第一章细胞的基本结构.ppt

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1、Animal physiology2023-11-16Animal physiology2第一章第一章 细胞的基本功能细胞的基本功能2023-11-16Animal physiology3第一章第一章 细胞的基本功能细胞的基本功能目的和要求目的和要求1、了解细胞兴奋和兴奋性的关系。、了解细胞兴奋和兴奋性的关系。2、掌握静息电位和动作电位的概念、特点和形成、掌握静息电位和动作电位的概念、特点和形成的离子机制的离子机制3、掌握局部兴奋特点和产生机制，和兴奋在同一、掌握局部兴奋特点和产生机制，和兴奋在同一细胞上的传导机制及特点细胞上的传导机制及特点4、掌握兴奋在细胞间传递的方式和特点。、掌握兴奋在细

2、胞间传递的方式和特点。2023-11-16Animal physiology4主要内容主要内容第一节第一节 细胞膜的结构和物质转运功能细胞膜的结构和物质转运功能(自学自学)第二节第二节 细胞的跨膜信息传递（省略）细胞的跨膜信息传递（省略）第三节第三节 细胞的兴奋性和生物电现象细胞的兴奋性和生物电现象 -重点、难点重点、难点第四节第四节 兴奋在细胞间的传递兴奋在细胞间的传递第五节第五节 肌肉的收缩肌肉的收缩(选讲选讲)2023-11-16Animal physiology5第三节第三节 细胞的兴奋性细胞的兴奋性和生物电现象和生物电现象一、细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件一、细胞的兴奋性和刺激引起

3、兴奋的条件二、细胞的生物电现象及其产生机制二、细胞的生物电现象及其产生机制三、动物电位的引起和同一细胞上的传导三、动物电位的引起和同一细胞上的传导动作电位涉及的离子转运通道动作电位涉及的离子转运通道 Na+-K+泵泵-Na+外流、内流，构成细胞内外离子浓度差。外流、内流，构成细胞内外离子浓度差。K+非门控通道非门控通道-K+外流，构成静息电位。外流，构成静息电位。Na+快门控通道快门控通道-Na+内流构成动作电位的上升支内流构成动作电位的上升支K+慢门控通道慢门控通道-K+外流，构成动作电位的下降支外流，构成动作电位的下降支Na+-K+泵泵构成离子浓度差构成离子浓度差Na+外流外流K+内流内流

4、Na+快门控通道快门控通道K+非门控通道非门控通道K+慢门控通道慢门控通道膜外为膜外为0 0，膜内为负，膜内为负跨膜电位升跨膜电位升高高正值正值跨膜电位降低跨膜电位降低负值负值2023-11-16Animal physiology7离子通道介导的跨膜信号传导离子通道介导的跨膜信号传导化学门控通道化学门控通道(chemical gated ion channel)-N型型Ach受体、受体、-氨基丁酸受体、甘氨酸受体氨基丁酸受体、甘氨酸受体等等。电压门控通道电压门控通道(voltage gated ion channel)-Na+、K+、Cl-、Ca2+通道。机械门控通道机械门控通道(mechan

5、ically-gated ion channel)-内耳毛细胞顶部细胞膜的通道蛋白，可被听毛弯曲(机械振动引起)变形牵拉而激活(详感官章)。补充内容补充内容电鳐的电鳐的N型受体：型受体：N-肌肉接头肌肉接头 由由、四种亚基组四种亚基组成。每个成。每个N受体由受体由2个个亚基和亚基和、亚基组成五聚体，以亚基组成五聚体，以形成中间带孔的跨细胞膜通道形成中间带孔的跨细胞膜通道，即，即N受体离子通道。受体离子通道。Ach亚基亚基受体蛋白结构受体蛋白结构改变离子通道开放改变离子通道开放Na+-K+通通道开放道开放(3:2)产生终板电位产生终板电位(EPP)当终板电位达到阈值当终板电位达到阈值Na+、Ca

6、2+内流内流产生动作产生动作电位电位引起肌肉收缩。引起肌肉收缩。2023-11-16Animal physiology82023-11-16Animal physiology92023-11-16Animal physiology102023-11-16Animal physiology11Na+通道：通道：有两道门，静息时，激有两道门，静息时，激活门关闭着，失活门开着；活门关闭着，失活门开着；去极化时去极化时(NC-70mv)，Na+通通道激活，激活门和失活门都道激活，激活门和失活门都开放，开放，Na+内流内流;30mv(ENa)Na+通道很快失活，激活门仍通道很快失活，激活门仍开着，但失活

7、门却关闭，开着，但失活门却关闭，Na+不能内流；不能内流；Na+通道失活后，通道失活后，只有恢复到静息状态只有恢复到静息状态(激活门激活门关闭、失活门打开关闭、失活门打开)-不应不应期，通道才能在新的去极化期，通道才能在新的去极化下再进入开放状态下再进入开放状态。K+通道通道 只有一道门，激活较延迟只有一道门，激活较延迟(-60-55mv)，而且没有失活状态，可直接恢复到静息时的而且没有失活状态，可直接恢复到静息时的关闭状态。关闭状态。2023-11-16Animal physiology122023-11-16Animal physiology13一、细胞的兴奋性和一、细胞的兴奋性和刺激引起

8、兴奋的条件刺激引起兴奋的条件2023-11-16Animal physiology1.细胞的兴奋性细胞的兴奋性(excitability)组织或细胞受到外界刺激发生反应的能力，组织或细胞受到外界刺激发生反应的能力，称为兴奋性，或应激性。称为兴奋性，或应激性。兴奋兴奋(excitation)-发生反应（肌细胞收缩或腺细胞分泌）发生反应（肌细胞收缩或腺细胞分泌）由静到动、或由弱变强；由静到动、或由弱变强；抑制抑制(inhibition)-反之称为抑制。反之称为抑制。习惯上称习惯上称神经、肌细胞以及某些腺细胞神经、肌细胞以及某些腺细胞为可兴为可兴奋细胞或可兴奋组织。兴奋的奋细胞或可兴奋组织。兴奋的共

9、同特征是产生动作共同特征是产生动作电位电位(action potential,Ap)。故。故兴奋等同于动作电兴奋等同于动作电位的同义语。位的同义语。14刺激的强度、持续时刺激的强度、持续时间及强度对于时间的变化间及强度对于时间的变化率（斜率）率（斜率）临界值临界值(最小最小值值)最小刺激强度与时间最小刺激强度与时间呈反比。呈反比。基强度（基强度（rheobase）时值（时值（chronaxie）阈值（阈值（threshold）-阈下阈下 阈上阈上2023-11-16Animal physiology152.刺激引起兴奋的条件刺激引起兴奋的条件时间时间-强度曲线强度曲线(strength-dur

10、ation curve)细胞兴奋性变化细胞兴奋性变化神经反射试验神经反射试验2023-11-16Animal physiology161 先行阈上刺激先行阈上刺激-神经元兴奋神经元兴奋2 固定不同时间间隔，再行第二次阈上刺激固定不同时间间隔，再行第二次阈上刺激3 稍后，第三次阈下刺激稍后，第三次阈下刺激结果结果1 1 神经元兴奋时，第二次刺激强度无论多强大，神经神经元兴奋时，第二次刺激强度无论多强大，神经元不会第二次兴奋元不会第二次兴奋-兴奋性下降为零2 2 在第一次兴奋后一段时间内，第二次阈上刺激可以在第一次兴奋后一段时间内，第二次阈上刺激可以引起第二次的兴奋引起第二次的兴奋-兴奋性开始恢复

11、3 3 阈下刺激也可以引起兴奋阈下刺激也可以引起兴奋-兴奋性超过正常细胞兴奋性变化细胞兴奋性变化2023-11-16Animal physiology172023-11-16Animal physiology18 从静息电位达到去极化的阈电位是产生从静息电位达到去极化的阈电位是产生动作电位的必要条件。动作电位的必要条件。一般说来，一般说来，细胞兴奋性细胞兴奋性的高低的高低与细胞的与细胞的静息电位和阈电位的差值呈反变关系静息电位和阈电位的差值呈反变关系，即差，即差值愈大，细胞愈不容易产生动作电位，兴奋值愈大，细胞愈不容易产生动作电位，兴奋性愈低；差值愈小，细胞愈容易产生动作电性愈低；差值愈小，细

12、胞愈容易产生动作电位，兴奋性愈高。位，兴奋性愈高。生物电生物电 (Bioelectricity)(Bioelectricity)有生命的物质活动过程中伴随的电变化有生命的物质活动过程中伴随的电变化(现象现象)。2023-11-16Animal physiology19二、细胞的生物电现象及其产生机制二、细胞的生物电现象及其产生机制2023-11-16Animal physiology202023-11-16Animal physiology21（transmembrane resting potential,RP）未受刺激、处于静息状态时，细胞膜内外两侧的电未受刺激、处于静息状态时，细胞膜内外

13、两侧的电位差称为跨膜静息电位，简称静息电位，表现为位差称为跨膜静息电位，简称静息电位，表现为“内内负外正负外正”。高：高：NC和心肌和心肌 70mv；骨骼肌；骨骼肌 90mv；平滑肌平滑肌C-50-60mv低：红细胞低：红细胞 -10mv。表示表示:以膜外为生理零电位，大小是指其绝对值。以膜外为生理零电位，大小是指其绝对值。2023-11-16Animal physiology22静息电位产生的机制静息电位产生的机制 膜学说膜学说(1902年年Bernstein)认为：认为：细胞膜内、外细胞膜内、外K+分布不均匀；分布不均匀；细胞膜不同功能状态下，对离子通透性不同；细胞膜不同功能状态下，对离子

14、通透性不同；这种离子分布的不均匀，靠这种离子分布的不均匀，靠Na+泵活动维持泵活动维持 Na+-K+泵泵将将K+泵入细胞内、泵入细胞内、Na+泵到细胞外泵到细胞外Na+-K+泵泵(sodium-potassium pump)2023-11-16Animal physiology23钠钾泵的生理作用钠钾泵的生理作用1.由由Na+泵活动造成的泵活动造成的细胞内高细胞内高 K+(20-50倍倍)、细胞外高、细胞外高Na+(5-14倍倍)，是许多代谢反，是许多代谢反应进行的必要条件应进行的必要条件(动作电位复极化动作电位复极化)。2.维持细胞正常形态维持细胞正常形态。3.形成形成势能贮备势能贮备，即，

15、即Na+、K+在细胞膜内外在细胞膜内外的的浓度势能浓度势能，这是，这是可兴奋细胞（组织）兴可兴奋细胞（组织）兴奋的基础奋的基础。2023-11-16Animal physiology24静息状态下膜对离子有选择性通透性静息状态下膜对离子有选择性通透性 K+Cl-Na+A-2023-11-16Animal physiology252023-11-16Animal physiology262023-11-16Animal physiology27药理学的解释药理学的解释 Na+-K+泵将泵将K+泵入细胞内、泵入细胞内、Na+泵到细泵到细胞外，而细胞内高的胞外，而细胞内高的K+浓度使（非门控通道）浓

16、度使（非门控通道）K+通道打开，通道打开，K+外流（不能离细胞膜很远），外流（不能离细胞膜很远），而细胞内而细胞内Cl-和大分子蛋白不能透出，形成内和大分子蛋白不能透出，形成内负外正的膜电位布局负外正的膜电位布局-静息电位，阻止静息电位，阻止K+进进一步外流，最终形成一步外流，最终形成K+平衡电位。平衡电位。Na+-K+泵泵维持静息电位具有重要的意义。维持静息电位具有重要的意义。2023-11-16Animal physiology28静息电位静息电位K+平衡电位平衡电位 1939年年Hodgkin等第一次精确地测出等第一次精确地测出静息电位：枪乌贼实测静息电位：枪乌贼实测 77mv，计算，计算-87mv；骨骼肌实测；骨骼肌实测 90mv，计算，计算-95mv。实测值与实测值与K+平衡电位计算值非常接近（略平衡电位计算值非常接近（略小于后者）。小于后者）。一般认为静息时膜对一般认为静息时膜对Na+也有极小的也有极小的通透性，小量的通透性，小量的Na+透入膜内抵消一部分透入膜内抵消一部分K+外移的结果。外移的结果。2023-11-16Animal physiology29（action