本《生理学》细胞.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,*,第一节 细胞膜的基本结构和物质转运功能,一、,细胞膜的化学组成和分子结构,（,一,）,膜的化学,组成,1,膜,脂质,2,膜蛋白：,转运,物质、传递,信息,3,膜糖类,（,二,）,膜的,分子结构,液态,镶嵌模型,(,fluid mosaic model,),生 理 学 第二章 细胞的基本功能,二、细胞膜的物质转运功能,（,一,）,被动转运,顺浓度梯度、不直接耗能,1,单纯扩散,脂溶性的小分子物质(,O,2,、CO,2,等)透过脂质双分子层，从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧的,自由,扩散，称为单纯扩散,。,特点：教材第,7,页。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,一,）,被动转运,2,易化扩散,概念：教材第,7,页。,（,1,）,经,通道,的,易化扩散,电压,门控通道(,voltage-gated channel,),化学门控,通道,(,chemically-gated channel,),机械门控通道(,mechanically-gated channel,),（,2,）,经,载体,的,易化扩散,特征：,教材第,9,页。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,第二节 细胞的信号转导,细,胞外信号,膜的某些结构,细胞内信号,一,、细胞通讯的方式,1,缝隙连接,2,借助细胞表面蛋白的细胞-细胞互相作用,3,信号分子介导的细胞通讯,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,二、化学信号分子介导的细胞信号转导,（,一,）,细胞信号转导系统的组分,1,信号分子,（,1,）,种类：亲脂性、亲水性,（,2,）,分泌方式：旁分泌、自分泌、远距离分泌、神经分泌。,2,受体,（,1,）,种类：膜受体、胞内受体,（,2,）,受体与配体结合的特性：教材,15,页。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,一,）,细胞信号转导系统的组分,3,第二信使,（,1,）,环腺苷酸(,cAMP,),（,2,）,环鸟苷酸(,cGMP,),（,3,）,二酰甘油(,DG,),（,4,）,三磷酸肌醇(,IP,3,),（,5,）,Ca,2+,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,二,）,G,蛋白及,G,蛋白耦联受体介导的信号转导,1G,蛋,白,2G,蛋白耦联受体介导的信号转导,（,1,）,cAMP,-,PKA,途径,（,2,）,IP,3,-,Ca,2+,途径,（,3,）,DG,-,PKC途径,（,三,）,酶,耦联受体介导的信号转导,1,受体酪氨酸激酶,介导的信号转导,2,酪氨酸激酶,耦联,受体,介导的信号转导,3,受体鸟苷酸环化酶,介导的信号转导,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,四,）,离子通道,耦联受体介导的信号转导,外界,信号,(通常是神经递质),离子通道的受体,通道的通透性改变,带电离子移动,膜电位改变,该,细胞功能改变。,骨骼肌终板膜的,化学,门控通道。,（,五,）,信号转导途径之间的交互对话,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,第三节,生物电现象和兴奋性,一、静息电位及其产生机制,（,一,）,静息电位,细胞在静息状态下(即未受到刺激时),存在,于细胞膜内外两侧的电位差，称为静息电位(,resting potential，RP,)。,膜外带正电，膜内带负电。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,一,）,静息电位,膜电位的变化：,极,化,(,polarization,),超极化(,hyperpolarization,),去极化(,depolarization,),复极化(,repolarization,),生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,二,）,静息电位的产生机制,1,细胞内高,K,+,，细胞外高,Na,+,。,2,安静时细胞膜主要对,K,+,有通透性。,3,浓度差使,K,+,外流,膜外带正电，膜内带负电,产生,电场力，阻止,K,+,外流。,4,浓度差,电场力时，,K,+,外流达到平衡，此时膜两侧电位差即为,静息,电位，在数值上接近于,K,+,平衡电位(,E,K,)。,影响静息电位水平的因素：教材,22,页。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,二、动作电位及其产生机制,（,一,）,动作电位,可兴奋细,胞受到适当的刺激时，细胞膜在静息电位的基础上产生一个迅速的、可逆的、可传导的电位,变化,，称为动作电位,(,action potential，AP,),。,动,作电位的,过程,：,锋,电位,：去极相,(,升支,),、复极相,(,降支,),后,电位：负后电位,(,后去极化,),正,后电位,(,后超极化,),生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,二,）,动作电位的产生机制,教材,23,页图,2,-,16,1,去极相：,Na,+,通道开放，,Na,+,内流。,2,复极相：,K,+,通道开放，,K,+,外流。,3,复极化后，通过钠泵的活动，恢复膜两侧,Na,+,和,K,+,的分布。,（,三,）,影响动作电位的因素：教材,24,页,（,四,）,研究膜电流与单通道电流的技术,电压固定技术、,膜片钳,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,三、刺激与兴奋,（,一,）,刺激与兴奋的一般概念,刺,激,(,stimulus,),反,应,(,response,),兴奋(,excitation,),抑制(,inhibition,),兴奋性(,excitability,),生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,一,）,刺激与兴奋的一般概念,可兴奋组织、可兴奋细胞,可细胞兴奋时共有的特征是产生动作电位。,兴奋可看作是动作电位及其产生的过程。,兴奋性可被认为是可兴奋细胞接受刺激后产生动作电位的能力。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,二,）,刺激引起兴奋的条件,1,刺激的强度。,动作电位的,“,全或无,”,现象。,2刺,激的作用时间。,3,刺激强度-时间的变化率。,（,三,）,外向电流和内向电流,外,向电流使膜局部去极化,兴奋性升高,内,向电流使膜局部超极化,兴奋性降低,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,四,）,局部兴奋及其特点,阈下刺激,细胞膜上少量的,Na,+,通道开放,少量的,Na,+,内流,细胞膜局部产生轻微的去极化，称为局部兴奋。所形成的电位变化称为局部电位(,local potential，LP,)。,局部电位的特征：,非,“,全或无,”,，电位变化呈,等级,性。,在局部作电紧张性扩布。,没有不应期。,有总和现象。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,五,）,阈电位,刺激,膜去极化到某一临界值,Na,+,通道开放,Na,+,内流,膜进一步去极化,Na,+,通道开放更多,Na,+,内流更多，形成,Na,+,通道激活对膜去极化的正反馈过程,膜迅速去极化，直至接近,Na,+,平衡电位。,能引起,Na,+,通道大量开放并引发动作电位的临界膜电位，称为阈电位(,threshold potential，TP,)。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,六,）,动作电位,(兴奋)在神经纤维的传导,1,传导的过程,（,1,）,无髓,纤维上的,传导,（,2,）,有髓纤维上的,跳跃,式传导,2,传导的特点：,（,1,）,双向传导；,（,2,）,不衰减性传导(“全或无”式传导),生 理 学 第二章 细胞的基本功能,四、细胞兴奋后兴奋性的周期性变化,依次经历以下几个,时期,：,绝对不应期,：,相当于锋电位的范围。,相对不应期：,相当于负后电位前半段。,超常期：,相当于负后电位的后半段。,低常期：,相当于正后电位的范围。,由于,绝对不应期的存在，,锋电位总是彼此分开，不能融合。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,第四节 肌细胞的收缩功能,一、骨骼肌细胞的结构及收缩功能,（,一,）,神经-肌肉,接头,的构成及兴奋传递,1,神经-骨骼肌接头的,结构,2,神经-骨骼肌接头处兴奋,传递,的,过程,3,神经-骨骼肌接头兴奋传递的特点,单向传递；,时间延搁；,一对一传递；,易受环境因素和药物的影响。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,4,影响神经-肌肉接头兴奋传递的因素,（,1,）,影响乙酰胆碱,（,ACh,）,的释放：,细胞外,Ca,2+,浓度；肌无力综合征。,（,2,）,影响,ACh,与受体结合：,重症肌无力；筒箭毒；,-,银环蛇毒。,（,3,）,影响胆碱酯酶的活性：,新斯的明；有机磷。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,二,）,骨骼肌细胞的结构,1,肌原,纤维,肌小节,是肌细胞收缩和舒张的基本单位。,2,肌丝的分子,组成,（,1,）,粗肌丝,：肌凝蛋白(肌球蛋白)。,（,2,）,细肌丝：,肌纤蛋白(肌动蛋白)；,原肌凝蛋白；,肌钙蛋白。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,二,）,骨骼肌细胞的结构,3,肌管,系统,横管(,T,管)：将动作电位传至肌细胞深部。,纵管：贮存、释放、聚积,Ca,2+,。,三联体：兴奋-收缩耦联的关键部位。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,三,）,骨骼肌细胞收缩的分子机制,1,肌,丝,滑行,理论,2,肌肉收缩的分子机制,肌膜动作电位沿横管传播,终末池内的,Ca,2+,释放,肌质中浓度,Ca,2+,。,胞质,中的,Ca,2+,浓度,肌钙蛋白与,Ca,2+,结合而变构,原肌球蛋白变构,横桥结合点暴露,横桥与肌动蛋白结合,利用分解,ATP,释放的能量拖动细肌丝向,M,线滑动,肌小节缩短，肌肉,收缩,。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,2,肌肉收缩的分子机制,肌质,中,Ca,2+,浓度,激活,肌质网,膜上的钙泵，钙泵将,Ca,2+,泵入,肌质网,肌质,中的,Ca,2+,浓度,。,胞质中的,Ca,2+,浓度,肌钙蛋白与,Ca,2+,的结合解离,原肌凝蛋白恢复原构象,横桥与肌纤蛋白的结合被阻止,细肌丝滑行回原位，肌肉,舒张,。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,3,骨骼,肌的兴奋-收缩耦联,将肌细胞的电活动(动作电位)和机械活动(收缩和舒张)联系起来的中介过程，称为兴奋-收缩耦联(,excitation-contraction coupling,)。,关键离子：,Ca,2+,。关键部位：,三联体。,兴奋-收缩脱耦联。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,二、骨骼肌收缩的力学分析,几,个基本概念：,肌肉收缩效能的评定：,收缩张力、缩短程度、缩短速度。,前负荷,(,preload,),初长度,(,initial length,),后负荷,(,afterload,),等长收缩(,isometric contraction,),等张收缩(,isotonic contraction,),生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,一,）,肌肉收缩的总和,运动单位数量总和；兴奋,频率,总和。,1,单收缩,2,强直收缩,不完全强直收缩,(,incomplete tetanus,),完全强直收缩,(,complete tetanus,),生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,二,）,影响骨骼肌收缩的因素,1,前负荷对肌肉收缩的影响,前负荷,肌肉,初长度,收缩力,前负荷过大,初长度过长,收缩力,肌肉收缩产生最大张力时的前负荷，称为最适前负荷,(,optimal preload,),。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,1,前负荷对肌肉收缩的影响,在最适前负荷的作用下，粗、细肌丝的重叠最好，起作用的,横桥,数目最多，此时的肌小节长度称为最适肌小节长度。,人体骨骼肌的最适肌小节长度为,2.02.2,m,。,能维持最适肌小节长度的肌肉初长度，称为最适初长度,(,optimal initial length,),。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,2,后负荷对肌肉收缩的影响,有后负荷时，肌肉先等长收缩,张力增加,后负荷后，进行等张收缩。,后负荷,收缩张力,，缩短出现迟、缩短程度小、缩短的速度慢。,后负荷过大时，肌肉只发生等长收缩而无长度的缩短。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,3,肌肉收缩能力,对肌肉收缩的影响,影,响肌肉收缩效能的肌肉内部的功能状态，称为,肌肉收缩能力,(,contractility,),。,肌肉收缩能力主要取决于兴奋-收缩耦联过程中胞质内,Ca,2+,的浓度、肌球蛋白的,ATP,酶活性、肌细胞内各种功能蛋白及其亚型的表达水平等。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,3,肌肉收缩能力,对肌肉收缩的影响,肌肉收缩能力,肌肉收缩力,、缩短出现早、缩短程度大、缩短的速度快。,缺血缺,O,2,、,pH,降低、代谢降低,肌肉收缩能力,。,胞,内Ca,2+,增加,、咖啡因、肾上腺素,肌肉收缩能力,。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,三,）,骨骼肌疾病,1,肌肉痉挛,2,低钙抽搐,细胞外液,Ca,2+,肌细胞对,Na,+,的通透性,内流,肌细胞去极化,兴奋性,自发兴奋,肌肉痉挛。,3,肌营养不良,抗肌萎缩蛋白缺失或功能异常。,4,重症肌无力,机体产生抗,ACh受,体蛋白的抗体。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,三、平滑肌,（,一,）,平滑肌的,分类,（,二,）,平滑肌的,结构,特点,（,三,）,平滑肌的收缩,机制,（,四,）,平滑肌收缩的控制,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,（,一,）,平滑肌的分类,1,.单单位平滑肌,(,single-unit smooth muscle,),也称内脏平滑肌，如肠管、子宫、输尿管和小血管的平滑肌，似合胞体，同步性好。,2,.多单位平滑肌,(,multi-unit smooth muscle,),如大气道、大动脉、睫状肌、虹膜肌等的平滑肌。各细胞独立活动。收缩强度取决于被激活的肌纤维数目和神经冲动的,频率,。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,2,.平滑肌,的收缩机制,胞质中,Ca,2+,(,Ca,2+,由肌质网释放和经细胞膜的,Ca,2+,通道内流),Ca,2+,与钙调蛋白(,CaM,)结合成复合物,复合物与肌凝蛋白轻链激酶(,MLCK,)结合,MLCK,活化,分解ATP,肌凝蛋白轻链(,MLC,)磷酸化,磷酸化的横桥与肌纤蛋白结合,横桥摆动,产生张力和肌纤维缩短。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,2,.平滑肌,的收缩机制,平滑肌细胞膜上的,Ca,2+,泵将,Ca,2+,泵出,胞质中,Ca,2+,浓度,肌凝蛋白轻链磷酸酶使肌凝蛋白脱磷酸化的速率超过其磷酸化的速率,磷酸化的肌凝蛋白减少,平滑肌,舒张,。,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,生 理 学 第二章 细胞的基本功能,