生理学课件)

细胞生理学
继发性主动转运示意图
细胞生理学
4、入 胞 和 出 胞
细胞生理学
三、细胞的跨膜信号转导功能
跨膜信号转导方式分为三类： ① G蛋白耦联受体介导的信号转导；
② 酶耦联受体介导的信号转导；
③ 离子通道介导的信号转导。
每类都通过各自不同的细胞信号分子完成信
号转导。
细胞生理学
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
方式 作用 生理意义
负反馈
反馈信号传递给控制部分， 维持原来的平衡 控制系统经分析后，发出指令 状态。 使受控部分的活动减弱 。
反馈信号能加强控制部分 从而使某个生理 的活动，使受控部分的活动再 活动不断加强， 加强，如此循环，促使整个系 并迅速完成。 统处于再生状态。
正反馈
前馈
控制部分在输出变量未 避免负反馈调 发生偏差引起反馈信息之前， 节的波动性和反 就对受控部分发出纠正信息。 应的滞后性，更 好地保持稳态。
体水平上的研究，就是要以完整的机体为研究对象，观察和分析在各种环
境条件和生理情况下不同的器官、系统之间互相联系、互相协调，以及完 整机体对环境变化发生各种反应的规律。所以整体水平上的研究比细胞水 平和器官、系统水平上的研究更加复杂。
前 言
三、机体生理功能的调
（一）、神经调节（nervous regulation）
细胞膜上的蛋白质 有多种功能：
③传递信息 ④催化作用 ⑤标志作用
细胞生理学
3、细胞膜糖类 细胞膜含糖类很少，多与膜脂质或蛋白质结 合，形成糖脂和糖蛋白。其糖链绝大部分裸露在 膜的外表面一侧。 功能： 1.作为细胞或蛋白质的“标记” 2.可作为膜受体的可识别部分，能特异地与某
种递质、激素或其他化学信息分子相结合。
细胞生理学
1、脂质双分子层 细胞膜是由两层类脂分子构成，膜的脂质中以 磷脂和胆固醇为主，还有少量鞘脂类物质。每一
脂质分子的头端为亲水性的极性基团——磷脂和
碱基，尾端是疏水性的非极性基团——脂肪酸链 部分，因而形成脂质双分子层结构。
细胞生理学
2、细胞膜蛋白质
1.表面蛋白 2.内在蛋白 表面蛋白又称周围蛋白。 内在蛋白又称镶嵌蛋白或结合蛋白。 ①物质转运 ②受体
细胞生理学
（二）静息电位与动作电位
• 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：是动作电位产生的基础。
细胞生理学
1.在微电极尖刚插入膜内的瞬间,记录仪器显
现一个突然的电位跃变；
2.静息电位是一个稳定的直流电位； 3.范围:-10mV~-100mV(随细胞种类而不同); 极化(polarization):外正内负 去极化(depolarization):|RP|值减小 超极化(hyperpolarization):|RP|值增大 反极化(reversepolarization):去极到正值 复极化(repolarization):去极后向RP恢复 超射(overshoot):膜电位高于0电位部分
前 言
（三）、适应性（adaptability）
机体根据内外环境的变化而调整体内各部分活 动和关系的功能。 行为适应：本能性行为适应 生理适应：身体内部的协调性反应
（四）、生殖（reproduction）
前 言
二、生理学研究的三个水平
（一）、细胞和分子水平： 各个器官的功能都是由构成该器官的各个细胞的特性决
控制方式：双向性
控制部分 控制信息 受控部分 机能活动
反馈信息
前 言
1、正反馈控制系统
正反馈(positive feedback)：反馈信息的作用性质与 控制信息的作用性质相同的反馈。 控制部分
(+)
控制信息
受控部分
机能活动
反馈信息
正反馈控制系统的意义：有助于一个完整生理过程的完成。 血液凝固 排尿 分娩 ……
兴奋性是指可兴奋组织或细胞（神经细胞、肌
肉细胞、腺细胞）对外界刺激发生反应(AP)的能力 。
细胞生理学
1.刺激stimulation：外环境及内外环境的变化。 ①刺激的形式：物理 化学 机械等 ②刺激的三要素：强度；持续时间；强度-时间变 化率 ③阈强度(阈值) threshold intensity (value) : 刺激的持续时间固定,引起细胞或组织发生反应(产生AP) 的最小刺激强度。 ④阈刺激threshold stimulus:具有阈强度的刺激 ⑤阈上刺激 ； 阈下刺激 2.反应response:可兴奋组织或细胞对刺 激所发生的应答。 ①兴奋excitation ②抑制inhibition
受控部分
控制特点：前馈控制可更快的对活动进行控制，使活动更加 准确，可使机体对环境变化做预见性和超前性活动，减少 负反馈的波动性和滞后性。
前 言
在进食过程中，导致迷走神经兴奋，促使胰岛 B细胞分泌胰岛素来调节血糖水平，这样可及早准备 以防止食物消化吸收后造成血糖水平出现过分波动。
前 言
反馈与前馈的比较
细胞生理学
通道介导的易化扩散示意图
细胞生理学
3、主动转动
• 概念：细胞通过本身的某种耗能过程，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
Biblioteka Baidu侧的过程。
• 分类：
• 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
细胞生理学
原发性主动转运示意图
细胞生理学
钠－钾泵
简称钠泵，也称Na+-K+依赖式ＡＴＰ。 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+和膜外高Na+的不均衡离子分布 。 意义：①钠泵活动造成的细胞内高K+是许多代谢过程的必需 条件；②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；③钠泵活动最重要的 在于它能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。
它的功能活动的内在机制，以及各种因素对它活动的影响，
都需要从器官和系统的水平上进行观察和研究。
这个水平上的研究所获得的知识，就是器官生理学
(organ physiology)。
前 言
（三）整体水平：整合生理学（integrative
physiology）
在生理情况下，各个器官和系统的功能互相协调，从而使机体能够成 为一个完整的整体，并在不断变化着的环境中维持正常的生命活动。从整
基本方式是反射（reflex），反射的结构基础是反射弧 （reflex arc）。 非条件反射（Unconditioning reflex）: set up before birth
条件反射（Conditioning reflex）: set up after birth
反射弧的组成： 神经调节的特点：快速、准确、精巧、协调 神经调节的多级调控：脑、脊髓
非自动控制系统、反馈控制系统、前馈控制系统
前 言
（一）、非自动控制系统
非自动控制系统是一种“开环”系统。控制部分发出 指令到达受控部 分，而受控部分的活动不会反过来影响控 制部分的活动。 控制方式：单向性
控制部分
• 控制特点：
指令
受控部分
机能活动
对受控部分的活动不起自动调节作用；仅在反馈机制受到 抑制时，机体的反应表现为非自动控制。 例如：应激时，因压力感受器受抑制，应激刺激引起交感 神经系统高度兴奋，使心率加快、血压升高，而这些信息不能 引起明显的神经调节活动，故心率、血压维持在高水平。
细胞生理学
（二）、细胞膜的物质转运功能
1、 单纯扩散
概念：是一种简单的物理扩散，没有生物学 的转运机制参与。 扩散的方向和速度：取决于物质在膜两侧的 浓度差和膜对该物质的通透性。 影响扩散量的因素：①浓度差：是物质扩散 的动力；②通透性：通透性愈大，扩散量 也愈大。
细胞生理学
2、 易化扩散
1.载体介导的易化扩散
第二章
细胞生理学
细胞生理学
一、细胞膜的结构和物质转运功能
（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。
细胞生理学
①载体蛋白质有较高的结构特异性。
②饱和现象。
③竞争性抑制。
细胞生理学
载体介导的易化扩散
细胞生理学
2.通道介导的易化扩散
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。
前 言
前 言
前 言
（二）、体液调节（humoral regulation）
全身性体液调节： 循环激素（hormone）；其他化学因子；神经激素 局部性体液调节： 旁分泌（paracrine） 局部性代谢物质 自分泌（autocrine） 体液调节的特点：反应相对较慢、作用部位广泛、持久
前 言
排尿反射的正反馈控制
前 言
分娩的正反馈控制
子宫收缩 (+) 胎头下降
宫颈牵张
胎儿娩出
前 言
2、负反馈控制系统
负反馈(negative feedback)：反馈信息的作
用性质与控制信息的作用性质相反的反馈。
控制部分 受控部分 反馈信息 (-) 负反馈控制系统的作用：维持内环境稳态。 血压调节 体温调节
生理学
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前 言
一、生命活动的基本特征
（一）、新陈代谢（metabolism）
物质代谢 能量代谢
（二）、兴奋性（excitability）
机体对内、外环境变化产生反应的能力。 “刺激”与“反应” 刺激（stimulus）：可被机体感受并引起反应的 体内、外环境的变化。 分类：机械性、化学性、生物性、社会心理性刺激 等； 伤害性、非伤害性；…… 反应（response)：机体应答刺激所产生的变化 兴奋（excitation) 抑制 (inhibition)
细胞生理学
四、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。
• 两种表现形式：安静时具有的静息电位和受刺
激时产生的动作电位(AP action potential)。
细胞生理学
（一）、细胞的兴奋性 兴奋和兴奋性的概念
前 言
（三）、自身调节 （Autoregulation）
是组织、细胞本身的特性，不依赖神经、体液调节
调节能力相对较小
举例：
心脏的异长自身调节
血管受牵拉后会收缩
脑、肾血流量的自身调节
前 言
四、体内的控制系统
• 人体功能调节过程和工程控制有许多共同的规律。
• 从控制论的角度来看，人体内存在数以千计的各种 控制系统(control system)；甚至在一个细胞内也 存在着许多极其精细复杂的控制系统，对细胞的各 种功能进行调节。 • 从控制论的观念来分析，任何控制系统都由控制部 分和受控部分组成。 • 控制系统可分为三大类：
……
控制信息
机能活动
前 言
颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射 （负反馈调节）
前 言
（三）、前馈控制系统(feed-forward control system) 前馈控制：控制部分向受控部分发出指令的同 时，又通过另一快捷通路向受控部分发出前馈信息， 及时地调控受控部分的活动。 控制方式：双通路
控制部分 指令 快捷通路前馈信息
前 言
结 论
机体生存在两个环境中，一个是不断 变化的外环境，另一个是相对稳定的内环 境。 体内所有生命活动的机制，尽管种类 不同，功能各异，但只有一个目的：保持 内环境的稳态，稳态是正常生命活动的必 要条件。 稳态是一个动态平衡，机体通过神经、 体液、自身调节保持内环境的相对稳定。 各种功能活动通过反馈机制达到自动 而精确的调节。
前 言
（二）、反馈控制系统(feedback control system)
反馈控制系统是一种“闭环”系统，控制部分发出信号， 指示受控部分活动，而受控部分的活动可被一定的感受装臵 感受，感受装臵再将受控部分的活动情况作为反馈信号送回 到控制部分，控制部分可以根据反馈信号来改变自己的活动， 调整对受控部分的指令，因而能对受控部分的活动进行调节。
定的，在细胞和分子水平上对生物体进行的研究，其研究对
象是细胞和构成细胞的分子。在这个水平上进行研究和获取
知识的学科称为细胞生理学(cell physiology)或分子生理学
(molecular physiology) 。
前 言
（二）器官和系统水平
要了解一个器官或系统的功能，它在机体中所起的作用，