【上海医科大学】优质课《生理学基础》第三章-生物细胞的基本功能特性.ppt

【上海医科大学】优质课全国特级教师 江新欢 博士教授生理学基础生理学基础第三章第三章 细胞的基本功能细胞的基本功能目录第一节第一节 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能 第三节第三节 肌细胞的收缩肌细胞的收缩 第二节第二节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象教材分析教材分析教学教学重点重点细胞膜转运物细胞膜转运物质的主要方式质的主要方式及特点；及特点；静息电位和动静息电位和动作电位的概念作电位的概念和产生的离子和产生的离子基础。基础。教学教学难点难点细胞生物电产生细胞生物电产生原理原理；骨骼肌收缩机制。骨骼肌收缩机制。教学重点、难点教学重点、难点教材分析教材分析基本知识基本知识 细胞是构成人体最基本的结构和功能单细胞是构成人体最基本的结构和功能单位。人体各器官和系统的功能活动都与构成位。人体各器官和系统的功能活动都与构成该器官和系统的细胞群体密不可分。人体内该器官和系统的细胞群体密不可分。人体内共有共有10141014个，按其功能可分为两百余种。个，按其功能可分为两百余种。每一种细胞主要执行一种特定的功能，也有每一种细胞主要执行一种特定的功能，也有的细胞可执行多种功能，但对所有细胞或某的细胞可执行多种功能，但对所有细胞或某些细胞群体而言，许多基本的功能活动具有些细胞群体而言，许多基本的功能活动具有普遍性普遍性。第一节 细胞膜的物质转运功能细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜v是包被在细胞表面的薄膜，是具有特殊是包被在细胞表面的薄膜，是具有特殊结构和功能的半透膜；结构和功能的半透膜；v将细胞内容物与细胞外液隔开，将细胞内容物与细胞外液隔开，使细胞使细胞独立地存在；独立地存在；v直接与内环境接触，是物质进出细胞及直接与内环境接触，是物质进出细胞及信息传递的必经之路。信息传递的必经之路。细胞膜的主要功能：细胞膜的主要功能：1.屏障作用：使细胞内各种物质成分保持 相对稳定，及物质在细胞内、外的浓度差。2.物质转运功能：营养物质与代谢产物的 进入和排出都经过细胞膜转运。3.受体功能：细胞膜受体具有识别和接受 刺激信号的能力，并引起细胞内信号转 导过程。细细胞胞膜膜的的分分子子排排列列结结构构，目目前前公公认认的的是是 “液液态态镶镶嵌嵌模模型型”。其其基基本本内内容容为为：细细胞胞膜膜是是以以液液态态脂脂质质双双分分子子层层为为基基本本骨骨架架，其其中中镶镶嵌嵌着着不不同同生生理理功功能能的的蛋蛋白白质质，细细胞胞膜膜的的外外表表面面的的糖糖类类分分子子，与脂与脂质质和蛋白和蛋白质质形成糖脂或糖蛋白。形成糖脂或糖蛋白。脂质脂质：又称脂类，由脂肪酸和醇作用生成的酯及又称脂类，由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类，这是一类一般不溶于水而其衍生物统称为脂类，这是一类一般不溶于水而溶于脂溶性溶剂的化合物。溶于脂溶性溶剂的化合物。脂类包括油脂（甘油三酯）和类脂（磷脂、固醇类）脂类包括油脂（甘油三酯）和类脂（磷脂、固醇类）细胞膜脂质中，磷脂占总量的细胞膜脂质中，磷脂占总量的70%,胆固醇占胆固醇占30%，糖脂，糖脂10%u脂质双层是细胞膜的基本骨架脂质双层是细胞膜的基本骨架u细胞膜的功能主要是通过膜蛋白来实现的细胞膜的功能主要是通过膜蛋白来实现的u细胞膜的糖类物质与蛋白质或脂质结合，生细胞膜的糖类物质与蛋白质或脂质结合，生成糖蛋白或糖脂，具有受体或抗原的功能成糖蛋白或糖脂，具有受体或抗原的功能 在新陈代谢过程中，细胞不断地通过细胞膜在新陈代谢过程中，细胞不断地通过细胞膜与内环境进行物质交换。而交换的物质种类繁多，与内环境进行物质交换。而交换的物质种类繁多，理化性质各异，这决定了进出细胞的形式也是多理化性质各异，这决定了进出细胞的形式也是多种多样的。常见的物质跨膜转运形式包括四种类种多样的。常见的物质跨膜转运形式包括四种类型。型。细胞膜脂质双层是一个天然屏障，各种离子和水溶性分子都很难穿越细胞膜脂质双层的疏水区，从而使胞质中溶质的成分和浓度与细胞外液显著不同。一一、细胞膜的物质转运功能、细胞膜的物质转运功能 小分子物质或离子的跨膜运转根据其小分子物质或离子的跨膜运转根据其是是顺浓顺浓度差度差还是还是逆浓度差逆浓度差，或，或消耗能量与否消耗能量与否，分为，分为被动被动转运转运和和主动转运主动转运两大类：两大类：被动转运被动转运 是指是指小分子小分子物质物质顺顺电位差或化学梯度的转运电位差或化学梯度的转运过程。过程。特点特点：不直接消耗能量；不直接消耗能量；顺电顺电-化学梯度进行化学梯度进行 分类分类：单纯扩散；单纯扩散；易化扩散易化扩散转运速率取决于转运速率取决于膜两侧该物质的浓度差（高膜两侧该物质的浓度差（高低）低）膜对该物质的通透性膜对该物质的通透性脂溶性脂溶性小分子小分子一、单纯扩散一、单纯扩散一、单纯扩散一、单纯扩散1.1.1.1.定义定义定义定义 v脂溶性小分子物质由细胞膜的高浓度一侧向低脂溶性小分子物质由细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。浓度一侧转运的过程。2.2.2.2.转运的物质转运的物质转运的物质转运的物质O O O O2 2 2 2、COCOCOCO2 2 2 2特点：特点：不需要外力帮助；不需要外力帮助；也不消耗能量；也不消耗能量；被动过程。被动过程。二、易化扩散二、易化扩散二、易化扩散二、易化扩散1 1 1 1、定义、定义、定义、定义 v非脂溶性小分子物质或离子由细胞膜的高浓度一侧非脂溶性小分子物质或离子由细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。向低浓度一侧转运的过程。2 2、帮助易化扩散的膜蛋白、帮助易化扩散的膜蛋白 载体、通道载体、通道 需要膜蛋白帮助；需要膜蛋白帮助；也不消耗能量；也不消耗能量；被动过程；被动过程；类型类型经载体扩散经载体扩散经通道扩散经通道扩散特点特点载体转运特点载体转运特点特异性特异性饱和性饱和性竞争性抑制竞争性抑制v不同的通道有不同的离子选择性：不同的通道有不同的离子选择性：NaNa+通道、通道、K K+通道、通道、CaCa2+2+通道、通道、ClCl-通道通道v不同的通道有不同的开闭控制条件：不同的通道有不同的开闭控制条件：化学门控通道化学门控通道电压门控通道电压门控通道(1)(1)膜两侧膜两侧(外侧外侧)化学信号化学信号(2)(2)膜两侧的电位差膜两侧的电位差(3)(3)机械刺激机械刺激 通道转运特点：通道转运特点：通道转运特点：通道转运特点：机械门控通道机械门控通道离子移动的方向取决于该离子在膜两侧的浓度差和电位差离子移动的方向取决于该离子在膜两侧的浓度差和电位差三、主动转运三、主动转运三、主动转运三、主动转运1.1.1.1.定义定义定义定义 v逆浓度差、逆电位差（低逆浓度差、逆电位差（低高）高）v需要泵蛋白帮助需要泵蛋白帮助v消耗能量消耗能量v膜上膜上“泵泵”的作用，由低浓度一侧向高浓度一侧转运。的作用，由低浓度一侧向高浓度一侧转运。2.2.2.2.特点特点特点特点3.3.3.3.意义意义意义意义v膜内外不均衡离子分布膜内外不均衡离子分布v正常情况下，正常情况下，K K+、NaNa+在细胞内外的分布有在细胞内外的分布有很大的不同，以神经细胞为例：很大的不同，以神经细胞为例：K K K K+NaNaNaNa+细胞内细胞内细胞内细胞内细胞外细胞外细胞外细胞外30303030倍倍倍倍12121212倍倍倍倍v这种不均衡的离子分布在所有细胞膜两侧普这种不均衡的离子分布在所有细胞膜两侧普遍存在，是通过消耗能量来形成和维持的。遍存在，是通过消耗能量来形成和维持的。主动转运与被动转运的区别主动转运与被动转运的区别：主动转运主动转运被动转运被动转运 顺浓度差顺浓度差 顺电位差顺电位差逆浓度差逆浓度差逆电位差逆电位差 不直接耗能不直接耗能消耗能量消耗能量1.1.入胞入胞 v指细胞外大分子物质或物质团块（细菌、指细胞外大分子物质或物质团块（细菌、病毒、异物等）进入细胞的过程。病毒、异物等）进入细胞的过程。吞噬吞噬吞饮吞饮四、入胞和出胞四、入胞和出胞2.2.出胞出胞 v内分泌腺分泌激素内分泌腺分泌激素v外分泌腺分泌酶粘液外分泌腺分泌酶粘液v神经末梢分泌神经递质神经末梢分泌神经递质 胞纳和胞吐胞纳和胞吐 细细胞胞通通过过膜膜的的变变形形和和破破裂裂，使使某某些些大大分分子子物物质质或或团团块块进进出出细细胞胞的的过过程程，分分别别称称为为出出胞胞和和入入胞胞。出胞和入胞出胞和入胞均需消耗能量均需消耗能量，故也属于主，故也属于主动转动转运。运。胞吐胞吐:是指细胞内某些大分子物质或物质团块是指细胞内某些大分子物质或物质团块 排出细胞的过程，又称排出细胞的过程，又称出胞出胞。如：如：分泌分泌 胞纳胞纳:指指细细胞外的大分子物胞外的大分子物质质或或团块进团块进入入细细胞胞 的的过过程，程，又称又称胞纳胞纳入胞入胞。如：如：吞噬吞噬；吞吞饮饮。胞吐示意图胞纳示意图第二节 细胞的生物电现象任何组织细胞在产生功能活动之前，最先在细胞膜上产任何组织细胞在产生功能活动之前，最先在细胞膜上产生的是生的是生物电变化生物电变化。生物电现象生物电现象静息电位静息电位动作电位动作电位 安安静静状状态态 静静息息电电位位(RP)兴兴奋奋状状态态 动动作作电电位位(AP)膜电位膜电位:生物细胞以膜为界，膜内外的电位生物细胞以膜为界，膜内外的电位 差简称跨膜电位。差简称跨膜电位。1.1.细胞的跨膜静息电位：细胞的跨膜静息电位：(RP)静息电位静息电位:细胞处于安静状态时，膜内外细胞处于安静状态时，膜内外 存在的电位差。存在的电位差。静息电位的范围：静息电位的范围：-10-10 -100mV-100mV之间之间 极极 化化:以膜为界，外正内负的状态。以膜为界，外正内负的状态。（一）静息电位的概念（一）静息电位的概念 v安静时细胞膜两侧的电位差安静时细胞膜两侧的电位差v神经细胞、骨骼肌细胞神经细胞、骨骼肌细胞 -70mV-70mV-90mV-90mVv平滑肌细胞：平滑肌细胞：-55mV-55mVv红细胞：红细胞：-10mV-10mV一、静息电位一、静息电位(RP)(RP)膜电位状态膜电位状态极极 化化：安静时膜两侧稳定的内负外正的状态。：安静时膜两侧稳定的内负外正的状态。去极化去极化：膜内负电位减小的过程。：膜内负电位减小的过程。反极化反极化：膜内电位由零变为正值的过程。：膜内电位由零变为正值的过程。复极化复极化：膜电位恢复到极化的过程。：膜电位恢复到极化的过程。超极化超极化：膜内负电位超过静息电位的过程。：膜内负电位超过静息电位的过程。只对只对K K+有通透性有通透性对其他离子通透性极低对其他离子通透性极低 K K K K+外流外流外流外流K K+外流的动力：膜内的高外流的动力：膜内的高K K+势能势能K K+外流的条件：安静时膜对外流的条件：安静时膜对K K+有通透性有通透性（二）静息电位的产生机制（二）静息电位的产生机制 条件条件：安静时膜内高安静时膜内高K K+安静时膜对安静时膜对K K+的通透性高的通透性高v细胞受到有效刺激时，细胞膜在静息电位的基础上发生一次快速的、细胞受到有效刺激时，细胞膜在静息电位的基础上发生一次快速的、可传导的电位变化，称为动作电位。是细胞兴奋的标志。可传导的电位变化，称为动作电位。是细胞兴奋的标志。（1 1）上升支（去极相）上升支（去极相）（2 2）下降支（复极相）下降支（复极相）（一）动作电位的概念（一）动作电位的概念 二、动作电位二、动作电位（AP）-70 mv-70 mv +30 mv+30 mv+30 mv+30 mv -70 mv-70 mv2.2.细胞的动作电位：细胞的动作电位：(AP)动作电位：动作电位：神经细胞、肌肉细胞在受到刺神经细胞、肌肉细胞在受到刺 激发生兴奋时细胞膜在原有静激发生兴奋时细胞膜在原有静 息电位的基础上发生一次迅速息电位的基础上发生一次迅速 而短暂的电位波动，细胞兴奋而短暂的电位波动，细胞兴奋 时发生的这种短暂的电位波动时发生的这种短暂的电位波动 是细胞兴奋的指标。是细胞兴奋的指标。去极化去极化 上升支上升支 反极化或反极化或超射超射 锋电位下降支锋电位下降支 复极化复极化动作电位动作电位后电位负后电位后电位负后电位正后电位正后电位 单一神经或肌细胞动作电位的特性单一神经或肌细胞动作电位的特性：1.“全或无全或无”定律定律 2.可扩播性可扩播性 3.不衰减传导不衰减传导去去 极极 相相上上 升升 支支下下降降支支 动作电位的图形动作电位的图形刺激刺激局部电位局部电位阈电位阈电位去极化去极化零电位零电位反极化（超射）反极化（超射）复极化复极化后电位后电位（负、正）（负、正）复复极极相相锋电位、后电位锋电位、后电位去极化（除极）：去极化（除极）：膜内、外电位差向小于膜内、外电位差向小于RPRP值的方向变化的过程。值的方向变化的过程。(例如由例如由-70 -50mV)-70 -50mV)反极化（超射）反极化（超射）:细胞膜由细胞膜由外正内负外正内负的极化状态变为的极化状态变为内正外负内正外负的的 极性反转过程。极性反转过程。复极化复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。去极化后再向极化状态恢复的过程。超极化超极化:RPRP的绝对值增大的绝对值增大(例如由例如由-70 -90mV)-70 -90mV)（三）生物电现象产生的机制（三）生物电现象产生的机制 细胞膜对各种离子的通透性不同：细胞膜对各种离子的通透性不同：安静时安静时：K K+ClCl-NaNa+A A-兴奋时兴奋时：膜对：膜对NaNa+的通透性突然增大的通透性突然增大1.1.细胞膜内外两侧的离子分布细胞膜内外两侧的离子分布 2.2.静息电位与静息电位与K K+的平衡电位的平衡电位 细细胞胞处处于于安安静静状状态态时时，膜膜内内外外两两侧侧存存在在的的电电位位差差，称为称为静息电位静息电位(resting potential RP)(resting potential RP)。RPRP实验现象：实验现象：1.1.证明静息电位的实验证明静息电位的实验（甲甲）当当A A、B B电电极极都都位位于于细细胞胞膜膜外外，无无电电位位改改变变，证明膜外无电位差证明膜外无电位差。（乙乙）当当A A电电极极位位于于细细胞胞膜膜外外，B B电电极极插插入入膜膜内内时时，有有电电位位改改变变，证证明明膜膜内内、外间有电位差外间有电位差。（丙丙）当当A A、B B电电极极都都位位于于细细胞胞膜膜内内，无无电电位位改改变变，证明膜内无电位差证明膜内无电位差。静息状态下细胞膜内、外离子分布不均：静息状态下细胞膜内、外离子分布不均：细胞膜外细胞膜外的主要是的主要是NaNa+、ClCl-细胞膜内细胞膜内的主要是的主要是K K+、A A-静息状态下细胞膜对各种离子的通透性不同：静息状态下细胞膜对各种离子的通透性不同：通透性：通透性：K K+ClCl-NaNa+A A-静息状态静息状态下细胞膜主要对下细胞膜主要对K K+有通透性。有通透性。静息电位的产生条件静息电位的产生条件膜内：膜内：膜外：膜外：静息状态下细胞膜主要对K+有通透性：促使促使K K+外流的外流的动力：动力：膜两侧膜两侧 K K+的的浓度差浓度差，阻止阻止K K+外流的外流的阻力：阻力：膜两侧的膜两侧的电位差电位差 当当动力动力（浓度差）（浓度差）阻力阻力（电位差）（电位差）K K+的跨膜净通量的跨膜净通量 零，此时的电位差零，此时的电位差 值称为值称为K K+的的平衡电位平衡电位。静息电位（静息电位（RPRP）=K=K+的平衡电位的平衡电位3.3.动作电位与动作电位与NaNa+的平衡电位的平衡电位 动作电位（动作电位（AP）是细胞受到刺激后，在静息电位）是细胞受到刺激后，在静息电位基础上发生的一次可扩布的快速而可逆的电位变化，基础上发生的一次可扩布的快速而可逆的电位变化，（1 1）动作电位产生的条件）动作电位产生的条件 膜内外存在膜内外存在NaNa+的浓度差的浓度差:Na Na+i iNaNa+O O 110 110；即细胞膜外即细胞膜外NaNa+浓度比细胞膜内高浓度比细胞膜内高1010倍左右。倍左右。膜受到膜受到刺激刺激时，对时，对NaNa+的通透性突然增加：的通透性突然增加：即细胞膜上的电压门控性即细胞膜上的电压门控性NaNa+通道通道激活开放激活开放。3.3.动作电位的产生机制动作电位的产生机制细胞膜电压门控性Na+通道激活开放，Na+内流促使促使NaNa+内流的内流的动力：动力：NaNa+浓度差、电场引力浓度差、电场引力阻止阻止NaNa+内流内流的的阻力阻力：电位差电位差 当动力和阻力达到动态平当动力和阻力达到动态平衡时，衡时，NaNa+的净扩散通量为的净扩散通量为零，此时的电位差值称为零，此时的电位差值称为NaNa+的平衡电位的平衡电位。Na Na+通道失活，通道失活，K K+继续外流，继续外流，使膜电位恢复到使膜电位恢复到RPRP水平。水平。NaNa+i i、KK+O O激活激活NaNa+K K+泵泵细胞受到刺激时细胞受到刺激时细胞膜上细胞膜上少量少量NaNa+通道激活而开放通道激活而开放NaNa+顺浓度差少量内流顺浓度差少量内流膜内外电位差膜内外电位差局部电位局部电位当膜内电位变化到阈电位时当膜内电位变化到阈电位时NaNa大量内流大量内流膜内负电位减小到零并变为正电位（膜内负电位减小到零并变为正电位（超射超射）NaNa+通道关通道关NaNa+内流停内流停+同时同时K K+通透性增加通透性增加 K K顺浓度差和膜内正电位的吸引顺浓度差和膜内正电位的吸引K K迅速外流迅速外流膜内电位迅速下降，恢复到膜内电位迅速下降，恢复到RPRP水平（水平（APAP下降支下降支）Na Na+i i、KK+O O激活激活NaNa+K K+泵泵NaNa+泵出、泵出、K K+泵回，离子恢复到兴奋前水平泵回，离子恢复到兴奋前水平后电位后电位（1 1）APAP的产生机制的产生机制结论：结论：APAP的去极相：由的去极相：由NaNa快速内流形成快速内流形成 NaNa通道阻断剂通道阻断剂：河豚毒（河豚毒（TTXTTX）APAP的复极相：是的复极相：是NaNa内流停止、内流停止、K K外流形成外流形成 K K通道阻断剂通道阻断剂：四乙胺（四乙胺（TEATEA）复极后：复极后：NaNaK K泵加速活动，排泵加速活动，排NaNa摄摄K K 二、兴奋的引起和兴奋在同一细胞上的传导二、兴奋的引起和兴奋在同一细胞上的传导（一）刺激引起兴奋的条件（一）刺激引起兴奋的条件刺激的种类刺激的种类：化学、机械、温度、光、电、声等。化学、机械、温度、光、电、声等。刺激需要具备三个条件刺激需要具备三个条件：一定的强度一定的强度一定的持续时间一定的持续时间一定的时间强度变化率一定的时间强度变化率 电刺激仪电刺激仪提供的提供的电刺激电刺激操作方便、刺激的条件易于控制，操作方便、刺激的条件易于控制，对组织、细胞不易损伤且重复性好。对组织、细胞不易损伤且重复性好。为研究刺激的各参数之间的相互关系，可固定为研究刺激的各参数之间的相互关系，可固定一个参数值，观察其余两个参数的相互关系。一个参数值，观察其余两个参数的相互关系。例如：当使用例如：当使用方波电脉冲方波电脉冲作为刺激时作为刺激时,时间强度变时间强度变化率固定不变。化率固定不变。强强度度刺激的持续时间刺激的持续时间时间时间实验结果描绘曲线如下：实验结果描绘曲线如下：时间强度曲线时间强度曲线 日常应用中，最简便的方法是采用日常应用中，最简便的方法是采用阈阈值值作为衡量作为衡量组织兴奋性高低组织兴奋性高低的指标的指标。即：在即：在刺激作用时间刺激作用时间和和强度时间变化率强度时间变化率固定不变固定不变的条件下，能引起组织细胞兴奋的条件下，能引起组织细胞兴奋所需的最小刺激强度即为所需的最小刺激强度即为强度阈值强度阈值。阈值阈值1/1/兴奋性兴奋性 达到强度阈值的达到强度阈值的刺激刺激称为称为阈刺激阈刺激，强度强度小于阈值小于阈值的刺激称为的刺激称为阈下刺激阈下刺激，强度强度大于阈值大于阈值的刺激称为的刺激称为阈上刺激阈上刺激。（二）阈电位与动作电位（二）阈电位与动作电位 直流电刺激仪直流电刺激仪阈阈电电位位：膜膜电电位位去去极极化化达达到到能能触触发发细细胞胞膜膜产产生生动动作作电电位位的的临临界膜电位。界膜电位。阈刺激阈刺激：是是从从外外部部加加给给细细胞胞的的刺刺激激强强度度，是是膜膜被被动动去去极极化化到到阈电位的阈电位的外部条件外部条件。阈电位阈电位：是从细胞膜本身膜电位的是从细胞膜本身膜电位的数值来考虑，是数值来考虑，是膜膜自动自动去去极化产生动作电位的极化产生动作电位的膜本膜本身条件。身条件。简而言之，外部给细胞一个简而言之，外部给细胞一个阈刺激阈刺激，使细胞的，使细胞的膜膜电位电位到达到达阈电位阈电位因而爆发因而爆发动作电位动作电位。阈刺激阈刺激和和阈电位阈电位的概念不同，但对于导致细的概念不同，但对于导致细胞最后产生动作电位的结果相同，胞最后产生动作电位的结果相同，故都能反映细故都能反映细胞的兴奋性胞的兴奋性 。阈电位一般比静息电位的绝对值小阈电位一般比静息电位的绝对值小101020mV20mV，如：如：神经和肌肉细胞，阈电位为神经和肌肉细胞，阈电位为-50-50-70mV-70mV。（三）（三）阈下刺激、局部反应及其总和阈下刺激、局部反应及其总和概念概念：阈下刺激阈下刺激引起的低于阈电位的去极化（即引起的低于阈电位的去极化（即局部电位局部电位），称局部兴奋。），称局部兴奋。不具有不具有“全或无全或无”现象。现象。依电紧张方式扩依电紧张方式扩布。布。具有总和效应。具有总和效应。即可产生时间性和即可产生时间性和空间性总和空间性总和。局部反应的特点：医学全在线网站 时间性总和时间性总和空间性总和空间性总和（四）细胞兴奋及其恢复过程中兴奋性的（四）细胞兴奋及其恢复过程中兴奋性的规律变化及其本质规律变化及其本质 分分 期与期与APAP对应关系对应关系 兴奋性兴奋性 刺激刺激绝对不应期绝对不应期 锋电位锋电位 无无 任何强大刺激任何强大刺激相对不应期相对不应期 负后电位前期负后电位前期 渐恢复渐恢复 阈上刺激阈上刺激超常期超常期负后电位后期负后电位后期 正常正常 阈下刺激阈下刺激低常期低常期正后电位正后电位 正常正常 阈上刺激阈上刺激 细胞在一次兴奋后其兴奋性要经历一个细胞在一次兴奋后其兴奋性要经历一个周期性周期性变化过程。（变化过程。（兴奋周期兴奋周期）绝对不应期的长短绝对不应期的长短决定了组织在单位时间内所决定了组织在单位时间内所能接受刺激能接受刺激产生兴奋的次数产生兴奋的次数。离子通道的三种功能状态：以离子通道的三种功能状态：以钠通道钠通道为例为例备用备用状态状态：通道处于静息状态，但能因刺：通道处于静息状态，但能因刺激而使之开放。激而使之开放。激活激活状态状态：细胞受刺激而兴奋时，钠通：细胞受刺激而兴奋时，钠通道被激活开放，钠离子大量内流，形成动作电道被激活开放，钠离子大量内流，形成动作电位去极相。位去极相。失活失活状态状态：超射值的顶点后钠通道开放：超射值的顶点后钠通道开放的概率几乎下降到零，已进入失活状态而不再的概率几乎下降到零，已进入失活状态而不再打开。打开。这种由这种由膜电位膜电位决定其功能状态的通道，称为决定其功能状态的通道，称为电压依赖式通道。电压依赖式通道。（五）兴奋在同一细胞上的传导（五）兴奋在同一细胞上的传导1.1.传导机制：传导机制：局部电流局部电流 2.2.传导方式传导方式：无髓鞘无髓鞘神经纤维神经纤维:依次传导依次传导(为近距离局部电流为近距离局部电流)有髓有髓鞘神经纤维鞘神经纤维:跳跃式传导跳跃式传导(为远距离局部电流为远距离局部电流)细胞受刺激产生细胞受刺激产生APAP时：时：(1)(1)膜对膜对NaNa+通透性突然增大通透性突然增大 (2)Na(2)Na+大量内流并达大量内流并达NaNa+平平 衡电位衡电位 (AP(AP的顶点的顶点 )APAP上升支的产生机制上升支的产生机制NaNa+快速内流快速内流（二）动作电位的产生机制（二）动作电位的产生机制 在在NaNa+通道失活的同时，通道失活的同时，激活激活K K+通道，使之开放，通道，使之开放，K K+外流外流。APAP下降支的产生机制下降支的产生机制K K+外流外流（三）动作电位的引起和传导（三）动作电位的引起和传导1.动作电位的引起动作电位的引起v膜内负电位去极化到能引起动作电位的临界值。膜内负电位去极化到能引起动作电位的临界值。v阈电位的绝对值比静息电位小阈电位的绝对值比静息电位小10mV10mV20mV20mV阈值（阈强度、阈刺激）：阈值（阈强度、阈刺激）：阈电位：阈电位：v引起细胞产生引起细胞产生APAP所需要的最小刺激强度。所需要的最小刺激强度。阈上刺激阈上刺激比阈刺激强的刺激。比阈刺激强的刺激。阈下刺激阈下刺激比阈刺激弱的刺激。比阈刺激弱的刺激。所以，所以，APAP引起的关键是引起的关键是:刺激要达阈值刺激要达阈值阈电位阈电位 APAP 膜去极化膜去极化大量大量NaNa+通道开放通道开放 即：不管哪种性质的刺激（物理、即：不管哪种性质的刺激（物理、化学、机械、电），只要能使膜去极化化学、机械、电），只要能使膜去极化达阈电位，即可自动引起达阈电位，即可自动引起APAP的爆发。的爆发。局部反应（局部反应（局部电位）局部电位）v在细胞受到阈下刺激的局部所产生的小于阈电位的去极化。在细胞受到阈下刺激的局部所产生的小于阈电位的去极化。特点：特点：(1)(1)不是不是“全或无全或无”(2)(2)电紧张传播，不能远传电紧张传播，不能远传 (3)(3)可以叠加。可以叠加。2.2.动作电位的传导：动作电位的传导：局部电流局部电流动作电位特征动作电位特征:(1)(1)“全或无全或无”性质性质 :动作电位的幅度和形状是动作电位的幅度和形状是“全或无全或无”的；的；(2)(2)可传播性：动作电位能沿细胞膜向周围不衰减可传播性：动作电位能沿细胞膜向周围不衰减性传导。性传导。第三节 肌细胞的收缩功能v肌组织的分类：肌组织的分类：形态学特点形态学特点:横纹肌、平滑肌横纹肌、平滑肌功能特性功能特性:骨骼肌、心肌、平滑肌骨骼肌、心肌、平滑肌神经支配神经支配:随意肌、非随意肌随意肌、非随意肌一、骨骼肌的收缩原理一、骨骼肌的收缩原理骨骼肌细胞内含有大量的肌原纤维骨骼肌细胞内含有大量的肌原纤维骨骼肌骨骼肌(横纹肌横纹肌)的细微结构的细微结构肌原纤维和肌小节肌原纤维和肌小节肌小节肌小节是指肌原纤维上相邻两条是指肌原纤维上相邻两条Z Z线之间的区域线之间的区域,是肌细胞收缩、舒张的最基本功能单位。是肌细胞收缩、舒张的最基本功能单位。肌动蛋白（肌纤蛋白）、原肌球蛋白肌动蛋白（肌纤蛋白）、原肌球蛋白 (原肌凝蛋白原肌凝蛋白)和肌钙蛋白组成。和肌钙蛋白组成。细肌丝细肌丝粗肌丝粗肌丝肌球蛋白（肌球蛋白（肌凝蛋白肌凝蛋白）组成，）组成，形似豆芽，分为头部形似豆芽，分为头部(横桥）和杆部。横桥）和杆部。肌丝的分子组成肌丝的分子组成1.1.CaCa2+2+肌钙蛋白与肌钙蛋白与CaCa2+2+结合结合2.2.2.2.肌钙蛋白变构肌钙蛋白变构原肌凝蛋白变构、移位原肌凝蛋白变构、移位 暴露肌动蛋白上横桥的结合位点暴露肌动蛋白上横桥的结合位点 横桥与之结合横桥与之结合3.3.横桥横桥ATPATP酶激活酶激活 ATPATP供能供能 横桥扭动、肌小节缩短横桥扭动、肌小节缩短4.4.CaCa2+2+肌钙蛋白与肌钙蛋白与CaCa2+2+分离分离横桥与肌动蛋白分离横桥与肌动蛋白分离 细肌丝弹性回位细肌丝弹性回位 肌小节恢复初长肌小节恢复初长原肌凝蛋白复位原肌凝蛋白复位收缩的过程收缩的过程收缩的过程收缩的过程-肌丝滑行学说肌丝滑行学说肌丝滑行学说肌丝滑行学说1.1.概念：将肌细胞的兴奋和机械收缩联系起来的中介概念：将肌细胞的兴奋和机械收缩联系起来的中介过程，称为兴奋过程，称为兴奋-收缩耦联。收缩耦联。2.2.结构基础：肌管系统，关键部位为三联管结构。结构基础：肌管系统，关键部位为三联管结构。二、骨骼肌的兴奋二、骨骼肌的兴奋二、骨骼肌的兴奋二、骨骼肌的兴奋-收缩耦联收缩耦联收缩耦联收缩耦联肌膜上的肌膜上的APAP经横管传向肌细胞深处经横管传向肌细胞深处三联管结构处的信息传递三联管结构处的信息传递肌质网对肌质网对CaCa2+2+的释放和再聚集的释放和再聚集兴奋兴奋-收缩耦联的主要步骤收缩耦联的主要步骤CaCa2+2+结构基础：结构基础：三联管三联管关键物质：关键物质：三、骨骼肌的收缩形式三、骨骼肌的收缩形式（一）等长收缩与等张收缩（一）等长收缩与等张收缩等长收缩等长收缩肌肉收缩时只有张力的增加而无长度的缩短肌肉收缩时只有张力的增加而无长度的缩短等张收缩等张收缩肌肉收缩时只有长度的缩短而肌张力保持不变肌肉收缩时只有长度的缩短而肌张力保持不变（二）单收缩与强直收缩（二）单收缩与强直收缩章 小 结1.1.细胞膜是细胞的屏障，也是各类物质进出细胞的场所，它细胞膜是细胞的屏障，也是各类物质进出细胞的场所，它以单纯扩散、易化扩散、主动转运和入胞与出胞等形式对不同的以单纯扩散、易化扩散、主动转运和入胞与出胞等形式对不同的物质进行转运。物质进行转运。2.2.细胞在安静状态下，膜两侧的电位为静息电位，当受到细胞在安静状态下，膜两侧的电位为静息电位，当受到有效刺激后转为动作电位。动作电位是细胞兴奋的标志，是人有效刺激后转为动作电位。动作电位是细胞兴奋的标志，是人体内信息传递的重要方式。体内信息传递的重要方式。3.3.肌肉收缩是细肌丝在粗肌丝之间滑行的结果。兴奋收肌肉收缩是细肌丝在粗肌丝之间滑行的结果。兴奋收缩耦联的关键物质是缩耦联的关键物质是CaCaCaCa2+2+2+2+，结构基础是三联管。，结构基础是三联管。