临床医学之人体的基本生理活动

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(9)基强度 用矩形脉冲刺激,当刺激强度减弱到某一强度,无刺激时 间怎样延长也不能引起组织兴奋,因而把这个刺激强度叫做基强度。
(10)阈下刺激:低于阈值的刺激为阈下刺激。 (11)阈上刺激:高于阈值的刺激称为阈上刺激。 (12)阈刺激:刺激强度等于阈值的刺激称为阈刺激。是引起细胞动作
电位的最小刺激强度。 (13)兴奋性和阈值关系:成反比关系。刺激作用于一种特定的组织细
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的产生是不消耗能量的,AP的恢复是消 耗能量的(Na+-K+泵的活动)。
③AP=Na+的平衡电位。
证明①:Nernst公式的计算:AP达到的超射值(正电 位值)相当于计算所得的ENa值。
②应用Na+通道特异性阻断剂河豚毒后,内向 电流全部消失(AP消失)。
人体的基本生理功能
第一节 生命活动的基本特征 第二节 细胞的跨膜信号传导功能 第三节 神经与肌肉的一般生理 第四节 生理功能的调节与整合
第一节 生命活动的基本特征
通过对各种生物体,包括对单细胞生物以至高等动物 基 本生命活动的观察和研究,发现生命现象至少包括三种基 本活动,这就是:
新陈代谢 兴奋性 生殖 因为这些活动是活的生物体所特有的,可以认为是 生命的 基本表现。
(三)机械门控通道
存在于对机械刺激敏感的细胞。可能是机 械刺激引起膜的局部变形或牵引(如内耳 毛细胞受外力作用发生弯曲)直接激活膜 上的机械门控通道。这种由于机械刺激引 起的膜电位变化叫机械门控通道。
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
② Hodgkin 和 Katz的实验
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,如:轴突管内置换等张Nacl,RP消失 (即[K+]i↓→RP↓)。
(二)细胞的动作电位
1、动作电位概念及现象
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
总之静息电位的产生机制可概括为:
1. 膜内外的离子浓度差是前提
2. 膜对离子的通透性起决定作用
3. 静息时,膜对K+的通透性较大,A-的 不通透性,对Na+、Cl-等离子的通透性 也很小是静息电位产生的根本原因
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
(3)异化作用:机体分解自身物质,同时释放能量以供生 命活动和合成物质的需要,并把分解的物质排出体外的过 程叫异化作用。
机体在与环境进行物质和能量交换的基础上,不断的进 行自我更新,这是生命的最基本特征,如果新陈代谢停止 了,生命也就终止了 。
2. 兴奋性 (1)刺激:能引起机体或组织细胞发生反应的(内、外)
1、受体 2、G蛋白:、、三个亚单位构成。
G蛋白未激活时,GDP与结合 GTP与结合有活性。 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
(1)静息电位 细胞处于相对安静状态时,细胞膜内外存在的电位差。 (2)膜电位:因电位差存在于膜的两侧所以称为膜电位。
骨骼肌收缩
二. 由膜的特异受体蛋白、G蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜 信号传导系统
这种类型的跨膜信号传导至少涉及细胞膜中的三类特殊蛋白质。外 来化学信息(如激素、递质,又称第一信使)首先与膜上的受体蛋白 质结合,进而作用于膜中另一类蛋白质——G蛋白。G蛋白是鸟苷酸 结合蛋白的简称,它由α、β、γ三个亚单位组成。当G蛋白未被激活 时,α亚单位与GDP(鸟苷2磷酸)结合,当外来化学信号使受体激 动,则激活了受体与G蛋白结合,同时GTP取代GDP,这时α-GTP 与其他两个亚单位分离,激活了的α-GTP对膜中第三类蛋白质—— 效应器酶起作用,后者则直接导致胞浆中第二信使物质的生成增加或 减少。最早知道的效应器酶是腺苷酸环化酶(AC),它可以催化起 第二信使作用的环磷酸腺苷(cAMP)的合成。G蛋白有很多种(应 改成二种),有的G蛋白可以激活AC,称为兴奋性G蛋白(Gs);有 的可以抑制AC,称抑制性G蛋白(Gi),AC的激活或抑制则直接影 响cAMP含量的多少。综上所述,在这种跨膜信号传递形式中,外来 刺激信号即第一信使,经过复杂的膜内过程导致第二信使物质的增加 或减少,而第二信使物质即可直接作用于离子通道及影响细胞代谢过 程,最终完成信号跨膜传导。
(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
(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:
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,这种功能称为生殖或自我复制
(self-replication)。
第二节 细胞的跨膜信号传导功能
目前已知不同细胞的跨膜信号传递方式有两大类:
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:2( 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。
(一)化学门控通道
细胞膜上的一种特异蛋白质,这种蛋白质 同时具有受体和离子通道的功能,可以和 一种特异的化学物质结合,从而引起其中
的通道开放,这是由化学物质而引起的通
道开放,称为化学门控通道或化学依从性 通道。这些通道接受的化学信号绝大多数 是神经递质,故也称递质门控通道或配体 门控通道。
(二)电压门控通道
(7)细胞的基本反应特征:兴奋和抑制 兴奋:由相对静止到活动,弱活动到强活动的过程; 抑制:由活动到相对静止,强活动到弱活动的过程。
(8)阈强度(阈值)能引起细胞或组织发生反应的最小刺激强度,称为 阈强度或阈值或强度阈值。阈值的大小能够反映组织兴奋性的高低, 组织兴奋性高则阈值低,兴奋性低则阈值高。故阈值是衡量组织兴奋 性高低的一项指标。
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=去极化后电位,
正后电位=超去极化后电位。
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:
习惯叫法:膜内电位低于膜外,习惯上RP指的是膜内负电位。 (3)静息电位值:哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为
-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。
这类通道的分子结构与化学门控通道类似。但 这类通道的开放是由膜电位控制的。由于这类通 道的分子结构中存在对膜电位改变敏感的基团或 亚单位,当膜电位改变时,可引起通道分子变构 而使通道开放。这种由膜电位控制通道的开放叫 电压门控通道。电压门控通道广泛存在于很多细 胞(如神经细胞和肌细胞,钠通道、钾通道等 (应改成:如神经细胞和肌细胞上的钠通道、钾 通道等))。它们在细胞的动作电位的产生和传 导中起重要作用。
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:
∵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)
神经细胞动作电位产生机制概括如下: ①刺激引起膜产生去极化必须达到阈电位水平是产生动物电
环境变化叫做刺激。 (2)兴奋性:机体或组织细胞受到周围环境发生改变的刺
激时具有发生反应的能力称为——兴奋性。生物体对环境 变化作出适宜反应,是一切生物体普遍具有的功能,也是 生物能够生存的必要条件。所以兴奋性也是生命的基本表 现。 (3)兴奋:将受到刺激后产生生物电反应的过程及其表现 称为兴奋(或由相对静止变为活动状态或者活动由弱变强 称为兴奋)。 (4)反应:刺激引起机体或组织细胞的代谢改变及活动变 化称为反应。 (5)可兴奋组织:在受到刺激后能迅速产生某种特殊生物 电反应的组织统称为可兴奋组织(神经、肌肉、腺体)。
1. 新陈代谢
(1)新陈代谢:是指新的物质不断替代老的物质的 过程, 也就是生物体不断进行自我更新的过程。新陈代谢包括同 化作用和异化作用两个方面。新陈代谢过程中物质合成和 分解分别伴有能量的吸收和释放,故新陈代谢既包括物质 代谢又包括能量代谢。
(2)同化作用:机体从外界环境摄取营养物质并吸收能量 后,合成机体自身物质的过程为同化作用
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。
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。
动作电位的图形
刺激
局部电位

阈电位


去极化


零电位

反极化(超射)

复极化

支 (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
胞,可分为适宜刺激和非适宜刺激。采用适宜刺激时阈值低,采用非 适宜刺激的时候阈值高。 机体对环境变化作出适当的反应,是机体生存的必要条件。所以兴 奋性也是基本生理特征。
3. 生殖
任何生物个体的寿命都是有限的,必然要衰老、 死亡。一切生物都是通过产生新个体来延续种系 的,所以生殖也是生命的基本表现之一。
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-
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
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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
(6)刺激引起兴奋的条件:周围环境经常发生改变但并不 是任何变化都能引起机体或组织细胞发生反应的。能引起 反应的刺激一般需要具备三个条件
a 一定的强度
b一定的持续时间
C一定的时间强度变化率
即三者中有一个或两个的数值发生改变,其余的数值必 将发生相应的改变,刺激有电刺激、机械刺激、温度刺激、 化学刺激等等。其中电刺激的强度、持续时间和时间强度 变化率易于控制,而且电刺激对组织的损伤比较小,能够 重复使用,所以试验中常采用电刺激。当我们使用方波电 刺激时,其强度-时间变化率是固定的,这是可以观察到 在一定范围内引起组织兴奋的刺激强度与持续时间之间呈 反变关系,即刺激强度加大时需要的时间就缩短。
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