生理学动作电位肌肉收缩原理课件.pptx

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1、第二章细胞的基本功能细胞的基本结构：细胞膜的物质转运功能：细胞的信号转导功能：细胞的生物电现象： 骨骼肌细胞收缩功能： 本 章 要 求掌 握 1.单 纯 扩 散 、 易 化 扩 散 的 概 念 、 形 式 和 特 点 ； 2.原 发 性 主 动 转 运 的 概 念 和 转 运 机 制 ； 3.静 息 电 位 、 动 作 电 位 的 概 念 及 产 生 机 制 ； 4.动 作 电 位 、 局 部 反 应 的 特 点 ； 5.兴 奋 在 同 一 细 胞 上 传 导 的 形 式 及 特 点 ； 6.兴 奋 -收 缩 耦 联 的 概 念 及 其 耦 联 物 质。 第 一 节 细 胞 膜 的 结 构 和

2、 物 质 转 运 功 能一 、 细 胞 膜 的 结 构 概 述 细 胞 膜 主 要 由 脂 质 和 蛋 白 质 组 成 ， 此 外 还 有 极 少 量 的糖 类 物 质 。 液 态 镶 嵌 模 型 （ fluid mosaic model）的基本内容是：膜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。 细胞膜的液态镶嵌模型 二、细胞膜物质转运功能细胞外细胞内 转运方式：1、单纯扩散： 2、易化扩散：载体方式：通道方式：3、主动转运：4、团块物质：出胞：入胞： (一）、单纯扩散概念:是 一 种 简 单 的 物 理 扩 散 ， 没 有 生 物 学 的 转 运 机制 参

3、与 。脂溶性物质顺浓度差通过细胞膜的过程。举例：O2、CO2 、NH3特点： 顺浓度差 不消耗能量影响扩散因素： 膜两侧的浓度差 膜对物质的 通透性 （二）、易化扩散概念：不溶于或难溶于脂质的物质在脂蛋白 帮助下顺浓度差通过细胞膜的过程。类型： 载体运输 通道运输 电压门控 化学门控 1、载体介导的易化扩散 2、通 道 介 导 的 易 化 扩 散 示 意 图 门 控 离 子 通 道 分 为 三 类 ：1. 电 压 门 控 通 道 ： 在 膜 去 极 化 到 一 定 电 位 时 开 放 ， 如神 经 元 上 的 Na+ 通 道 ；2. 化 学 门 控 通 道 ： 受 膜 环 境 中 某 些 化

4、学 物 质 的 影 响 而开 放 ,这 类 化 学 物 质 （ 配 基 ） 主 要 来 自 细 胞 外 液 ， 如激 素 、 递 质 等 ；3. 机 械 门 控 通 道 ： 当 膜 的 局 部 受 牵 拉 变 形 时 被 激 活 ，如 触 觉 的 神 经 末 梢 、 听 觉 的 毛 细 胞 等 都 存 在 这 类 通 道 。 易化扩散的影 响 因 素 膜 两 侧 物 质 浓 度 差 和 电 位 差 膜 上 载 体 的 数 量 或 通 道 开 放 的 数 量 易 化 扩 散 特 点 ： 特异性 （载体） 、 （通道） 饱和现象 竞争性抑制 （ 三 ） 主 动 转 动概念：细胞通过本身的某种耗能过

5、程，将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。分类：原发性主动转运、继发性主动转运二者区别：原 发 性 主 动 转 运 ： 直 接 利 用 ATP能 量继 发 性 主 动 转 运 ： 间 接 利 用 ATP能 量 特点： 耗能并逆电-化学差进行 原发性主动转运示意图 继发性主动转运 钠钾泵（SODIUM-POTASSIUM PUMP） 简称钠泵，也称Na+-K+依赖式。 作 用：在 消 耗 代 谢 能 的 情 况下 逆 浓 浓 度 差 将 细 胞 内 的 3个Na+移 出 膜 外 ， 同 时 把 细 胞 外的 2个 K+移 入 膜 内 ， 因 而 保 持了 膜 内 高 K+和

6、 膜 外 高 Na+的 不均 衡 离 子 分 布 。 意 义 ： 钠 泵 活 动 造 成 的 细 胞 内 高 K+是 许 多 代 谢 过 程 的 必 需 条 件 ； 钠 泵 将 Na+排 出 细 胞 将 减 少 水 分 子 进 人 细 胞 内 ， 对 维 持 细胞 的 正 常 体 积 有 一 定 意 义 ； 钠 泵 活 动 能 使 钠 钾 离 子 逆 浓 度 差 和 电 位 差 进 行 转 运 ， 因而 建 立 起 一 种 势 能 贮 备 。 这 种 势 能 是 细 胞 内 外 Na+和 K+等顺 着 浓 度 差 和 电 位 差 移 动 的 能 量 来 源 。 主动转运与被动转运的区别主 动

7、转 运 被 动 转 运需 由 细 胞 提 供 能 量 不 需 外 部 能 量逆 电 -化 学 势 差 顺 电 -化 学 势 差使 膜 两 侧 浓 度 差 更 大 使 膜 两 侧 浓 度 差 更 小 （ 四 ） 入 胞 和 出 胞 第 二 节 细 胞 的 跨 膜 信 号 转 导 功 能跨 膜 信 号 转 导 方 式 分 为 三 类 ： 离 子 通 道 介 导 的 信 号 转 导 。 G蛋 白 耦 联 受 体 介 导 的 信 号 转 导 ； 酶 耦 联 受 体 介 导 的 信 号 转 导 ；每 类 都 通 过 各 自 不 同 的 细 胞 信 号 分 子 完 成 信 号 转 导 。 (一)由离子通道

8、完成的跨膜信号传递、化学门控通道或配体门控通道：由化学物质控制通道的开关： (递质、 激素等) 例：终板膜化学门控通道2、门控通道：由跨膜电位大小控制通道的开关。例：钠通道, 跨膜电位控制3、机械门控通道：例：听觉毛细胞 (二) G蛋 白 耦 联 受 体 介 导 的 信 号 转 导 由 膜 受 体 -G-蛋 白 -膜 效 应 器 酶 组 成 的跨 膜 信 号 传 递 系 统 和 第 二 信 使 类 物 质 的 生 成 第二信使学说 G蛋白-GDP第一信使+R G蛋白-GTP 效应器酶 蛋白激酶 第二信使及其他 第二信使前体细胞功能改变 1 第一信使：激素、递质等2 效应器酶：腺苷酸环化酶、磷酯

9、酶C等3 第二信使：cAMP、IP3、DG受体-G蛋白-AC途径： cAMP 受体-G蛋白-PLC途径： IP3、DG 受体-G蛋白-AC途径 受体-G蛋白-PLC途径磷脂酰二磷酸肌醇 三磷酸肌醇 二酰甘油 （三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导胰岛素和一些细胞因子的受体本身具有酪氨酸激酶的活性当受体与相应的化学信号结合时，可直接激活蛋白激酶引起受体自身的酪氨酸磷酸化和胞内蛋白质的酪氨酸残基磷酸化，并由此实现细胞外信号对细胞功能的调节。 由受体完成的跨膜信号传递受体：细胞中能与某些化学物质特异性结合，引发细胞特异生物学效应的特殊结构。受体本质：蛋白质或酶受体特征： 特异性 饱和性 可逆性第二

10、信使学说：激素+受体第二信使酶激活 激素的作用机制：1、通过膜受体传递调控信息：第二信使学说2、通过胞内受体传递调控信息：基因表达学说 基因表达学说 第 三 节 细 胞 的 生 物 电 现 象 生 物 电（bioc-lectricity） ：是指一切活细胞无论处于静息状态还是活动状态都存在的电现象。 静息电位（RP）：动作电位（AP）：局部电位（LP）：跨膜电位及分类: 跨膜电位产生机制 （ 一 ） 静 息 电 位静 息 电 位（resting potential，RP）是 指细 胞 处 于 静 息 状 态 时 ， 细 胞 膜 两 侧 存 在 的 电位 差。意 义 ： 是 动 作 电 位 产

11、生 的 基 础 。 产 生 条 件 主 要 有 两 个 ： 细 胞 内 外 各 种 离 子 的 浓 度 分 布 不 均 ，即 存 在 浓 度 差 ； 在 不 同 状 态 下 ， 细 胞 膜 对 各 种 离 子 的通 透 性 不 同 。 静息电位产生机制 1细胞内钾浓度高于细胞外 安静时膜对钾的通透性较大钾外流聚于膜外，带负电的蛋白不能外流而滞于膜内使膜外带正电，膜内带负电 静息电位产生机制 2当促使钾外流的钾浓度势能差 阻碍钾外流的电势能差钾跨膜净移动量为零，处于钾平衡电位，即相当于RP （ 二 ） 动 作 电 位 概 念 ： 动 作 电 位 (action potential,AP)是 指

12、细 胞 受 刺 激时 在 静 息 电 位 基 础 上 产 生 的 可 扩 布 的 电 位 变 化 。 意 义 ： 是 细 胞 处 于 兴 奋 状 态 的 标 志 。 阈 电 位 ： 能 触 发 动 作 电 位 的 膜 电 位 临 界 值 。 阈 电 位 大 约比 正 常 静 息 电 位 的 绝 对 值 小 10 20mV 。 动 作 电 位 的 产 生 条 件 ： 静 息 电 位 去 极 化 达 到 阈 电 位 水 平 。 神经纤维AP心肌细胞AP 动 作 电 位 的 特 点 动 作 电 位 呈 “ 全 或 无 ” 现 象 ： 动 作 电 位 一 旦 产 生就 达 到 它 的 最 大 值 ，

13、其 变 化 幅 度 不 会 因 刺 激 的 加强 而 增 大 ； 不 衰 减 性 传 导 ： 动 作 电 位 一 旦 在 细 胞 膜 的 某 一 部位 产 生 ， 就 会 立 即 向 整 个 细 胞 膜 传 布 ， 而 它 的 幅度 不 会 因 为 传 布 距 离 的 增 加 而 减 小 ， 可 迅 速 扩 布到 整 个 细 胞 膜 ； 脉 冲 式 ： 由 于 绝 对 不 应 期 的 存 在 ， 动 作 电 位 不 能重 合 在 一 起 ， 动 作 电 位 之 间 总 有 一 定 的 间 隔 而 形成 脉 冲 式 图 形。 兴奋在同一细胞上的传导 A静息时B发生兴奋后C传导过程中 动作电位形成

14、机制 1 局部去极化达阈电位，钠通道大量开放钠在膜外高钠、膜内负电/膜外正电的作用下内流，引起上升支 内移的钠在膜内形成的正电位，阻碍钠的内流足够大时钠净移入为零，达到钠平衡电位 30mv0mv-70mv-90mv 动作电位形成机制 2钠通道关闭，钾通道开放钾外流引起下降支钠泵工作，泵出钠、泵入钾，恢复膜两侧原浓度差。30mv 0mv-70mv-90mv (三)、局部电位概念：达不到阈电位的局部去极化。30mv0mv -70mv-90mv1 随阈下刺激增大而增大2 电紧张性扩布(递减性传播) 3 总和现象（时间性、空间性）特点 局部反应与动作电位的区别局部反应 动作电位阈下刺激引起 阈(上)刺

15、激引起钠通道少量开放 钠通道大量开放 反应等级性 “全或无” 有总和效应 无 衰减性传播 非衰减性传播 膜电位状态极 化 细胞膜两侧保持的内负外正的状态。去极化 静息电位减小甚至消失的过程。反极化 膜内电位由零变为正值的过程。复极化 去极化、反极化后恢复到极化的过程。超极化 静息电位增大的过程。 第 四 节 肌 细 胞 的 收 缩 功 能 本 节 主 要 以 骨 骼 肌 为 例 讨 论 以 下 内 容 ： 1、 骨 骼 肌 细 胞 结 构2、 神 经 兴 奋 如 何 引 起 骨 骼 肌 收 缩 神 经 -肌 接 头 处 兴 奋 传 递 兴 奋 -收 缩 耦 联 肌 丝 滑 行 学 说3、 骨

16、骼 肌 的 收 缩 形 式4、 影 响 骨 骼 肌 收 缩 的 因 素 。 内容提要： 1、骨骼肌细胞的结构骨骼肌细胞 / 肌纤维 肌原纤维 肌管系统 肌原纤维结构肌小节： 1/2明带 暗带 1/2明带肌丝：粗肌丝细肌丝 肌动蛋白原肌球蛋白肌钙蛋白细肌丝 横桥作用： 与肌动蛋白结合，扭动、解离、复位、再结合. 有ATP酶活性肌凝蛋白粗肌丝 肌管系统横 管终未池三联管横 管纵 管 肌管系统作用横 管：传AP至肌细胞深部纵 管：贮存、释放、聚积钙三联管：兴奋- 收缩耦联部位 骨骼肌细胞的结构骨骼肌细胞 / 肌纤维 肌原纤维 肌管系统肌小节肌丝粗肌丝、细肌丝横管 纵管三联管 2、神经肌肉接头处兴奋的

17、传递神经肌肉接头的结构：接头前膜接头间隙接头后膜 神经肌肉接头兴奋传递过程AP传到轴突末梢钙通道开放，钙内流，ACh释放Ach 扩散ACh与终板膜化学门控通道结合，通道开放钠内流为主/钾外流为辅 引起终板电位后者扩布使邻近肌膜去极化达阈电位，引发AP 神经肌肉接头兴奋传递特点 单向性传递 时间延搁 易受环境因素的影响 3、兴奋收缩耦联概念：骨 骼 肌 细 胞 兴 奋 时 肌 膜 产 生 的 电 变 化 导 致 肌 肉 收 缩的 机 械 变 化 的 过 程 电兴奋通过横管传到肌纤维深部三联管传递信息 肌浆网对钙的释放和再聚积Ca2+ 4、肌丝滑行学说 肌丝滑行过程：终未池释放钙，肌浆钙增多肌钙蛋

18、白与钙结合而变构，原肌球蛋白变构、解抑 横桥与肌动蛋白结合并分解ATP横桥内扭、解离、复位、再结合而不断循环将细肌丝拖向M线肌小节缩短（收缩）钙泵将钙泵入终池肌浆钙减少肌钙蛋白脱下钙而变构原肌球蛋白变构并重建阻抑细肌丝滑回原位（舒张） 骨骼肌收缩过程神经肌肉接头处兴奋传递兴奋收缩耦联肌丝滑行 5、骨骼肌的收缩形式等长收缩：只有张力增加而无长度改变的肌肉收缩形式。等张收缩：只有长度缩短而无张力改变的肌肉收缩形式。 骨骼肌的收缩形式单收缩：肌肉受单次刺激而出现的独立收缩。 骨骼肌的收缩形式复合收缩：肌肉受高频刺激而出现的叠加收缩。 6、影响骨骼肌收缩的主要因素前负荷 ：肌肉收缩前就遇到的负荷。 初

19、长度：前负荷作用下肌纤维所处的最初长度。前负荷对收缩的影响：在一定范围内，前负荷愈大，初长度愈长，收缩力愈大；最适初长度时，肌肉收缩能使肌肉产生最大张力；前负荷过大，初长度过长，收缩力降低。 不 同 初 长 度 时 粗 、 细 肌 丝 重 合 程 度和 产 生 张 力 的 关 系 示 意 图 后负荷：肌肉收缩过程中所受的负荷。后负荷对收缩的影响：先产生张力，后出现缩短，缩短发生后张力不再增加后负荷愈大，张力愈大，缩短出现愈迟，缩短的初速度和总长度愈小 能影响肌肉收缩效果的肌肉内部功能状态。收缩能力好 收缩效果好收缩能力差 收缩效果差 心 肌心 肌 收 缩 具 有 以 下 特 点 ： 1. “全

20、 或 无 ” 式 收 缩 2. 对 细 胞 外 液 Ca2+的 依 赖 性 3. 心 肌 细 胞 能 抵 抗 过 度 延 伸 的 特 性 复 习 题1.细 胞 膜 的 物 质 转 运 方 式 有 哪 些 ？ 简 述 钠 -钾 泵 的 作 用 及 意义 。2.简 述 静 息 电 位 的 产 生 机 制 及 影 响 静 息 电 位 大 小 的 因 素 。3.何 谓 动 作 电 位 ？ 简 述 动 作 电 位 的 产 生 原 理 及 特 点 。4.神 经 纤 维 动 作 电 位 的 传 导 形 式 有 哪 些 ？ 其 传 导 的 特 征 是 什么 ？ 5.试 述 骨 骼 肌 神 经 -肌 接 头 的 兴 奋 传 递 过 程 及 其 特 点 。6.何 谓 兴 奋 -收 缩 偶 联 ？ 其 结 构 基 础 是 什 么 ？ 钙 起 何 作 用 ？ 思 考 题1.在 生 理 实 验 中 ， 人 工 的 轻 度 增 加 细 胞 外 液 K+浓 度 时 ， 其 静息 电 位 和 动 作 电 位 有 何 变 化 ？ 为 什 么 ？2.改 变 刺 激 强 度 ， 单 一 神 经 纤 维 的 动 作 电 位 有 何 变 化 ？ 何 谓“ 全 ” 或 “ 无 ” 式 的 ？3.当 刺 激 神 经 肌 肉 标 本 的 神 经 干 时 ， 如 果 肌 肉 不 发 生 收 缩 ，可 能 有 哪 些 原 因 ？