生理学第二章 细胞的基本功能 PPT课件

骨骼肌细胞的细微结构
（三）骨骼肌的兴奋-收缩耦联
❖ 概念：骨骼肌细胞兴奋时肌膜产生的电变化导致肌 肉收缩的机械变化的过程被称为兴奋-收缩耦联。
❖ 关键作用的藕联物：Ga2+(兴奋收缩) ❖ 结构基础是：三联管结构
❖ 三个步骤： ①电兴奋通过横管系统传向肌细胞的深处； ②三联管结构处的信息传递； ③肌浆网（即纵管系统）对 Ca2+释放和再聚积。
如神经元上的Na+ 通道；
❖ 2. 化学门控通道：受膜环境中某些化学物质的影 响而开放,这类化学物质（配基）主要来自细胞外 液，如激素、递质等；
❖ 3. 机械门控通道：当膜的局部受牵拉变形时被激 活，如触觉的神经末梢、听觉的毛细胞等都存在 这类通道。
（三）主动转 动
❖ 概念：细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物 质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一 侧的过程。
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能 一、细胞膜的结构概述
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外还有极少量的糖 类物质。
1 液态镶嵌模型（fluid mosaic model）的基本内容 是：膜以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不 同分子结构和生理功能的蛋白质。
细胞膜的液态镶嵌模型
以磷脂为主（>70%），其次是胆固醇（<30%），还有少量的鞘脂。
凹陷膜与细胞 膜断离=吞食泡 吞食泡与胞内体的 膜性结构相融合
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
一 受体的概念及特征
受体：凡是能与信号分子特异性结合，并引发细胞发生特定 生理效应的特殊蛋白质。存在细胞膜，细胞质，细胞核内。
特征：①特异性 ②饱和性 ③可逆性
跨膜信号转导方式分为三类：
❖ ①离子通道藕联受体介导的跨膜信号转导； （化学，电压，机械门控性通道）
第二章 细胞的基本功能
❖ 第一节 细胞膜物质转运功能 ❖ 第二节 细胞的跨膜信号转导功能 ❖ 第三节 细胞的生物电现象 ❖ 第四节 肌细胞的收缩功能
本章要求
掌握
❖ 1.单纯扩散、易化扩散的概念、形式和特点； ❖ 2.原发性主动转运的概念和转运机制； ❖ 3.静息电位、动作电位的概念及产生机制； ❖ 4.动作电位、局部反应的特点； ❖ 5.兴奋在同一细胞上传导的形式及特点； ❖ 6.兴奋-收缩耦联的概念及其耦联物质。
❖ 3 易受环境变化的影响: 因接头间隙充满了细胞外液，而 细胞外液的成分易受内外环境变化的影响，如Ca++、H+ 等浓度及渗透压改变、胆碱酯酶活性、某些药物等，都可 影响兴奋传递过程。
❖ 4 化学性传递 主要依赖轴突末梢的乙酰胆碱传递信息
肌原纤维和肌小节:
肌小节是肌细胞收缩的基本结构和功能单位 =1/2明带＋暗带＋1/2明带 = 2条Z线间的区域
对应的肌细胞膜； 接头间隙 ：间隔约50nm ，充满了细胞外液。
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神 经 肌 接 头 处 的 超 微 结 构 示 意 图
（二）神经-骨骼肌接头处的兴奋传递过程
神经-骨骼肌接头处兴奋传递的特点
❖ 1 单向性传递: 即兴奋只能从接头前膜传向接头后膜，而 不能反传；
❖ 2 时间延搁: 神经-骨骼肌接头处的兴奋传递过程须经过许 多步骤、耗时较长，一次兴奋传递约需0.5～1.0ms；
❖ 强直收缩：肌肉受到连续的有效刺激时，当刺激频率达到一 定程度时，引起肌肉收缩的融合而出现强而持续的收缩，称 为强直收缩 。
注：等长收缩和等张收缩与肌肉收缩时所遇 到的负荷大小有关
①当负荷小于肌张力时,出现等张收缩； ②当负荷等于或大于肌张力时,出现等长 收缩； ③正常人体骨骼肌的收缩大多是混合式 的,而且总是等长收缩在前,当肌张力增加到超 过后负荷时,才出现等张收缩。
（四）骨骼肌的收缩形式
1.等长收缩和等张收缩
❖ 等长收缩：肌肉收缩时不产生长度的变化而仅产生肌张力的 增加，这种形式的肌肉收缩称为等长收缩；（维持人体姿势）
❖ 等张收缩：在一定的张力基础上产生肌肉的收缩时，肌肉的 张力不变而产生肌肉的缩短，这种形式的收缩称为等张收缩。
2.单收缩和强直收缩
❖ 单收缩：骨骼肌受到一次有效刺激，引起肌肉一次迅速的收 缩，称为单收缩。
❖ 意义：①钠泵活动造成的细胞内高K+是许多代谢过程的必 需条件；②钠泵将Na+排出细胞将减少水分子进人细胞内， 对维持细胞的正常体积有一定意义；③钠泵活动最重要的 在于它能逆浓度差和电位差进行转运，因而建立起一种势 能贮备。这种势能是细胞内外Na+和K+等顺着浓度差和电 位差移动的能量来源。
原
发
(二) 易化扩散
载体转运 转运的物质：葡萄糖(G)、氨基酸(AA)等小分子
亲水物质。
❖ 1.载体介导的易化扩散特点 ❖ ①载体蛋白质有较高的结构特异性。 ❖ ②饱和现象。 ❖ ③竞争性抑制。
载体介导的易化扩散
通道介导的易化扩散示意图
通道介导的易化扩散
门控离子通道分为三类： ❖ 1. 电压门控通道：在膜去极化到一定电位时开放，
A: 电极A与B均置
于细胞外表面
膜电位几种状态：
❖ 极 化：安静时存在于膜两侧的稳定的内负 外正的状态。
❖ 超极化：膜内负电位增大（细胞抑制）。 ❖ 去极化：膜内负电位减小（细胞兴奋）。 ❖ 复极化：细胞发生去极化后，膜电位有恢
复到极化状态。
静息电位产生的机制
产生条件主要有两个： ❖ ①浓度差； ❖ ②通透性不同。 ❖ 静息电位主要是K+外流达到平衡时的电位，所以
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
细胞内生物效应
特点：①信号转导与G蛋白 无关；②无第二信使的产 生；③无细胞质中蛋白激 酶的激活。
受体酪氨酸激酶介导的信号转导图示
第三节 细胞的生物电现象
❖ 生物电（bioc-lectricity） ：是指一切活细 胞无论处于静息状态还是活动状态都存在 的电现象。
性
主
动
转
运Байду номын сангаас
示
意
图
直接利用ATP能量
继 发 性 主 动 转 运
间接利用ATP能量
四 入胞和出胞 一些大分子物质或团块进出细胞,是通过细胞本身 的吞吐活动进行的,亦可属于主动转运过程。 1、出胞:指细胞把大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。
❖ 2、入胞: 指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的 过程。
❖ ②G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导； ❖ ③酶耦联受体介导的跨膜信号转导。
每类都通过各自不同的细胞信号分子完成信号转导
一、离子通道介导的信号转导 离子通道大体有：化学、电压、机械性门控通道
化学性胞外信号(ACh)
ACh + 受体=复合 体 终板膜变构=离子通道开放
Na+内流 终板膜电位
骨骼肌收缩
二、G蛋白偶联受体介导的信号 1 cAMP信号通路 神经递质、激素等（第一信使）
结合G蛋白偶联受体
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：激活G蛋白
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cAMP（第二信使）
激活cAMP依赖的蛋白激 酶A
细胞内生物效应
2 磷脂酰肌醇信号通路 激素（第一信使）
❖ ⑵不衰减性传导：动作电位一旦在细胞膜的某一 部位产生，就会立即向整个细胞膜传布，而它的 幅度不会因为传布距离的增加而减小，可迅速扩 布到整个细胞膜；
❖ ⑶脉冲式：由于绝对不应期的存在，动作电位不 能重合在一起，动作电位之间总有一定的间隔而 形成脉冲式图形。
❖
局 部 兴 奋
局部兴奋的基本特性
（1）不是“全或无”的，而是随着阈下 刺激的增大而增大；
2 决定转运的因素
❖ ①分子量的大小 ❖ ②物质在细胞膜内外的浓度差和电位差 ❖ ③物质的溶解性
二、细胞膜的物质转运功能
(一) 单纯扩散
❖ 概念：是一种简单的物理扩散，没有生物 学的转运机制参与。
❖ 扩散的方向和速度：取决于物质在膜两侧 的浓度差和膜对该物质的通透性。
❖ 影响扩散量的因素：①浓度差：是物质扩 散的动力；②通透性：通透性愈大，扩散 量也愈大。
组织兴奋后兴奋性变化的对应关系
❖分 期 ❖ 绝对不应期 ❖ 相对不应期 ❖ 超常期 ❖ 低常期
兴奋性 与AP对应关系 机 制
降至零 锋电位
钠通道失活
渐恢复 负后电位前期 钠通道部分恢复
＞正常 负后电位后期 钠通道大部恢复
＜正常 正后电位 膜内电位呈超极化
第四节 肌细胞的收缩功能
本节主要以骨骼肌为例讨论以下内容： ❖ ① 运动神经的兴奋如何传递给骨骼肌细胞而使它
❖ 两种表现形式：安静时具有的静息电位和 受刺激时产生的动作电位。
（一）静 息 电 位
❖ 静息电位（resting potential，RP）是指 细胞处于静息状态时，细胞膜两侧存 在的电位差。
❖ 意义：是动作电位产生的基础。
静
息
电
位
测
定
B：电极A置于
示
细胞外，电 极B插入细
意
胞内，记录
图
到细胞内外 的电位差
（2）不能在膜上作远距离的传播； （3）局部兴奋是可以互相叠加的，
包括 ①空间性总和 ②时间性总和
四、细胞兴奋后兴奋性的周期性变化
绝对不应期：无论多强的刺激也不能再次兴奋的期间。 相对不应期：大于原先的刺激强度才能再次兴奋间。 超常期：小于原先的刺激强度便能再次兴奋的期间。 低常期：大于原先的刺激强度才能再次兴奋的期间。
结合G蛋白偶联受体 膜外N端：识别、结合第一信使
膜内C端：激活G蛋白
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)