1、机能学概论,首都医科大学生理学与病理生理学系傅小锁Fxs_,2,机能学概论,第一部分：生物化学(Biochemistry)第二部分：生理学(Physiology),2,3,生物化学： 研究生物体内化学活动的过程，在分子水平探讨生命的本质，研究生物体的分子组成和功能，探讨物质在体内的代谢过程及调节。,4,4,生理学是生物学中的一个分支，它以生物机体的功能为研究对象。生物机体的功能就是整个生物及其各个部分所表现的各种生命现象或生理作用，例如呼吸、消化、循环、肌肉运动等等。生理学的任务就是要研究这些生理功能的发生机制、条件以及机体的内外环境中各种变化对这些功能的影响，从而掌握各种生理变化的规律。,4
2、,生命的机体,事物的规律,某一门类的系统知识,5,第五章 细胞的基本功能Basic functions of the cell,第一节 细胞膜的基本结构和物质转运功能,6,一、细胞膜的化学组成和分子结构Chemical composition and molecular structure of the cell membrane,化学组成：,脂质、蛋白质、糖类等,7,8,9,（一）单纯扩散： 在生物体中，一些脂溶性的小分子物质顺浓度差的跨膜物质转运。如：CO2，O2 ， N2 ，乙醇等。（二）易化扩散： 不溶于脂质或溶解度甚小的物质，在细胞膜上一些特殊蛋白质的帮助下，顺浓度差或电位差的跨膜物
3、质转运。如：葡萄糖，氨基酸及各种离子等。,二、细胞膜的跨膜物质转运功能,10,1以通道为中介的易化扩散 Facilitated diffusion via channel,与离子的易化扩散有关，推测在蛋白质内部出现了一条贯穿膜内外的水相孔道。,特点：,（1）化学门控通道,（2）电压门控通道,渗漏通道 水通道（水孔蛋白APQ）,（3）机械门控通道,选择性和门控性。,11,12,2.以载体为中介的易化扩散,13,（三）主动转运（Active transport）,细胞膜通过本身的某种耗能过程，由离子泵将分子或离子逆电-化学梯度进行跨膜转运。,原发性主动转运：,The movement of sub
4、stances across the membrane occurs against the electrochemical gradient with the necessity of consumption of metabolic energy.,14,神经细胞和骨骼肌细胞,Na+浓度的膜外:膜内（ Co/Ci ）为12,K+浓度的膜内:膜外 （ Ci/Co ）为30,钠-钾泵（sodium-potassium pump）,钠泵为Na+- K+依赖式ATP酶的蛋白质,15,（四）出胞和入胞式物质转运,大分子物质或固态、液态的物质团块，通过细胞膜复杂的结构和功能的变化，进出细胞的过程。,1
5、6,第二节 细胞的生物电现象 生物电：,一切活组织的细胞，不论在安静状态还是在活动过程中均表现有电的变化，这种电的变化是伴随着细胞生命活动出现的，称之为生物电。,17,一、生物电现象的记录 Recording biological activity,（一）细胞外记录,（二）细胞内记录,18,1.静息电位（Resting potential）,细胞未受刺激时存在于细胞膜两侧的电位差。一般为内负外正。,The difference in electrical potential across the membrane of an undisturbed cell, having a positiv
6、e sign on the outside surface and a negative sign in the interior.,19,20,极化：,把静息电位时膜两侧所保持的内负外正状态，称膜的极化。,超极化：,静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化的过程。,去（除）极化：,静息电位的数值向膜内负值减少的方向变化的过程。,倒（反）极化：,膜内电位由零变为正值的过程，与静息电位的极性相反。,复极化：,细胞膜去极化或反极化后，又向原初的极化状态恢复的过程 。,21,2.动作电位（Action potential）,可兴奋细胞受到有效刺激时，膜电位会在静息电位的基础上发生一次快速、可逆、并有扩
7、布性的电位变化。称为动作电位。它是细胞兴奋的标志。,An action potential is a rapid change in the membrane potential. Each action potential begins with a sudden change from the normal resting negative potential to a positive membrane potential (depolarization) and then ends with an almost equally rapid change back to the nega
8、tive potential (repolarization).,22,动作电位的时相,1.静息相 -70-90mv,2.去极相 -70-90mv+20+40mv,超射（overshoot）值：膜内电位由零变为正的数值。,3.复极相 +20+40mv-70-90mv, 锋电位：构成动作电位波形主要部分的短促而尖锐的脉冲样电位变化。, 后电位：锋电位在其完全恢复到静息电位之前所经历的微小而缓慢的电位波动。,23,（二）生物电现象产生的机制,24,Na+- K+泵在耗能的情况下建立的膜内高K+膜外高Na+状态，是产生各种细胞生物电现象的基础,而这两种离子通过膜结构中的K+通道和Na+通道的易化扩散
9、，是形成神经和骨骼肌细胞静息电位和动作电位的直接原因。,25,静息电位是安静情况下以钾外流为主的多种离子转运的综合结果,26,1.静息电位的产生机制（Bernstein学说),a. 细胞内外K+不均匀分布，胞内K+高，并且安静状态下细胞膜主要对K+有通透性。 K+外流并在膜内留下不能自由通透的大分子A- 。,b. 促进K+外流的驱动力（浓度差）和阻止K+外流的阻力（电位差）达到平衡K+平衡电位（Nernst 公式）。,c. Na+- K+泵维持细胞内外Na+ 、 K+不对称分布。,（1）基本原因离子的跨膜扩散,27,2.动作电位的产生机制 Formation mechanism of acti
10、on potential,动作电位期间膜电导的变化 膜对离子通透性的改变是形成 跨膜电流和动作电位的关键,28,动作电位产生的机制,（1）细胞受到有效刺激，膜去极化达到阈电位时，引起电压门控Na+通道开放（激活）， Na+顺电-化学梯度呈再生性内流，直至膜内正电位接近Na+平衡电位。,（2） Na+通道的迅速失活及电压门控K+通道的开放，是动作电位复极化的主要原因。,（3） Na+- K+泵的活动，使Na+、 K+重新回到原来的分布状态。,29,30,动作电位的“全或无”现象,同一细胞上动作电位大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象，称“全或无”现象。,31,（四）局部反应（local res
11、ponse） 局部电位（local potential）,把阈下外向电流刺激时产生的去极化电紧张电位和由少量Na+通道开放产生的电位变化叠加在一起的去极化电位称局部反应。,这种阈下刺激引起的产生于局部、较小的去极化反应称为局部反应或局部兴奋。局部反应时的电位值称为局部电位。,32,33,局部反应的特点, 等级性,随阈下刺激强度的增强而增大, 衰减性,随扩布距离的增加而迅速衰减和消失,电紧张性扩布（electrotonic propagation): 局部电位只能沿着膜向邻近作短距离的扩布，并随着扩布距离的增加而迅速衰减乃至消逝。, 总和, 无不应期,34,第三节 肌细胞的收缩功能,一、神经肌肉
12、接头处的兴奋传递 (一) 神经肌肉接头的结构,35,（一）神经-肌肉接头的结构,囊泡内含乙酰胆碱（Ach）,量子释放：Ach以囊泡为单位成批向间隙释放,36,37,(二) 神经肌肉接头处兴奋的传递过程 1、神经未梢产生动作电位 2、Ca2+从接头间隙进入轴突未梢 3、接头前膜释放神经递质 4、递质与肌细胞膜上的相应受体结合 5、肌细胞膜的通透性发生变化，出现离子的跨膜流动 6、肌细胞膜产生终板电位，经总合引起一次动作电位。,38,神经-肌肉接头传递及干扰传递的药物,39,二、骨骼肌细胞的微细结构,(一) 肌原纤维和肌小节,40,41,42,(二）肌管系统,包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状结
13、构。,43,44,骨骼肌收缩的分子机制,滑行学说（sliding theory）,肌肉收缩时外观所见的整个肌肉或肌纤维的缩短，并不是肌细胞内肌丝或它所含的分子结构缩短和卷曲所至，而是由于肌小节内所含的粗细肌丝出现相互滑行，使后者位置发生了改变。即由Z线发出的细肌丝在某种力量的作用下，向暗带中央移动，结果各相邻的Z线相互靠近，肌小节变短，造成整个肌原纤维、肌细胞乃至整条肌肉长度的缩短。,45,三、骨骼肌细胞的收缩机制-滑行学说 (一) 肌丝的分子结构,粗肌丝的分子结构,细肌丝的分子结构,46,肌钙蛋白（TN）细肌丝 原肌凝蛋白（TM） 调节蛋白肌纤蛋白（AT） 肌丝横 桥 收缩蛋白粗肌丝 肌凝蛋
14、白 （MS） 主 干,肌钙蛋白： TN：结合4个Ca+TN：使TN 与TM结合 TN：TN与Ca+结合时，传递信息使TM变构,47,横桥:,1、可与肌纤蛋白可逆结合。通过横桥连续的向M线方向扭动，牵拉细肌丝向暗带中央滑行。,2、具有ATP酶的作用。,48,肌细胞动作电位,49,兴奋-收缩耦联的三个基本步骤：,1、肌细胞膜的电兴奋通过横管系统传向肌细胞深部。,2、三联管处的信息传递。,3、肌浆网（纵管系统）对Ca2+的储存、释放和再聚积。 Ca2+泵： Ca2+ Mg2+依赖式ATP酶,50,肌丝滑行过程,51,第六章 血液,第一节 血液的组成与特性第二节 血细胞及其功能第三节 生理止血及血液凝
15、固第四节 血型与输血,52,问题1,53,第一节 血液的组成与特性,一、血液的起源 Origin of blood,54,二、血液的组成 Components of blood,血液,血细胞比容:血细胞在全血中所占的容积百分比。 正常男性：4050 女性：3748,55,56,三、血液的功能 Functions of blood（一）维持内环境稳态 1、运输作用 在组织液和各个器官之间进行各种物质的运输。 2、缓冲作用 3、传递信息 理化性质的变化传递给各种感受器。（二）免疫功能 处理侵入人体内的异物货病原体的功能。（三）防御功能 生理性止血是血液的一种重要的自我保护功能。,57,第二节 血浆
16、Plasma,58,一、血浆的主要成分及其功能 Components ang fuction of plasma,血液,血细胞(40-50%),水(91-92%),红细胞,白细胞,血小板,血 浆(50-60%),溶 质(8-9%),电解质,其他有机物,血浆蛋白（胶 体）,白蛋白,球蛋白,纤维蛋白原,气 体,Na+、K+、Ca2+、Mg2+,HCO3-、Cl-、HPO42-、SO42-,激素,代谢尾产物,有机营养物,59,（一）蛋白质 白蛋白：含量最多。 球蛋白：1、2 、 和球蛋白。 人体大部分免疫球蛋白是球蛋白，参与特异性 免疫。 纤维蛋白原：参与血液凝固。,血浆总蛋白质低于60g/L，则可
17、诊断为低蛋白血症。,60,正常成人血浆蛋白总含量为65-85g/L 白蛋白 40-50g/L 球蛋白 15-30g/L 白蛋白(albumin)/球蛋白(globlin) 1.52.5/1,严重肝脏损伤和多发性骨髓瘤常可导致A/G比值下降或倒转。,61,血浆(plasma) ：血液加抗凝处理后分离出来的液体部分。血清(blood serum )：不加抗凝处理，自行凝固，析出的透明淡黄色液体。,两者主要区别： 血清中无纤维蛋白原，但多了少量血凝时由内皮细胞和血小板释放的化学物质。,（二）电解质 是产生血浆晶体渗透压的主要成分。,62,二、血浆的理化性质 Physicochemical prope
18、rties of plasma（一）血浆的比重和黏滞性 全血比重为1.051.06，相对粘滞性为45，取决于 红细胞的数量和分布状态；血浆比重为1.0251.03，相对粘滞性为45，取决于 血浆蛋白的含量；,63,（二）血浆渗透压1、概念： 渗透现象：水分子隔着半透膜可从低浓度溶液一侧向高浓度一侧扩散的现象。 理解：高浓度溶液含有较多的溶质颗粒，具有较高地保留和吸引水分子的能力。渗透压：指溶液所具有的吸引和保留水分子的能力。,64,胶体渗透压：血浆蛋白质（1%） 主要为白蛋白,晶体渗透压：来自电解质和小分子物质（99%） Na+、K+、Ca2+、Cl-、Glu、AA等,人血浆渗透压约为 313
19、 mOsm。,等渗溶液：与血浆渗透压相等的溶液。 如：0.85NaCl溶液（又称生理盐水） 5葡萄糖溶液等。,2、血浆渗透压的组成,65,3、 血浆渗透压的作用,（1）血浆晶体渗透压： 保持细胞内外水平衡， 从而维持细胞（红细胞）的正常形态和功能。,（2）血浆胶体渗透压： 维持血管内外的水平衡。,66,（三）血浆pH正常人血浆pH 7.357.45。 血浆中的缓冲对： NaHCO3/H2CO3 蛋白质钠盐/蛋白质 Na2HPO4/NaH2PO4 红细胞中的缓冲对：血红蛋白钾盐/血红蛋白,67,问题3,68,第三节 血细胞Blood cells,69,第三节 血细胞,70,一、红细胞 Red b
20、lood cell,（一）红细胞的数量,71,红细胞数量正常值,贫血的诊断标准,72,（二）红细胞的功能 1. 运输氧和二氧化碳（依靠Hb） 2. 缓冲作用,（三）红细胞的生理特性 1. 可塑性变形 2. 渗透脆性 3. 悬浮稳定性,73,临床上将能使悬浮于其中的红细胞保持正常体积和形状的溶液，称为等张溶液。 0.85%的NaCl既是等张溶液，又是等渗溶液；而1.9%的尿素溶液是等渗溶液，但不是等张溶液。,渗透脆性 概念：指红细胞在低渗溶液中膨胀乃至破裂的特性。,红细胞脆性低渗溶液的抵抗力衰老的红细胞脆性遗传性球形红细胞症患者红细胞脆性,74,悬浮稳定性：红细胞能相对稳定地悬浮于血浆中而不易下
21、沉的特性。,血沉：红细胞沉降率（红细胞在经抗凝处理的血液中第一小时末下降的距离）。 男：015mm/h 女: 020mm/h,血沉的快慢主要取决于血浆的性质，而不在红细胞本身。,75,1、生成部位：,（四）红细胞的生成和破坏,胚胎 2月 5月 卵黄囊 肝脾 骨髓（红骨髓） 造血干细胞,再生障碍性贫血,2、生成原料：蛋白质与铁,小细胞性贫血,76,3、成熟因子：叶酸和维生素B12,巨幼红细胞性贫血（大细胞性贫血）,叶酸 dTMP,77,4、红细胞生成的调节：,促红细胞生成素(EPO),5、红细胞的破坏 平均寿命120天,雄激素,红系定向祖细胞,78,二、白细胞 White blood cells
22、,（一）白细胞的数量和分类,79,（一）白细胞的数量和分类,总数：(4-10)109个/L,白细胞总数呈生理波动：1、年龄：新生儿高2、剧烈运动、分娩进食、疼痛、情绪激动时升高3、日周期：下午较清晨高,15109/L,（34109/L）,80,（二）白细胞的功能,3、嗜碱性粒细胞：释放组织胺，引起过敏性反应。,4、嗜酸性粒细胞：参与蠕虫免疫。,1、吞噬细胞的非特异性免疫：吞噬作用。 中性粒细胞、单核细胞。,2、淋巴细胞的特异免疫性 T淋巴细胞：细胞免疫 B淋巴细胞：体液免疫,81,82,83,三、血小板 Platelets,（一）血小板的数量和功能,未激活 激活后,84,主要生理功能： 1、参
23、与生理止血 2、促进血液凝固 3、维持毛细血管内皮的完整性,出血性紫癜：少于50109个/L,血小板数量：100-300109个/L,85,黏附-聚集-释放-收缩-吸附,（二）血小板的生理特性,86,问题4,87,第四节 生理性止血Hemostasis,88,第四节 生理性止血,出血时间：刺破耳垂或指尖，出血持续的时间（1-3分钟）。,正常情况下，小血管破损后，出血在几分钟内自行停止的现象。,89,第四节 生理性止血,一、局部血管收缩 Local vasoconstriction response,三、血液凝固 Blood coagulation,二、血小板栓子形成 Formation of
24、platelet plug,90,问题5,91,第五节 血液凝固Blood Coagulation,92,血液由流动的液体状态变成不能流动的胶冻状凝块的过程。 纤维蛋白原不溶的纤维蛋白,将静脉血放入玻璃试管中，自采血开始到血液凝固所需要的时间为512min称为凝血时间。,93,一、凝血因子 Coagulation factors,94,因子（组织凝血激酶）只存在于血管外；除因子为Ca2+外，其余都是蛋白质；因子、都是肝脏合成的，需要VK参与；大部分是以酶原形式存在，须被激活才具有活性。甲乙丙型血友病分别缺乏因子、。,95,二、血液凝固的过程 Processes of blood coagula
25、tion, 凝血酶原激活物,凝血酶原,凝血酶,纤维蛋白原,纤维蛋白,凝血过程分类： 内源性凝血 因子存在于血液中，由因子XII激活开始 外源性凝血 由组织因子激活开始,96,因子复合物,凝血酶原激活物,97,三、抗凝和纤维蛋白溶解 Anticoagulation and fibrinolysis,（一）血液的抗凝机制,1、血管内皮表面因子,（1）光滑表面（2）多糖蛋白质复合物（3）凝血酶调节蛋白蛋白质C,2、抗凝血酶活性纤维和抗凝血酶,3、肝素,体外抗凝、促凝措施： 接触粗糙面、升高温度（42）可促进凝血 柠檬酸钠、肝素为常用的抗凝剂,98,（二）纤维蛋白溶解（血栓溶解）,概念: 纤维蛋白在水
26、解酶的作用下溶解的过程。意义: 使血液经常保持液态,血流通畅,防血栓形成。,_,激 活 物血管激活物组织激活物激肽释放酶,抑 制 物,纤 溶 酶,纤溶酶原,纤维蛋白(纤维蛋白原),纤维蛋白降解产物,+,+,99,问题6,100,第六节 血型和输血Blood Groups and Blood Transfusion,101,输血的意义：补充血量的最直接方式，维持生命。,失血20%，血压下降、脉搏加快、四肢厥冷、眩晕、乏力等缺血症状，甚至心、脑功能障碍。,102,一、血型 Blood group,血型是血细胞膜上特异性抗原物质的类型。,一般指红细胞膜上特异凝集原的类型。,红细胞膜上含有的特异性抗原
27、物质称之为凝集原。而血清中与之相对应的特异性抗体称凝集素。,凝集反应：当含有某种凝集原的红细胞和与之相对应的血清凝集素相遇时，就会发生凝集反应。红细胞凝集成团，并会发生溶血反应。,103,1、分型原则：“以原定型”ABO血型是根据红细胞膜上凝集原的种类和有无来划分的。,（一） ABO血型系统,104,2、ABO血型的抗原,前驱物质,H抗原,A抗原,B抗原,N乙酰半乳糖胺,半乳糖,葡萄糖,岩藻糖,N-乙酰葡萄糖胺,105,3、ABO血型系统的抗体 原则：红细胞膜上具有某一型抗原，其血清中不可能有与这一抗原相对应的抗体。 血型抗体属于IgM，其分子量较大，不能通过胎盘。 新生儿血液中没有ABO血型
28、系统的抗体，出生后28个月开始产生。,106,4、ABO血型亚型： 血型红细胞上的抗原血清中的抗体A1AA1抗BA2A抗B，抗A1（10%）B B抗A A1B AA1B无A2BAB20%的人有抗A1 O 无抗A抗B,107,5、ABO血型的发生和分布： 胚胎5周以后，红细胞上出现A、B抗原，婴儿红细胞膜上抗原的位点数只有成人的1/3，到24岁时发育完全。已知ABO血型系统中控制A、B、H抗原生成的基因位于9号染色体的等位基因上。在一对染色体上只能出现上述三个基因中的两个，一个来自父体，一个来自母体，是它们决定了子代的血型。,108,（二） Rh血型系统 （根据有无Rh凝集原）,Rh阳性：有Rh
29、凝集原，血清中无抗体（99%）Rh阴性：无Rh凝集原，血清中亦无天然抗体（1%）,1、Rh阴性的人，第二次接受Rh阳性输血会发生 凝集反应。,2、Rh阴性的母亲，第二次怀有Rh阳性胎儿会发 生新生儿溶血。,临床意义：,109,二、输血和交叉配血 Blood transfusion and crossmatching,1、根本原则：同型血相输。,3、交叉配血试验,输血的原则,2、次选原则：异型输血。 做到“三限一勤看”,110,交叉配血试验方法：主侧：供血者红细胞 受血者血清次侧：受血者红细胞 供血者血清,结果判定： 两侧均无凝集，可以输血； 主侧凝集，绝对不能输血； 主侧不凝而次侧凝集，“三限
30、一勤看” 。,111,三、组织和器官移植 Tissue and organ transplantation 自体移植 同系移植 同种异体移植 异种移植,112,HLA系统与器官移植的免疫排斥反应密切相关。 人体白细胞上最强的同种抗原是人白细胞抗原(HLA)。 HLA系统是由众多抗原组成的极为复杂的抗原系统，在体内分布极为广泛。控制这些抗原的基因位于第6号染色体上，其上分布着A、B、C、D4个基因位点，控制着7组HLA抗原。,113,113,小结（ Summary）,掌握：血液的组成、理化特性及主要功能。血浆晶体和胶体渗透压对细胞和小血管内外液体平衡的不同影响。红细胞的数量，形态和生理功能：红细胞的脆性与溶血，红细胞悬浮稳定性和血沉，红细胞比容，红细胞生成原料及辅助因子，红细胞生成的调节,促红细胞生成素。白细胞分类和计数量，各类白细胞的生理功能。血小板生理特性和功能。生理止血：生理止血的过程、血液凝固的基本过程及抗凝系统。血型及输血原则：ABO血型系统、交叉配血、Rh血型系统的医学意义。,114,思考题： 供血者血型为A型，交叉配血试验中主侧凝集，次侧不凝，问受血者为何种血型，能否进行输血？,O型血、不能输血,115,本课件的许多素材和动画来自网络、相关书籍、同行交流，在此谨表谢意！,
