第三章-人体的基本生理功能-兴奋性.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,第三章 人体的基本生理功能,本章要点,掌握：,5个概念,（兴奋性、阈值、静息电位、动作电位）,4个机制,（静息电位、动作电位、神经肌接头兴奋传导、骨骼肌兴奋收缩耦联）,3个特征,（动作电位、兴奋传导、神经肌接头处兴奋传递）,1个外在表现,（肌肉收缩的外在表现）,一、生命活动的基本特征,三个基本生理特征,新陈代谢 生命的最基本特征,兴奋性,生殖,兴奋性,：当周围环境发生改变时，机体具有对这种改变发生反应的能力。（广义）,刺激能否引起反应的三要素：,1、刺激强度,2、作用时间,3、时间强度变化率,组织的兴奋和兴奋性,兴奋,(Excitation),组织或细胞受刺激后，产生,AP,。,可兴奋细胞,凡受刺激后能产生,AP,的细胞，神经细胞、肌细胞、腺细胞。,兴奋性,(Excitability),可兴奋细胞受刺激后产生,AP,的能力。,刺激及刺激三要素：,刺激强度,持续时间,强度对时间的变化率,衡量组织兴奋性的指标：,阈强度（阈值、阈刺激）,阈强度（threshold intensity)在刺激的持续时间和强度,恒定和足够时，即,对时间变化率固定时，,能引起,组织发生兴奋的最小刺激强度。,其大小能反应组织的兴奋性高低,阈强度与兴奋性成反比关系,细胞兴奋后兴奋性变化,绝对不应期,相对不应期,超常期,低常期,为何具有这种周期性？,生物电产生机制,两个条件：1.细胞内外离子浓度差,2.细胞膜对离子的选择性通透,两个力量：动力浓度差、电位差,阻力电位差,一个平衡：离子的平衡电位,生物电产生机制,两个条件：1.细胞内外离子浓度差,2.细胞膜对离子的选择性通透,两个力量：动力浓度差、电位差,阻力电位差,一个平衡：离子的平衡电位,机制,静息膜电位值接近K,+,的平衡电位。,K,+,的浓度差,K,+,有通透性,K,+,外流,负离子不通透,膜外高电位,阻止K,+,的进一步移动,浓度差的扩散力与膜外正电场的排斥力相等时，K,+,的净移动为零,K,+,达平衡弥散，此时的跨膜电位即静息电位,（小结）静息电位产生的机制,膜内K,+,浓度高于膜外，安静时膜对K,+,通透性大，K,+,顺浓度差外流，而细胞内的有机负离子不能透出细胞，便产生了内负外正的电位差。当促进K,+,向外移动的化学力与阻止K,+,向外移动的电场力达到平衡时，则K,+,的净通透量等于零，此时的电位差称为K,+,的平衡电位，等于静息电位。,骨骼肌细胞,-90 mV,神经纤维,-70mV-90mV,红细胞,-10mV,（二）细胞的动作电位,动作电位,(action potential AP),可兴奋的细胞在接受刺激产生兴奋时，受刺激处的细胞膜两侧出现一次快速而可逆的电变化。是细胞兴奋的标志。,动作电位的图形,上升支,下降支,正后电位,膜对,Na,+,通透性增加,Na,+,内流、膜去极化,膜去极化达,阈电位,水平,钠迅速内流，超射达,Na,+,平衡电位,K,+,外流、复极化至静息电位水平,快,Na,+,通道失活、K,+,通透性增加,Na,+,-K,+,泵活动、恢复离子分布,阈刺激,动作电位产生的机制,（小结）动作电位产生的机制,去极相：膜外Na,+,浓度高于膜内，安静时膜内电位低于膜外。刺激Na,+,通道少量开放，少量Na,+,内流阈电位 Na,+,通道大量开放，Na,+,迅速内流，膜内电位升高，达Na,+,的平衡电位。,复极相：Na,+,通道关闭，k,+,通道开放，k,+,外流，膜内电位下降，恢复至静息电位。,后电位：Na,+,-,k,+,泵将Na,+,、,k,+,分布复原，保持细胞的兴奋性。,静息电位与动作电位的比较,膜电位,项目,静息,电位,动作电位,峰电位,后电位,上升支,下降支,负后电位,正后电位,产生机制,K,+,外流,Na,+,内流,K,+,外流,K,+,外流,钠泵活动,平衡电位,E,K,E,Na,E,K,通道,阻断剂,四乙胺,河豚毒素,四乙胺,四乙胺,电荷分布状态,极化,去极化(含反极化),复极化,未恢复到RP,轻度超极化,特点,稳定直流电位,快速、可扩布的电位变化,相关的概念:,膜的极化,（polarization）,细胞这种内负外正的状态。,去极化,（,depolarization,）又称除极化，是指膜内电位向负值减小的方向变化,。,复极化,（repolarization）细胞先发生去极化，然后再向正常安静时膜所处的负值恢复，称为复极化。,超极化,（hyperpolarization）膜内外电位差向负值增大的方向变化。,动作电位的特征,具有“全或无”的现象,“全”：同一细胞上的AP幅度相同,传导过程中各处AP幅度相同,“无”：达不到阈值不产生动作电位。,组织兴奋及其恢复过程中,兴奋性的变化,分 期 兴奋性 反 应 机制,绝对不应期 零 对任何刺激不起反应 钠通道失活,相对不应期 低于 对阈上刺激起反应 钠通道部分恢复,超 常 期 稍高 对阈下刺激可起反应 钠通道大部恢复,低 常 期 稍低 对阈上刺激起反应 膜内电位呈超极化,组织兴奋后兴奋性的变化,100%,兴奋性,绝对不应期,相对不应期,超常期,低常期,锋电位,负后电位,正后电位,（三）细胞的局部兴奋,(local excitation),1.阈电位,阈电位,（threshold membrane potential),膜去极化到达爆发动作电位的临界膜电位。,阈电位的特性：,引起膜上Na,+,通道的激活对膜去极化的正反馈。,引起锋电位的条件：,膜去极化达到阈电位。,2.局部兴奋(local excitation),局部兴奋（局部反应）,：,阈下刺激引起膜上,Na,+,通道少量开放，在受刺激膜的局部出现较小的去极化。,局部兴奋的特征：,1,、电紧张性扩布,2,、,无 “全或无”现象,3,、,可以叠加或总和,电紧张电位由于外加电流的作用，引起细胞膜电位发生的变化(超极化或去极化).,特点：被动反应，局限，分级性,电紧张性扩布：随扩布距离的增加而减小.,Electrotonic Propagation,二、兴奋在同一个细胞上的传导,传导机制,无髓鞘N纤维的兴奋传导为,近距离局部电流,；有髓鞘N纤维的兴奋传导为,远距离局部电流(跳跃式),兴奋传导的特征,完整性 细胞结构和生理功能完整,双向性 可以向相反的两个方向流动,绝缘性 互不干扰,相对不疲劳,图46 运动终板超微结构模式图,三、神经肌接头处的兴奋传导,图45 运动终板光镜像(氯化金染色),图47 运动终板扫描电镜像,神经-骨骼肌接头处兴奋传递的过程,AP,到达运动神经元触突末梢,接头前膜去极化，电压依从性Ca,2+,通道开放,Ca,2+,内流，引起,囊泡,向前膜方向,运动,量子释放Ach,，Ach,与终板膜N,2,受体结合,终板膜对阳离子、尤其是,Na,+,通透性增加,Na,+,内流，,终板膜去极化,，,产生,终板电位,终板电位扩布至邻近肌膜，肌膜去极化,达阈电位水平,，产生,动作电位,电信号,出胞,化学信号,电信号,重点,1、神经-肌肉接头的结构：突触前膜、突触后膜（终板膜）和突触间隙,2、神经-肌肉接头传递兴奋的特征：,单向传递 递质的释放，乙酰胆碱受体仅位于终板膜上,化学性兴奋传递 运动神经轴突末梢传向肌肉,时间延搁 神经肌接头的传递 电活动-化学递质电活动,易受药物和其他环境因素的影响 多环节，递质的合成、释放、递质与受体结合与失活,神经-肌肉传递兴奋的过程,1、过程：兴奋神经终末乙酰胆碱乙酰胆碱受体结合后膜去极化动作电位肌肉收缩,2、终板电位,四 骨骼肌收缩,一、骨骼肌细胞的结构,二、兴奋收缩偶联,三、肌肉收缩的机械变化,骨骼肌收缩功能的运动单位,运动神经元,神经纤维,骨骼肌纤维（效应器）,运,动,单,位,一个运动神经元和它所支配,的全部骨骼肌纤维,所组成的结构和机能单位,一、骨骼肌细胞的结构,1、肌肉肌束肌细胞（肌纤维）肌原纤维,2、肌原纤维：,1）暗带（A）、明带（I）、H带、M线、Z线,2）肌丝：粗肌丝：肌球蛋白（头、尾）,细肌丝：肌动蛋白、原肌球蛋白、肌原蛋白（Tnc、Tnt、Tni）,3）横小管、纵小管、肌质网、三联体、二联体,骨骼肌,心肌,平滑肌,随意肌,不随意肌,皆有,细长圆柱状,短柱状有分支,梭形,多个细胞核，周边,一个胞核，中央,丰富肌原纤维、肌管系统,闰盘，肌管系统少,肌质网不发达，无横管,贮Ca能力强,贮Ca能力弱,显横纹，结构基本相同,无横纹,肌组织,肌小节,：在相邻两条Z线之间的一段肌原纤维。由1/2 I带A带1/2 I带组成。是骨骼肌纤维结构和功能的基本单位。,肌小节模式图,肌小节,三联管,：每一横管和其两侧的终池共同构成。负责肌细胞内外信息传递。,纵管及横管,三联管,肌管系统,粗肌丝：,肌凝蛋白(肌球蛋白),细肌丝：,肌纤蛋白（肌动蛋白）,、原肌凝蛋白、肌钙蛋白,粗、细肌丝的结构与功能,粗肌丝,肌球蛋白myosin的多聚体,1对重链+2对轻链,粗肌丝（肌凝蛋白，肌球蛋白）：,横桥+长杆,横桥特性：一定条件下和细肌丝,呈可逆性结合；具有ATP酶活性,细肌丝,(1)肌纤蛋白（肌动蛋白）：,细肌丝的主干,存在与粗肌丝结合的位点,(2)原肌凝蛋白：,阻挡和遮盖结合位点,(3)肌钙蛋白（原宁蛋白ITC亚单位）：,与Ca 2+结合,肌肉收缩的分子机制：,肌丝滑行理论,肌肉收缩时，在每一肌小节内发生了细肌丝向粗肌丝之间滑行，相邻的Z线互相靠近，肌小节长度变短,肌节缩短=肌细胞收缩,牵拉细肌丝朝肌节中央滑行,横桥摆动,横桥与结合位点结合，,分解ATP释放能量,原肌球蛋白位移，,暴露细肌丝上的结合位点,Ca,2+,与肌钙蛋白结合,肌钙蛋白的构型,终池膜上的钙通道开放,终池内的Ca,2+,进入肌浆,滑行过程：,在肌膜的电位变化与肌丝滑行引起肌肉收缩之间，存在某种中介过程将两者联系起来，这一过程称为骨骼肌的兴奋-收缩耦联。耦联因子是钙。当动作电位经过神经肌肉接头引起肌膜兴奋后，所产生的动作电位可通过横管系统一直进入细胞，引起肌浆网膜的去极化，膜的通透性突然升高，使肌浆网内钙释放出来。当肌浆中钙浓度升高时，相当数量的钙与肌钙蛋白结合并改变它的分子构型，从而使原肌球蛋白的双螺旋结构发生扭转，肌球蛋白横桥结合点暴露，并与肌动蛋白结合。在两者结合、扭曲、解离和再结合的反复过程中，使细肌丝向暗带中央移动，导致肌纤维收缩。横桥扭曲所致的肌动蛋白沿肌球蛋白的移动是一个耗能过程，能量来自横桥中ATP水解。,二 兴奋-收缩耦联,肌膜电兴奋的传导:指肌膜产生AP后,AP由横管系统迅速传向肌细胞深处，到达三联管和肌节附近。,三联管处的信息传递：（尚不很清楚）肌浆网（纵管系统）中Ca,2+,的释放:触发肌丝滑行，肌细胞收缩。,Ca,2+,是兴奋-收缩耦联的耦联物,三、肌肉收缩的机械变化,等长收缩和等张收缩,单收缩和收缩的总和，强直收缩,That is all,