《《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞的基本功能-上海海洋大學(xué)-吳文惠教授》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《人體解剖生理學(xué)》第三章細(xì)胞的基本功能-上海海洋大學(xué)-吳文惠教授（157頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三章細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第一節(jié)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第二節(jié) 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象與興奮性第三節(jié)骨骼肌的收縮第一節(jié)細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道偶聯(lián)的受體:. G-蛋白偶聯(lián)的受體:與酶偶聯(lián)的受體一、細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念信號(hào)：含有信息內(nèi)容的一種物質(zhì)或刺激人體內(nèi)的信號(hào):存在于細(xì)胞外液中含有信息內(nèi)容的化學(xué)物質(zhì)，或機(jī)械的.電的.電磁波等刺激信號(hào)的類(lèi)型化學(xué)信號(hào)機(jī)械信號(hào)電磁信號(hào)電信號(hào)激素，遞質(zhì)，細(xì)胞因子 聲音光電流跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(transmembrane tranduction)外界信號(hào)卜細(xì)胞膜表面一種或幾種膜蛋白分子構(gòu)象改變胞內(nèi)信號(hào)分子變化引起相應(yīng)的效應(yīng)二. 細(xì)胞跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式/G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)信號(hào)

2、轉(zhuǎn)導(dǎo)/酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)/離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)三. G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction mediated by G protein-linked receptor)G蛋白是鳥(niǎo)昔酸結(jié)合蛋白的簡(jiǎn)稱(chēng)神經(jīng)遞質(zhì)與受體結(jié)合仏 G protein linked rece阻l血石胞膜;NHEXTRACELLULARSPACECYTOSOLplasma membraneCOOH具有特異地 識(shí)別和結(jié)合 外來(lái)化學(xué)信 I于物質(zhì)的功 能蛋白質(zhì)圖21 與G蛋白偶聯(lián)的受體結(jié)構(gòu)撲式圖發(fā)腎上腺素受體G蛋白腺昔酸環(huán)化酚GTPcAMP（環(huán)腺昔酸2.G protein (GTP bindi

3、ng protein)1R位于受體與=二 效應(yīng)器之間Jrrstep 115Ff1 rLnRu2配體與 受體結(jié)合nstep 4受體構(gòu)象改變與麗 G蛋白a亞單位結(jié)旨Rstep 2a亞單位與效應(yīng)器分子分離 與陽(yáng)亞單位結(jié)合 等待新信號(hào)G疋厶從必石詢(xún) a亞單位與卩Y亞單位分離 G蛋白的工作原理 與GTP結(jié)合成為激發(fā)狀態(tài)效應(yīng)器分子被激活a亞單位水解GTP成GDPG蛋白的種類(lèi)已多達(dá)40余種，大多數(shù)存在于細(xì)胞膜上，由a、0、Y三個(gè)不 同亞單位構(gòu)成，總分子量為100kDa左右。冃前研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子受體家族(chemokine receptor family)以及一 些神經(jīng)遞質(zhì)受體都屬于G蛋白偶聯(lián)的7次跨膜受體

4、的超家族。種類(lèi)(1) Gs：細(xì)胞表面受體與Gs (stimulating adenylate cyclase g protein,Gs)偶聯(lián)激活腺甘酸環(huán)化酶，產(chǎn)生cAMP第二信吏，繼而激活 cAMP依賴(lài)的蛋白激酶。(2) Gi：細(xì)胞表面受體同Gi (inhibitory adenylate cyclase g protein,Gi) 偶聯(lián)則產(chǎn)生與Gs相反的生物學(xué)效應(yīng)。(3) Gt：可以激活cGMP磷酸二酯酶，同視覺(jué)有關(guān)。(4) Go：可以產(chǎn)生百日咳桿菌毒不導(dǎo)致的一系列效應(yīng)。(5) Gq：同PLC偶聯(lián)，在磷脂酰肌醇代謝途徑信號(hào)傳遞過(guò)程中發(fā)揮重要 作用。(6) 小G蛋口：近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)小G蛋白，特

5、別是一些原癌基因表達(dá)產(chǎn)物 具有廣泛的調(diào)節(jié)功能。Ras蛋口主要參與細(xì)胞增殖和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；Rho蛋口對(duì) 細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成發(fā)揮調(diào)節(jié)作用；Rab蛋白則參與調(diào)控細(xì)胞內(nèi)膜交通(membrane traffic)。此外，Rho和Rab亞家庭可能分別參與淋巴細(xì)胞極 化(polarization)和抗原的提呈。某些信號(hào)蛋白通過(guò)SH3功能區(qū)將酪氨酸 激酶途徑同一些由小G蛋白所控制的途徑連接起來(lái)，如Rho (與Ras有30% 同源性)調(diào)節(jié)胞漿中微絲上肌動(dòng)蛋白的聚合或解離，從而影響細(xì)胞形態(tài)。 這一事實(shí)解釋了某些含有SH3的蛋匚I同細(xì)胞骨架某些成份相關(guān)聯(lián)或調(diào)節(jié)它 們的功能。關(guān)鍵點(diǎn):a亞單位具有ATP酶的活性，并有與GT

6、P/GDT結(jié)合 的位點(diǎn)，是發(fā)揮功能的重要部分。a亞單位與GDP or GTP結(jié)合而具有失活或激活兩 種形式，這取決于G蛋白是否與受體結(jié)合。a亞單位在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮重要的分子開(kāi)關(guān)作 用。Princip4e$ oi fiiixhiwMsiryO 19苗 McGv+iB Hosier EducacionHormonesal.2s.2polldsolldM 趣嫌00oseoa。Eemuen羊氐餾枷娜 =ased=oqdsoqd題菸(UI5SASa6uessalu a-qnop) a電址 超業(yè)MWV趙(EXJ)琪盤(pán)富(ed-)養(yǎng)嘗 川込尋匸密渡 (CMd_d)酸棗盅護(hù)畫(huà)rMln4O-Jddased=

7、olldsoqd。#膿 0aiseoAQe_AuepcAMP-PKA pathwayPKA7. IP3-Ca2+ /DG-PKC pathwayIP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3配體門(mén)鈣通道結(jié)合，開(kāi)啟鈣通道， 使胞內(nèi)Ca2+濃度升高。激活各類(lèi)依賴(lài)鈣離子的蛋白。用 Ca?+載體離子霉素(ionomycin)處理細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似 的結(jié)果。DG結(jié)合于質(zhì)膜上，可活化與質(zhì)膜結(jié)合的蛋白激酶C，PKC可以使蛋白質(zhì)的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化使不同 的細(xì)胞產(chǎn)生不同的反應(yīng)，如細(xì)胞分泌、肌肉收縮.細(xì)胞 增殖和分化等。DG的作用可用佛波醇酯(phorbol ester)模擬。Phospholipase CExttriorEndo

8、plasmic reiiculumDAGCytosolIPjen$|ive channet酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1 酪氨酸激酶受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)特點(diǎn)：/酶與受體是同一膜蛋白 /這類(lèi)受體一般只有一個(gè)0C-螺旋）膜夕卜側(cè)肽鏈有與配體結(jié)合位點(diǎn),膜內(nèi)側(cè)肽鏈有蛋白激酶的活性。生長(zhǎng)因子KKK)GRB2是生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2Growth factor receptor-bound protein 2MAPK為有絲分裂原活化蛋白激酶 mitogereactivated protein kinase, MAPSOS能與GRB2結(jié)合，本身是一種鳥(niǎo)瞟吟核昔酸交換因子， 并能與Ras蛋|J結(jié)合RasRas-GTP

9、具有活性，Ras-GDP無(wú)活性， 在通過(guò)受體酪氨酸激酶介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)” 發(fā)揮中心作用，是一種關(guān)鍵成分Raf絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶（又 稱(chēng)MAPKKK）RPTKRas信號(hào)通路可概括如下：配體-RPTK-adaptor-SOS-RasRaf(MAPKKK) MAPKKtMAPK進(jìn)入細(xì)胞核-轉(zhuǎn)錄因子一 基因表達(dá)。受體酪氨酸蛋白激酶(receptor protein tyrosine kinase, RPTK)號(hào)島盍與a島素旻依蜻合城飭合活性耙蛋白引 起生物學(xué)效應(yīng)哽體構(gòu)象改變受休 酪氨酸踐基自身確 酸化.酪氨靛激障 催化域被激活債化域世化舍酩軌 酸曲思的無(wú)活性靶 蛋白璘陵化為活性 耙

10、蛋令魄外側(cè)自身璘酸化部位陝島呆唳島索斑躱宋端域2.結(jié)合酪氨酸激酶的受體:特點(diǎn)：受體本身沒(méi)有酶的活性，當(dāng)它與配體結(jié) 合后，就可與酪氨酸激酶結(jié)合，并激活酪氨 酸激酶催乳素3具有鳥(niǎo)昔酸環(huán)化酶的受體只有一個(gè)跨膜a-螺旋，膜外側(cè)肽鏈（N端）有與配體結(jié)合位點(diǎn)，而膜內(nèi)側(cè)肽鏈（C端）有鳥(niǎo)昔酸環(huán)化酶（guanylylcyclase,GC)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程PKG五、離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程信號(hào) 匚二 胞膜上的通道蛋白I離子通道打開(kāi)或關(guān)閉匚n離子跨膜流動(dòng)匸二 膜電位變化（去極化、超極化）I細(xì)胞功能改變1化學(xué)信號(hào)一化學(xué)門(mén)控離子通道A.N2型Ach受體陽(yáng)離子通道是 由4種不同的亞單位組成的5聚體蛋白質(zhì)，形成一種結(jié)

11、構(gòu) 為a2pY5的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu);每個(gè)亞單位的肽鏈都要反復(fù)gill貫穿膜4次；在5個(gè)亞單位中,Ach的結(jié)合位點(diǎn)在a亞單位上,結(jié)合后可引起通道結(jié)構(gòu)的開(kāi) 放，然后靠相應(yīng)離子的易化 |擴(kuò)散而完成跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢|Ach Ach門(mén)控通道 蛋白（a亞單位）二通道開(kāi)放 導(dǎo) 大量Na+流入胞內(nèi)I胞膜去極化產(chǎn)生終板電位完成化學(xué)信號(hào)向生物電信號(hào)的轉(zhuǎn)換2電信號(hào)一電壓門(mén)控離子通道刺激細(xì)胞膜電位的變化電 壓門(mén)控離子通道開(kāi)放或關(guān)閉離子內(nèi)流或外流新信號(hào)形成電壓門(mén)控通道又稱(chēng)電壓依賴(lài)性或電壓敏感性離子 通道:因膜電位變化而開(kāi)啟和關(guān)閉，以最容易通過(guò) 的離子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4種主 要類(lèi)型，各類(lèi)

12、型又分若干亞型。分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)門(mén)控通道類(lèi)似，但分子結(jié)構(gòu)中存 在一些對(duì)跨膜電位的改變敏感的結(jié)構(gòu)域或亞單位, 誘發(fā)整個(gè)通道分子功能狀態(tài)的改變。A-3機(jī)械信號(hào)-機(jī)械門(mén)控離子通道機(jī)械信號(hào)（聲） 一 耳蝸毛細(xì)胞纖毛彎曲 f毛細(xì)胞上機(jī)械門(mén)控離子通道開(kāi)放離子跨膜流動(dòng)耳蝸微音器電位離子通道型受體離子通道型受體是一類(lèi)自身為離子通道的受體， 即配體門(mén)通道(ligand-gated channel)。主要存在于神經(jīng)、肌肉等可興奮細(xì)胞，其信號(hào)分子為 神經(jīng)遞質(zhì)。:神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)與受體的結(jié)合而改變通道蛋白的構(gòu)象，導(dǎo)致離子通道的開(kāi)啟或關(guān)閉，改變質(zhì)膜的離子通透性，在瞬 間將胞外化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，繼而改變突觸后細(xì)胞的興奮性。

13、:如：乙酰膽堿受體以三種構(gòu)象存在，兩分子乙酰膽堿的 結(jié)合可以使之處于通道開(kāi)放構(gòu)象，但該受體處于通道開(kāi)放 構(gòu)象狀態(tài)的時(shí)限仍十分短暫，在幾十毫微秒內(nèi)又回到關(guān)閉狀態(tài)。然后乙酰膽堿與之解離，受體則恢復(fù)到初始狀態(tài), 彳故好重新接受配體的準(zhǔn)備。離子通道型受體分為陽(yáng)離子通道，如乙酰膽堿、谷氨 酸和五軽色胺的受體，和陰離子通道，如甘氨酸和丫 -氨基丁酸的受體。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的特性 1信號(hào)作用于細(xì)胞膜上的受體2受體以及所聯(lián)系的下游信號(hào)分子引起生物效應(yīng)3相同的外來(lái)信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜上的受體可以引發(fā)細(xì)胞膜上的受體可以引發(fā)不同的生物效應(yīng)4不同的外來(lái)信號(hào)分子 相同的生物效應(yīng)信號(hào)分子生物效應(yīng)的 不確定性藥物與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)系1

14、大多數(shù)化學(xué)藥物通過(guò)作用于細(xì)胞膜上的特異性受體而 發(fā)揮其藥理作用。2激動(dòng)劑 藥物與受體結(jié)合使之激動(dòng)，這類(lèi)藥物與生物 信號(hào)發(fā)揮的作用相似。3拮抗劑 藥物與受體結(jié)合不使之激動(dòng)，這類(lèi)藥物減弱 了生物信號(hào)的作用。第二節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象生物電現(xiàn)象是以細(xì)胞為單位產(chǎn)生的，以細(xì)胞膜兩側(cè)帶電離子的不均衡分布和離子的選擇性跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)為基礎(chǔ)。細(xì)胞膜的生物電現(xiàn)象主要有兩種表現(xiàn)形 式，即安靜時(shí)的靜息電位和受刺激時(shí)生的 膜電位的改變（包括局部電位和動(dòng)作電位）。 靜息電位(resting potential)細(xì)施未受刺激時(shí)存在扌細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。極化：靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負(fù)外正狀態(tài) 稱(chēng)為膜的極化。超極化：當(dāng)靜息

15、時(shí)膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值加 大的方向變化時(shí)，RP由-70-90mV ,稱(chēng)為膜的超極化。去極化（除極化）：與超極化相反，膜內(nèi)電位向負(fù)值 減少的方向變化，RP由-70-50mV。復(fù)極化：細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時(shí)膜 內(nèi)所處的負(fù)值恢復(fù)，稱(chēng)為復(fù)極化。動(dòng)作電位：可興奮細(xì)胞興奮時(shí)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的可擴(kuò)布 的電位變化過(guò)程?！叭驘o(wú)”現(xiàn)象：在同一細(xì)胞上動(dòng)作電位大小不隨刺 激強(qiáng)度和傳導(dǎo)距離而改變的現(xiàn)象。在電極插入纖維 瞬間，示渡器扌旨 云由OmiV疏變?yōu)?-65mV表云膜內(nèi) 外存在著-65mV的 電隹爰,此即靜息 電伎，一般為內(nèi)負(fù) 外正*靜息電位的測(cè)量AB電極A、B放置細(xì)胞外放大器 Amplifier

16、電極B插入細(xì)胞內(nèi)當(dāng)A. B電極都位于 細(xì)胞膜外，無(wú)電位改 變，證明膜外無(wú)電位 差。當(dāng)A電極位于細(xì)胞 膜外，B電極詰入膜 內(nèi)時(shí)，有電位改變， 證明膜內(nèi).外間有電 位差。當(dāng)A. B電極都位于 細(xì)胞膜內(nèi)，無(wú)電位改 變，證明膜內(nèi)無(wú)電位 差。靜息電位形成的原理(1)細(xì)胞膜內(nèi).外的離子濃度差離子胞漿(m mol/L)細(xì)胞外液(m mol/L)平衡電位(mVkK+40020-75 Na+50440+55ci-52560-60A-385-槍烏賊巨軸突細(xì)胞膜兩側(cè)主要離子濃度離子擴(kuò)散在內(nèi)外兩側(cè)達(dá)到平耨(濃度梯度所形成的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力和電位差所形成的電驅(qū)動(dòng)力的平衡)時(shí)的擴(kuò)散電位(由帶電離子在膜內(nèi)外兩側(cè)的跨膜擴(kuò)散所致)3

17、logK4o1*96500K Jo0.0595log；(V)靜息電位的產(chǎn)生（擴(kuò)散電位差平衡）原因靜息電位指安靜時(shí)存在于細(xì)胞兩側(cè)的外正內(nèi)負(fù)的電 位差。其形成原因是膜兩側(cè)離子分布不平衡及膜對(duì)K+有 較高的通透能力。現(xiàn)象 細(xì)胞內(nèi)K+濃度和帶負(fù)電的蛋白質(zhì)濃度都大于細(xì)胞外（而細(xì)胞外Na+和 CI+濃度大于細(xì)胞內(nèi)），但因?yàn)榧?xì)胞膜只對(duì)K+有相對(duì)較高的通透性，K+順濃 度差由細(xì)胞內(nèi)移到細(xì)胞外，而膜內(nèi)帶負(fù)電的蛋白質(zhì)離子不能透出細(xì)胞，于是 K+離子外移造成膜內(nèi)變負(fù)而膜外變正。外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)一方面可隨K+的外 移而增加，另一方面，K+外移形成的外正內(nèi)負(fù)將阻礙K+的外移（正負(fù)電荷 互相吸引，而相同方向電荷則互相排斥）

18、。結(jié)果最后達(dá)到一種K+外移（因濃度差）和阻礙K+外移 （因電位差）相平衡的狀態(tài)，這是的膜電位稱(chēng)為K+平衡 電位，實(shí)際上，就是（或接近于）安靜時(shí)細(xì)胞膜外的電 位差。靜息電位的維持機(jī)制鈉泵(sodium pump)的活動(dòng)維持了安靜時(shí) 細(xì)胞內(nèi)外的離子平衡：引起細(xì)胞膜上鈉泵活動(dòng)的 因素是細(xì)胞內(nèi)Na+的增加和細(xì)胞外K的升高。只 要細(xì)胞內(nèi)外的Nar 2平衡稍有變化，Na+泵就 被激活，在泵出胞內(nèi)多余的Na+的同時(shí)，將胞夕卜 多余的K+泵回，從而維持了細(xì)胞內(nèi)外正常的離 子濃度梯度。靜息電位的影響因素1細(xì)胞的種類(lèi)2 K+的擴(kuò)散電位差平衡是靜息電位形成的關(guān)鍵3少量Na+的內(nèi)流，對(duì)靜息狀態(tài)的膜電位也有一定的 影響

19、4扁泵(sodium pump)的活動(dòng)維持了安靜時(shí)細(xì)胞 內(nèi)外的離子平衡二、動(dòng)作電位及其形成機(jī)制1動(dòng)作電位(action potential，AP)：指膜受刺激后 在原有的靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速 而可逆的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原OMembranepotomial【mv)-5070Schwellen- spanriung unterscrwwhQe RettetRel2RuhepotentialHiyper- pola risationl*s2動(dòng)作電位形成的原理細(xì)胞受刺激時(shí)在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可傳布的電位變化，是細(xì)胞興 奮的標(biāo)志峰電位是動(dòng)作電位的主要成份噸位:上升相：去極化(70mV-0mV

20、)反極化(超射)(0mV-+30mV)下降相：復(fù)極化(+30mV-70mV附近)產(chǎn)生機(jī)制：離子流學(xué)說(shuō)上升相：細(xì)胞受刺激t少量Na+通道開(kāi)放少量Na+內(nèi)流-局部去 極化（局部電位）達(dá)到閾電位-Na+通道大量開(kāi)放-Na+順電化 學(xué)梯度快速大量?jī)?nèi)流-去極化.反極化當(dāng)濃度差促進(jìn)Na+內(nèi)流的力 量等于電位差阻止Na+內(nèi)流的力量時(shí)，Na+凈移動(dòng)為零（Na+的電訛 學(xué)4祈電位）下降相：細(xì)胞膜對(duì)K+的通透性增加一K+順電訛學(xué)梯度外流-極化電位已基本恢復(fù)，但離子分布未恢復(fù)，Na+K+泵運(yùn)轉(zhuǎn)，Na+泵 出，K+泵入，恢復(fù)興奮前離子的不均勻分布激活門(mén)Pi/ixiivi mpniliranp 細(xì)輙3.動(dòng)作電位的特點(diǎn)動(dòng)

21、作電位刺激強(qiáng)度不隨刺激強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)動(dòng)作電位的傳導(dǎo)是不衰減的相繼產(chǎn)生的動(dòng)作電位不能發(fā)生重合Autorhythmic Cell 目生細(xì)胞ExtracellTilai- spaceSodium roiassium Fast calciumchanne IjRi C)aeAjS+K亠電與Cell interior胞內(nèi)失活門(mén)4細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位時(shí)的興奮性變化芒趙翠 芒恐藝畑冰動(dòng)作電位時(shí)相 鋒電位上升支：去極化，反極化 下降支：復(fù)極化始段、中段 后電位負(fù)后電位：復(fù)極化末段 正后電位：超極化(2)興奮,性時(shí)期 絕對(duì)不應(yīng)期absduterefrectoryperiod 相對(duì)不應(yīng)期 relativerefrec

22、toryperiod) 超常期 supranomalrefrectoryperiod)動(dòng)作電位與興奮性變化的時(shí)間關(guān)系低常期(subnormalrefrectoryperiod)三.動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)刺激引起細(xì)胞膜去極化，可以使電壓門(mén)控Na+.K+通道開(kāi)放，從而產(chǎn)生動(dòng)作電位(action potential5AP)0但弄不是任何強(qiáng)度的刺激都可使細(xì)胞 產(chǎn)生AP。(一) 去極化與Na+內(nèi)流的正反饋 當(dāng)細(xì)胞膜受到刺激去極化時(shí)，膜上電壓門(mén)控Na+通道開(kāi)放，其開(kāi)放的數(shù)量可隨膜去極化幅度的增加而 增加。Na+通道開(kāi)放使Na+內(nèi)流增加，又導(dǎo)致膜的進(jìn)一 步去極化，從而使更多的Na+通道開(kāi)放。mV7去極化與Na

23、+內(nèi)流示意圖Extracellular space細(xì)胞外間陳SodiumPotassium Fast calciumCell interior胞內(nèi)超射上升支卷錐體細(xì)胞視覺(jué)脈沖下降支負(fù)后電位*止后電位閾電位閾下電位一個(gè)典型的動(dòng)作電 位的變化曲線可以分 為閾下電位.上升支 （去極相）.下徉支 （復(fù)極相）、負(fù)后電 位、正后電位尊幾個(gè) 部分。內(nèi)流超過(guò)K外流re外流趙過(guò)內(nèi)流(二) 閾電位與動(dòng)作電 位的引起細(xì)胞受到刺激時(shí)， 細(xì)胞膜發(fā)生去極化，即 膜電位值升高。當(dāng)膜電 位值達(dá)到閾電位(Threshold potential) 水平時(shí)，動(dòng)作電位才能 被觸發(fā)。所謂閾電位，即指 恰好能使膜的去極化與 Na+內(nèi)流之

24、間形成正反 饋的臨界膜電位值。（三）局部電位與膜的興奮性閾下刺激引起的膜局部去極化電位（未達(dá)到閾 電位的膜電位）稱(chēng)為局部電位（Local potential） o 閾下刺激引起膜的去極化，膜上少量Na+通道開(kāi)放, Na+內(nèi)流形成局部電位。LVO-70mVOjiV-70irVOulV-70hlVOjilV-70HV去極化八刺漁超級(jí)化*弱刺激強(qiáng)刺激遠(yuǎn)離刺激點(diǎn)Lmmf刺激t刺激時(shí)間總和空間總和Time (ms)（四）動(dòng)作電位的傳導(dǎo)及其原理只要細(xì)胞膜上的某一位點(diǎn)受到刺激產(chǎn)生AP,這個(gè) AP就會(huì)沿著細(xì)胞膜向周?chē)鷤鞑ィ拐麄€(gè)細(xì)胞的膜都經(jīng) 歷一次類(lèi)似于受刺激部位的離子電導(dǎo)的改變，表現(xiàn)為 AP沿整個(gè)細(xì)胞膜的傳

25、導(dǎo)(五) 影響動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度的因素神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度很快，但不同神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度有所 不同。人體一些較粗的有髓神經(jīng)纖維，傳導(dǎo)速度可達(dá)120米/秒， 而某些較細(xì)的無(wú)髓纖維的傳導(dǎo)速度甚至不超過(guò)1米/秒。影響動(dòng)作電 位傳導(dǎo)速度的因素有：-j.軸突直徑2*動(dòng)作電位去極化的幅度3.髓鞘脊椎動(dòng)物的許多神經(jīng)纖維都包有髓鞘，這是AP傳導(dǎo)速度增加 的重要原因，比單純?cè)黾永w維的直徑更有效。髓鞘是沿細(xì)胞膜間斷 排列的，每隔一段髓鞘就有一個(gè)無(wú)髓鞘的朗飛氏結(jié)(Ranviers node)存在。由于髓鞘具有高電阻低電容的特性，產(chǎn)生AP的結(jié)區(qū)， 只能與相鄰的結(jié)區(qū)形成局部電流，而僅有很少的電流能從髓鞘漏過(guò)。 AP只在結(jié)區(qū)

26、處產(chǎn)生，就好象AP由個(gè)結(jié)區(qū)跳到另一個(gè)結(jié)區(qū)。因此， 有髓神經(jīng)纖維上AP的傳導(dǎo)是跳躍式傳導(dǎo)。神經(jīng)信息傳遞的特點(diǎn)和神經(jīng)干的動(dòng)作電位 由于單根神經(jīng)纖維的AP是“全或無(wú)”的，因此,在傳導(dǎo)信息時(shí)，信息的強(qiáng)弱不可能以AP的幅度表示,只能表現(xiàn)為AP的頻率不同。第三節(jié)細(xì)胞間生理功能的聯(lián)系1、細(xì)胞間信息的傳遞 細(xì)胞間信息傳遞的方式主要有兩種： 通過(guò)細(xì)胞間的縫隙連接，允許無(wú)機(jī)離子和水溶 性小分子物質(zhì)的溝通，如電傳遞； 通過(guò)細(xì)胞產(chǎn)生的化學(xué)信號(hào)分子傳遞信息，即化 學(xué)傳遞。細(xì)胞間電傳遞化學(xué)傳遞（二）細(xì)胞間的化學(xué)傳遞1 化學(xué)信號(hào)分子細(xì)胞分泌的化學(xué)信號(hào)分子通過(guò)與“靶”細(xì)胞的受體結(jié) 合，改變受體的性質(zhì)來(lái)傳遞信息。劃分為兩類(lèi)：

27、親脂性信號(hào)分子（笛類(lèi)激素、甲狀腺素等） 親水性信號(hào)分子（大多數(shù)激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子等）Introduction2激素的分泌和遠(yuǎn)距離傳遞3 激素的旁分泌和自分泌作用旁分泌BKOd!c*Hormones are produced by endocrine glands Their products diffuse into capillaries and arc corricd throughout the body.4神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的神經(jīng)分泌5 神經(jīng)突觸的信息傳遞每一神經(jīng)元的軸突末梢僅與 英它神經(jīng)元的胞體或突起相 接觸，此接觸部位稱(chēng)為突觸。 神經(jīng)元間的信息傳遞是通過(guò) 突觸實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)突觸都由

28、三部分構(gòu)成： 突觸前膜突觸后膜突觸間隙神經(jīng)沖動(dòng)尢_突融小泡突融間隙受體6.神經(jīng)肌肉接頭處的信息傳遞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)骨骼肌運(yùn)動(dòng)的控制是靠運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢將神經(jīng)信號(hào) 通過(guò)神經(jīng)肌肉接頭傳遞到骨骼肌纖維的。它與神經(jīng)突觸信息傳遞 的過(guò)程類(lèi)似，即也是電化學(xué)電的傳遞，但接頭前膜釋放的神經(jīng) 遞質(zhì)為乙酰膽堿(ACh),它與接頭后膜上的特異受體結(jié)合，只 引起接頭后膜的興奮，即AP。NEUROMUSCULAa JUNCTION第四節(jié)肌纖維的收縮功能人體各種形式的運(yùn)動(dòng)，主要由各種肌細(xì)胞（骨骼肌、心肌、平滑?。┑氖湛s活動(dòng)來(lái)完成。 不同肌肉組織在功能和結(jié)構(gòu)上各有特點(diǎn)，但從分 子水平上看，各種收縮活動(dòng)都與細(xì)胞內(nèi)的收縮蛋 白質(zhì)，主要與

29、肌凝蛋白和肌纖蛋白的相互作用有 關(guān)。骨骼肌是由大量成束的肌纖維組成的, 每條肌纖維就是一個(gè)肌細(xì)胞（內(nèi)含肌 管組織）。 廠肌纖維平行排列成肌束，兩端與由結(jié) 締組織構(gòu)成的肌腱相融合，后者附著 在骨上。通常四肢的骨骼肌在附著點(diǎn) 之間至少要跨過(guò)一個(gè)關(guān)節(jié)，通過(guò)肌肉 的收縮和舒張，就能導(dǎo)致肢體的屈曲 和伸直。 TendonsMuscleBundle ofmuscle fibers Connective tissue /!di(.uleiua(pla$ma mernbrane) Transverse tubule. slP,Ssulr Mitochondria z |訛 | 卩 bandband骨骼肌纖維接

30、受運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢的支配，在有神經(jīng)沖動(dòng)傳來(lái)時(shí)，發(fā)生收縮。當(dāng) 神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)到神經(jīng)末梢，首先進(jìn)行神經(jīng)肌肉接頭的興奮傳遞，使骨骼肌纖 維產(chǎn)生自己的AP 肌纖維內(nèi)部的興奮收縮偶聯(lián)（在橫橋作用下，細(xì)肌絲沿粗肌絲之間的間隙，向 肌小節(jié)中央（M線）作相對(duì)滑動(dòng)，使肌小節(jié)縮短而產(chǎn)生收縮。）機(jī)制導(dǎo)致肌纖 維產(chǎn)生收縮。、骨骼肌纖維 的結(jié)構(gòu)骨骼肌”旦廠骨骼肌纖維（肌細(xì)胞） 肌原纖維 肌小結(jié)粗肌絲細(xì)肌絲神經(jīng)信息一條肌纖維I帶Z線肌球蛋白微絲肌動(dòng)蛋白微處 （粗肌微絲）（細(xì)肌微絲廠塊肌肉神經(jīng) 肌肉 接頭曇一束肌纖維A帶一根肌原纖維線H帶一段肌節(jié)（模式圖）JHSBr?i*cwbCMCSWac圖1 - 24b 骨骼肌纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu)

31、粗細(xì)肌絲的空間排列相當(dāng)規(guī)則。每條細(xì)肌絲周?chē)?三條粗肌絲環(huán)繞，每條粗肌絲周?chē)辛鶙l細(xì)肌絲環(huán)繞。O oA帶的暗區(qū)域OO細(xì)肌絲粗肌絲二、肌管系統(tǒng)肌魯系統(tǒng)指包爲(wèi)在每一條肌原纖維周?chē)哪ば阅夜軤罱Y(jié)構(gòu)， 由來(lái)源和功能都不同的兩組獨(dú)立的管道系統(tǒng)組成。橫管(transverse tubule)系統(tǒng)，或T管。它是肌膜向細(xì)胞 深處的延續(xù)。縱管系統(tǒng)，又稱(chēng)L管則是肌原纖維周?chē)牧硪唤M肌管系統(tǒng)， 即肌漿網(wǎng)(sarcoplasmic reticulum),分支多,相互連通,走彳亍 與肌小節(jié)平行，包繞每個(gè)肌小節(jié)的中間部分。終末池(terminal cisternae),其中貯存了大量鈣離子，因 此又稱(chēng)為細(xì)胞內(nèi)的鈣庫(kù)。三聯(lián)

32、管結(jié)構(gòu)(triad system)每一個(gè)橫管和來(lái)自?xún)蓚?cè)肌小節(jié) 的縱管終末池構(gòu)成。橫管系統(tǒng)的作用是將肌細(xì)胞的興奮沿T管膜傳導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)部, 而肌漿網(wǎng)和終末池的作用是控制鈣離子的貯存、釋放和再積聚， 觸發(fā)肌小節(jié)的收縮和舒張。明帶暗帶 明帶III:H帶 1 Z袋肋漿網(wǎng)三、神經(jīng)、神經(jīng)肌肉接頭、 肌細(xì)胞（纖維）、肌管系統(tǒng)的聯(lián)系三聯(lián)管1、神經(jīng)骨骼肌接頭處興奮的傳遞(-)興奮傳遞的接頭前過(guò)程軸突末梢的軸漿中，含有大量囊泡,每個(gè)囊泡中儲(chǔ)存有恒量的乙酰膽堿(ACh)分子，約5000-10000個(gè)，它們可通過(guò) 岀胞作用進(jìn)行“量子式釋放”o只有少數(shù)囊泡在安靜狀態(tài)時(shí)，末梢內(nèi)的Ca2+濃度很低,與接頭前膜隨機(jī)融合，自發(fā)釋

33、放ACh。當(dāng)有神經(jīng)沖動(dòng)傳來(lái)時(shí)，軸突末梢的膜局部去極化，導(dǎo)致電 壓門(mén)控Ca2+通道開(kāi)放，Ca2+的內(nèi)流觸發(fā)大量囊泡出胞，將所 含全部ACh釋放到接頭間隙。一次AP可引起200-300個(gè)囊泡釋 放，使106以上個(gè)ACh分子進(jìn)入接頭間隙。NEUROMUSCULAR JUNCTIONNode off RanviernaptfaB knobyriptiic newrotransmltteraT-tUbHJlSchwann cell l rnyvlln membranes4irCQplflnDlC raticulummyofl bril /(二)興奮傳遞的接頭后過(guò)程在接頭后膜上，存在化學(xué)門(mén)控離子通道受體，

34、每個(gè)通道受 體分子含有兩個(gè)能與ACh特異結(jié)合的位點(diǎn)，也叫做N型乙酰 膽堿受體。當(dāng)其與通過(guò)接頭間隙擴(kuò)散到接頭后膜的ACh結(jié)合后, 構(gòu)象改變導(dǎo)致通道開(kāi)放。這種通道允許Na+、K+通透，Na+內(nèi) 流和K+外流的總體結(jié)果是使接頭后膜去極化，這一局部去極 化電位稱(chēng)為終板電位。終板電位產(chǎn)生后，由于終板電位的幅度很高(60mV), 約超過(guò)引起肌細(xì)胞膜AP所需的刺激閾值的34倍，因此它擴(kuò)布 到周?chē)苋菀滓鸺∧とO化達(dá)到閾電位水平，使Na+內(nèi)流和 膜去極之間形成再生式循環(huán)，觸發(fā)AP產(chǎn)生。三、興奮收縮耦聯(lián)興奮收縮耦聯(lián)(Excitatiomcontraction coupling)是指連接肌纖維的興奮和收縮的中介

35、過(guò)程。它包括三個(gè) 步驟：電興奮通過(guò)橫管系統(tǒng)傳到肌細(xì)胞的深處；三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞；肌漿網(wǎng)(即縱管系統(tǒng))對(duì)Ca2+釋放和再聚積，及其 導(dǎo)致的肌肉收縮和舒張。興奮傳遞引起終池Ca2+釋放興奮傳遞引起終池Ca2+釋放當(dāng)橫管膜發(fā)生去極化，該蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，不再 堵住Ca2+通道而使其開(kāi)放，于是終池內(nèi)的Ca2+被大 量釋放到肌漿中進(jìn)入肌漿中的Ca2+觸發(fā)肌絲的滑行進(jìn)入肌漿中的高濃度Ca2+與細(xì)肌絲上的肌鈣蛋白 結(jié)合，引起細(xì)肌絲構(gòu)象改變，暴露出其上的橫橋結(jié)合 位點(diǎn)，粗肌絲上的橫橋與之結(jié)合，并發(fā)生扭動(dòng)、解離 和再結(jié)合、再扭動(dòng)的循環(huán)過(guò)程，拉動(dòng)細(xì)肌絲不斷向粗 肌絲間隙中滑動(dòng)，使肌小節(jié)縮短，肌肉產(chǎn)生收縮。由于C

36、a2+的作用使每一肌小節(jié)中細(xì)肌絲向粗肌絲 的間隙中滑行，使粗細(xì)肌絲重疊程度增加，肌小節(jié)縮 短肌肉收縮，這就是肌絲滑行理論。肌絲滑行的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 成收縮的支架肌鍛蛋白1橫橋肌纖蛋白尸有與冊(cè)結(jié)合的位點(diǎn)有ATP酶活性能與肌纖蛋白呈可逆結(jié)合，結(jié)合后能牽引細(xì) j肌絲沿粗肌絲滑丘組成細(xì)肌絲in收縮 蛋 S原皿凝蛋白靜息時(shí)位于橫橋和肌纖蛋白之間，有阻隔橫 調(diào)橋與肌纖蛋白結(jié)合的作風(fēng)節(jié)與有較大的親合力，結(jié)合后能消除原肌凝f蛋蛋白的阻隔作用肌動(dòng)蛋白絲肌球蛋白分子輕鏈頭B分子a螺旋粗肌絲C肌動(dòng)蛋白絲D肌絲滑行機(jī)制微觀解釋一橫橋周期(cross-bridge cycling)啟動(dòng)能量轉(zhuǎn)換肌鈣蛋白上的c亞基結(jié) 合，依

37、次使肌鈣蛋白、原肌譙 蛋白發(fā)生構(gòu)型改變，觸發(fā)橫橋 與肌纖蛋白結(jié)合和肌絲相對(duì)滑 行，肌小節(jié)縮短”肌肉舒張時(shí)ATP酶分解ATP庶ADP 和無(wú)機(jī)磷P臓高能磷酸鍵，便橫橋 處于高勢(shì)能狀態(tài)，對(duì)肌動(dòng)蛋白保持著 高度親和力，并為橫橋的扭動(dòng)提供能當(dāng)cf維持在 高濃度 時(shí)IcTiT持續(xù)高C0橫橋會(huì)與細(xì)肌絲 上新的縮結(jié)令橫橋與肌纖蛋白分子解離，則橫橋一旦與月千蛋白結(jié)合,ADP和無(wú) 機(jī)磷P就與橫橋分離；立即與AI? 結(jié)合,結(jié)果降低了橫橋與蜩蛋白的 親和力，遂康它與肌纖蛋白解離.ATP酶分解ATP為ADP和無(wú)機(jī)磷P,出現(xiàn)相反的變化，肌小節(jié)恢復(fù)釋蹶一個(gè)高能酸鍵,能量貯存在頭原狀，刖肉舒張。鈣泵的活動(dòng)導(dǎo)致肌纖維的舒張 肌

38、漿網(wǎng)膜上的鈣泵是一種Ca2+-Mg2+依賴(lài)的ATP酶。當(dāng)肌漿中的Ca2+濃度升高時(shí)，鈣泵被激活，通 過(guò)分解ATP獲得能量，將Ca2+逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)回肌 漿網(wǎng)中。肌漿中Ca2+濃度隨之降低，Ca2+從肌鈣蛋 白上解離下來(lái)，引起肌纖維的舒張。骨骼肌收縮的全過(guò)程AP傳至軸突末梢，接頭前膜Ca2+內(nèi)流，ACh釋放到接頭間隙ACh與接頭后膜特異受體結(jié)合，陽(yáng)離子通道開(kāi)放，產(chǎn)生終板電位終板膜周?chē)∧ぎa(chǎn)生APAP沿肌膜傳導(dǎo)，通過(guò)橫管系統(tǒng)傳導(dǎo)到細(xì)胞深處三聯(lián)管結(jié)構(gòu)將橫管膜的興奮傳遞給毗鄰的終末池膜終末池大量釋放Ca2+進(jìn)入肌漿Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合，暴露出肌纖蛋白上的橫橋結(jié)合位點(diǎn)橫橋與肌纖蛋白結(jié)合，扭動(dòng)，解離，再

39、結(jié)合不斷循環(huán)細(xì)肌絲向粗肌絲間隙中滑行，肌小節(jié)縮短，肌纖維收縮鈣泵活動(dòng)將Ca2+泵回肌漿網(wǎng)，從肌鈣蛋白上解離下來(lái)，肌纖維舒張骨骼肌收縮的形式及其影響因素1等張收縮和等長(zhǎng)收縮.等長(zhǎng)收縮 肌肉收縮時(shí)長(zhǎng)度保持不變而只產(chǎn)生張力 :等張收縮首先產(chǎn)生張力克服阻力產(chǎn)生的收縮現(xiàn)象 - 肌肉的收縮力學(xué)受以下因素的影響前負(fù)荷 肌肉在收縮前承受的負(fù)荷，前負(fù)荷決足肌肉在收縮前的長(zhǎng)度，即肌肉的初長(zhǎng)度。后負(fù)荷肌肉在收縮開(kāi)始后所承受的阻力稱(chēng)為后負(fù)荷.肌肉的收縮能力缺氧、酸中毒、肌肉中能源物質(zhì)缺乏，以及其他原因引起的興奮 收縮耦聯(lián)、肌肉蛋口質(zhì)或橫橋功能特性的改變，都吋能降低肌 肉收縮的效果，而鈣離子、咖啡因、腎上腺索等體液因素則町能 通過(guò)影響肌肉的收縮機(jī)制而提高肌肉的收縮效果肌肉收縮的長(zhǎng)度張力關(guān)系曲線4廠正笊工作范樹(shù)Www.bioon.2:om肌肉初長(zhǎng)（以最適初長(zhǎng)為1）肌肉長(zhǎng)度與產(chǎn)生張力的關(guān)系肌小節(jié)長(zhǎng)度dm后負(fù)荷（陽(yáng)左動(dòng)張力肌小節(jié)長(zhǎng)度dm后負(fù)荷（陽(yáng)左動(dòng)張力6址沏足W嶽主動(dòng)張力 變化昭線sfts慮大耶短連贋Vo曲線2曲線1肌小節(jié)長(zhǎng)度dm后負(fù)荷（陽(yáng)左動(dòng)張力2肌纖維收縮的總和整塊骨骼肌收縮時(shí)產(chǎn)生力量的大小，與兩個(gè)因 素有關(guān)。一是單根肌纖維收縮的總和；二是同一時(shí) 間內(nèi)參與收縮的肌纖維數(shù)量。單收箱n張力SSs :表示刺激完全直收癇|