1、第 1 章 细胞的基本功能 掌握细胞膜物质转运的方式、特征、异同点。细胞膜的结构液态镶嵌模型学说了解 物质的入胞与出胞过程重点液态镶嵌模型学说、镶嵌蛋白质及生理机能易化扩散主动转运Na +-K+泵难点易化扩散机制主动转运机制课堂组织 多媒体教具教学内容1.1 细胞膜的物质转运功能1.1.1 细胞膜的结构不仅分割细胞的内容物和细胞周围的微环境，使细胞能独立于环境而存在，还通过细胞膜接受外界或其它细胞的影响，起到传递信息的作用；细胞膜还在细胞免疫、细胞生长、分裂、分化及癌变等生理、病理过程中起着重要的作用。细胞膜结构最好的学说是液态镶嵌模型（Fluid mosaic model）。膜的共同结构特点
2、是以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构和生理功能的蛋白质分子，和少量糖类。细胞膜是以脂质双分子为骨架，所以： 脂质双分子层具有稳定性和流动性，使细胞具有能承受相当大的张力，改变外形时不致于破裂。 限制水和水溶性物质自由通过细胞膜，使膜具有选择性通透。不同细胞的细胞膜和细胞膜的不同部分，因脂质的成分和含量不完全相同而影响到细胞膜的特性和功能。镶嵌在脂质双分子层的蛋白质的机能：形成细胞的骨架蛋白（anchoring protein）,可使细胞膜附着在另一细胞的膜上，或使其附着在细胞内或细胞外的某物质上；作为“识别蛋白质” （recoqnition protein）,存在于免疫细胞
3、膜上，能识别异体细胞的蛋白质或癌细胞；具有酶（enzyme ）的特性,能催化细胞内外的化学反应；作为“受体蛋白质” （receptor protein），能与信息传递物质（激素或递质）进行特异性结合，并引起细胞反应；作为转运蛋白质或载体蛋白质（carrier protein）、通道蛋白质（ channel protein）和膜泵（membrane pump），与细胞膜的物质转运功能有关。1.1.2 细胞膜的跨膜物质转运功能1.1.2.1 被动转运（passive transport）当同种物质、不同浓度的两种溶液相邻地放在一起时，溶质的分子会顺着浓度差（梯度，concentration gra
4、dient）或电位差（梯度，potential gradien, 二者合称电化学梯度）产生净流动叫被动转运。被动转运时的动力是电化学势能。不需要细胞膜或细胞另外提供其它形式的能量。被动转运又可有以下两种形式：(1)单纯扩散（simple diffusion）：物质的分子或离子顺着电化学梯度通过细胞膜的方式称为单纯扩散。单位时间内的扩散通量，( 即该物质在每秒内通过每平方厘米假想平面的摩尔数) ，取决于膜两侧该物质的电化学梯度和细胞膜对该物质的通透性（permeability ）。通透性：物质通过细胞膜难易程度。一些脂溶性的物质如 O2、CO 2 等气体分子，具有较高的通透性；一些甾体化合物（类
5、固醇激素由于它们的分子量比较大）需要某种特殊蛋白质的“协助” ；水靠细胞膜上的水通道（一种特异蛋白质）能快速通过细胞膜。(2)易化扩散（facilitated diffusion）：一些不溶于脂质的，或溶解度很小的物质，在膜结构中的一些特殊蛋白质的 “帮助” 下从膜的高浓度一侧扩散到低浓度一侧的物质转运方式称为易化扩散。 易化扩散又可分为:以载体为中介的易化扩散（carrier mediated diffusion）：如葡萄糖、氨基酸都不溶解于脂质，但在载体的“帮助”下,也能进行被动地跨膜转运。A.载体是指细胞膜上一类特殊蛋白质，B.它能在溶质高浓度一侧与溶质发生特异性结合，C.并且构象发生改
6、变，把溶质转运到低浓度一侧将之释放出来，D.载体蛋白恢复到原来的构象，又开始新一轮的转运。载体介导的易化扩散有以下特点：A. 高度的结构特异性B. 饱和现象C.竞争性抑制，D.转运速度快，E.因蛋白质的结构和功能常受膜内外各种因素的影响,因此与蛋白质分子有关的物质的通透 性是可变化的。由通道中介的易化扩散（channel mediated diffusion）：A.离子通道（ion channel）蛋白的壁外侧面是疏水的;B.而壁的内侧是亲水的（叫水相孔道），能允许水及溶于水中的离子通过;C.通道的开放与关闭是受精密调控的，而不是自动、持续进行的, 有些只有在它所在膜的两侧（主要是外侧）出现某
7、种化学信号时才开放，称为化学门控通道；有些则由所在膜两侧电位差的变化决定其开、闭，称为电压门控通道（voltage-gated channel）；有些则由所在膜所受压力不同而决定其开放的称机械门控通道。通道中介的易化扩散的特点：A.速度快B.有选择性（但不像载体那样严格）C.受精密调控1.1.2.2 主动转运（active transport）主动转运是指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物质分子或离子逆着电化学梯度由膜的一侧移向另一侧的过程。主动转运中所需要的能量是由细胞膜或细胞膜所属的细胞提供。(1)原发性主动转运(primary active transport )：钠泵(sodium p
8、ump)：A.是镶嵌蛋白质B.能逆着浓度差将细胞内的 Na+移出膜外，细胞外的 K+移入膜内C.主要是由于它本身还具有 ATP 酶的活性。在主动转运中如果所需的能量是由 ATP 直接提供的主动转运过程，称原发性主动转运。细胞膜上的钠泵活动的意义：A.造成的细胞内高 K+是许多代谢反应进行的必要条件B.维持细胞正常形态C.建立起一种势能贮备，即 Na+、K +在细胞膜内外的浓度势能D.是可兴奋细胞（组织）兴奋的基础，也可供其它耗能过程应用（2）继发性主动转运(secondary active transport)载体蛋白必须与 Na+和待转运物质的分子同时结合，才能顺着 Na+浓度梯度的方向将它
9、们的分子逆着浓度梯度由肠（小管）腔转运到细胞内。由于存在于上皮细胞基侧膜上的 Na+ 泵活动，不断将 Na+转运到细胞间隙，而细胞内始终保持低 Na+状态，才能使它们的主动转运得以实现，直至肠（小管）腔中的物质浓度下降到零。物质逆着浓度差转运的能量间接来自于 ATP。称为继发性主动转运或联合（或协同）转运（cotransport）。 每一种联合转运都有特定的转运体蛋白。联合转运中，如被转运的分子与 Na+扩散方向相同，称为同向转运；如果二者方向相反，则称为逆向转运 。1.1.2.3 出胞（ Exocytosis）与入胞(endocytosis)（1）出胞：见于内分泌腺分泌激素，外分泌腺分泌酶原
10、颗粒或粘液，神经细胞分泌、释放神经递质. 是一个比较复杂的耗能过程。分泌物由粗面内质网合成在向高尔基体中形成成为囊泡，并贮存在胞浆中，当细胞分泌时，膜的跨膜电位变化或特殊化学信号，引起局部膜中的 Ca2+通道开放，Ca 2+内流（或通过第二信使物质导致细胞内 Ca2+的释放）诱发小泡被运送到细胞膜的内侧面，与细胞膜融合后向外开口破裂将内容物一次性排出，囊泡的膜也就变成细胞膜的组成部分。（2）入胞：是指细胞外某些物质团块，例如细菌，病毒、异物、血浆中脂蛋白及大分子营养物质等进入细胞的过程。被摄取的物质如果是固体，则可形成较大的囊泡， 称为吞噬作用（phagocytosis）。 如果是微小的液滴状
11、液体则形成较小的囊泡，称为胞饮.(pinocytosis)。由受体介导的入胞，一些激素或生长因子运输蛋白及细菌（统称配体）都是通过细胞膜表面特异受体作用而入胞。其过程是：配体被受体识别，配体-受体复合物向有被小窝集中吞食泡形成吞食泡与初级溶酶体融合形成次级溶酶体配体与受体分离配体转运到其它细胞器中循环小泡形成，膜再利用。1.2 细胞的跨膜信号转导功能掌握跨膜信号转导的基本概念 离子通道介导的跨膜信号转导和由 G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导熟悉1.内环境中各种化学因子传递信息的主要路径2.促离子型受体和激素受体3.G 蛋白效应器的种类和功能4.跨膜信号转导和物质跨膜转运之间的关系了解1.化学
12、门控通道的化学结构特征及其与通道极性的关系2.G 蛋白的化学结构及其对效应器酶的催化作用3.可充当第二信使的物质种类4.酪氨酸激酶受体介导和由鸟苷酸环化酶受体介导的跨膜信号转导的基本过程重点1.离子通道介导的跨膜信号转导和由 G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导的基本过程2.第一信使(受体)、G 蛋白、G 蛋白效应器、第二信使及细胞产生生理效应之间的相互关系难点1.通道蛋白、受体蛋白、G 蛋白、G 蛋白效应器、第二信使之间相互关系、作用、启动因子2.物质转运和信号跨膜转导间的相互关系课堂组织这是一个崭新的领域又是微观世界要充分利用多媒体教具进行精讲。本节学完根据学生的反应对 1、2 节的内容加以
13、归纳总结，帮助学生理顺物质转运和信号跨膜转导间的相互关系。教学内容内环境中的各种化学因子到达靶细胞的方式有 4 种：远距离分泌：内分泌腺分泌的激素或其它体液性调节因子经血液循环运输达到靶细胞的方式；突触传递：神经末梢释放的神经递质或调质，经突触间隙液扩散到突触后神经或效应器细胞膜上的方式。旁分泌：某些细胞分泌的化学物质经细胞外液以扩散到达邻近细胞膜上的方式；自分泌跨膜信号转导（transmembrane singal tranduction）各种能量形式的外界信号作用于靶细胞时，并不需要进入细胞内直接影响靶细胞内的过程，而是通过引起细胞膜上一种或数种特异蛋白质分子的变构作用，以一定形式的弱电变
14、化，将信息传递到膜内的程。1.2.1 由离子通道介导的跨膜信号转导离子通道是特殊的膜蛋白质分子在膜上形成的通道。大多数离子通道都有门，称为门控通道（gated channel）。分为：(1)电压门控通道（voltage gated channel），主要是分布在除突触后膜和终板膜以外的神经和肌肉细胞表面膜中的Na+、k +、Ca 2+等通道。(2)机械门控通道(mechanically gated channel) 如神经末梢顶部的纤毛受到切向力弯曲时由于纤毛受力使其根部的膜变形（牵拉），直接激活了其附近膜中的机械门控通道而出现离子跨膜移动。(3)化学门控通道(chemically gated
15、 channel),要分布于如肌细胞的终板膜和神经元的突触后膜中，如神经-肌肉接头处的 N-乙酰胆碱门控通道上，ACh 受体身就是离子通道的一个组成部分，因它的激活能直接引起跨膜离子流动，故又称为 通道型受体,或促离子型受体（ionotropic receptor）。该通道由 2. 组成的 5 个亚基构成，Ach 的结合位点就存在于 2 个 亚单位上,当两个 Ach 与之结合后引起 Na+通道开放。因为这种通道只有在膜外特定的化学信号（配体,ligand ）与膜上的受体结合后才开放又称配子门控通道。(4)细胞间通道 许多低等动物或动物的某些细胞如，平滑肌细胞、心肌细胞及中枢的某些神经细胞之间存
16、在着缝隙连接（gap iunction），当某些因素存在时，在缝隙连接处的两侧膜蛋白颗粒发生对接，形成沟通相邻细胞浆的通道，而在另一些因素存在时，沟通的通道消失。1.2.2 由 G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导由 G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导至少与膜内 4 种物质有关。1.2.2.1 G 蛋白耦联受体(G protein-linked receptor) 受体蛋白质是能与化学信号分子进行特异结合的独立的蛋白质分子，包括 和 肾上腺素能受体,Ach 受体, 多数肽类激素,5- 羟色氨受体,嗅觉受体, 视紫红质受体等。1.2.2.2 G-蛋白 G-蛋白是鸟苷酸结合蛋白（guanine nu
17、cleotide-binding protein）的简称。有兴奋（Gs 、Go ）型和抑制（Gi）型两种，可分别引起效应器酶的激活和抑制而导致细胞内第二信使物质增加或减少。受体与配体结合后构型变化，激活膜内侧 G 蛋白，G- 蛋白通常由 、3 个亚基组成， 当它被激活时便与 GDP 分离，而与一个分子的 GTP（三磷酸鸟苷）结合，这 亚基与其它两个亚基（- ）分离，分别对膜中的效应器酶起作用。1.2.2.3 G 蛋白效应器1能催化第二信使生成的酶： 位于细胞膜上的腺苷酸环化酶（adenylate cyclase,AC）、磷脂酶 C（phospholipase C,PLC）；依赖于 cGMP 的
18、磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE) 及磷脂酶 A2（phospholipase A2）它们能激活相应的腺苷酸环化酶等使胞浆中的第二信使物质增加。2离子通道1.2.2.4 第二信使腺苷酸环化酶能催化 ATP 生成 cGMP，cGMP 可把激素的信号带入细胞浆，进而导致细胞生理功能的改变。作用于细胞膜的信号(如肾上腺素 )叫第一信使 (firster messenger)；由细胞外信号分子作用于细胞膜而产生的细胞内信号分子(如 cAMP)叫第二信使.第二信使物质有环一磷酸腺苷(camp), 三磷酸肌醇(inositol triphosphate ,IP3),二酰甘油(diac
19、ylglycerol,DG)环一磷酸鸟苷(cyclic guanosine monophosphoate cGMP)和 Ca2+；第二信使的功能是调节各种蛋白激酶和离子通道。1.2.3 酶耦联受体介导的跨膜信号转导1.2.3.1 具有酪氨酸激酶的受体该受体简单, 只有一个横跨细胞膜的 螺旋,有两种类型:(1)受体具有酪氨酸激酶的结构域,即受体与酪氨酸激酶是同一个蛋白质分子。当与相应的化学信号结合时, 直接激活自身的酪氨酸激酶结构域,导致受体自身或细胞内靶蛋白的磷酸化。(2)受体本身没有酶的活性，但当它被配体激活时立即与酪氨酸激酶结合，并使之激活，通过对自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信号传入细胞
20、内 。1.2.3.2 具有鸟苷酸环化酶受体该受体也只有一个跨细胞膜的 螺旋，其膜内侧有鸟苷酸环化酶，当配体与它结合后，即将鸟苷酸环化酶激活，催化细胞内 GTP生成 cGMP,cGMP 又可激活蛋白激酶 G（PKG），PKG 促使底物蛋白质磷酸化，产生效应。上述几种跨膜信号转导过程并不是决然分开的, 相互之间存在着错综复杂的联系, 形成所谓的信号网络(singnaling network)（举例）。13 细胞的兴奋性和生物电现象目的与要求掌握1.骨骼肌产生一次兴奋时，其兴奋性发生的变化2.细胞生物电现象的几种形式、特征及其相互关系3.静息电位、动作电位、局部电位产生的离子基础4.细胞的兴奋性、跨
21、膜电位和离子通道状态之间的关系5.动作电位在同一个细胞上传导的局部电流学说熟悉1.古代和近代生理学对兴奋性、兴奋、可兴奋细胞（组织）、刺激的定义上的差异2.极化状态、超极化状态、 去极化和复极化、超射、 反极化状态Na+再生性循环等专业术语3.组织细胞的兴奋性与动作电位及离子通道状态（开放）间的关系了解1.引起细胞（组织）兴奋的刺激必备条件（在学习 动物生理学之后应有一个较全面的概念），各条件间的相互关系2.学习动物生理学后应对运动神经元、骨骼肌细胞、心肌细胞、自律细胞的兴奋性、动作电位特征及其形成机制上的异同点有所了解3.研究和观察生物电的几种方法组织的动作电位（双向动作电位和单向动作电位）
22、、细胞的生物电（细胞内记录和细胞外记录）、电压钳和膜片钳技术4.动作电位在有髓鞘神经纤维上的跳跃性传导及神经纤维的传导速度和分类重点1.骨骼肌产生一次兴奋时，其兴奋性发生的变化，兴奋性的离子基础2.静息电位、动作电位、局部电位产生的离子基础，特征、相互关系3.局部电流学说难点1.动作电位、阈(局部) 电位与离子通道的状态之间的相互关系2.动作电位、离子通道的状态与兴奋性之间的相互关系课堂组织有一部分经典内容通过实验课和自学解决； 讲述、实例与多媒体教具结合，及时对每个生理过程加以总结和对比，使问题简单化和明了化。教学内容1.3.1 细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件当动物对内外环境变化内在的和表
23、面的的反应形式有两种（从实例引出）：兴奋（excitation ）抑制（inhibition ） 1.3.1.1 兴奋性、兴奋、可兴奋细胞古老生理学将活组织或细胞对刺激发生反应的能力定义为兴奋性（excitability ）。神经、肌肉、腺体三种组织的细胞的兴奋性比较高,被称为可兴奋组织或可兴奋细胞。 近代生理学中， 更准确地定义：兴奋性为细胞受刺激时产生动作电位的能力。兴奋则指产生动作电位的过程或是动作电位的同意语。组织产生了动作电位就是产生了兴奋（简称兴奋）。在受到刺激时能产生动作电位的组织才称为可兴奋组织。1.3.1.2 刺激引起兴奋的条件（不讲解，通过实验课自学，）1.什么叫刺激？2.
24、任何刺激要引起组织兴奋的必要条件是什么（刺激三要素）？3.什么是强度阈值(threshold intensity)、阈刺激（threshold stimulation）、阈下刺激 (subthreshold stimulus)阈上刺激(suprathreshold stimulus)和顶强度（ maximal intesity）；4.阈值和兴奋性有什么关系？时间 -强度曲线表示什么含义？1.3.1.3 细胞兴奋时的兴奋性变化绝对不应期（absolute refractory period）：在神经接受前一个刺激而兴奋时的一个短暂时期内， 神经的兴奋性下降至零。此时任何刺激均归于“无效” 。相对
25、不应期（relative refractory period）：在绝对不应期之后，神经的兴奋性有所恢复，但要引起组织的再次兴奋，所用的刺激强度必须大于该神经的阈强度。超常期（supranomal period）：经过绝对不应期、相对不应期，神经的兴奋性继续上升，可超过正常水平。用低于正常阈强度的检测刺激就可引起神经第二次兴奋的时期称。低常期（subnomal period）：继超常期之后神经的兴奋性又下降到低于正常水平的期。1.3.2.细胞的生物电现象及其产生机制细胞水平的生物电现象主要有两种表现形式：在静息时具有的静息电位和受到刺激时所产生的电位变化（包括局部电位和可以扩布的动作电位）。1.
26、3.2.1 静息电位和动作电位（1）静息电位 （transmembrane resting potential）， 未受刺激、处于静息状态时存在于膜内外两侧的电位差称为跨膜静息电位，简称静息电位，表现为膜内较膜外为负。(2)动作电位（ action potential）：当神经或肌肉细胞受一次短促的阈刺激或阈上刺激而发生兴奋时，细胞膜在静息电位的基础上会发生一次迅速而短暂的、可向周围扩布的电位波动，称为动作电位。极化状态（polarization ）：静息时细胞的膜内负外正的状态；超极化(hyperpolarization)：膜两侧的极化现象加剧时；去极化(depolarization)：当极
27、化现象减弱时的状态或过程超射(overshoot) ：膜由原来的-70mv 去极化到 0 mv，进而变化到 2040mv，去极化超过 0 电位的部分，此时膜的状态为反极化状态。去极化、反极化构成了动作电位的上升支；复极化(repolarization)：由去极化、反极化向极化状态恢复的过程，它构成了动作电位的下降支。(3)锋电位和后电位动作电位中，快速除极和复极化的部分，其变化幅度很大，称为锋电位（spike 或脉冲 impulse），是动作电位的主要部分。在锋电位之后还会出现一个较长的、微弱的电位变化时期叫后电位（after potential）。后电位是由缓慢的复极化过程和低幅的超极化过程
28、组成，分别称为后去极化（after depolarization）或负后电位（negative afterpotential）后超极化（after hypolarization）或正后电位(positive afterpotential)。(4)将动作电位的进程与细胞进入兴奋后的兴奋性变化相对照：锋电位的时间相当于细胞的绝对不应期；后去极化（负后电位）期细胞大约处于相对不应期和超常期，而后超极化（正后电位）期则相当于低常期。1.3.3 生物电现象产生的机制(1)静息电位和 K+平衡电位(K + equilibrium potential)：膜学说(1902 年 Bernstein)认为细胞膜内
29、、外 K+分布不均匀；细胞膜不同功能状态对物质（离子）通透性不同，这种离子分布的不均匀的维持靠 Na+泵的活动。细胞膜内高 K+和安静时膜主要对 K+有通透性是细胞保持膜内负、膜外正极化状态的基础。当电化学梯度与浓度梯度促使 K+外流和阻碍 K+外流的力量达到平衡时，膜内、外电位差称为静息跨膜电位，即是 K+的平衡电位（EK）。其值可以根据物理化学中的 Nernst公式计算出来：， EK 的数值由膜两侧最初的 K+浓度而定（2）动作电位和电压依赖式离子通道动作电位上升支形成的离子基础细胞膜外高 Na+，膜受到刺激时，出现对 Na+的通透性增加，并超过对 K+的通透性，Na +迅速内流，直至内流
30、的 Na+在膜内所形成的正电位足以阻止 Na+的净内流为止，形成动作电位的上升支。这时膜内所具有的电位值即为 Na+平衡电位，仍可用 Nernst 方程计算出来。动作电位下降支形成的离子基础去极化达高锋在很短时间里，Na +通道很快失活（inactivation）；膜中的另一种电压门控 K+通道开放，K +的外流，使膜内电位变负，最后恢复到静息时 K+平衡电位的状态。Na+通道和 K+通道的特性A.Na+通道有两道门，静息时，位于中间的激活门关闭着，位于膜内侧的失活门开着。去极化时，Na +通道激活，激活门和失活门都开放，Na +内流；Na+通道很快失活，激活门仍开着，但失活门却关闭，Na +
31、不能内流； Na+通道失活时，不会因尚存在着去极化而继续开放，也不会因新的去极化再度开放，只有当去极化消除后，恢复到静息状态，通道才有可能在新的去极化下而进入开放状态。B.K+通道只有一道门，激活较延迟，而且没有失活状态，可直接恢复到静息时的关闭状态。小结按照现代生理学的理论，动作电位形成的机制应是：在后去极化（负后电位）或后超极化（正后电位）时期( )Na +通道处于部分或完全恢复到关闭状态，但由于电压依赖式 K+通道还开着，K +外流仍在进行，可以对抗去极化，因而阈强度的 刺激不能引起膜产生动作电位，必须是阈上刺激才能使膜产生动作电位，所以兴奋性较低，处于相对不应期或低常期。至于负后电位则
32、可能是复极化时迅速外流的 K+蓄积在膜外，而暂时阻止了 K+外流的结果。1.3.4 动作电位的引起和它在同一个细胞上的传导1.3.4.1 阈电位及动作电位的引起?当刺激使膜内去极化达到某一临界值时可以在已经去极化的基础上诱发产生动作电位，该临界电位值称为阈电位（threshold membrane potential）。一般比正常静息电位大约低 1015 mV。再生性去极化（regeneration depolarization）对于一段膜来说，当刺激引起膜去极化达到阈电位时会引起一定数量的 Na+通道开放，Na +因此内流，而 Na+的内流会使膜进一步去极化，结果又引起更多的 Na+通道开放
33、和更大的开放概率，如此反复下去，出现一个“ 正反馈”过程，称(Na+的)再生性去极化（循环）。动作电位的“全或无” 特性：从兴奋性角度来看， 阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激。只要是阈上刺激，不论刺激强度多么强均能引起 Na+内流与去极化的正反馈关系，膜去极化都会接近或达到 ENa， 动作电位的幅度只与 ENa 和静息电位之差有关，而与原来的刺激强度无关；阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平，不能形成去极化与 Na+内流的正反馈，不能形成动作电位。对于一段膜来说，达到阈电位的去极化会引起(Na +的)再生性去极化而触发动作电位的产生。动作电位在神经纤维上的传导,不会因距离衰竭,也是由于动作
34、电位具有“ 全”和“无” 特性. 。1.3.4.2 局部兴奋与局部电位阈下刺激虽不能引起膜去极化达到阈电位水平，但也可引起少量 Na+通道开放，有少量 Na+内流引起的去极化迭加在一起，在受刺激部位出现的一个较小去极化，称为局部反应或局部兴奋（local excitation）。这种去极化电位称为局部的去极化电位（简称局部电位 local potential）。但由于该去极化程度较小，可被（维持当时 K+平衡电位的）K +外流所抵消，不能形成再生性去极化，因而不能形成动作电位，局部电位有以下特点：电紧张性扩布（electrotonic propagation）。不具有“全和无”特性。可以总和（
35、或迭加）。有空间总和（spatial summation）和时间总和（temporal summation）。1.3.3.3 兴奋在同一个细胞上的传导(1)传导机制局部电流学说（ Local current theory），动作电位（兴奋）也就在神经纤维膜上传导开来，称之为神经冲动(nerve impulse)。(2)跳跃式传导（ Saltatory conduction）局部电流只能出现在与之相邻的朗飞氏结之间，兴奋就以跳跃的方式从一个朗飞氏结传到另一个朗飞氏结，不断向前传导。1.4 兴奋在细胞间的传递目的与要求掌握 经典突触及接头传递的过程及其特点熟悉1.经典突触、运动终板、 缝隙连接、细
36、胞间通道、曲张体结构2.电突触传递过程、特征及意义了解 突触递质化学重点1.经典（化学性）突触传递过程和特性2.终板电位特性难点 经典（化学性）突触传递过程课堂组织 多媒体教具教学内容1.4.1 经典的突触传递经典突触概念是指一个神经元的轴突末梢与另一个神经元的胞体或突起相接触的部位1.4.1.1 突触结构1.4.1.2 经典的突触传递过程：包括(1)突触前过程(2)突触后过程小结经典突触传递是一个电 -化学-电过程:电:指突触前末梢去极化化学: 指 Ca2+进入突触小体,突触小泡释放神经递质,神经递质扩散 ,递质与突触后膜上受体(或化学门控通道上的受体)发生特异结合,电位: 突触后膜对离子通
37、透性改变,离子进入突触后膜,产生突触后电位 .1.4.2 接头传递1.4.2.1 神经-肌肉接头处兴奋的传递(1)神经-骨骼肌接头(neuromuscular junction,也叫运动终板(motor endplate)。(2)神经-肌肉接头处兴奋传递过程 与经典突触传递过程基本相似，其化学门控通道为ACh 门控通道，产生兴奋性突触后电位，称终板电位(end-plate potential, EPP) (3)突触后电位和 EPP 都是一种局部电位 不具“全或无”特征，但其大小可随 Ach 释放量增多而增加；不能传播，只能在局部呈紧张性扩布；可以产生总和。由于终板电位的紧张性扩布，它可使与之邻
38、接的普通肌细胞膜去极化而达到阈电位水平，激活该处的电压门控性通道，引发一次可沿整个肌细胞膜传导的动作电位。(4)Ach 突触的递质化学神经肌肉接头的传递保持 1:1。(5)经典突触传递与神经- 骨骼肌接头传递的特点单方向性； 有时间延迟（突触延搁 synaptic delay）易受环境因素和药物的影响：易疲劳性，称为突触疲劳(synapse fatigue) 1.4.2.2 神经-平滑肌和神经-心肌接头传递曲张体（varicosity）内含有大量的小而具有致密中心的突触小泡。非突触性化学传递 (non-synaptic chemical transmission)当神经冲动抵达曲张体时，递质从
39、曲张体中释放出来，靠弥散作用到达效应细胞膜的受体，使效应细胞发生反应。非突触性化学传递的特点：传递花费的时间长；不存在 1：1 的关系，作用较弥散。能否对效应细胞发挥作用，取决于效应细胞膜上有无相应的受体存在。1.4.3 电突触（electric synapse）电突触的结构基础是细胞间的缝隙连结（gap junction）电突触的两层膜的间隙仅有 23nm ，连接部位的神经细胞膜并不增厚；膜两侧的胞浆内不存在突触小泡；两层膜之间有沟通两侧细胞浆的蛋白。动作电位在缝隙连结处的传递与在神经轴突上传播完全一样，神经冲动可以由一个细胞直接传给下一个细胞，并且是双向的，意义在于促使许多细胞产生同步化活
40、动。电突触传递速度快，不易受外界因素的影响和改变。1.5 肌肉的收缩目的与要求掌握1.肌丝滑行理论和肌丝滑行机制2.骨骼肌兴奋收缩耦联熟悉1.粗、细肌丝中与肌肉收缩、兴奋收缩耦联有关的肌丝蛋白及肌管系统结构2.平滑肌的兴奋收缩耦联的触发机制3.肌肉收缩的形成机制4.影响肌肉收缩的因素了解1.Ca2+通道特征2.横桥周期中的能量循环重点、难点1.骨骼肌的兴奋收缩耦联2.前负荷与后负荷对肌肉收缩的影响课堂组织 讲述与多媒体教具结合教学内容1.5.1 与收缩功能有关的骨胳肌细胞超微结构 1.5.1.1 肌原纤维收缩蛋白-肌凝蛋白（myosin，也叫肌球蛋白）与肌纤蛋白（actin，也叫肌动蛋白）与肌
41、肉收缩有直接关系调节蛋白-原肌凝蛋白（tropomyosin，也叫原肌球蛋白）和肌钙蛋白（troponin，也叫肌宁蛋白）可影响和控制收缩蛋白之间的相互作用。横桥（cross bridge）有两个重要的特性：在一定条件下，横桥可以和细肌丝上的肌纤蛋白分子呈可逆结合，同时出现向粗肌丝中央（M 线方向）扭动。反复进行下去形成横桥周期。横桥具有 ATP 酶作用，可以分解 ATP 提供横桥扭动时所需的能量，但只有当横桥与肌纤蛋白结合时才被激活肌钙蛋白由 T、C、I 三个亚单位组成的复合体。其中 C 亚单位（TnC）对 Ca2+有很大的亲和力，T(TnT)与 I(TnI)，分别与原肌凝蛋白和肌纤蛋白相结
42、合。1.5.1.2 肌管系统横管(transverse tube)系统，简称 T 管。 另一套是纵管系统，即肌浆网 (sarcoplasmic reticulum，SR)，简称 L 管（纵管，gitudinal tubule）L 管在接近肌小节两端的 T 管处，形成特殊的膨大，称为终末池(或称连接肌浆网 Junctional SR,JSR)，内贮存大量 Ca2+ 。静息时，横管上的 L 型 Ca2+通道对终末池膜上的释放通道开口起到堵塞作用，只有当横管膜上的电信号到达此处时，L 型通道发生构型变化，才消除对终末池膜上通道的堵塞作用，Ca 2+大量进入肌浆。肌质网中还存在着一种 Ca2+泵（一种
43、特），是 Ca2+-Mg2+依赖式 ATP 殊的离子转运蛋白质酶，Ca 2+的升高一方面引起肌丝的相对滑行，另一方面又激活了 L 管上的 Ca2+泵，可以将 Ca2+主动转运入终末池。1 5 2 骨胳肌的收缩原理和兴奋收缩耦联 1 5 21 肌丝滑行理论 （sliding filament theory of muscle contraction）肌肉收缩（时），肌小节缩短，是细肌丝（肌纤蛋白丝）在粗肌丝（肌凝蛋白丝）中间主动滑行的收缩时，肌小节中的粗肌丝与细肌丝的长度均未发生变化，只是细肌丝在向粗肌丝中央滑行时，增加了其与粗肌丝重迭的区域，因此 H 区的宽度减少直至消失，甚至出现细肌丝重迭的
44、新区带，相应肌小节的亮带也变窄。肌丝滑行的机制-横桥周期当肌浆中 Ca2+浓度升高时，Ca 2+与肌钙蛋白 C 亚单位结合引起肌钙蛋白构象的改变，这种改变也传递给原肌凝蛋白，同时引起原肌凝蛋白构象发生扭转，消除了静息时对肌纤蛋白与横桥结合的障碍肌纤蛋白与横桥两者的结合, 并向 M 线方向的扭动，把细肌丝拉向 M 线方向，肌小节缩短。Ca 2+是触发肌丝相对滑行的因子，因此又称它为去抑制因子。如果肌浆内浓度仍很高,便又可出现横桥同细肌丝上新位点的再结合、再扭动如此反复进行称为横桥循环或横桥周期（cross-bridge cycling） ,一旦肌浆中的 Ca2+浓度减少时，横桥与肌纤蛋白分子解离
45、，则出现相反的变化，肌小节恢复原状，肌肉舒张。1.5.2.2 骨胳肌的兴奋收缩耦联 在以膜电位的变化为特征的兴奋过程与以肌丝滑行为基础的收缩活动之间，存在的能把两者联系起来的中介过程叫兴奋-收缩耦联（excitation-contraction coupling）。包括三个主要过程：电兴奋通过横管系统传向肌细胞的深处；三联管结构处信息的传递；肌浆网（即纵管系统）对 Ca2+的释放与再聚积。1.5.3 肌肉收缩的外部表现骨胳肌的收缩表现为肌肉长度或张力的变化，这两种收缩形式的产生取决于外加刺激的条件和收缩时所遇到的负荷的大小，以及肌肉本身功能状态。1.5.3.1 单收缩（结合实验自学）在对神经-
46、 肌肉标本的实验中，给神经或肌肉一次单电震刺激，会引起肌肉一次收缩，叫单收缩（single twich）。单收缩包括三个时相（时程）：潜伏期、缩短期或收缩期1.5.3.2 单根肌纤维收缩的总和当动作电位出现的频率较高时，未完全舒张的肌纤维将进一步缩短，出现了多次收缩的总和（summation of contraction），得到一条锯齿状收缩曲线，也叫不完全强直收缩（incomplete tetanus）。当传来的动作电位的频率更高时，肌纤维持续收缩而不舒张，得到一条平滑的收缩总和曲线，叫完全强直收缩（complete tetanus）。1.5.3.3 影响肌肉收缩的因素(1)负荷对肌肉收缩的
47、影响 前负荷（ preload）负荷在肌肉收缩前就加到肌肉上 。若将离体肌肉的后负荷固定，在一定的初长度范围内，随着肌肉的初长度的增加，肌肉的收缩力也增加；但这也有一个限度，即肌肉的收缩有一个最适前负荷和最适初长度（(初长度 initial length)；肌小节的最适初长度为 2.2m）；小于或超过最适初长度，肌肉的收缩力都会下降。后负荷(afterload)肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力。如果将离体肌肉的前负荷（即初长度）固定，后负荷越大，肌肉收缩时产生的张力越大；产生肌肉收缩的时间愈晚（潜伏期愈长），肌肉缩短的初速度和缩短的总长度也愈小。肌肉在克服后负荷的阻力时才收缩，而且张力不再增加。
48、后负荷过大虽然能增加肌肉的张力，但缩短的程度和收缩的速度将变为零；而若后负荷过小，虽然收缩程度和速度都增加，但由于产生的张力将变为零，也不利于肌肉收缩作功，因此，只有中等程度负荷情况下肌肉收缩完成的功才最大。1.5.4 骨胳肌的种类及动物的运动（略）1.5.5 平滑肌的收缩1.5.5.1 平滑肌的收缩（自学）平滑肌的收缩也是通过横桥运动引起粗、细肌丝相对滑行的结果。平滑肌的细肌丝含钙调蛋白（calmodulin CaM），Ca 2+与钙调蛋白结合形成钙-钙调蛋白复合物，由它去激活胞浆中的一种肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase ,MLCK），使 ATP 分解，而为肌球蛋白轻链（myosin light chain，MLC）磷酸化提供磷酸基团，使肌凝蛋白头部构象发生改变从而导致横桥和细肌丝肌动蛋白的结合，进入与骨骼肌相同的横桥周期（cross-breidge cycling）, 并产生张力和缩短。胞浆内 Ca2+浓度下降时一切过程向相反方向发展，肌肉舒张。由于平滑肌中 ATP 的分解速度慢，则平滑肌的收缩比骨骼肌和心肌都慢；Ca 2+移至细胞外或被肌浆网摄回的过程都很慢，故平滑肌的舒张也很慢。平滑肌的兴奋-收缩耦联在很大程度上依赖于细胞外 Ca2+的内流。思考题1.比较易化扩散、原发性主动转运、继发性主动转运有何异同？2.
