人体及动物生理学第三版课后习题答案.pdf
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1、人体及动物生理学课后习题答案第二章和第三章 第二章 细胞膜动力学和跨膜信号转导 1.哪些因素影响可通透细胞膜两侧溶质流动?脂溶性越高,扩散通量越大。易化扩散:膜两侧浓度梯度或电势差。由载体介导易化扩散:载体数量,载体越多,运输量越大;竞争性抑制物质,抑制物质越少,运输量越大。原发性主动转运:能量供应,离子泵多少。继发性主动转运:离子浓度梯度,转运 单纯扩散:膜两侧物质浓度梯度和物质脂溶性。浓度梯度越大蛋白数量。胞膜窖胞吮和受体介导式胞吞:受体数量,ATP 供应。胞吐:钙浓度变化。2.离子跨膜扩散有哪些主要方式?易化扩散:有高浓度或高电势一侧向低浓度或低电势一侧转运,不需要能量,需要通道蛋白介导
2、。如:钾离子通道、钠离子通道等。原发性主动转运:由低浓度或低电势一侧向高浓度或高电势一侧转运,需要能量供应,需要转运蛋白介导。如:钠钾泵。继发性主动转运:离子顺浓度梯度形成能量供其他物质跨膜转运。需要转运蛋白参和。3.阐述易化扩散和主动转运特点。易化扩散:顺浓度梯度或电位梯度,转运过程中需要转运蛋白介导,通过蛋白构象或构型改变,实现物质转运,不需要消耗能量,属于被动转运过程。由载体介导易化扩散:特异性、饱和现象和竞争性抑制。由通道介导易化扩散:速度快。主动转运:逆浓度梯度或电位梯度,由转运蛋白介导,需要消耗能量。原发性主动转运:由 ATP 直接提供能量,通过蛋白质构象或构型改变实现物质转运。如
3、:NA-K 泵。继发性主动转运:由离子顺浓度或电位梯度产生能量供其他物质逆浓度转运,间接地消耗ATP。如:NA-葡萄糖。4.原发性主动转运和继发性主动转运有何区别?试举例说明。前者直接使用 ATP 能量,后者间接使用 ATP。原发性主动转运:NA-K 泵。过程:NA-K 泵和一个 ATP 结合后,暴露出 NA-K 泵上细胞膜内侧3个钠离子高亲结合 位点;NA-K 泵水解 ATP,留下具有高能键磷酸基团,将水解后 ADP 游离到细胞内液;高能磷酸键释放能量,改变了载体蛋白构型。载体向细胞外侧开放,同时降低了和钠离子亲和性,钠离子被释放到细胞外液;伴随着钠离子外运,磷酸基团从载体解脱进入细胞内液,
4、同时提供了载体对钾离子亲和性,并暴露出2个钾离子结合位点;1个新 ATP 分子和 NA-K 泵结合,载体构型改变向细胞内侧开放,同时释放出钾离子,又开始一个新循环。继发性主动转运:NA-葡萄糖。过程:载体面向胞外,此时和 NA 结合位点有高亲和力,和葡萄糖结合位点有低亲和力;当NA 和载体结合后,和葡萄糖结合亲和力增大,和葡萄糖结合;两种物质和载体结合导致载体变构,载体转向细胞内;NA 被释放,导致载体和葡萄糖结合亲和力降低,葡萄糖同时被释放到细胞内。5.阐述继发性主动转运过程中通过同向转运和反向转运NA 和溶质移动方向。细胞外液中 NA 多于细胞内液中 NA。因为继发性主动转运是由离子顺浓度
5、梯度提供能量,所以,NA 由细胞外向细胞内移动。同向转运时,溶质移动方向和 NA 移动方向一致,即从细胞外向细胞内移动,由低浓度向高浓度移动。如:葡萄糖,氨基酸。反向转运时,溶质移动方向和 NA 移动方向相反,即从细胞内想细胞外移动,由低浓度向高浓度移动。如:肾小管分泌 H、K。6.试述 G 蛋白偶联信号转导特点。通过产生第二信使实现信号转导。G 蛋白通过激活或抑制其靶酶,调节第二信使产生 和浓度变化。膜表面受体是和位于膜内侧G 蛋白相偶联启动了这条通路。一种受体可能涉及多种 G 蛋白偶联作用,一个 G 蛋白可和一个或多个膜效应蛋白偶联。信号放大:由于第二信使物质生成经多级酶催化,因此少量膜外
6、化学信号分子和受体结合,就可能在胞内生成数量较多第二信使分子,使膜外化学分子携带信号得到了极大放大。7.比较化学门控通道和电压门控通道信号传递特点。化学门控通道 电压门控通道 激活条件 细胞外和化学分子结合 细胞内信息分子 膜两侧电位变化 激活结果 离子通道开放 通道开放和关闭 举例 乙酰胆碱 NA、K、CA 通道 第三章 神经元兴奋和传导 1.简述神经细胞静息膜电位形成离子机制。由于膜内外存在不同离子浓度,膜对这些离子具有不同通透性,导致了静息膜电位产生。在静息状态时,膜电位保持恒定不变,离子透膜净流动速率为零。所有被动通透力都和主动转运力平衡。尽管存在极大地相反方向 NA 和 K 浓度梯度
7、,在胞外存在稍多正电荷和在胞内存在稍多负电荷,膜电位仍始终保持在一个稳定状态。尽管此时仍然存在离子被动渗透和主动泵出,但胞内、胞外之间电荷交换却能保持准确平衡,通过这些力建立膜电位因此能始终维持在一个恒定水平。2.何谓离子平衡电位?试述K 平衡电位和静息膜电位关系。平衡电位:离子浓度差和电位差相等时,离子处于动态平衡状态,此时为离子平衡电位。静息时,膜对 K 离子具有通透性,对 NA 通透性很小,由于 K 胞内外浓度比为30:1,因此 K 向胞外流动,当浓度差和电位差相等时,达到 K 平衡电位。在此过程中,因为有少量 NA 通过漏 NA 通道向胞内扩散,因此抵消了一部分 K 形成电位,因此膜静
8、息电位小于 K 平衡电位。3.简述动作电位形成离子机制。细胞膜处于静息状态时,膜通透性主要表现为 K 外流。当细胞受到一个阈下刺激时,NA 内流,而 NA内流会造成更多 NA 通道打开。当到达阈电位时,NA 通道迅速大量开放,NA 内流,造成细胞静息状态时内负外正变为内正外负。到达峰电位时,NA 通道失活,K 通道打开,K 外流,逐渐复极化到静息水平电位。因为复极化力比较大,会形成比静息电位更负超极化,之后再恢复到静息电位水平。4.试述在阈电位水平时,膜K 通道和 NA 通道发生变化。阈电位水平时,NA 通道大量迅速开放,造成 NA 离子快速内流,形成去极化,达到峰电位。在 NA 通道打开同时
9、,K 通道也在打开,但是 K 通道比 NA 通道开放速率慢,因此对 K 通透性增加也较缓慢,K 外流对抗 NA 内流。5.在动作电位期间,除极化形成超射值为何小于NA 平衡电位值?到达峰电位时,NA 通道开始关闭并进入失活态,NA 通透性下降到它静息状态水平。当膜到达阈电位时,首先是激活态们迅速开放引起膜除极化,使通道转换成开放构型。在通道开放同时也启动了通道关闭过程,通道构型变化打开了通道,同时也使失活态门小球和开放门受体相结合,阻塞了离子通透孔道。和迅速开放通道相比,失活态门关闭速度较慢。在激活态门开放之后、失活态门关闭之前,NA 快速流入细胞内,导致动作电位达到峰值,之后失活态门开始关闭
10、,膜对NA 通透性一直降至静息膜电位水平。6.何谓神经纤维跳跃传导?简述跳跃传导形成机制。有髓鞘纤维局部电流是以一种非均匀、非连续方式由兴奋区传导至静息区,即局部电流可由一个郎飞结跳跃至邻近下一个或下几个郎飞结,这种冲动传导方式称为跳跃传导。郎飞结可以导致电阻分布不均匀性:由于多层髓鞘高度绝缘性作用致使电阻极高;相反,结区轴突膜可直接接触细胞外液,电阻要低多。在结间区 NA 通道很少,但在结区 NA 通道密度很高。7.试用离子通道门控理论解释神经细胞兴奋绝对不应期和相对不应期现象。绝对不应期:有三个阶段。第一个阶段:在阈电位水平时,NA 激活态和失活态门均处于打开状态,此时已经处于对刺激发生反
11、应阶段,不能对其他刺激再发生反应。第二阶段:峰电位之后,失活态门关闭,没有开放能力。此时不论怎么样刺激,都不会引起通道打开。第三阶段:NA 通道失活态门逐渐打开,激活态门关闭,到达静息状态时,激活态门关闭,失活态门关闭,有开放能力。相对不应期:膜兴奋性逐渐上升,但仍低于原水平,需用比正常阈值强刺激才能引起兴奋。在此期间,一些 NA 通道仍处于失活状态,部分 NA 通道重新恢复到静息水平。人体及动物生理学课后习题答案第四章和第五章 第四章 突触传递和突出活动调节 1.简述神经肌肉接头信号传递基本过程。动作电位到达突触前运动神经终末;突出前膜对 CA 通透性增加,CA 沿其电化学梯度内流进入轴突终
12、末;CA 驱动 ACH 从突出囊泡中释放至突触间隙中;ACH 和终板膜上 ACH 受体结合,增加了终板膜对 NA和 K 通透性;进入终板膜NA 数量超过流出终板膜 K 数量,使终板膜除极化,产生 EPP;EPP 使邻近肌膜除极化至阈电位,引发动作电位并沿肌膜向外扩布。2.比较兴奋性突触后电位和抑制性突触后电位异同点。相同点 不同点 兴奋性突触后电位 抑制性突触后电位 突触前膜兴奋并释放化学递质 兴奋性化学递质 抑制性化学递质 化学递质和后膜受体结合,提高某些离子通透性 提高 NA、K、CL,尤其是对 NA 通透性 提高 K、CL,尤其是对 CL 通透性 突触后膜产生电位反应 除极化 超极化 对
13、突触后神经元产生影响 兴奋 抑制 3.简述突出前抑制调节机制。突出前抑制是通过突触前轴突末梢兴奋而抑制另一个突触前膜递质释放,从而使突触后神经元呈现出抑制效应。神经元 B 和神经元 A 构成轴突轴突型突触;神经元 A 和神经元 C 构成轴突胞体型 突触。神经元 B对神经元 C 没有直接产生作用,但可通过对神经元 A 作用来影响神经元 C 递质释放。同时刺激神经元 A 和神经元 B,神经元 B 轴突末端会释放递质,使神经元 A 较长时间除极化,尽管这种除极化能够达到阈电位水平,但此时进入神经元 ACA 将低于正常水平,因此由神经元 A 释放递质减少,继而使神经元 C 突触后膜不易达到阈电位水平产
14、生兴奋,故出现抑制效应。4.举例说明传入侧支性抑制和回返性抑制特点及功能意义。传入侧支性抑制:此种抑制能使不同中枢之间活动协调起来,即当一个中枢发生兴奋时,另一个中枢则发生抑制,从而完成某一生理效应。回返性抑制:这种抑制可使神经元兴奋及时停止,并促使同一中枢内许多神经元之间活动步调一致。因此,属于负反馈调节范围。5简述神经递质和神经调质异同,举例说明在一些情况下,神经递质和神经调质之间无截然界限。相同点:在神经元内合成;贮存在神经元并能释放一定浓度量;外源性分子能模拟内源性神经递质;在突触间隙能够消除或失活。不同点 神经递质 神经调质 相对分子质量 相对分子质量100数百 数百数千 合成和贮存
15、 在神经细胞内由合成酶自小分子前体合成,经轴浆运输到神经末梢,贮存于大、小囊泡内,可吸收重复利用,或在末梢合成 自胞体内核糖核蛋白体生成大分子多肽前体,经裂解酶加工产生并存储于大囊泡 重吸收 在神经末梢释放后,可以部分地被重吸收,被重复利用 释放后不能被重吸收,必须重新合成,有轴浆运输补充 突触联系 通过经典突触联系而作用于效应细胞传递物质 轴突末梢释放,作用于靶细胞受体,通常经过第二信使而起作用 作用时间 快速而短暂 缓慢而持久 突触前高频刺激能在较大范围内提高 CA 水平,因此可引起神经递质和神经调质共同释放。6举例说明 G 蛋白偶联受体信号通路信息传递结构和功能特征。心肌细胞膜上 M 型
16、 ACH 受体:效应酶为内向整流 K 通道。结构特征:由三部分组成,第一类为识别外来化学调节因子并和之相结合受体。第二类蛋白是 G 蛋白,有a、b、r 三个亚单位组成,结合在受体细胞内一侧。第三类蛋白为效应器酶,可能是离子通道,也可能是某种酶。功能特征:受体和配体结合后,G 蛋白 a 和 b、r 分离,和效应器酶结合并激活此酶,导致第二信使生成,第二信使再激活它效应酶,最终引起离子通道开放或引起其他一些细胞效应。第五章 骨骼肌、心肌和平滑肌细胞生理 1试比较心室肌动作电位和骨骼肌动作电位异同点。相同点 不同点 心室肌动作电位 骨骼肌动作电位 除极化期为NA 通道开放造成 0期:快 NA 通道
17、NA 快速内流 有复极化期 1期:快速复极早期,K 外流 由 K 外流造成 2期:平台期,CA 内流 K 外流 3期:快速复极末期,K 外流 动作电位持续时间 长;除极化和复极化相差时间大 短;除极化和复极化相差时间小 有不应期 时间长 时间短 可连续刺激 不产生强直收缩 可以产生强直收缩 2.试比较骨骼肌、心肌和平滑肌收缩过程中钙离子作用。骨骼肌:CA 和肌钙蛋白结合,引起肌钙蛋白分子构象改变,这种构象继而导致了原肌球蛋白构象也发生某些改变,结果使原肌球蛋白双螺旋结构发生一定程度扭转,暴露出原来被其抑制肌动蛋白和横桥结合位点,是横桥球头和肌动蛋白结合。平滑肌:四个钙离子和钙调蛋白结合形成复合
18、体,该复合体和肌球蛋白轻链激酶结合并激活了此酶,激活肌球蛋白轻链激酶使用 ATP,使位于肌球蛋白球头肌球蛋白轻链磷酸化,磷酸化横桥被激活,和肌动蛋白结合。心肌:外源性钙离子进入,促发了贮存在肌质网中钙离子释放,达到可兴奋浓度后,钙离子和肌钙蛋白C 结合,解除了原肌球蛋白对肌动蛋白和肌球蛋白结合位点抑制。心肌收缩必须依赖于外源钙离子供给和启动。3.简述骨骼肌收缩横桥周期主要过程。在肌球蛋白和肌动蛋白结合前静息状态,肌球蛋白横桥部分水解 ATP 成 ADP 和 PI。ADP 和 PI 依然紧密结合在肌球蛋白上,能量贮存在横桥中。钙离子释放后和 TNC 结合使原肌球蛋白构象改变,暴露了移动蛋白和横桥
19、结合位点,使横桥和肌动蛋白结合,无钙离子释放时,肌纤维处于静止状态。肌球蛋白发生构象改变,横桥头部拖动肌动蛋白细肌丝向肌节中间移动,ADP 和 PI 被释放。此过程使贮存在横桥头部 ATP 化学能量转换成横桥摆动机械能。横桥头摆动结束后,如果没有新 ATP 进入,则肌动蛋白和肌球蛋白保持一种僵直结合状态,新 ATP 结合到已释放 ADP 和 piATP 酶位点,解除横桥头和肌动蛋白连接,横桥恢复初始构型,ATP 被水解准备迎接下一个横桥周期。4.简述为何肌收缩力和初始肌节长度有关,并解释其内在机制。产生最大等长收缩肌张力时肌长称为最适长度。有关原因是:和细肌丝结合横桥数量。当肌长大于最适肌长时
20、,肌长度增加,I 带中细肌丝和 A 带粗肌丝相互作用范围减小,横桥和肌动蛋白结合位点数量减少,因而限制了收缩力。当肌长为最适肌长时(机体正常状态下肌长度),粗肌丝上每个横桥都能和细肌丝作用,因而能产生最大收缩力。当肌长小于最适肌长时,两侧细肌丝穿过 M 线并产生叠加,限制了横桥和肌动蛋白作用,造成收缩力下降。5.简述单位平滑肌两种类型自动除极化电位产生特点。起搏点电位:自动起搏点平滑肌细胞能特异性产生动作电位,但是没有收缩功能,数量很少,仅集中分布在某些特殊部位。一旦起搏点电位产生,便会迅速传遍所有合胞体细胞并引起它们共同收缩,此过程不需要任何神经信号输入。慢波电位:膜自动周期性交替发生超极化
21、和复极化电位波动,和 NA 跨膜主动转运有关。膜电位超极化时远离阈电位,复极化时接近阈电位。一旦达到阈电位,就会爆发一串动作电位。慢波电位并非总会达到阈电位,但慢波电位振荡却会持续存在。人体及动物生理学课后习题答案第六章和第七章 第六章 神经系统 1.神经胶质细胞有几种类型?简述其结构及功能特点。1)星形胶质细胞:最大胶质细胞,胞体直径为35微米,有血管足。功能是:星形胶质细胞通过其长突起交织成支持神经元支架;通过血管周足和突起联系,分布于毛细血管和神经元之间,对神经元营养和代谢发挥作用,它们产生神经营养因子对维持神经元生长、发育也发挥重要作用。此外,它们还参和血-脑屏障构筑、脑损伤修复,以及
22、在胚胎发育期间引导神经元向靶区迁移等。2)少突胶质细胞:突起少而短,胞体直径13微米。功能是:分布于白质神经纤维之间和灰质神经元胞体周围,围绕神经轴突形成绝缘髓鞘。3)小胶质细胞:体小致密,呈长形。功能是:是中枢神经系统中免疫防御细胞,具有吞噬功能。4)室管膜细胞:有一些带有纤毛。功能是:具有肝细胞功能,它们能形成神经胶质细胞和神经元前体细胞,可迁移到某些脑区,进一步分化成神经元。2.阐述肌梭结构、神经支配及功能特征。1)结构:形状为梭形,直径约100微米,长约 10mm,外包以结缔组织囊,囊内含212根肌纤维,称为梭内肌纤维。2)神经支配:能够同时激活a 和 r 运动神经元,使梭内肌和梭外肌
23、共同收缩。由于r 运动神经元随 a 运动神经元同时被激活,梭内肌梭内肌纤维两端部分收缩,使中间非收缩部分拉长绷紧,使其能在一个较宽肌肉长度变化范围内对牵拉维持很高敏感性。3)功能:感受肌肉拉长。许多运动单位收缩能使肌肉产生一定张力,出现取消或对抗被动牵引效果。3.何为 a 运动神经元和 r 运动神经元协同活动?阐述其活动功能意义。在正常运动中,a 和 r 神经元是同时受到刺激,这种现象叫做 a 和 r 协同活动。功能意义:由于 r 运动神经元随 a 运动神经元同时被激活,梭内肌梭内肌纤维两端部分收缩,使中间非收缩部分拉长绷紧,使其能在一个较宽肌肉长度变化范围内对牵拉维持很高敏感性。4.简述牵张
24、反射和反牵张反射协同参和机体肌张力调节机制。1)相位牵张反射:是快速牵拉肌肉,兴奋了 Ia 类传入纤维引起反应。感受器位于核袋纤维和核链纤维核袋区处初级终末,即由肌梭中初级传入终末兴奋引起。2)紧张性牵张反射:感受器是肌梭中 Ia 和 II 类传入纤维终末。是脊髓反射活动结果,是一种自动反馈调节过程。是梭肌中次级传入终末兴奋引起。作用是使骨骼肌维持一种轻度持续收缩状态,产生一定张力,对维持姿势有至关作用。3)反牵张反射:感受器为高尔基腱器官,位于股直肌中。调节机制:传入纤维进入脊髓和中间神经元形成突触联系,它们和 a 运动神经元没有形成单突触神经联系。在此环路中包括两个中间神经元:其中一个是抑
25、制性中间神经元,它抑制支配股直肌 a 运动神经元;另一个是兴奋性中间神经元,它兴奋支配其拮抗肌 a 运动神经元。最终结果是引起股直肌产生一个较大收缩并使姿势维持在合适状态。5.简述皮质运动区对躯体运动控制特点。1)一侧大脑皮质运动区主要调节和控制对侧躯体运动,而头面部肌肉多属双侧性支配,咀嚼及喉部运动肌肉均受双侧运动区支配;2)运动区具有精确地功能定位,一定运动区支配一定部位躯体和四肢,在空间方位关系上呈现一种头足倒置式样安排,但头面部代表区在皮质位置仍然是正置;3)身体不同部位在皮质所占代表区大小不同,主要取决于所支配器官运动精确和复杂程度,手和头面部占有更大区域,躯干所占部分很小;4)以适
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