组成,(1),粗肌丝：肌球蛋白,(,肌凝蛋白,),横桥可扭动,具有,ATP,酶活性,（三）横纹肌的收缩机制 1. 肌丝的分子组成 (,（,2,）细 肌 丝,肌动蛋白,(,肌纤蛋白,),：横桥结合点,原肌球蛋白（原肌凝蛋白）：静息时阻止肌动蛋白,与横桥头部的结合,肌钙蛋白,（2）细 肌 丝 肌动蛋白(肌纤蛋白)：横桥结合点 原,（,2,）细 肌 丝,肌钙蛋白,C,亚单位结合,Ca,2+,T,亚单位结合原肌凝蛋白,I,亚单位结合肌动蛋白,（2）细 肌 丝 肌钙蛋白C亚单位结合Ca2+,2.,肌丝滑行的过程,2. 肌丝滑行的过程,横桥周期示意图,横桥周期示意图,（四）横纹肌细胞的兴奋,-,收缩耦联,1.,概念：,将横纹肌细胞产生动作电位的电兴奋,过程与肌丝滑行的机械收缩联系起来的中,介过程，称为兴奋,-,收缩耦联（,excitation-,contraction coupling,）,兴奋,-,收缩耦联的结构基础：三联管结构,兴奋,-,收缩耦联的耦联因子：,Ca,2+,（四）横纹肌细胞的兴奋-收缩耦联 1.概念： 兴奋-收缩耦,（四）横纹肌细胞的兴奋,-,收缩耦联,（四）横纹肌细胞的兴奋-收缩耦联,横纹肌兴奋,-,收缩耦联的基本过程,（,1,）,T,管膜的动作电位传导,（,2,）胞质网内,Ca,2+,释放,（,3,）,Ca,2+,触发肌肉收缩,（,4,）肌质网回收,Ca,2+,横纹肌兴奋-收缩耦联的基本过程（1）T管膜的动作电位传导,横纹肌兴奋,-,收缩耦联的基本过程,（,1,）肌膜上,AP,激活横管膜和肌膜上,L,-,型钙通道,L,-,型钙通道变构（骨骼肌）或,Ca,2+,内流（心肌）,激活终池膜上钙释放通道,终池内高浓度,Ca,2+,释放入胞质,胞质中,Ca,2+,肌肉收缩,横纹肌兴奋-收缩耦联的基本过程（1）肌膜上AP激活横管膜和肌,横纹肌肌质网,Ca,2+,释放的机制,横纹肌肌质网Ca2+释放的机制,（四）横纹肌的兴奋,-,收缩耦联,（,2,）胞质中,Ca,2+,浓度,激活肌质网上钙泵,将,Ca,2+,泵入肌质网,胞质中,Ca,2+,浓度,肌肉舒张,（四）横纹肌的兴奋-收缩耦联 （2）胞质中Ca2+浓度激,肌肉收缩的过程,肌肉收缩的过程,（五）影响横纹肌收缩效能的因素,肌肉收缩效能,：张力、缩短程度和速度,肌肉收缩的形式：,等长收缩：,肌肉收缩时肌肉的长度保持不,变，只有张力增加,等张收缩：,肌肉收缩时只发生肌肉长度的,缩短而张力保持不变,（五）影响横纹肌收缩效能的因素 肌肉收缩效能：张力、缩短程度,1.,前 负 荷,前负荷,（,preload,）,肌肉在收缩前所承受的负荷,初长度,(initial length),肌肉收缩前的长度,前负荷,初长度,1. 前 负 荷 前负荷（preload）,1.,前 负 荷,肌肉等长收缩时的长度,-,张力关系,产生最大收缩张力的初,长度，称为,最适初长度,(,optimal initial length,),一定范围内肌肉收缩张,力随初长度增加而增加,1. 前 负 荷肌肉等长收缩时的长度-张力关系 产生最大收缩,1.,前 负 荷,最适,初长度下，粗、,细肌丝重叠最好，,起作用的横桥数目最,多，此时肌节长度为,2.0,2.2m,肌节的长度,-,张力关系示意图,1. 前 负 荷 最适初长度下，粗、肌节的长度-张力关系示意,2.,后负荷,后负荷,(,afterload,):,肌肉在收缩,后所承受的负荷,后负荷对肌肉收缩效能的影响,:,有后负荷,先等长收缩,张力,大于,后负荷后，进行等张收缩,后负荷,收缩张力,，缩短,出现迟、程度小、速度慢,后负荷过大时，肌肉等长收缩,2. 后负荷 后负荷(afterload):肌肉在收缩,3.,肌肉的收缩能力,肌肉收缩能力,(,contractility,):,指与负荷无,关的决定肌肉收缩效能的肌肉本身的内在,特性,主要取决于肌肉内在的结构和功能特性,肌肉收缩能力,肌肉收缩程度大、速度快,Ca,2+,、肾上腺素、咖啡因等， 肌肉收缩能力,缺,O,2,、酸中毒、能源缺乏等，肌肉收缩能力,3. 肌肉的收缩能力 肌肉收缩能力(contractilit,4.,收缩的总和,形式：,多纤维总和,频率总和,收缩的总和：肌细胞收缩的叠加特性,4. 收缩的总和 形式： 收缩的总和：肌细胞收缩的叠加特性,多纤维总和,多纤维总和实质是多运动单位总和,运动单位（,motor unit,）,多纤维总和 多纤维总和实质是多运动单位总和 运动单位（,频率总和,刺激频率对骨骼肌收缩形式影响的示意图,生理情况下，骨骼肌几乎都是完全强直收缩,安静状态，骨骼肌进行一定程度的强直收缩,频率总和刺激频率对骨骼肌收缩形式影响的示意图 生理情况下，骨,复习思考题,1.,主动转运与被动转运的区别,2.,静息电位的概念、产生机制,3.,细胞动作电位的概念、产生机制,4.,局部兴奋与动作电位的区别,5.,骨骼肌神经,-,肌接头处兴奋传递的过程,6.,本章所要求的专业名词：,单纯扩散，易化扩散，主动转运，原发性主动转 运，继发性主动转运，细胞的信号转导，兴奋性，静息电位，极化，去极化，复极化，超极化，动作电位，阈电位，阈强度，局部电位，骨骼肌的兴奋,-,收缩耦联，后负荷，前负荷，初长度,复习思考题1.主动转运与被动转运的区别,