生理学 第二章生物电现象及肌肉收缩
生理学 第二章 细胞的基本功能
+
2. 继发性主动转运
方向： 低→高 介导蛋白质：转运蛋白 分类： 同向转运 逆向转运 转运物质举例：
Na
+
葡萄糖(小肠上皮、肾小 管上皮)、氨基酸
小分子物质跨膜运输方式的比较
单纯扩散 运输方向 载体 能量 举例 顺浓度梯度 不需要 不耗能 O2、CO2、H2O、 甘油、乙醇、苯 等 易化扩散 顺浓度梯度 需要 不耗能 葡萄糖进入红细 胞 主动转运 逆浓度梯度 需要 耗能 Na+、K+、Ca+等 离子； 小肠吸收葡萄糖、 氨基酸等
静息状态下细胞膜对K+的通透性最大
3)膜外正电变为流动阻力
4)当动力(浓度差)=阻力(电位 差)时，跨膜流动停止
5)达到 K+的电－化学平衡电位，
即 K+平衡电位。
结论：静息电位相当于K+平衡电位
3. 静息电位小结
1) K+外流是静息电位形成的主要原因，静息电位接近于K+的 电－化学平衡电位。 2) 静息状态时细胞膜对Na+也有一定的通透性，通常静息电位 略低于K+平衡电位。 3)静息电位=极化状态，是一个现象的两种表达方式。 4)静息电位的大小主要受细胞内外K+浓度的影响，细胞代谢障 碍也可影响静息电位。
一、小分子物质和离子的跨膜转运
二、大分子物质和颗粒物质的跨膜转运
一、小分子物质和离子的跨膜转运
(一)被动转运
(二)主动转运
(一)被动转运
概念： 是指物质从高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差）的跨膜 转运形式，转运过程不需要细胞代谢提供能量，其动力为细 胞膜两侧存在的浓度差(或电位差)。 分类： 1．单纯扩散（不需膜蛋白辅助） 2．易化扩散（需膜蛋白辅助）
生理学第二章_细胞的基本功能
出胞(exocytosis)
胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。 例如
外分泌腺细胞排放酶原颗粒和粘液 内分泌腺细胞分泌激素 神经纤维末梢神经递质的释放。 形式 持续性出胞：安静自发 Байду номын сангаас调节性出胞：诱导释放
效应器酶：催化生成第二信使 腺苷酸环化酶 (AC)、磷脂酶C (PLC)、 磷脂酶A2 (PLA2)、鸟苷酸环化酶 (GC)
离子通道 转运蛋白
第二信使 （second messenger）
环磷酸腺苷(cAMP)、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环磷 酸鸟苷(cGMP)、Ca2+
作用：使靶蛋白（蛋白激酶、离子通道）磷酸化、构象变化
Ca2+信号系统 Ca2+
总结：G蛋白偶联受体介导的信号转导过程
第一信使
G蛋白耦联 受体
G蛋白 α α
G蛋白 GT
GDβγ
PP
细胞 功能 改变
…
…
效应器酶 第二信使
蛋白激酶 或通道
三、酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体： 自身具有酶的活性或能与酶结合的膜受体 结构特征：
仅一个跨膜区段 胞外结构域含有可结合配体的部位 胞内结构域则具有酶的活性或含能与酶结合的位点
本质：载体或转运体（transporter）:贯穿脂质双层整合蛋白 对象：水溶性小分子（如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等） 特点：
（1）结构特异性 （2）饱和现象 （3）竞争性抑制 （4）顺浓差或电位差 机制： 载体蛋白分子内部的变构
（三）主动转运 (active transport)
(王瑞元版本)运动生理学--课件-2-第二章-骨骼肌机能
兴奋性的周期性变化
组织兴奋后兴奋性变化的对应关系
分期
兴奋性
绝对不应期 降至零
相对不应期 渐恢复
超常期
＞正常
低常期
＜正常
与AP对应关系 锋电位 负后电位前期 负后电位后期 正后电位
机制 钠通道失活 钠通道部分恢复 钠通道大部恢复 膜内电位呈超极化
反极化
去极化 Na+内流
复极化
后电位
K+外流
前部
后部
↓
N末梢对Ca2+通透性增加 Ca2+内 流入N末梢内
↓
接头前膜内囊泡 向前膜移动、融合、破裂
↓
ACh释放入接头间隙
↓
ACh与终板膜受体结合
↓
受体构型改变
↓
终板膜对Na+、K+(尤其Na+)的 通透性增加
↓
产生终板电位(EPP)
↓
EPP引起肌膜AP
↓
肌膜AP沿横管膜传至三联管
↓
激活的L型钙通道变构,激活JSR膜上 的RYR,使Ca2+进入肌浆
？ K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ Na+
K+
K+
细胞外高钠 细胞内高钾
•②静息状态下细胞膜对各种离子通透具有选择性。 •通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
静息电位产生原理
Na+ Na+ Na+ Na+K+
Na+
Na+ Na+ Na+
Na+ Na+
生理学第二章教案
影响因素：动力：浓度差 阻
力：通透性
（二）易化扩散
1. 概念：在膜蛋白的帮助下物质从
高浓度侧向低浓度侧跨膜转运
2. 特点： 从高浓度到低浓度、特异
性、 受体调节
3. 影响因素
离子的易化扩散
（三）主动转运
概念：通过细胞本身的耗能将物质从
低浓度侧向高浓度侧跨膜转运
（四）入胞和 出胞
入胞和出胞：大分子、团块的运动
1 易化扩散有哪些类型？它们各有何特点？ 2 何为钠钾泵？试述钠钾泵转运过程 特点及意义。 3 简述神经从动传导的原理及特点。
教材及参考书：
《生理学》. 朱大年主编.第七版. 北京：人民卫生出版社， 2010
《生理通讯》杂志
教研室 （科
室） 主任 意 见 教研室（科室）主任签章：
年月 日
教学后记（在此授课单元教学结束后填写）：
媒体与教具： 多媒体课件 挂图
生理学第二章教案
教学内容提要
教学胞膜的物质转运功能
用讲授法与PBL 教学
（一）单纯扩散
法相结合，应用现代教
概念：脂溶性物质从高浓度侧向低育技术平台和多媒体课
浓度侧跨膜转运。体内依靠单纯扩件。突出重点，提高教 散通过细胞膜的物质只有脂溶 学效果。 气体分子O2和CO2。
重点与难点： [重点]： 1．跨膜物质转运的形式和影响因素 2. 动作电位、静息电位的概念和形成的离子机制 3. 局部兴奋、动作电位的引起和兴奋在同一细胞上的传导机制 4. 神经-骨骼肌接头处的兴奋传递及影响因素 5. 肌肉收缩原理 [难点]： 1.继发性主动转运 2. 静息电位和动作电位形成的离子机制 3. 前负荷、后负荷及肌肉的收缩能力对肌肉收缩的影响
课程 名称
动物生理学肌肉的收缩ppt课件
肌肉的兴奋性受到多种因素的影响，如刺激强度、刺激频率等，肌 肉兴奋性的变化直接影响肌肉的收缩反应。
肌肉收缩的化学传导
1 2
神经递质的释放与作用
当神经冲动传导到神经末梢时，神经递质被释放 到突触间隙，与突触后膜上的受体结合，引起肌 肉收缩。
乙酰胆碱的作用
乙酰胆碱是主要的神经递质之一，通过与突触后 膜上的乙酰胆碱受体结合，触发肌肉收缩。
动物的繁殖行为与肌肉收缩的关系
பைடு நூலகம்求偶
雄性动物在求偶过程中，会展示其肌 肉的力量和灵活性，以吸引雌性。例 如，雄性鸟类在求偶时，会展示其胸 部和颈部肌肉收缩产生的飞行技巧。
生产
雌性动物在生产过程中，子宫肌肉的 收缩有助于将胎儿推出体外。产后， 雌性动物通过收缩其子宫肌肉来帮助 胎盘和死胎的排出。
06
能量储备
肌肉中储存的能量形式包括糖原、 脂肪和蛋白质，这些储备在能量需 求增加时释放。
03
肌肉的收缩机制
肌肉收缩的分子基础
肌肉纤维的结构
肌肉纤维由肌原纤维和肌管系统 组成，肌原纤维是肌肉收缩的基 本单位，由粗、细两种肌丝构成
。
肌丝滑行的原理
肌肉收缩时，粗、细两种肌丝发 生相对位移，引起肌肉缩短。
肌肉恢复是指肌肉在疲劳后通过休息和营养补充等方式 恢复原有功能的过程。
肌肉疲劳的产生与能量消耗、代谢产物积累、神经传导 抑制等多种因素有关。
合理的休息和营养补充有助于提高肌肉恢复速度和运动 表现。
05
动物行为中的肌肉收缩
动物的行走与奔跑
行走
动物行走时，腿部肌肉的收缩使足部离开地面，推动身体向 前移动。不同动物具有不同结构的腿部肌肉，以适应其特定 的行走方式。例如，四足动物通过交替收缩其前肢和后肢来 行走。
《生理学》各章知识点 总结
生理学基础总结绪论I.人体生理学是研究机体正常生命活动规律的科学.2。
生命的基本特征有新陈代谢、兴奋性及生殖。
3.兴奋性是指活的组织或细胞对刺激发生反应的能力或特征。
刺激是指机体所处环垄因素的变化刺激条件包括强度、作用时间和强度一时问变化率三个要素反应是指接受刺激后机体活动状态的改变。
有两种表现形式，即兴奋和抑制阈强度（阈值)是指在作用时间和强度一时间变化率不变的情况下，引起组织发生反应的最小刺激强度。
等于阈强度的刺激为阈刺激，大于阈强度的刺激为阈上刺激,小于阈强度的刺激为阈下刺激4.体液是机体内液体的总称。
内环境是细胞直接接触和赖以生存的环境，即细胞外液.内环境稳态是指内环境的化学成分和理化特性保持相对稳定的状态。
5。
人体功能调节的方式有三种,即神经调节体液调节，自身调节.最重要的是神经调节，其基本方式是反射，结构基础是反射弧,包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五部分。
三种调节各具特点:神经调节迅速、精确而短暂；体液调节作用缓慢、面积广泛、时间持久;自身调节幅度小,灵敏度低.回馈是由受控部分的回馈信息调整控制部分活动的作用,有正、负反馈两种。
正回馈调节是指受控部分的活动通过发出回馈信息，使反债调节与控制部分的原发作用一致，意义在于使生理过程不断加强，直至最终完成.负反馈调节是指受控部分的活动通过发出回馈信息，使回馈调节与控制部分的原发作用相反.意义在于维持机体内环境的稳态。
细胞的基本功能1。
细胞膜对物质的转运方式主要有:单纯扩散、易化扩散、主动转运、单纯扩散是只取决于膜两例物质浓度差进行转运的一种方式出胞和入胞作用易化扩散是物质借助细胞膜上特珠蛋白质的帮助，顺浓度梯度或电一化学梯度的转运过程。
分为载体转运和通道转运两种。
载体转运具有特异性、饱和性和争议抑制性；通道转运具有离子选择性和门控特性，又可分为化学门控信道、电压门控信道和机械门拉信道。
主动转运是物质逆电一化学梯度进行的转运，需要细胞提供能量包括原发性主动转运和发性主动转运.最重要的为钠一钾泵转运.出胞是指胞质内的大分子物质以分泌变泡的形式排出细胞的过程.入胞指细胞外某些物质团块借助于细胞形式吞噬泡或吞饮泡的方式。
生理学第二章
第二节
细胞的跨膜信号转导功能
一 受体的概念及特征
受体：凡是能与信号分子特异性结合，并引发细胞发生特定 生理效应的特殊蛋白质。存在细胞膜，细胞质，细胞核内。 特征：①特异性 ②饱和性
③可逆性
跨膜信号转导方式分为三类：
①离子通道藕联受体介导的跨膜信号转导；
（化学，电压，机械门控性通道）
②G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导； ③酶耦联受体介导的跨膜信号转导。
动 作 电 位 的 产 生 机 制
动作电位的产生机制：静息电位去极化达 到阈电位水平。
去极化过程：Na+大量快速内流形成
复极化过程：K+快速外流形成
后电位过程：Na+-K+泵活动的结果
动作电位的特点
⑴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，其变化幅度不会因刺激的 加强而增大； ⑵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； ⑶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。
2.单收缩和强直收缩
单收缩：骨骼肌受到一次有效刺激，引起肌肉一次迅速的收 缩，称为单收缩。 强直收缩：肌肉受到连续的有效刺激时，当刺激频率达到一 定程度时，引起肌肉收缩的融合而出现强而持续的收缩，称 为强直收缩 。
注：等长收缩和等张收缩与肌肉收缩时所遇 到的负荷大小有关 ①当负荷小于肌张力时,出现等张收缩； ②当负荷等于或大于肌张力时,出现等长 收缩； ③正常人体骨骼肌的收缩大多是混合式 的,而且总是等长收缩在前,当肌张力增加到超 过后负荷时,才出现等张收缩。
生理学：第二章 3节细胞的电活动
影响RP水平的因素
1）跨膜K+浓差： Ek [K+ ]o ↑→RP↓
2）膜对K+ 和Na+的通透性：
K+通透性↑→RP↑ Na+ 通透性↑，则静息电位↓ 3）钠泵活动水ion potential)
(一)动作电位的概念和特点
• 概念：细胞在静息电位的基础上接受有效刺激后产生的一 个迅速的可向远处传播的膜电位波动。
• A：电—化学驱动力：某种离子在膜两侧的 电位差和浓度差两个驱动力的代数和
• B：平衡电位：当电化学驱动力为零，离子 净扩散为零时的跨膜电位差为该离子的平 衡电位。
平衡电位可由Nernst 公式计算
EK= RT/ZF• ln [K+]o / [K+]i
EK = 60 log
[K+]o [K+]i
兴奋的共有标志: 动作电位
0mV
AP
stimulator
神经纤维
-70～- 55mV：膜电位逐步去极化 达到阈电位水平
-55～+30mV：动作电位快速去极相 +30 峰电位
+30～- 55mV：动作电位快速复极相
-55～- 70mV：负后电位
后电位
（后去极化）
负值大于-70 mV : 正后电位 （后超级化）
= -95mV
Em-Ek: K+离子流动的驱动力
1944年 Hodgkin 在枪乌贼神经纤维上实测值为-77mV.
RP实测值略＜计算值 why？
静息状态下,存在处于开放状态的非门控钾通道： 神经纤维的钾漏通道,心肌内向整流钾通道
对K＋通透性 >> Na+的通透性
-90 mV
医学生理学期末重点笔记---第二章----细胞的基本功能
第二章细胞的基本功能第一节细胞膜的跨膜物质转运功能一、膜的化学组成和分子结构<一>磷脂的分子组成以液态的脂质双分子层为基架,具有流动性<二>细胞膜蛋白质镶嵌或贯穿于脂质双分子层分类：表面蛋白、整合蛋白<三>细胞膜糖类多为短糖链,以共价键的形式与膜脂质或蛋白质结合,形成糖脂或糖蛋白.二、细胞膜的跨膜物质转运功能被动转运〔passive transport〕：指物质顺浓度或电位梯度的转运过程.不消耗细胞提供的能量.主动转运〔active transport〕：指物质逆浓度或电位梯度的转运过程.需消耗细胞提供的能量.1.单纯扩散simple diffusion脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程.影响因素：浓度差通透性特点:①不依靠特殊膜蛋白质的"帮助"②不需另外消耗能量、顺浓度差转运物质：O2、CO2、N2、<NH3>2CO、乙醇、类固醇类激素等少数几种.2.易化扩散facilitated diffusion〔1〕概念:一些非脂溶性或脂溶性非常小的物质,在膜蛋白质的"帮助"下,顺电化学梯度进行跨膜转运的过程分类：原发性主动转运〔简称：泵转运〕、继发性主动转运〔简称：联合转运〕〔1〕原发性主动转运primary active transport概念：指物质在细胞膜"生物泵"的帮助下逆浓度梯度或电位梯度的转运过程.Na+-K+泵又称Na+-K+-ATP酶,简称钠泵.机制：当膜内[Na+]↑/胞外[K+]↑,钠泵激活↓ATP酶〔钠泵〕ATP------------------→ADP + 能量↓2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外↓维持[Na+]膜外高、[K+]膜内高的不均匀分布状态生理意义•胞内低Na,维持细胞体积•胞内高K,酶活性----新陈代谢正常进行•势能储备钠、钾的易化扩散继发性主动转运,联合转运•生电效能〔2〕继发性主动转运secondary active transport概念：间接利用ATP能量的主动转运过程.分类：①同向转运：Na+-葡萄糖同向转运体,Na+-氨基酸同向转运体〔小肠粘膜上皮细胞,肾小管上皮细胞〕②逆向转运：钠钙交换体〔心肌细胞〕4. 入胞和胞吐①离子通道耦联受体介导的跨膜信号转导②G-蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导③酶耦联受体介导的跨膜信号转导第三节细胞的生物电现象细胞的生物电现象〔跨膜电位〕：静息电位、动作电位一、静息电位resting potential、RP1.概念：静息时,细胞膜两侧存在的稳定的、外正内负的电位差.2.与RP相关的概念：••➢极化：RP存在时,细胞膜内负外正的状态称为极化.➢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:细胞膜由内负外正的极化状态变为内正外负的极性反转过程.3.机制原理：带电离子跨膜转运条件：①静息状态下细胞膜内、外离子分布不均匀②静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性,安静时,细胞膜主要对K+通透机制：K＋顺浓度差向膜外扩散；A-不能向膜外扩散↓[K+]内↓、[A-]内↑→膜内电位↓<负电场>• [K+]外↑→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是K+的平衡电位影响因素：•细胞膜两侧离子的浓度差•细胞膜对离子的通透性•钠泵的活动二、动作电位action potential、AP1.概念：细胞膜受到有效刺激时,在RP的基础上发生的一个快速的、可逆的、可远距离传播的电位变化.2.动作电位变化过程3.特征：①具有"全或无"的现象：即同一细胞上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象.②是非衰减式传导的电位.③动作电位之间不融和4.动作电位的意义：AP的产生是细胞兴奋的标志,即AP=兴奋5.与AP有关的概念➢兴奋性：活组织或细胞对刺激发生反应的能力.➢刺激：能引起细胞或组织发生反应的所有内、外环境的变化.➢反应：细胞或组织对刺激产生的应答表现.有两种形式：兴奋：组织受刺激后由静息→活动或由活动弱→强的过程.抑制：组织受刺激后由活动→静息或由活动强→弱的过程.●可兴奋组织：神经、肌肉和腺体●兴奋性的指标————阈值〔threshold>阈强度〔阈值〕：刚能引起细胞或组织产生反应的最小刺激强度.阈值与兴奋性的高低呈反变关系.●刺激强度的表示方法1、阈刺激:刚好引起组织产生反应的最小刺激.〔此刺激的强度即称为阈强度〕2、阈上刺激:3、阈下刺激:6.形成机制原理：带电离子跨膜转运条件：⑴. 细胞膜两侧离子的浓度差——电化学驱动力•等于膜电位和该离子平衡电位之差•对Na+的驱动力：E m -E Na =-70-60 = -130mv•对K+的驱动力：E m -E k = -70+90 = 20mv⑵.细胞膜通透性的变化——膜在受到阈刺激而兴奋时,对Na+的通透性增加,继而对K+通透性增加.结论：①AP的上升支由Na＋内流形成,下降支是K＋外流形成的,后电位是Na＋－K＋泵活动引起的.②AP去极相末=Na＋的平衡电位.7.相关实验和实验结论实验1：细胞膜通透性的变化——电压钳〔voltage clamp〕技术实验结论1•内向电流,形成AP上升支〔去极化〕；外向电流,形成AP下降支〔复极化〕.内向电流是Na+电流；外向电流是K+电流•时间依赖性——先产生内向电流〔Na+通透性↑〕,继而产生外向电流〔Na+通透性↓,K+通透性↑〕.实验结论2⑴细胞膜离子通透性的电压依赖性：如果刺激强度达到阈值,可使细胞膜去极化达到阈电位,则会产生膜去极化和钠电导之间存在正反馈〔图1〕,即再生性循环<regenerative cycle>,进一步去极化产生AP〔图2绿线示〕；〔如果刺激强度小于阈值,细胞膜去极化幅度低,没有达到阈电位,则不会产生这种再生性循环,无法产生AP〔图2黑和红线示〕图1 图2阈电位<threshold potential>：能触发动作电位的膜电位临界值因此动作电位的引起过程：阈刺激↓Na+内流,细胞膜去极化↓达阈电位↓Na+通道大量开放,Na+大量内流↓AP⑵.细胞膜离子通透性的时间依赖性：先Na+通透性↑,继而Na+通透性↓,K+通透性↑实验2：细胞膜通透性〔膜电导〕变化的实质——膜片钳技术<patch clamp technique>概念：指已兴奋与邻近未兴奋的心肌细胞之间形成电位差,出现电荷移动,称为局部电流电流方向：作用：使未兴奋部细胞膜去极化达到阈电位,产生AP.这样的过程在膜表面连续进行下去,就表现为兴奋在整个细胞的传导.有髓鞘N纤维AP的传导——跳跃式三、局部电位:local potential概念：阈下刺激引起的低于阈电位的去极化称局部电位.特点：①不具有"全或无"现象.其幅值可随刺激强度的增加而增大；②衰减式传导；③具有总和效应：时间性和空间性总和第四节肌细胞的收缩功能<一>收缩形式1.单收缩和强直收缩<1>.单收缩：肌肉受到一次刺激,引起一次收缩和舒张的过程称为单收缩.<2>.复合收缩①不完全强直收缩:新刺激落在前一次收缩的舒张期内②完全强直收缩:新刺激落在前一次收缩的缩短期内2.等长收缩与等张收缩• 等长收缩:肌肉收缩时,只有张力增加而长度不变的收缩,称为等长收缩.当负荷等于或大于肌张力时,出现等长收缩等张收缩:肌肉收缩时,只有长度缩短而张力不变的收缩,称为等张收缩.当负荷小于肌张力时,出现等张收缩<二>影响收缩因素外在因素：前负荷和后负荷内在因素：肌肉的收缩能力1.前负荷或肌肉初长度：前负荷<preload>：肌肉在收缩之前所承载的负荷肌肉初长度<initial length>：前负荷使肌肉被拉长到某一长度可以用肌肉初长度表示前负荷的大小在一定范围内,随着前负荷↑,粗细肌丝重叠↑,肌缩速度、幅度和张力↑.反之亦然2.后负荷<after load>：肌肉收缩时遇到的负荷和阻力后负荷过大,虽肌缩张力↑,但肌缩速度、幅度↓,不利作功；后负荷过小,虽肌缩速度、幅度↑,但肌缩张力↓,也不利作功.3.肌肉收缩能力：指与负荷无关、决定肌肉收缩效应的内在特性.肌缩能力↑→肌缩速度、幅度和张力↑肌缩能力↓→肌缩速度、幅度和张力↓第二章小结练习• 1. Na+-K+-ATP酶每分解1分子A TP可将__个Na+移出胞外,同时将__个K+移入胞内.• 2. 在肌肉兴奋-收缩偶联过程中,起关键作用的物质是____.• 3. 细胞内外正常Na+、K+浓度的形成和维持是由于_______的作用• 4. 有机磷农药中毒时,可使〔〕A、乙酰胆碱释放增加B、乙酰胆碱释放减少C、胆碱酯酶活性增加D、胆碱酯酶活性降低E、骨骼肌终板处的乙酰胆碱受体功能障碍案例Case 1.A 43-year-old man presents to the physician’s clinic with plaints of epigastric pai n. After a thorough workup, the patient is diagnosed with peptic ulcer disease. He is started on a medication that inhibits the "proton pump" of the stomach.QUESTIONS：•What is the "proton pump" that is referred to above?•What type of cell membrane transport would this medication be blocking?•What are four other types of transport across a cell membrane?ANSWERS TO CASE 1: MEMBRANE PHYSIOLOGY•◆Proton pump: H+-K+-ATPase <adenosine triphosphatase> pump.•◆Type of cell membrane transport: Primary active transport.•◆Other types of transport: Simple diffusion, facilitated diffusion, secondary active transport <cotransport and countertransport [exchange]>, endocytosis and exocytosis.Case 2.某男性患者,16岁,近来运动后感到极度无力,尤其是在进食大量淀粉类食物后加重.门诊检查血清钾正常〔4.5 mmol／L〕,但运动后血清钾明显降低〔2.2 mmol／L〕,经补钾治疗后症状缓解.1.为什么低血钾会引起极度肌肉无力？2.为什么在进食大量淀粉后症状加重？3.血钾增高时对肌肉收缩有何影响？为什么？。
《生理学》第二章
突触可塑性
突触传递效能可发生改变， 是学习和记忆等生理功能 的结构基础。
神经递质、受体与信号转导途径
神经递质
包括乙酰胆碱、去甲肾上 腺素、多巴胺等，参与调 节神经系统功能。
受体
位于细胞膜或细胞内，与 神经递质结合后引发一系 列生理效应。
信号转导途径
神经递质与受体结合后， 通过第二信使等信号分子 将信号转导至细胞内，引 发细胞生理反应。
生物电现象包括静息电位、动 作电位等，是细胞生命活动的 重要表现。
离子泵、离子通道和离子交换 器等在生物电现象中发挥关键 作用。
细胞增殖、分化及凋亡过程
01
02
03
04
细胞增殖是细胞数量的增加， 包括有丝分裂和减数分裂两种
方式。
细胞分化是细胞类型和功能多 样性的基础，由基因选择性表
达所决定。
细胞凋亡是细胞程序性死亡， 对维持机体内环境稳态具有重
《生理学》第二章
目录
• 细胞基本功能与生理概述 • 神经系统与肌肉组织生理功能 • 心血管系统生理功能与调节 • 呼吸系统生理功能与调节 • 消化系统生理功能与调节 • 泌尿系统生理功能与调节
01 细胞基本功能与 生理概述
细胞膜结构与物质转运功能
细胞膜主要由脂质和 蛋白质组成，具有流 动性。
细胞膜具有选择透过 性，可以控制物质进 出细胞。
肌肉组织类型、收缩原理及力学特性
肌肉组织类型
包括骨骼肌、心肌和平滑肌等， 具有不同的结构和生理功能。
收缩原理
肌肉收缩是由肌原纤维内粗细肌丝 相互滑动引起的，需要ATP提供能 量。
力学特性
肌肉具有弹性、粘滞性和收缩性等 力学特性，是机体运动的基础。
神经系统对肌肉活动调控机制
第二章神经细胞的生物电现象
第二章神经细胞的生物电现象在生理学中，细胞膜的功能占有重要的地位。
细胞膜是细胞的屏障，它把细胞内外的物质分隔开，使细胞成为一个相对独立的单位。
它还是细胞与其生存环境间发生联系的部位，不但物质进出细胞必须经过细胞膜，而且一切刺激作为信号也是通过细胞膜进行传递的。
第一节细胞膜的物质转运功能进出细胞的物质种类很多，有脂溶性的、水溶性的和带电荷的离子。
由于细胞膜的基架是脂质双分子层，所以脂溶性的物质才有可能通过细胞膜。
而水溶性物质则不能直接通过细胞膜，它们必须借助某些物质的帮助才能通过，其中细胞膜结构中具有特殊功能的蛋白质起着关键性的作用。
细胞膜转运物质的形式是多种多样的，有不同的分类方法，现将常见的几种转运形式分别介绍如下。
（一）单纯扩散单纯扩散（simple diffusion）是指脂溶性小分子物质跨细胞膜由高浓度区向低浓度区移动的过程，它是一种物理现象。
在溶液中，溶质分子总是从高浓度区向低浓度区作顺浓度差移动，直到两个区的该物质浓度达到平衡时为止。
细胞膜两侧的物质移动，主要受到由脂质构成的细胞膜屏障作用的影响，所以理论上只有脂溶性物质才能以单纯扩散的形式通过细胞膜。
决定扩散通过量（简称通量）的主要因素有两个：①细胞膜两侧该物质的浓度差，这是物质扩散的动力，浓度差愈大，扩散通量也愈大；②该物质通过细胞膜的难易程度，即通透性（permeability）的大小，细胞膜对该物质的通透性减小时，扩散通量也减小。
在人体内，以单纯扩散方式进出细胞的物质种类很少，比较肯定的有氧和二氧化碳等气体分子，它们既能溶于水，也能溶于脂质。
它们顺浓度差扩散，好像水从高处流向低处那样，不需要外力帮助，细胞也不消耗能量。
（二）易化扩散不溶于脂质或脂溶性很小的物质，在特殊膜蛋白质的帮助下，由高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧的扩散现象称为易化扩散（facilitated diffusion）。
易化扩散也是顺浓度差进行的，所以细胞也不直接消耗能量。
生理学笔记——第二章细胞的基本功能
⼀、细胞膜的基本结构——液态镶嵌模型 该模型的基本内容：以液态脂质双分⼦层为基架，其中镶嵌着具有不同⽣理功能的蛋⽩质分⼦，并连有⼀些寡糖和多糖链。
特点： （1）脂质膜不是静⽌的，⽽是动态的、流动的。
（2）细胞膜两侧是不对称的，因为两侧膜蛋⽩存在差异，同时两侧的脂类分⼦也不完全相同。
（3）细胞膜上相连的糖链主要发挥细胞间"识别"的作⽤。
（4）膜蛋⽩有多种不同的功能，如发挥转动物质作⽤的载体蛋⽩、通道蛋⽩、离⼦泵等，这些膜蛋⽩主要以螺旋或球形蛋⽩质的形式存在，并且以多种不同形式镶嵌在脂质双分⼦层中，如靠近膜的内侧⾯、外侧⾯、贯穿整个脂质双层三种形式均有。
（5）细胞膜糖类多数*露在膜的外侧，可以作为它们所在细胞或它们所结合的蛋⽩质的特异性标志。
⼆、细胞膜物质转运功能 物质进出细胞必须通过细胞膜，细胞膜的特殊结构决定了不同物质通过细胞的难易。
例如，细胞膜的基架是双层脂质分⼦，其间不存在⼤的空隙，因此，仅有能溶于脂类的⼩分⼦物质可以⾃由通过细胞膜，⽽细胞膜对物质团块的吞吐作⽤则是细胞膜具有流动性决定的。
不溶于脂类的物质，进出细胞必须依赖细胞膜上特殊膜蛋⽩的帮助。
物质通过细胞膜的转运有以下⼏种形式： （⼀）被动转运：包括单纯扩散和易化扩散两种形式。
1.是指⼩分⼦脂溶性物质由⾼浓度的⼀侧通过细胞膜向低浓度的⼀侧转运的过程。
跨膜扩散的最取决于膜两侧的物质浓度梯度和膜对该物质的通透性。
单纯扩散在物质转运的当时是不耗能的，其能量来⾃⾼浓度本⾝包含的势能。
2.易化扩散：指⾮脂溶性⼩分⼦物质在特殊膜蛋⽩的协助下，由⾼浓度的⼀侧通过细胞膜向低浓度的⼀侧移动的过程。
参与易化扩散的膜蛋⽩有载体蛋⽩质和通道蛋⽩质。
以载体为中介的易化扩散特点如下：（1）竞争性抑制；（2）饱和现象；（3）结构特异性。
以通道为中介的易化扩散特点如下：（1）相对特异性；（2）⽆饱和现象；（3）通道有"开放"和"关闭"两种不同的机能状态。
高职生生理学第二章
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识记细胞受体的类型和特点。
理解肌肉收缩的原理和兴奋-收缩耦联。
描述神经-肌肉接头处的兴奋传递的过程。
归纳细胞膜对物质转运的方式及特点。
解释静息电位和动作电位的概念及产生机制，理解兴奋在同一细胞的传导特点。
细胞膜主要是由脂质、蛋白质和少量糖类等物质组成。 液态镶嵌模型：细胞膜是以脂质双分子层为基架，其间镶嵌有多种结构和功能不同的蛋白质。 脂质双分子层中的磷脂分子亲水端分别朝向细胞膜内表面和外表面，而疏水端朝向细胞膜内部，这样，细胞膜具有较好的稳定性，在细胞与环境之间形成了一道屏障，支持和保护细胞。 镶嵌在其中的膜蛋白也具有不同的结构和功能，如：细胞膜上的载体、通道和离子泵等蛋白质与细胞膜的物质转运功能密切相关；受体蛋白质能“辨认”和“接受”细胞环境中特异性化学刺激等。可以说膜蛋白质是膜各种功能的主要执行者 。
在生命活动的过程中，细胞始终存在着电，我们把这种电现象称为生物电现象。
01
生物电是一切活细胞存在的基本生命现象，也是生理学重要的基础理论。它主要包括静息电位和动作电位两部分
02
静息电位及其产生机制 静息电位的概念 静息电位（resting potential，RP）是指细胞处于静息状态下，细胞膜两侧存在的电位差。它是一切生物电产生或变化的基础。
机体细胞静息时膜两侧的电荷都是呈内负外正的分布。生理学中，通常规定膜外电位为0，则膜内电位值就是负值了。 静息电位的大小通常只看静息电位负值的绝对值，如从－70mv变化到－90mv称为静息电位的增大，反之为变小。 静息电位时细胞膜两侧内正外负的状态称为极化。 而把细胞膜两侧内负外正的状态称为反极化。 静息电位的增大为超极化。 静息电位的减小称为去极化。 细胞去极化后向着静息电位的方向恢复称为复极化。 超极化时细胞膜两侧的电位差变大，表示细胞抑制；而去极化时细胞膜两侧的电位差变小，表示细胞兴奋。
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刺激
绝对不应期 相对不应期 超常期 低常期
锋电位 负后电位前期 负后电位后期 正后电位
无
任何强大刺激
渐恢复 阈上刺激
＞正常 阈下刺激
＜正常 阈上刺激
绝对不应期的长短决定了组织在单位时间内所 能接受刺激产生兴奋的次数。
超常期\低常期临床意义不大，仅存在理论意义。
Ap 的传播
Ap 依靠局 部电流在 无髓纤维 上传播
注意：
膜对Na+通透性增大，实际上是膜结构中存在的 电压门控性Na+通道开放的结果。
Na+通道的特点： ①去极化程度越大，其开放的概率也越大，是
电压依赖性的； ②开闭是全或无式的，并且开、闭之间的转换
速度非常快; ③至少存在关闭、激活和失活三种功能状态，
其形成与分子内部存在两种门控机制有关。
Na+通道有两个门和三个态：
单向传递 时间延搁 0.5-1.0ms/个 易受理化因素和药物影响
1.终板前膜 低钙 肉毒杆菌毒素 2.终板后膜 筒箭毒 3.抑制胆碱脂酶活性 有机磷农药
选择题
1.两阈上刺激的间隔时间 绝对不应 期可传送 个 Ap:
a. <, 0 b.<, 2 c.=, 2 d.=, 0 e. >, 1 2. 属于主动转运的是（多选） a.Ap升支Na+内流 b. Ap降支K+外 流 c.Rp时K+外流 d.正后电位 时Na+外流 e.入胞作用
离的增加而改变
全或无
一个Ap使细胞内Na+增加了约 1/8万 ，K+减少了约1/4万，可以 视为Na+和K+浓度没有改变，所 以Ap幅度不随刺激强度的增加而改
变。
阈电位
当细胞膜去极化到能引起 Ap时的最小膜电位，即为阈电 位（ threshold，Tp）
Rp与Tp的距离反映了细
胞兴奋性的高低，两者成反比。
2. Rp ≈ Ek 问题: 如果细胞外K+增高， Rp 的绝
对值会有什么变化？
图.细胞外K+浓度对蛙肌静息电位的影响
选择题
<<1a.达a.达.K到Ki=到Ei=kKEoKkbo.时Ki ：Kob.c.KKiKi o< Ko d. 膜两侧电场力相等
c. Ki > Ko
e. 膜两侧浓差力相等.
（1）受体 第七个α-螺旋是识别 结合部位
（2）G蛋白 有十几种 由α、β、γ三个亚基组成 （3）效应器酶
G蛋白 + GDP 激活 G蛋白 + GTP
α 与β、γ亚单位分离 激活
效应器酶 第二信使数量变化
第二信使 包括cAMP、cGMP、IP3、 DG、Ca2+等
(一) cAMP信号通路
1.Ap幅度约等于： a.Ek+ b.ENa+ c. ENa+与Rp绝对 值之和 d. ENa+与Rp绝对值之差 e.以上都不对
2. 膜电位是： a. 是内正外负 b. 可用电极在细 胞表面测出 c. 是膜两侧的电位差 d.表明细胞处于去极化状态 e.以 上都不对
Ap的三特点
全或无:刺激达到阈值后，Ap幅 度不随刺激强度的增加而改变 有绝对不应期 无衰减性传导： Ap幅度不随传导距
K+快速外流
形成 Ap下降支
AP上升支
AP下降支
后电位
负后电位: 复极时迅速外流的K+蓄积在 膜外侧附近，暂时阻碍了K+ 外流。
Ap 峰电位结束后Na+/K+ 泵开始工作，从细胞内排出
Na+并摄取K+，
Na+出：K+进 = 3：2
细胞内有净的负电荷积累， 形成了正后电位
Ap 与
兴奋性
兴奋性 组织或细胞产生动作电位的能力 兴奋 组织或细胞受到刺激后产生了动作电位
或动作电位增多的现象
可兴奋组织和可兴奋细胞
指兴奋性较高的组织和细胞： 肌肉、神经和腺体
不应期
绝对不应期 相对不应期
细胞在一次兴奋后其兴奋性要经历一个周期性 变化过程。（兴奋周期）
分 期 与AP对应关系 兴奋性
The difference between Ap and local response
Ap Na大量内流 阈上刺激 无衰减传 播 全或无 不可融合 有绝对不应 期 向远处传播信息
Lr Na少量内流 阈下刺激 电紧张 扩布 反应有等级 可以总和 无绝 对不应 瞬时改变兴奋性
神经-肌接头兴奋传递
2. 主动转运的能量直接来自：
a. 线粒体 b. 内质网 c. 细胞核
d. 细胞质 e. 细胞膜
动作电位 产生的前提：有RP、有效刺激
刺激的种类： 化学、机械、温度、光、电、声等。
刺激需要具备三个条件： 一定的强度
一定的持续时间 一定的时间－强度变化率
电刺激仪提供的电刺激操作方便、刺激的条件易于控制， 对组织、细胞不易损伤且重复性好。
神经递质、激素等（第一信使）
与G蛋白偶联受体结合
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cA MP
激活蛋白激酶A
细胞内生物效应
(二) 磷脂酰肌醇信号通路
激素（第一信使）
与G蛋白偶联受体结合
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活磷脂酶C(PLC)
PIP2
(第二信使）
IP3 和 DG
内质网 释放Ca2+
实验结果描绘曲线如下：
时间－强度曲线
日常应用中，最简便的方法是采用阈 值作为衡量组织兴奋性高低的指标。
即：在刺激作用时间和强度－时间变化率 固定不变的条件下，刚能引起细胞兴奋或
产生动作电位的最小刺激强度，称为阈 强 度(threshold intensity,阈值)。
达到强度阈值的刺激称为阈刺激， 强度小于阈值的刺激称为阈下刺激， 强度大于阈值的刺激称为阈上刺激。 阈刺激或阈强度→ 衡量细胞兴奋性的指标
INa`IK的 关系
结论: Na+快速内流形成 Ap上升支(Na＋通道
阻断剂：河豚毒（TTX）) K+快速外流形成 Ap下降支(K＋通道阻断
剂：四乙胺（TEA）) Ap 峰电位结束后Na+出：K+进 = 3：2
细胞内有净的负电荷积累，形成了正后 电位
Ap≈E Na+
选择题
反极化（超射）: 细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负的 极性反转过程。
复极化: 去极化后再向极化状态恢复的过程。
超极化: RP的绝对值增大(例如由-70 → -90mV)
去极化
（正反馈）
有效刺激 GNa 开放 Na+内流
CNa »Ck （100：1）
Na+快速内流
形成 AP上升支
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
细胞内生物效应
硝酸甘油治疗心绞痛
硝酸甘油→NO↑→结合可溶性鸟苷酸环 化酶（GC）→三磷酸鸟苷（GTP）转变成 cGMP →激活PKG→舒张血管，增加血流量.
弗奇戈特、伊格纳罗及穆拉德1998 年获诺贝尔生理/医学奖 !
细胞的生物电现象
人体及其他生物体的可兴奋 细胞在安静和活动时都存在电活 动，这种电活动称为生物电现象 （bioelectricity）。 如：心电图、脑电图、肌电图等
激活 蛋白激酶
C
细胞内生物效应
2.通道跨膜信号转导
（1）化学门控通道 如Ach门控通 道，由α2、β、γ、δ五个亚基组成
（2）电压门控通道 有对膜电位变 化敏感的亚单位和基团
（3）机械门控通道
3.酪氨酸蛋白激酶信号转导
配体 +酪氨酸激酶受体 酪氨酸残 基磷酸化 产生效应
生长因子、胰岛素等 与受体酪氨酸激酶结合
静息电位 Resting Potential（Rp）
细胞未受到 刺激时，存 在于细胞膜 内外的电位 差
静息电位:细胞处于安静状态时，膜内外存在 的电位差
极 化:以膜为界，外正内负的状态。静息电位 和极化是一个现象的两种表达方式
静息电位的范围： -10 ～ -100mV之间
细胞跨膜信号转导
人体要实现自身复杂 的功能及适应环境 的各种变化，细胞 之间必须有完善的 信息联系，即具有 信号转导功能。
（signal transduction）
分类
1. 第二信使跨膜信号转导 2. 通道跨膜信号转导 3. 酶耦联受体介导信号转导
1.第二信使跨膜信号转导
有三类蛋白质涉及其中
Gm为激活门， Gh为失活门
备用态：
Rp （Ap）1ms 2ms
Gm 关， Gh 开
激活态：
Gm开，Gh开
失活态：
Gm开，Gh 关
延迟激活性K+通道
Gn为激活门
(Ap)1ms
.
2ms
去极化至峰电位最顶点
GNa失活并GK延迟激活
Ck »CNa （100：1）
动作电位 Action potential （Ap）
受到有效刺激后， 细胞膜在Rp基础上 产生的快速、可逆、 可向远处扩布的电 位波动
动作电位
锋电位 后电位
去极化 上升支 反极化或超射 下降支 —复极化
负后电位 正后电位
去极化（除极）： 膜内、外电位差向小于RP值的方向变化的过程。 (例如由-70 → -50mV)
静息状态下质膜对离子的通透性不同