第4章 人体的基本生理活动【课件】中国药科大学生理学

动作电位的图形
刺激
局部电位
上
阈电位
去
升
极
支
去极化
化
零电位
反极化（超射） 下
降 支
复极化
（负、正）后电位
与AP相关的概念:
极 化:以膜为界，外正内负的状态。 去极化:膜内外电位差向小于RP值的方向变化的过程。 超极化:膜内外电位差向大于RP值的方向变化的过程。 复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。 反极化:细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负
刺激(stimulus)
1.概念:能引起一切活细胞、组织或机体发生反应的各种环境变 化。 2.分类:声、光、电、机械、化学、生物刺激等,实验室最常用的 是电刺激。 3.组成:强度、作用时间和强度-时间变化率三个要素。 4.几个概念:
阈强度(阈值threshold):能引起组织发生反应的最小刺激强 度。 阈 刺 激:刺激强度等于阈值的刺激称阈刺激。 阈下刺激:刺激强度小于阈值的刺激。 阈上刺激:刺激强度大于阈值的刺激。
静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性
主要 离子
离子浓度
（mmol/L）
膜内 膜外
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
Na+ 14
142 1:10 通透性很小
K+ 155 5
31:1
通透性大
Cl- 8
110 1:14 通透性次之
A- 60 15 4:1
无通透性
RP产生机制的膜学说:
证明：①Nernst公式的计算 EK=RT/ZF•ln[K+]O/[K+]i =59.5 log[K+]O/[K+]i
同 理 可 算 出 ENa, 因 K+ 的 通 透 性 大 于 Na+ 近 100 倍,EK的权重明显大于ENa,故RP是权重后的EK和ENa的 代数和,非常接近于EK。
② Hodgkin 和Biblioteka BaiduKatz的实验
(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 [Na+]i＞[Na+]o≈1∶10, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-]i＞[Cl-]o≈1∶14, [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1
主要离子分布： 膜内：
膜外：
(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
-70～-90mV，红细胞约为-10mV左右。
证明RP的实验：
（甲）当A、B电极都位于 细胞膜外，无电位改变， 证明膜外无电位差。
（乙）当A电极位于细胞 膜外， B电极插入膜内 时，有电位改变，证明膜 内、外间有电位差。
（丙）当A、B电极都位于 细胞膜内，无电位改变， 证明膜内无电位差。
2、静息电位的产生机制
第四章 人体的基本生理功能
第第一一节节 生生命命活活动动的的基基本本特特征征 第第二二节节 细细胞胞的的跨跨膜膜信信号号传传导导功功能能 第第三三节节 神神经经与与肌肌肉肉的的一一般般生生理理 第第四四节节 生生理理功功能能的的调调节节与与整整合合
第一节 生命活动的基本特征
一、新陈代谢
概念：生物体在适宜的环境中总是不断地自我破旧立新的 过程称为新陈代谢(自我更新)。
的极性反转过程。 阈电位:引发AP的临界膜电位数值。 局部电位:低于阈电位的去极化电位。 后电位：锋电位下降支最后恢复到RP水平以前，一种时间较长、 波动较小的电位变化过程。 包括：负后电位、正后电位
2、动作电位的产生机制
①膜内外存在[Na+]差:[Na+]i＞[Na+]O ≈ 1∶10； ②膜在受到阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加：
一、由具有感受结构的通道蛋白完成的跨膜信号传导 （一）、化学门控通道：α2βγσ（ α与Ach结合） （二）、电压门控通道：神经、肌细胞。动作电位的产生。 （三）、机械门控通道：如内耳毛细胞。
化学性胞外信号(ACh) ACh + 受体=复合体 终板膜变构=离子通道开放
Na+内流 终板膜电位 骨骼肌收缩
即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。
AP上升支
AP下降支
当细胞受到刺激 细胞膜上少量Na+通道激活而开放 Na+顺浓度差少量内流→膜内外电位差↓→局部电位 当膜内电位变化到阈电位时→Na＋通道大量开放 Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引→再生式内流 膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支） Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K＋顺浓度差和膜内正电位的吸引→K＋迅速外流 膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支） ∵ [Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵 Na+泵出、K+泵回，∴离子恢复到兴奋前水平→后电位
二、受体、G蛋白和效应酶
1、受体 2、G蛋白：α、β、γ三个亚单位构成。
G蛋白未激活时，GDP与α结合 GTP与α结合有活性。 Gs和Gi 3、效应酶：如AC→cAMP
第三节 神经和肌肉的一般功能
一、细胞的生物电现象及其产生机制
（一）细胞的静息电位 1、静息电位现象 细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。 膜电位:因电位差存在于膜的两侧所以称为膜电位。 习惯叫法:膜内电位低于膜外，习惯上RP指的是膜内负电位。 静息电位值:哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为
5、刺激强度与组织的兴奋性关系 刺激强度与阈值呈反变关系，即阈值愈小说明组织的
兴奋性愈高,反之,阈值愈大说明组织的兴奋性愈低。
6、反应 由各种刺激所引起的机体功能活动或代谢过程变化。
反应形式:兴奋、抑制
三、生殖
生物体生长发育到 一定阶段后，能够 产生与自己相似的 子代个体，此功能 称为生殖。
第二节 细胞的跨膜信号传导功能
∵①细胞膜内外离子分布不均；②细胞膜对离子的
通透具有选择性:K+＞Cl-＞Na+＞A-
∴
[K＋]i顺浓度差向膜外扩散
[A- ]i不能向膜外扩散
[K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓(负电场)

[K+]o↑→膜外电位↑(正电场)
膜外为正、膜内为负的极化状态
当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP
结论:RP的产生主要是K＋向膜外扩散的结果。 ∴RP=K+的平衡电位
在枪贼巨大神经纤维测得RP值为-77mv,与 Nernst公式的计算值（-87mv）基本符合。
③ 人 工 改 变 [K+]O/[K+]i ， RP 也 发 生 相 应改变。（[K+]i↓→RP↓）。
（二）细胞的动作电位
1、动作电位现象
可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息 电位基础上发生一次短暂的、可逆的 并可向周围扩布的电位波动称为动作 电位。
意义: ①从环境中摄取各种营养物质,经过改造和转化,为自 我更新提供原料和能量; ②将生物体内所产生的代谢产物排出体外,将物质分解 时所产生的能量,用于合成生物体内的新物质、进行各 种外功、维持体温等。
二、兴奋性 概念:一切活细胞、组织或机体对刺激发生反应 的特性(或能力)。
特征:兴奋性也是生命活动的一种基本表现特征。