動物生理學(xué)第一章細(xì)胞第一節(jié)細(xì)胞膜得基本結(jié)構(gòu)

和跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能

一、細(xì)胞膜得基本結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)脂質(zhì)親水端脂質(zhì)疏水端二、細(xì)胞膜化學(xué)組成及意義脂質(zhì)雙分子層:細(xì)胞膜得基本骨架、屏障作用保持細(xì)胞內(nèi)容物得相對穩(wěn)定細(xì)胞膜蛋白質(zhì):膜通道蛋白,載體蛋白,酶細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)、能量、信息交換。細(xì)胞膜糖類:糖蛋白,糖脂作為膜蛋白受體識別部分參與免疫反應(yīng)三、細(xì)胞膜得跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運被動轉(zhuǎn)運

單純擴散易化擴散主動轉(zhuǎn)運原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運Na+Cl-H2OH2OABNa+Cl-被動轉(zhuǎn)運定義:當(dāng)同種物質(zhì)不同濃度得兩種溶液相鄰地放在一起時,溶質(zhì)分子從高濃度向低濃度得凈流動(順化學(xué)梯度)特征:順逆電化學(xué)梯度不耗能(一)單純擴散(simplediffusion)定義:生物體中,物質(zhì)得分子或離子順電化學(xué)梯度通過細(xì)胞膜得方式。特點:順化學(xué)梯度不耗能(分子熱運動得擴散)影響因素:濃度梯度(電-化學(xué)梯度)膜通透性(二)易化擴散(facilitateddiffusion)定義:體內(nèi)不溶或難溶于脂質(zhì)得物質(zhì),在細(xì)胞膜上某些特殊蛋白質(zhì)得幫助下,從膜高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運得過程。特點:順電化學(xué)梯度,不耗能膜蛋白對轉(zhuǎn)運得物質(zhì)具有選擇性(膜蛋白分子本身有結(jié)構(gòu)特異性)膜通透性可變類型:通道介導(dǎo)得易化擴散載體介導(dǎo)得易化擴散9大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流通道介導(dǎo)得易化擴散

離子通道(ionchannel)——一類與離子易化擴散有關(guān)得膜蛋白質(zhì)分子離子通道得特性

選擇性

Na+通道,K+通道,Cl-通道,Ca+2通道門控性化學(xué)門控:膜外側(cè)化學(xué)信號控制電壓門控:膜兩側(cè)電位差控制機械門控:膜附近形變外力作用控制快速性開放和關(guān)閉得快速性、離子流得快速性載體介導(dǎo)得易化擴散載體(carrier)——

與葡萄糖和某些氨基酸等物質(zhì)易化擴散有關(guān)得膜蛋白質(zhì),不具有離子通道那樣得結(jié)構(gòu)。載體介導(dǎo)得特點:

高度得結(jié)構(gòu)特異性飽和現(xiàn)向競爭性抑制轉(zhuǎn)運速度快通透性可變葡萄糖得易化擴散(三)主動轉(zhuǎn)運(activetransport)

1、定義:細(xì)胞通過本身得某種耗能過程,將物質(zhì)得分子或離子從膜得低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)移動得過程2、特征

逆電化學(xué)梯度耗能3、主動轉(zhuǎn)運和被動轉(zhuǎn)運得區(qū)別

轉(zhuǎn)運得方向轉(zhuǎn)運得能量轉(zhuǎn)運得后果4、Na+-K+泵4、Na+-K+泵(1)結(jié)構(gòu):膜蛋白質(zhì),具有ATP酶活性(2)功能:分解ATP,釋放出能量,利用這一能量,不斷地將Na+從胞內(nèi)泵出胞外,將K+從胞外泵入胞內(nèi)(3)作用:

消耗1個ATP分子,可將3個Na+移出膜外2個K+移入膜內(nèi)(5)生理意義:

①建立一種勢能貯備,為細(xì)胞其她物質(zhì)進(jìn)行繼發(fā)性主動運轉(zhuǎn)提供動力。

②產(chǎn)生和維持細(xì)胞內(nèi)高K+

、細(xì)胞外高Na+得狀態(tài),就是細(xì)胞產(chǎn)生生物電得基礎(chǔ)③維持細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞內(nèi)環(huán)境得穩(wěn)定(四)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運

(secondaryactivetransport)1、定義:就是指某些物質(zhì)逆濃度梯度得主動轉(zhuǎn)運過程,所需能量間接來自ATP得分解,也稱聯(lián)合轉(zhuǎn)運。2、類型同向轉(zhuǎn)運(cotransport)溶質(zhì)與Na+向同一方向轉(zhuǎn)運反向轉(zhuǎn)運=交換(體)

(antiport)溶質(zhì)與Na+向相反方向得轉(zhuǎn)運3、特點:

Na+從胞外被動擴散至胞內(nèi)釋放得能量用于另一種物質(zhì)得主動轉(zhuǎn)運4、條件:

胞膜上存在轉(zhuǎn)運體蛋白(五)出胞與入胞1、入胞:一些大分子物質(zhì)或團(tuán)塊物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞得過程2、出胞:大分子物質(zhì)或固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)排出得過程各種跨膜轉(zhuǎn)運機制得特征單純離子載體原發(fā)性主繼發(fā)性擴散通道介導(dǎo)動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運凈移動方向高低高低高低低高低高膜兩側(cè)濃度相等相等相等不相等不相等就是否用膜Pr不就是就是就是就是飽和現(xiàn)象無無有有有結(jié)構(gòu)特異性無有有有有能量供給不需要不需要不需要ATP鈉勢能轉(zhuǎn)運物質(zhì)O2CO2離子極性分離子Gs、aa子:Gs

第二節(jié)

細(xì)胞膜得跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

一、細(xì)胞跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)得概念1、指外界信號(化學(xué)分子、光、聲音等)作用于細(xì)胞膜表面得受體,引起膜結(jié)構(gòu)中一種或多種特殊蛋白質(zhì)構(gòu)型改變,將外界環(huán)境變化得信息以新得信號(弱電)形式傳遞到膜內(nèi),再引發(fā)靶細(xì)胞功能改變。2、信號:含有信息內(nèi)容得一種物質(zhì)或刺激3、人體內(nèi)得信號:存在于細(xì)胞外液中含有信息內(nèi)容得化學(xué)物質(zhì)或機械得、電得、電磁波等刺激4、跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程

(transmembranetranduction)外界信號細(xì)胞膜表面一種或幾種膜蛋白分子構(gòu)象改變新得信號進(jìn)入胞內(nèi)膜電位或其她功能變化

二、細(xì)胞跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)得方式離子通道蛋白介導(dǎo)得跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)得跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)得跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(略)(一)離子通道蛋白完成得跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)信號胞膜上得通道蛋白離子通道打開或關(guān)閉離子跨膜流動膜電位變化(去極化、超極化)新得信號進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)

運動神經(jīng)末梢AchAch門控通道蛋白(a亞單位)通道開放大量Na+流入胞內(nèi)胞膜去極化產(chǎn)生終板電位完成化學(xué)信號向生物電信號得轉(zhuǎn)換

1、化學(xué)信號—化學(xué)門控離子通道分布:神經(jīng)肌接頭信息傳遞、神經(jīng)細(xì)胞之間得突觸傳遞2、電信號—電壓門控離子通道刺激細(xì)胞膜電位得變化電壓門控離子通道開放或關(guān)閉離子內(nèi)流或外流新信號形如:、K+、Ca+通道3、機械信號-機械門控離子通道前庭和耳蝸毛細(xì)胞得靜纖毛上機械信號(聲)靜纖毛偏曲機械門控離子通道開放離子內(nèi)流膜電位變化(二)

G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)得信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu):受體—能與化學(xué)信號分子進(jìn)行特異性結(jié)合得獨立得蛋白質(zhì)分子,分膜外較長得N端、7次穿過膜得α螺旋結(jié)構(gòu)和膜內(nèi)側(cè)得C末端。G-蛋白—由αβγ三個亞基組成,其中α具催化作用,當(dāng)她被激活時與GTP形成復(fù)合物,而β-γ與α分離形成新得復(fù)合物,兩種復(fù)合物分別對膜中得效應(yīng)器酶起作用。G蛋白效應(yīng)器—能催化形成第二信使得酶和離子通道第二信使—細(xì)胞外信號分子作用于細(xì)胞膜產(chǎn)生得細(xì)胞內(nèi)信號分子,可調(diào)節(jié)各種蛋白激酶和離子通道。受體—G蛋白—第二信使跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)得信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程第一信使G蛋白耦聯(lián)受體G-蛋白變構(gòu)形成β-γ與α-GTP復(fù)合物效應(yīng)器離子通道開放細(xì)胞活動各種激酶第二信使細(xì)胞活動第三節(jié)細(xì)胞得興奮性和生物電現(xiàn)象1、興奮性(Excitability)—

活組織或細(xì)胞對外界刺激發(fā)生反應(yīng)得能力2、興奮(Excitation)—組織或細(xì)胞對外界刺激發(fā)生得反應(yīng)

組織細(xì)胞受外界刺激產(chǎn)生動作電位得能力3、可興奮組織細(xì)胞—神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞、腺細(xì)胞、一、細(xì)胞得興奮性和剌激引起興奮得條件4、刺激(stimulus):指細(xì)胞所處環(huán)境因素得變化。閾強度(閾值)(thresholdintensity):一般在刺激得持續(xù)時間和刺激強度得時間變率恒定得情況下,剛能使細(xì)胞產(chǎn)生動作電位得最小刺激強度稱為閾強度。閾強度越大,細(xì)胞得興奮性越小,反之興奮性則越大。閾下刺激,閾刺激,閾上刺激5、刺激引起興奮得條件:一定得強度一定得作用持續(xù)時間一定得時間--強度變化率二、跨膜靜息電位(restingpotential)1、定義:在靜息狀態(tài)下,存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)得電位差(膜內(nèi)為負(fù),膜外為正)。

－90mV玻璃微電極電位儀神經(jīng)纖維KCl神經(jīng)細(xì)胞-70mV肌細(xì)胞-70mV~-90mV紅細(xì)胞-20mV2、靜息電位形成得機制

1、靜息狀態(tài)下,由于鈉鉀泵得存在,細(xì)胞膜內(nèi)外Na+、K+分布不均衡細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)Na+142mEq/l14mEq/l10:1K+4mEq/l140mEq/l1:35Na+向膜內(nèi)擴散,K+向膜外擴散2、靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對不同離子得通透性不同

K

+得通透性大,

Na+得通透性極小3、這種離子分布得不均勻靠鈉泵活動得維持K+++--

3、靜息電位形成機理:

細(xì)胞膜上鈉泵得活動,使細(xì)胞膜外鈉離子濃度較高,而細(xì)胞內(nèi)鉀離子濃度較高。鈉離子有內(nèi)流得趨勢,鉀離子有外流得趨勢。而靜息時細(xì)胞膜主要對鉀離子有通透性,所以鉀離子順濃度梯度向細(xì)胞外擴散。帶負(fù)電得有機離子隨鉀離子得外流而向外移動,但不能通過細(xì)胞膜,只能聚集在膜得內(nèi)側(cè),正負(fù)電荷相互吸引,鉀離子只能聚集在膜得外側(cè)。當(dāng)促使鉀離子內(nèi)流得電化學(xué)梯度與促使其外流得濃度梯度達(dá)到平衡時,就形成了靜息電位。也就就是鉀離子平衡電位。K+++--4、靜息電位得變化極化安靜時,膜兩側(cè)電位外正內(nèi)負(fù)超極化膜兩側(cè)電位差加大,膜內(nèi)負(fù)值增大去極化膜兩側(cè)電位差減小,膜內(nèi)負(fù)值變小復(fù)極化去極化后,膜內(nèi)電位差逐漸變大,恢復(fù)到靜息電位狀態(tài)反極化膜兩側(cè)電位發(fā)生倒轉(zhuǎn),膜外為負(fù),膜內(nèi)為正三、單一細(xì)胞得動作電位(一)動作電位(activepotential)

膜受一定強度得刺激(閾上剌激或閾剌激)后,在原有靜息電位得基礎(chǔ)上發(fā)生得一次迅速短暫得可向周圍擴布得電位波動。動作電位得產(chǎn)生就是細(xì)胞興奮得標(biāo)志。上升支下降支

去極化后電位(負(fù)后電位)超極化后電位(正后電位)鋒電位后電位(二)動作電位組成(三)動作電位得特點和生理意義特點:(1)“全或無”(all-or-none

)性質(zhì):鋒電位不因刺激強度(只要達(dá)到閾電位)得改變而改變。(2)不衰減性傳播:鋒電位不因傳播距離得遠(yuǎn)近不同而改變。(3)有不應(yīng)期(絕對不應(yīng)期和相對不應(yīng)期)生理意義:為細(xì)胞興奮得標(biāo)志。動作電位=興奮(四)動作電位得產(chǎn)生機制

1、離子得電化學(xué)驅(qū)動力2、動作電位過程中細(xì)胞膜通透性得改變:上升支:膜對Na+得通透性增加,超過對K+得通透性。當(dāng)內(nèi)移得Na+在膜內(nèi)形成得正電位足以阻止Na+得凈移入時,此時得膜兩側(cè)得電位差為Na+得平衡電位。下降支:膜對Na+得通透性突然減小,對K+得通透性逐漸增大。負(fù)后電位:復(fù)極時快速外流得K+蓄積在膜外側(cè)暫時阻礙K+外流正后電位:生電性鈉泵活動3、Na+通道特性(1)Na+通道得開放就是電壓門控性得靜息電位關(guān)閉膜超極化關(guān)閉膜去極化開放(膜去極化達(dá)閾電位大量開放)(2)Na+通道得開放(激活)與關(guān)閉(失活)快速性(3)Na+通道得三種狀態(tài):備用、激活、失活4、動作電位得離子機制上升支下降支正后電位膜對Na+通透性增加Na+內(nèi)流、膜去極化膜去極化達(dá)閾電位水平鈉迅速內(nèi)流，超射達(dá)Na+平衡電位

K+外流、復(fù)極化至靜息電位水平快Na+通道失活、K+通透性增加Na+-K+泵活動、恢復(fù)離子分布閾刺激四、細(xì)胞發(fā)生動作電位時興奮性得變化

絕對不應(yīng)期(absoluterefractoryperiod)相對不應(yīng)期(relativerefactoryperiod)超常期低常期動作電位得組成及其興奮性周期得對應(yīng)關(guān)系低常期鋒電位負(fù)后電位正后電位五、動作電位得引起和傳導(dǎo)(一)閾電位和鋒電位得引起閾電位(thresholdmembranepotential)

膜去極化到達(dá)爆發(fā)動作電位得臨界膜電位。閾電位得特性:引起膜上電壓門控性Na+通道大量開放。引起鋒電位得條件:膜去極化達(dá)到閾電位。膜上電壓門控Na+通道快速大量開放得原因Na+

再生性去極化(正反饋)

閾強度刺激

膜去極化達(dá)閾電位

一定數(shù)量Na+通道開放

Na+內(nèi)流

膜進(jìn)一步去極化

大量得Na+通道開放(Na+通道得激活)+(二)局部興奮及其特性

1、局部興奮(局部反應(yīng)):

閾下刺激引起膜上Na+通道少量開放,在受刺激膜得局部出現(xiàn)較小得去極化。2、局部興奮得特性

(1)電緊張性擴布(2)無“全或無”現(xiàn)象(3)

可發(fā)生時間、空間總和3、動作電位在同一細(xì)胞上得傳導(dǎo)

無髓神經(jīng):局部電流學(xué)說有髓神經(jīng):跳躍式傳導(dǎo)興奮傳導(dǎo)得特征:完整性、絕緣性、雙向性、相對不疲勞性以無髓鞘神經(jīng)纖維為例:神經(jīng)纖維某處受閾上刺激產(chǎn)生動作電位,該處由靜息時得內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)變?yōu)閮?nèi)正外負(fù),而其相鄰得神經(jīng)段仍處于內(nèi)負(fù)外正狀態(tài)。因此,在興奮段和相鄰得未興奮段間存在電位差,電荷移動形成局部電流:膜內(nèi):興奮段→未興奮段膜外:未興奮段→興奮段未興奮段去極化達(dá)閾電位,誘發(fā)動作電位,未興奮段興奮。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋-------------------------------＋＋＋＋＋＋-------------------------------＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋----------＋＋＋＋＋＋------------＋＋＋＋＋＋---------ABC神經(jīng)纖維傳導(dǎo)機制模式圖六、興奮在細(xì)胞間得傳遞1、經(jīng)典得突觸傳遞定義:結(jié)構(gòu):突觸前部突觸間隙突觸后部突觸傳遞得過程突觸前過程:動作電位傳到突觸前部使膜去極化,鈣離子進(jìn)入細(xì)胞,促進(jìn)突觸小泡位移、與前膜融合、破裂、釋放神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)入突觸間隙。突觸后過程:釋放出得神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)入突觸間隙后,很快擴散到突觸后膜,引起突觸后膜上離子通道通透性改變,導(dǎo)致某些離子進(jìn)入細(xì)胞,從而使發(fā)生一定程度得去極化或超極化。從而完成信息得傳遞。2、接頭傳遞(神經(jīng)骨骼肌接頭)見下一節(jié)第四節(jié)

肌細(xì)胞得收縮功能一、神經(jīng)-肌肉接頭處得興奮傳遞

(一)神經(jīng)-肌肉接頭得基本結(jié)構(gòu)

接頭前膜:電壓門控性Ca2＋通道內(nèi)有囊泡,含有Ach

接頭間隙:有膽堿酯酶接頭后膜:即終板膜,上有N2受體(化學(xué)門控通道) 無快鈉通道(二)接頭處興奮傳遞過程

動作電位到達(dá)運動神經(jīng)元觸突末梢↓接頭前膜去極化,電壓依從性Ca2+通道開放↓Ca2+內(nèi)流,引起囊泡向前膜方向運動↓量子釋放Ach,Ach與終板膜N2受體結(jié)合↓終板膜對陽離子、尤其就是Na+通透性增加↓Na+內(nèi)流,終板膜去極化,產(chǎn)生終板電位↓終板電位擴布至鄰近肌膜,肌膜去極化達(dá)閾電位水平,產(chǎn)生動作電位1、定義2、性質(zhì):局部反應(yīng)3、終板電位與神經(jīng)沖動、肌細(xì)胞動作電位和收縮就是一對一得,因為終板電位遠(yuǎn)高于肌細(xì)胞得閾電位。4、Ach在完成傳遞后即被終板膜上得膽堿脂酶水解而失活,終板電位消失,以備下次神經(jīng)沖動得傳遞。(三)終板電位(四)神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮傳遞得特點

⑴單向傳遞⑵時間延擱 ⑶可以總和 ⑷易受環(huán)境因素、藥物等得影響

影響遞質(zhì)釋放:[Ca2+]O,[Mg2+]O

影響通道得受體:美洲箭毒,

-銀環(huán)蛇毒影響膽堿脂酶:有機磷農(nóng)藥,新斯得明(五)影響神經(jīng)肌接頭興奮傳遞得因素 ⑴前膜遞質(zhì)釋放 ⑵受體阻斷劑 ⑶膽堿酯酶抑制

肌纖維

肌膜

肌漿

肌漿網(wǎng)

細(xì)胞核

線粒體二、骨胳肌得收縮(一)骨骼肌得一般結(jié)構(gòu)

(二)骨骼肌細(xì)胞得微細(xì)結(jié)構(gòu)

1、肌原纖維和肌小節(jié)(1)肌原纖維明帶:長度可變,其正中得暗線為Z線暗帶:長度固定,正中相對透明區(qū)為H帶

H帶中央得暗線稱為M線。(2)肌小節(jié):兩條Z線間得區(qū)域長度=1/2明帶+暗帶

肌節(jié)結(jié)構(gòu)模式圖肌小節(jié)暗帶明帶明帶H帶肌管系統(tǒng)橫管系統(tǒng)縱管系統(tǒng)肌絲三聯(lián)體終池(1)橫管系統(tǒng)(T管)