细胞的基本功能幻灯片.ppt

人体机能学生理学部分授课构想 面对紧迫的时间 32学时 繁重的任务 216页内容 须在同志们自学的基础上侧重讲授每一章节的基本概念 同志们不熟悉的 较重要的重点讲授 熟悉的 不重要的少讲或略去重点讲授 原理 现象 机制 过程 调节 特性 等较难理解的内容授课过程中不愿面对 勾重点 等要求 但总课程临结束时会发复习题每次授课结束前 争取留一点时间让同志们根据生理学原理 自由讨论一些日常生活现象相互尊重 1 2细胞的基本功能 2细胞的基本功能2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能2 1 1细胞膜的化学组成和分子结构2 1 1 1液态脂质双分子层2 1 1 2细胞膜蛋白质2 1 1 2 1整合蛋白 分子肽链依次或多次贯穿整个脂质双分子层 两端裸露在膜的内外两侧 2 1 1 2 2表面蛋白质 肽链中带电的的氨基酸或基团 与两侧的脂质极性基团相互吸引 使蛋白质分子像是附着在膜的表面 2 3 2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能 2 1 1 2 3细胞膜蛋白质的功能 转运 受体 酶 收缩2 1 1 3细胞膜糖类功能 作为膜受体调节亚单位的一部分 识别 结合信息 作为抗原决定簇 表达免疫信息 4 2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能 2 1 2细胞膜的物质转运大分子物质 团块物质 出胞 入胞小分子脂溶性物质 单纯扩散小分子水溶性物质 易化扩散载体 通道主动转运原发性 继发性 5 2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能 2 1 2 1单纯扩散脂溶性小分子物质顺浓度差的跨细胞膜转运 如 O2 CO2 NO 6 2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能 2 1 2 2易化扩散水溶性小分子物质 在细胞膜上特殊蛋白质的帮助下 由浓度高侧向浓度低侧的跨膜转运 分类 以载体为中介的易化扩散 以通道为中介的易化扩散 7 2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能 2 1 2 2 1以载体为中介的易化扩散转运对象 小分子有机物 如 葡萄糖 氨基酸特殊蛋白质 载体蛋白 载体 三特点 结构特异性 饱和现象 竞争性抑制 8 2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能 2 1 2 2 2以通道为中介的易化扩散转运对象 无机离子 如 K Na Ca2 特殊蛋白质 通道蛋白 通道 通道分类 电压门控 电压依从性 通道化学门控 化学依从性 通道渗漏通道 是一种非电位和非时间依从性通道 在细胞安静或受刺激而兴奋时均保持一定的开放状态 9 2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能 2 1 2 3主动转运某些小分子物质 离子在细胞膜蛋白质的帮助下 逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运过程 转运物质 水溶性小分子物质 无机离子特殊蛋白质 泵蛋白 泵 分类 原发性主动转运 继发行主动转运2 1 2 3 1原发性主动转运原发性主动转运的能量直接来自ATP的分解 主要见于钠 钾泵 简称钠泵 又称Na K 依赖式ATP酶 10 2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能 2 1 2 3 2继发性主动转运继发性主动转运的能量来源于钠泵活动所建立的Na 浓度势能 间接消耗ATP 见下页示意图 存在部位 肠上皮 肾小管上皮分类 同向转运 生电性转运 两种被转运物质的转运方向相同 逆向转运 两种被转运物质的转运方向相反 11 继发性主动转运原理示意图 12 2 1细胞膜的基本结构和物质转运功能 2 1 2 4出胞和入胞式物质转运出胞 大分子物质或固态 液态团块物质排出细胞的过程 见动画演示过程 入胞 大分子物质 团块物质进入细胞内的过程 见动画演示过程 13 入胞过程动画演示 14 出胞过程动画演示 15 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2细胞的生物电现象和兴奋性活的细胞或组织不论在安静状态还是活动过程都表现有电的变化 称为生物电 可兴奋组织细胞受到有效刺激后 最先出现的本质反应是动作电位 随后出现其他外部表现 动作电位是可兴奋细胞兴奋的标志 动作电位和兴奋是同义语 生物电现象与兴奋和兴奋性有密切的关系 16 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 1细胞的生物电现象细胞在安静时膜内外存在的电位差 称为静息电位 受刺激时产生的膜电位变化 称为动作电位 2 2 1 1细胞生物电观察 17 2 2 1 1细胞生物电观察 18 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 1 2细胞的静息电位细胞静息时膜外电位高 外正 膜内电位低 内负 因参考电极接地 膜外电位为零 膜内电位为负 且数值大多为 70 90mV 人类 只要细胞未受刺激 静息电位一般总是稳定在这一数值 这种细胞膜内是负电位而膜外是正电位的稳定状态称为极化 若某种原因使膜内电位负值增大 即膜两侧的电位差加大时 称作膜电位的超极化 相反 若膜内电位负值减小 即膜两侧的电位差减小时 称作膜电位的去极化或除极化 而把膜电位去极化后重新向极化状态恢复称为复极化 19 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 1 3细胞的动作电位动作电位是指可兴奋细胞受到有效刺激时 在细胞膜两侧产生的快速 可逆 扩布性的电位变化 动作电位是可兴奋细胞兴奋时的特征性表现 2 2 1 3 1动作电位的形态 见示意图 2 2 1 3 2动作电位的特征 全或无 现象不衰减传导脉冲式 20 动作电位曲线示意图 21 静息电位 动作电位观察动画演示图 22 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 2生物电产生的机制2 2 2 1静息电位的产生机制细胞膜内外各种离子的不均衡分布和安静时细胞膜对各离子的通透性不同是产生静息电位的基础 静息状态下细胞内外主要离子分布及膜对离子通透性 23 静息电位产生的机制动画演示图 结论 静息电位是K 外流所形成的电 化学平衡电位 24 动作电位的产生机制2 2 2 2动作电位的产生机制细胞受刺激时 引起细胞膜去极化 膜电位降低到一定限度 阈电位 引起Na 开放 Na 大量内流 结论 动作电位是Na 内流所产生的电 化学平衡电位 25 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 3兴奋的引起和传导2 2 3 1刺激与阈刺激能引起组织或细胞的活动发生改变的机体内外环境变化 称为刺激 刺激引起兴奋所需的三个条件 强度 时间 强度 时间变率2 2 3 1 1强度 时间曲线在强度 时间变率恒定时 引起组织兴奋所需的最小刺激强度与最小刺激持续时间之间呈反变关系 如下图所示 26 强度 时间曲线 强度时间基强度 当刺激强度低于某一数值时 无论刺激时间怎样延长 也不能引起组织兴奋 这一数值的强度称为基强度时值 用两倍基强度的刺激引起组织兴奋所需最短的刺激持续时间 基强度和时值反应组织兴奋性的高低 27 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 3 1 2阈强度能够使细胞膜的静息电位去极化达到阈电位的外加刺激强度 称为阈强度或阈值 强度等于阈值的刺激称为阈刺激 强度低于或高于阈值的刺激分别称为阈下刺激或阈上刺激 阈值的大小也反应组织兴奋性的高低 阈值大 兴奋性低 阈值小 兴奋性高 28 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 3 2电紧张电位和局部反应阈下刺激不能引起动作电位 但可引起电紧张电位和局部反应 给予神经元较小的阈下电刺激 在刺激电极的正负极下 分别产生去极化和超极化 称为电紧张电位 当阈下刺激强度较小时 正负极下的电紧张电位大小相同 方向相反 两者呈镜像式关系 当刺激强度进一步增强并接近阈值时 负极下的去极化电位大于正极下超极化电位 这种电位变化称为局部反应或局部兴奋 29 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 局部反应的三个特点 非 全或无 式的 衰减性传导 可以总和或叠加2 2 3 3阈电位和兴奋引起细胞膜上的Na 通道属于电压门控通道 只有当静息电位减小到某一临界数值时 才能突然大量开放 进而引起动作电位 这个能够进一步诱发动作电位的去极化临界值 称为阈电位 神经细胞 骨骼肌细胞的阈电位数值一般为 50 70mV 30 阈电位和兴奋的引起 阈电位 能进一步诱发动作电位的去极化临界值 31 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 3 4兴奋同一细胞上的传导动作电位的传导 无髓神经纤维 动画演示图 32 动作电位的传导 有髓神经纤维 动画演示图 33 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 4兴奋性2 2 4 1兴奋性的定义及其评定指标兴奋是指有机体受到刺激后的反应 兴奋性是指活组织或细胞对外界刺激发生反应的能力或特性 可兴奋细胞的兴奋性应看作是细胞受刺激后产生动作电位的能力 兴奋是动作电位的出现及其产生过程 兴奋性的评定指标 阈强度 阈强度愈小 兴奋性愈高 阈强度愈大 兴奋性愈低 时值 时值小 兴奋性高 时值大 兴奋性低 34 2 2细胞的生物电现象和兴奋性 2 2 4 2兴奋性的周期性变化动作电位兴奋性水平abcde 35 2 3肌细胞的收缩功能 2 3肌细胞的收缩功能2 3 1骨骼肌的结构与肌丝的分子组成2 3 1 1骨骼肌的结构 见骨骼肌的结构动画演示图 36 骨骼肌的结构a 37 骨骼肌的结构b 38 骨骼肌的微细结构a 39 2 3肌细胞的收缩功能 2 3 1 2肌丝的分子组成2 3 1 2 1粗肌丝 肌凝蛋白 肌球蛋白 2 3 1 2 2细肌丝 肌纤蛋白 肌动蛋白 原肌凝蛋白 原肌球蛋白 肌钙蛋白 原宁蛋白 见粗肌丝 细肌丝的分子组成动画演示图 40 粗肌丝分子结构 41 细肌丝的分子组成 42 2 3肌细胞的收缩功能 2 3 2骨骼肌的收缩机制2 3 2 1肌丝滑行学说 43 2 3肌细胞的收缩功能 2 3 2 2肌肉收缩的分子机制 44 2 3肌细胞的收缩功能 2 3 2 3骨骼肌的兴奋 收缩耦联以肌膜的电位变化为特征的兴奋过程和以肌丝滑行为基础的收缩过程之间的中介过程称为兴奋 收缩耦联 兴奋 收缩耦联的三个步骤 兴奋通过横小管系统传导到肌细胞内部三联体结构处的信息转导肌质网对Ca2 的贮存 释放和再聚集 45 骨骼肌的兴奋 收缩耦联a 46 骨骼肌的兴奋 收缩耦联b 47 骨骼肌的兴奋 收缩耦联c 48 2 3肌细胞的收缩功能 2 3 3骨骼肌收缩的表现形式和力学分析骨骼肌的收缩可表现为肌肉长度和张力的变化 其收缩形式取决于外加刺激的条件和收缩时所遇负荷的大小以及肌肉本身的功能状态 肌肉收缩所遇到的负荷有两种 即前负荷和后负荷 前负荷是指肌肉收缩前所承受的负荷 后负荷是指肌肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力 49 肌肉的前负荷与后负荷 A B 甲 乙 50 2 3肌细胞的收缩功能 2 3 3 1骨骼肌收缩的形式2 3 3 1 1等长收缩和等张收缩等长收缩是指肌肉收缩时仅产生张力增高而长度不变的收缩形式 肌肉收缩的张力 负荷时 出现此种收缩形式 姿势肌的收缩类似于等长收缩 而等张收缩是指肌肉缩短和移动负荷时的收缩形式 在肌肉收缩的张力 负荷时出现 如四肢肌的收缩 2 3 3 1 2单收缩和收缩的复合 见下页示意图 51 骨骼肌单收缩和复合收缩 刺激 52 2 3肌细胞的收缩功能 2 3 3 2骨骼肌收缩的力学分析2 3 3 2 1前负荷或初长度对肌肉收缩的影响 长度 张力关系曲线100BCA1 65肌A张B2 0力 50C2 2DD 3 51234肌节长度 m 53 2 3肌细胞的收缩功能 通过对曲线的分析可知 在一定范围内 肌肉收缩产生的张力与肌肉的初长度成正变关系 肌肉收缩产生最大主动张力时的前负荷称为最适前负荷 此时的初长度称为最适初长度 当肌纤维处于最适初长度时 肌小节内的粗 细肌丝处于最理想的重叠状态 肌肉收缩时每一个横桥附进都有能与之相结合的活性位点 因此可以出现最佳收缩效果 54 2 3肌细胞的收缩功能 2 3 3 2 2后负荷对肌肉收缩的影响 张力 速度关系曲线把同一肌肉在不同后负荷条件下所产生的张力和它出现缩短