第一章神经肌肉的一般生理 细胞膜的结构与功能 1.1细胞膜的结构 细胞膜的作用:将细胞的内容物和细胞周围的微环境(主要是细胞外液)分割开来,使 细胞能独立于环境而存在。通过细胞膜接受外界或其它细胞的影响 细胞膜起到传递信息的作用,细胞膜还在细胞免疫、细胞生长、分裂、分化及癌变等生理、 水锥 一暴曲 非视性 受体4 病理过程中起着重要的作用 解释细胞膜结构最好的学说是液态镶嵌模型( Fluid mosaic mode1) 膜的共同结构特点是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 能的蛋白质分子。细胞膜内还含有少量糖类。 由于细胞膜是以脂质双分子为骨架,所以 ①脂质双分子层具有稳定性和流动性,使细胞具有能承受相当大的张力,改变外形时不致于 破裂。 ②限制水和水溶性物质自由通过细胞膜,使膜具有选择性通透。 ③不同细胞的细胞膜和细胞膜的不同部分,因脂质的成分和含量不完全相同而影响到细胞膜 的特性和功能。 镶嵌在脂质双分子层的蛋白质的机能 ①形成细胞的骨架蛋白( anchoring protein),可使细胞膜附着在另一细胞的膜上,或使其 附着在细胞内或细胞外的某物质上 ②作为“识别蛋白质”( recogni tion protein),存在于免疫细胞膜上,能识别异体细胞的 蛋白质或癌细胞 ③具有酶( enzyme)的特性,能催化细胞内外的化学反应 ④作为“受体蛋白质”( receptor protein),能与信息传递物质(激素或递质)进行特异 性结合,并引起细胞反应 ⑤作为转运蛋白质或载体蛋白质( carrier protein)、通道蛋白质( channel protein)和 膜泵( membrane pump),与细胞膜的物质转运功能有关 1.2细胞膜的跨膜物质转运功能 1.2.1被动转运( passive transport) 当同种物质、不同浓度的两种溶液相邻地放在一起时,溶质的分子会顺着浓度差(梯度, concentration gradient)或电位差(梯度, potential gradien,二者合称电化学梯度)
第一章 神经肌肉的一般生理 一、细胞膜的结构与功能 1.1 细胞膜的结构 细胞膜的作用：将细胞的内容物和细胞周围的微环境（主要是细胞外液）分割开来，使 细胞能独立于环境而存在。通过细胞膜接受外界或其它细胞的影响 细胞膜起到传递信息的作用,细胞膜还在细胞免疫、细胞生长、分裂、分化及癌变等生理、 病理过程中起着重要的作用。 解释细胞膜结构最好的学说是液态镶嵌模型（Fluid mosaic model）。 膜的共同结构特点是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 能的蛋白质分子。细胞膜内还含有少量糖类。 由于细胞膜是以脂质双分子为骨架，所以： ①脂质双分子层具有稳定性和流动性，使细胞具有能承受相当大的张力，改变外形时不致于 破裂。 ②限制水和水溶性物质自由通过细胞膜，使膜具有选择性通透。 ③不同细胞的细胞膜和细胞膜的不同部分，因脂质的成分和含量不完全相同而影响到细胞膜 的特性和功能。 镶嵌在脂质双分子层的蛋白质的机能： ①形成细胞的骨架蛋白（anchoring protein）,可使细胞膜附着在另一细胞的膜上，或使其 附着在细胞内或细胞外的某物质上； ②作为“识别蛋白质”（recoqnition protein）,存在于免疫细胞膜上，能识别异体细胞的 蛋白质或癌细胞； ③具有酶（enzyme）的特性,能催化细胞内外的化学反应； ④作为“受体蛋白质”（receptor protein），能与信息传递物质（激素或递质）进行特异 性结合，并引起细胞反应； ⑤作为转运蛋白质或载体蛋白质（carrier protein）、通道蛋白质（channel protein）和 膜泵（membrane pump），与细胞膜的物质转运功能有关。 1.2 细胞膜的跨膜物质转运功能 1.2.1 被动转运（passive transport） 当同种物质、不同浓度的两种溶液相邻地放在一起时，溶质的分子会顺着浓度差（梯度， concentration gradient）或电位差（梯度，potential gradien, 二者合称电化学梯度）
产生净流动叫被动转运。被动转运时的动力是电化学势能。不需要细胞膜或细胞另外提供其 它形式的能量。被动转运又可有以下两种形式: (1)单纯扩散( simple diffusion):物质的分子或离子顺着电化学梯度通过细胞膜的方式 称为单纯扩散 单位时间内的扩散通量,(即该物质在每秒内通过每平方厘米假想平面的摩尔数),取决于膜 两侧该物质的电化学梯度和细胞膜对该物质的通透性( permeability) 通透性:物质通过细胞膜难易程度。 些脂溶性的物质如02、c02等气体分子,具有较高的通透性:一些甾体化合物(类固醇 激素由于它们的分子量比较大)需要某种特殊蛋白质的“协助”;水靠细胞膜上的水通道( 种特异蛋白质)能快速通过细胞膜。 (2)易化扩散( facilitated diffusion):一些不溶于脂质的,或溶解度很小的物质,在 膜结构中的一些特殊蛋白质的“帮助”下从膜的高浓度一侧扩散到低浓度一侧的物质转运方 细胞分 细胞内 质 ●经质 载体蛋台 结合位点 式称为易化扩散 易化扩散又可分为 ①以载体为中介的易化扩散( carrier mediated diffusion):如葡萄糖、氨基酸都不溶 解于脂质,但在载体的“帮助”下,也能进行被动地跨膜转运。 A.载体是指细胞膜上一类特殊蛋白质,B.它能在溶质高浓度一侧与溶质发生特异性结合,C. 并且构象发生改变,把溶质转运到低浓度一侧将之释放出来,D.载体蛋白恢复到原来的构象, 又开始新一轮的转运 载体介导的易化扩散有以下特点: A.高度的结构特异性 B.饱和现象 C.竞争性抑制 D.转运速度快 E.因蛋白质的结构和功能常受膜内外各种因素的影响,因此与蛋白质分子有关的物质的通透 性是可变化的 ②由通道中介的易化扩散( channel mediated diffusion) A.离子通道( ion channel)蛋白的壁外侧面是疏水的 B.而壁的内侧是亲水的(叫水相孔道),能允许水及溶于水中的离子通过 C.通道的开放与关闭是受精密调控的,而不是自动、持续进行的,有些只有在它所在膜的两 侧(主要是外侧)出现某种化学信号时才开放,称为化学门控通道( chemically- gated channel):有些则由所在膜两侧电位差的变化决定其开、闭,称为电压门控通道 ( voltage-gated channel):有些则由所在膜所受压力不同而决定其开放的称机械门控通
产生净流动叫被动转运。被动转运时的动力是电化学势能。不需要细胞膜或细胞另外提供其 它形式的能量。被动转运又可有以下两种形式： (1)单纯扩散（simple diffusion）：物质的分子或离子顺着电化学梯度通过细胞膜的方式 称为单纯扩散。 单位时间内的扩散通量，(即该物质在每秒内通过每平方厘米假想平面的摩尔数)，取决于膜 两侧该物质的电化学梯度和细胞膜对该物质的通透性（permeability）。 通透性：物质通过细胞膜难易程度。 一些脂溶性的物质如 O2、CO2 等气体分子，具有较高的通透性；一些甾体化合物（类固醇 激素由于它们的分子量比较大）需要某种特殊蛋白质的“协助”；水靠细胞膜上的水通道（一 种特异蛋白质）能快速通过细胞膜。 (2)易化扩散（facilitated diffusion）：一些不溶于脂质的，或溶解度很小的物质，在 膜结构中的一些特殊蛋白质的“帮助”下从膜的高浓度一侧扩散到低浓度一侧的物质转运方 式称为易化扩散。 易化扩散又可分为: ①以载体为中介的易化扩散（carrier mediated diffusion）：如葡萄糖、氨基酸都不溶 解于脂质，但在载体的“帮助”下,也能进行被动地跨膜转运。 A.载体是指细胞膜上一类特殊蛋白质，B.它能在溶质高浓度一侧与溶质发生特异性结合，C. 并且构象发生改变，把溶质转运到低浓度一侧将之释放出来，D.载体蛋白恢复到原来的构象， 又开始新一轮的转运。 载体介导的易化扩散有以下特点： A.高度的结构特异性 B.饱和现象 C.竞争性抑制， D.转运速度快， E.因蛋白质的结构和功能常受膜内外各种因素的影响,因此与蛋白质分子有关的物质的通透 性是可变化的。 ②由通道中介的易化扩散（channel mediated diffusion）： A.离子通道（ion channel）蛋白的壁外侧面是疏水的; B.而壁的内侧是亲水的（叫水相孔道），能允许水及溶于水中的离子通过; C.通道的开放与关闭是受精密调控的，而不是自动、持续进行的, 有些只有在它所在膜的两 侧（主要是外侧）出现某种化学信号时才开放，称为化学门控通道（chemically-gated channel）；有些则由所在膜两侧电位差的变化决定其开、闭，称为电压门控通道 （voltage-gated channel）；有些则由所在膜所受压力不同而决定其开放的称机械门控通 道
电压门控通道 r voltage gated channel) 形 尖触后朋和终极 以外的神经和肌 细胞表面层中的 Na·,k+Ca2+等 限职鸡美通道所在与 的跨腰电住的改变 通道中介的易化扩散的特点: A.速度快 B.有选择性(但不像载体那样严格) C.受精密调控 1.2.2主动转运( active transport) 主动转运是指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物质分子或离子逆着电化学梯度由膜的 一侧移向另一侧的过程。主动转运中所需要的能量是由细胞膜或细胞膜所属的细胞提供。 单纯扩散和易化扩散都有一个最终平衡点,即被转运物质在膜两侧达到电化学梯度为零时 而主动转运因膜提供了一定能量,使被转运物质或离子逆着电-化学势差的移动,没有平衡 终点,被转运物质甚至可以全部被转运到膜的另一侧 (1)原发性主动转运( primary active transport): ①钠泵( sodium pump): A.是镶嵌蛋白质,B.能逆着浓度差将细胞内的Na+移出膜外,细胞外的K+移入膜内,C.主要 是由于它本身还具有ATP酶的活性 ②在主动转运中如果所需的能量是由ATP直接提供的主动转运过程,则称为原发性主动转 ③细胞膜上的钠泵活动的意义 A.造成的细胞内高K+是许多代谢反应进行的必要条件 维持细胞正常形态 C.建立起一种势能贮备,即Na+、K+在细胞膜内外的浓度势能 D.是可兴奋细胞(组织)兴奋的基础,也可供其它耗能过程应用 (2)继发性主动转运( secondary active transport) ①载体蛋白必须与Na+和待转运物质的分子同时结合,才能顺着Na+浓度梯度的方向将它们 的分子逆着浓度梯度由肠(小管)腔转运到细胞内。由于存在于上皮细胞基侧膜上的Na+泵 活动,不断将Na+转运到细胞间隙,而细胞内始终保持低Na+状态,才能使它们的主动转运 得以实现,直至肠(小管)腔中的物质浓度下降到零 ②物质逆着浓度差转运的能量间接来自于ATP。称为继发性主动转运或联合(或协同)转运 ( cotransport)。每一种联合转运都有特定的转运体蛋白。 ③联合转运中,如被转运的分子与Na+扩散方向相同,称为同向转运:如果二者方向相反, 则称为逆向转运 1.2.3出胞( Exocytosis)与入胞( endocytosis)式转运 (1)出胞:见于内分泌腺分泌激素,外分泌腺分泌酶原颗粒或粘液,神经细胞分泌、释放 神经递质.是一个比较复杂的耗能过程。 ①分泌物由粗面内质网合成
通道中介的易化扩散的特点： A.速度快 B.有选择性（但不像载体那样严格） C.受精密调控 1.2.2 主动转运（active transport） 主动转运是指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物质分子或离子逆着电化学梯度由膜的 一侧移向另一侧的过程。主动转运中所需要的能量是由细胞膜或细胞膜所属的细胞提供。 单纯扩散和易化扩散都有一个最终平衡点，即被转运物质在膜两侧达到电化学梯度为零时。 而主动转运因膜提供了一定能量，使被转运物质或离子逆着电-化学势差的移动，没有平衡 终点, 被转运物质甚至可以全部被转运到膜的另一侧. (1)原发性主动转运(primary active transport )： ①钠泵(sodium pump)： A.是镶嵌蛋白质，B.能逆着浓度差将细胞内的 Na+移出膜外，细胞外的 K+移入膜内，C.主要 是由于它本身还具有 ATP 酶的活性。 ②在主动转运中如果所需的能量是由 ATP 直接提供的主动转运过程，则称为原发性主动转 运。 ③细胞膜上的钠泵活动的意义： A.造成的细胞内高 K+是许多代谢反应进行的必要条件 B.维持细胞正常形态 C.建立起一种势能贮备，即 Na+、K+在细胞膜内外的浓度势能 D.是可兴奋细胞（组织）兴奋的基础，也可供其它耗能过程应用 （2）继发性主动转运(secondary active transport) ①载体蛋白必须与 Na+和待转运物质的分子同时结合，才能顺着 Na+浓度梯度的方向将它们 的分子逆着浓度梯度由肠（小管）腔转运到细胞内。由于存在于上皮细胞基侧膜上的 Na+ 泵 活动，不断将 Na+转运到细胞间隙，而细胞内始终保持低 Na+状态，才能使它们的主动转运 得以实现，直至肠（小管）腔中的物质浓度下降到零。 ②物质逆着浓度差转运的能量间接来自于 ATP。称为继发性主动转运或联合（或协同）转运 （cotransport）。 每一种联合转运都有特定的转运体蛋白。 ③联合转运中，如被转运的分子与 Na+扩散方向相同，称为同向转运；如果二者方向相反， 则称为逆向转运 。 1.2.3 出胞（ Exocytosis）与入胞(endocytosis)式转运 （1）出胞：见于内分泌腺分泌激素，外分泌腺分泌酶原颗粒或粘液，神经细胞分泌、释放 神经递质.是一个比较复杂的耗能过程。 ①分泌物由粗面内质网合成
②在向高尔基体中形成成为囊泡,并贮存在胞浆中 ③当细胞分泌时,膜的跨膜电位变化或特殊化学信号,引起局部膜中的Ca2+通道开放,Ca2+ 内流(或通过第二信使物质导致细胞内Ca2+的释放) ④诱发小泡被运送到细胞膜的内侧面,与细胞膜融合后向外开口破裂将内容物一次性排出 ⑤囊泡的膜也就变成细胞膜的组成部分 细胞内细胞外 飞广飞 (2)入胞: 是指细胞外某些物质团块,例如细菌,病毒、异物、血浆中脂蛋白及大分子营养物质等进入 细胞的过程。被摄取的物质如果是固体,则可形成较大的囊泡,称为吞噬作用 ( phagocytosis)。如果是微小的液滴状液体则形成较小的囊泡,称为胞饮.( pinoy tosis) 由受体介导的入胞,一些激素或生长因子运输蛋白及细菌(统称配体)都是通过细胞膜表面 特异受体作用而入胞。其过程是:①配体被受体识别,②配体一受体复合物向有被小窝集中 ③吞食泡形成④吞食泡与初级溶酶体融合形成次级溶酶体⑤配体与受体分离⑥配体转运到 其它细胞器中⑦循环小泡形成,膜再利用 1.3细胞膜的信息传递功能 跨膜信号转导( transmembrane singal tranduction) 各种能量形式的外界信号作用于靶细胞时,并不需要进入细胞内直接影响靶细胞内的过程 而是通过引起细胞膜上一种或数种特异蛋白质分子的变构作用,以一定形式的弱电变化,将 信息传递到膜内的程 1.3.1由离子通道介导的跨膜信号转导 离子通道实际上是特殊的膜蛋白质分子在膜上形成的通道。大多数离子通道都有门 经肌肉接头处Ach门樘通道 种经递质(Ach配体)的 受体本身就是通道蛋 的一个组成部分,只 有在Ach与央体结含后 通道才打开,因此,被通 道又称体门樘通道 其受体又称为通道型 央体或离子型 称为门控通道( gated channel)。分为 (1)电压门控通道( voltage gated channe1),主要是分布在除突触后膜和终板膜以外的 神经和肌肉细胞表面膜中的Na+、k+、Ca2+等通道。 (2)机械门控通道( mechanica1 ly gated channel)如神经末梢顶部的纤毛受到切向力弯曲 时由于纤毛受力使其根部的膜变形(牵拉),直接激活了其附近膜中的机械门控通道而出现 离子跨膜移动 (3)化学门控通道( chemically gated channe1),要分布于如肌细胞的终板膜和神经元的突 触后膜中,如神经-肌肉接头处的N-乙酰胆碱门控通道上,ACh受体身就是离子通道的一个 组成部分,因它的激活能直接引起跨膜离子流动,故又称为通道型受体,或促离子型受体
②在向高尔基体中形成成为囊泡，并贮存在胞浆中， ③当细胞分泌时，膜的跨膜电位变化或特殊化学信号，引起局部膜中的 Ca2+通道开放，Ca2+ 内流（或通过第二信使物质导致细胞内 Ca2+的释放） ④诱发小泡被运送到细胞膜的内侧面，与细胞膜融合后向外开口破裂将内容物一次性排出， ⑤囊泡的膜也就变成细胞膜的组成部分。 （2）入胞： 是指细胞外某些物质团块，例如细菌，病毒、异物、血浆中脂蛋白及大分子营养物质等进入 细胞的过程。被摄取的物质如果是固体，则可形成较大的囊泡， 称为吞噬作用 （phagocytosis）。如果是微小的液滴状液体则形成较小的囊泡，称为胞饮.(pinocytosis)。 由受体介导的入胞，一些激素或生长因子运输蛋白及细菌（统称配体）都是通过细胞膜表面 特异受体作用而入胞。其过程是：①配体被受体识别，②配体-受体复合物向有被小窝集中 ③吞食泡形成④吞食泡与初级溶酶体融合形成次级溶酶体⑤配体与受体分离⑥配体转运到 其它细胞器中⑦循环小泡形成，膜再利用。 1.3 细胞膜的信息传递功能 跨膜信号转导（transmembrane singal tranduction） 各种能量形式的外界信号作用于靶细胞时，并不需要进入细胞内直接影响靶细胞内的过程， 而是通过引起细胞膜上一种或数种特异蛋白质分子的变构作用，以一定形式的弱电变化，将 信息传递到膜内的程。 1.3.1 由离子通道介导的跨膜信号转导 离子通道实际上是特殊的膜蛋白质分子在膜上形成的通道。大多数离子通道都有门， 称为门控通道（gated channel）。分为： (1)电压门控通道（voltage gated channel），主要是分布在除突触后膜和终板膜以外的 神经和肌肉细胞表面膜中的 Na+、k+、Ca2+等通道。 (2)机械门控通道(mechanically gated channel) 如神经末梢顶部的纤毛受到切向力弯曲 时由于纤毛受力使其根部的膜变形（牵拉），直接激活了其附近膜中的机械门控通道而出现 离子跨膜移动。 (3)化学门控通道(chemically gated channel),要分布于如肌细胞的终板膜和神经元的突 触后膜中，如神经-肌肉接头处的 N-乙酰胆碱门控通道上，ACh 受体身就是离子通道的一个 组成部分，因它的激活能直接引起跨膜离子流动，故又称为通道型受体,或促离子型受体
(ionotropic receptor 该通道由2a.B.Y.8组成的5个亚基构成,Ach的结合位点就存在于2个a亚单位上,当 两个Ach与之结合后引起Na+通道开放 因为这种通道只有在膜外特定的化学信号(配体, ligand)与膜上的受体结合后才开放又称 配子门控通道。 (4)细胞间通道 许多低等动物或动物的某些细胞如,平滑肌细胞、心肌细胞及中枢的某些神经细胞之间存在 着缝隙连接( gap lunction) 当某些因素存在时,在缝隙连接处的两侧膜蛋白颗粒发生对接,形成沟通相邻细胞浆的通道 而在另一些因素存在时,沟通的通道消失 1.3.2由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导 由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导至少与膜内4种物质有关。 1.3.2.1G蛋白耦联受体( G protein- linked receptor) 受体蛋白质是能与化学信号分子进行特异结合的独立的蛋白质分子,包括a和B肾上腺素 能受体,Ach受体,多数肽类激素,5-羟色氨受体,嗅觉受体,视紫红质受体等 种经通质 非酸环化酶 1.3.2.2G-蛋白 G-蛋白是鸟苷酸结合蛋白( guanine nucleotide- binding protein)的简称。有兴奋(Gs、 Go)型和抑制(Gi)型两种,可分别引起效应器酶的激活和抑制而导致细胞内第二信使物质 增加或减少。 ①受体与配体结合后构型变化,激活膜内侧G蛋白 ②G蛋白通常由a、B、Y3个亚基组成 ③当它被激活时便与GDP分离,而与一个分子的GTP(三磷酸鸟苷)结合,④这a亚基与其 它两个亚基(B-y)分离,分别对膜中的效应器酶起作用 1.3.2.3G蛋白效应器 1.能催化第二信使生成的酶:位于细胞膜上的腺苷酸环化酶( aden late cyclase,AC)、 磷脂酶C( phospholipase C,PLC):依赖于cGMP的磷酸二酯酶( phosphodiesterase,PDE) 及磷脂酶A2( phospholipase A2)它们能激活相应的腺苷酸环化酶等使胞浆中的第二信使 物质增加 2.离子通道 1.3.2.4第二信使
（ionotropic receptor）。 该通道由 2α.β.γ.δ组成的 5 个亚基构成，Ach 的结合位点就存在于 2 个α亚单位上,当 两个 Ach 与之结合后引起 Na+通道开放。 因为这种通道只有在膜外特定的化学信号（配体,ligand）与膜上的受体结合后才开放又称 配子门控通道。 (4)细胞间通道 许多低等动物或动物的某些细胞如，平滑肌细胞、心肌细胞及中枢的某些神经细胞之间存在 着缝隙连接（gap iunction）， 当某些因素存在时，在缝隙连接处的两侧膜蛋白颗粒发生对接，形成沟通相邻细胞浆的通道， 而在另一些因素存在时，沟通的通道消失。 1.3.2 由 G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导 由 G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导至少与膜内 4 种物质有关。 1.3.2.1 G 蛋白耦联受体(G protein-linked receptor) 受体蛋白质是能与化学信号分子进行特异结合的独立的蛋白质分子，包括α和β 肾上腺素 能受体,Ach 受体,多数肽类激素,5-羟色氨受体,嗅觉受体,视紫红质受体等。 1.3.2.2 G-蛋白 G-蛋白是鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）的简称。有兴奋（Gs、 Go）型和抑制（Gi）型两种，可分别引起效应器酶的激活和抑制而导致细胞内第二信使物质 增加或减少。 ①受体与配体结合后构型变化，激活膜内侧 G 蛋白， ②G-蛋白通常由α、β、γ3 个亚基组成， ③当它被激活时便与 GDP 分离，而与一个分子的 GTP（三磷酸鸟苷）结合，④这α亚基与其 它两个亚基（β-γ）分离，分别对膜中的效应器酶起作用。 1.3.2.3 G 蛋白效应器 1．能催化第二信使生成的酶：位于细胞膜上的腺苷酸环化酶（adenylate cyclase,AC）、 磷脂酶 C（phospholipase C,PLC）；依赖于 cGMP 的磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE) 及磷脂酶 A2（phospholipase A2）它们能激活相应的腺苷酸环化酶等使胞浆中的第二信使 物质增加。 2．离子通道 1.3.2.4 第二信使
腺苷酸环化酶能催化ATP生成cGMP,cGMP可把激素的信号带入细胞浆,进而导致细胞生理 功能的改变。作用于细胞膜的信号(如肾上腺素)叫第一信使( firster messenger) 由细胞外信号分子作用于细胞膜而产生的细胞内信号分子(如cAMP)叫第二信使.第二信使 物质有环一磷酸腺苷(camp),三磷酸肌醇( inositol triphosphate,IP3),二酰甘油 ( diacy Glycerol,DG)环一磷酸鸟苷( cyclic guanosine monophosphate cGMP)和Ca2+:第 二信使的功能是调节各种蛋白激酶和离子通道 1.3.3酶耦联受体介导的跨膜信号转导 1.3.3.1具有酪氨酸激酶的受体 该受体简单,只有一个横跨细胞膜的α螺旋,有两种类型 (1)受体具有酪氨酸激酶的结构域,即受体与酪氨酸激酶是同一个蛋白质分子。当与相应的化 学信号结合时,直接激活自身的酪氨酸激酶结构域,导致受体自身或细胞内靶蛋白的磷酸化 (②)受体本身没有酶的活性,但当它被配体激活时立即与酪氨酸激酶结合,并使之激活,通 过对自身和底物蛋白的磷酸化作用,把信号传入细胞内 更体鸟 西回 更体乌抛 排头仙 1.3.3.2具有鸟苷酸环化醇受体 该受体也只有一个跨细胞膜的α螺旋,其膜内侧有鸟苷酸环化酶,当配体与它结合后,即将 鸟苷酸环化酶激活,催化细胞内GTP生成cGMP,cGMP又可激活蛋白激酶G(PKG),PKG促使 底物蛋白质磷酸化,产生效应 上述几种跨膜信号转导过程并不是决然分开的,相互之间存在着错综复杂的联系,形成所谓 的信号网络( singnaling network)(举例)。 二、细胞的兴奋性和生物电现象 2.1细胞的兴奋性和及其变化 当动物对内外环境变化内在的和表面的的反应形式有两种 兴奋( excitation)抑制( inhibition) 2.1.1兴奋性、兴奋、可兴奋细胞 古老生理学将活组织或细胞对刺激发生反应的能力定义为兴奋性( excitability)。神经 肌肉、腺体三种组织的细胞的兴奋性比较高,被称为可兴奋组织或可兴奋细胞 近代生理学中,更准确地定义 兴奋性为细胞受刺激时产生动作电位的能力。兴奋则指产生动作电位的过程或是动作电位的
腺苷酸环化酶能催化 ATP 生成 cGMP，cGMP 可把激素的信号带入细胞浆，进而导致细胞生理 功能的改变。作用于细胞膜的信号(如肾上腺素)叫第一信使(firster messenger)； 由细胞外信号分子作用于细胞膜而产生的细胞内信号分子(如 cAMP)叫第二信使.第二信使 物质有环一磷酸腺苷(camp),三磷酸肌醇(inositol triphosphate ,IP3),二酰甘油 (diacylglycerol,DG)环一磷酸鸟苷(cyclic guanosine monophosphoate cGMP)和 Ca2+；第 二信使的功能是调节各种蛋白激酶和离子通道。 1.3.3 酶耦联受体介导的跨膜信号转导 1.3.3.1 具有酪氨酸激酶的受体 该受体简单, 只有一个横跨细胞膜的α螺旋,有两种类型: (1)受体具有酪氨酸激酶的结构域,即受体与酪氨酸激酶是同一个蛋白质分子。当与相应的化 学信号结合时,直接激活自身的酪氨酸激酶结构域,导致受体自身或细胞内靶蛋白的磷酸化。 (2)受体本身没有酶的活性，但当它被配体激活时立即与酪氨酸激酶结合，并使之激活，通 过对自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信号传入细胞内 。 1.3.3.2 具有鸟苷酸环化酶受体 该受体也只有一个跨细胞膜的α螺旋，其膜内侧有鸟苷酸环化酶，当配体与它结合后，即将 鸟苷酸环化酶激活，催化细胞内 GTP 生成 cGMP,cGMP 又可激活蛋白激酶 G（PKG），PKG 促使 底物蛋白质磷酸化，产生效应。 上述几种跨膜信号转导过程并不是决然分开的,相互之间存在着错综复杂的联系,形成所谓 的信号网络(singnaling network)（举例）。 二、细胞的兴奋性和生物电现象 2.1 细胞的兴奋性和及其变化 当动物对内外环境变化内在的和表面的的反应形式有两种： 兴奋（excitation） 抑制（inhibition） 2.1.1 兴奋性、兴奋、可兴奋细胞 古老生理学将活组织或细胞对刺激发生反应的能力定义为兴奋性（excitability）。神经、 肌肉、腺体三种组织的细胞的兴奋性比较高,被称为可兴奋组织或可兴奋细胞。 近代生理学中， 更准确地定义： 兴奋性为细胞受刺激时产生动作电位的能力。兴奋则指产生动作电位的过程或是动作电位的
同意语。组织产生了动作电位就是产生了兴奋(简称兴奋)。在受到刺激时能产生动作电位 的组织才称为可兴奋组织 2.1.2刺激引起兴奋的条件(不讲解,通过实验课自学,) 1.什么叫刺激? 2.任何刺激要引起组织兴奋的必要条件是什么(刺激三要素)? 3.什么是强度阈值( threshold intensity)、阈刺激( threshold stimulation)、阈下刺激 ( subthreshold stimulus)阈上刺激( suprathreshold stimulus)和顶强度( maximal intesity) 4.阈值和兴奋性有什么关系?时间-强度曲线表示什么含义? 正常水平 506078090毫 2.1.3细胞兴奋时的兴奋性变化时不 绝对不应期( absolute refractory period):在神经接受前一个刺激而兴奋时的一个短 暂时期内,神经的兴奋性下降至零。此时任何刺激均归于“无效” 相对不应期( relative refractory period):在绝对不应期之后,神经的兴奋性有所恢复 但要引起组织的再次兴奋,所用的刺激强度必须大于该神经的阈强度。 超常期( supranormal period):经过绝对不应期、相对不应期,神经的兴奋性继续上升 可超过正常水平。用低于正常阈强度的检测刺激就可引起神经第二次兴奋的时期称 低常期( subnormal period):继超常期之后神经的兴奋性又下降到低于正常水平的期 n阈下总和:阈下刺激相继或同时作用时,有可能引起一次兴奋,称为阈下总和。 2.2.细胞的生物电现象及其产生机制 细胞水平的生物电现象主要有两种表现形式:在静息时具有的静息电位和受到刺激时所产生 的电位变化(包括局部电位和可以扩布的动作电位) 2.2.1静息电位和动作电位 (1)静息电位( transmembrane resting potentia1),未受刺激、处于静息状态时存
同意语。组织产生了动作电位就是产生了兴奋（简称兴奋）。在受到刺激时能产生动作电位 的组织才称为可兴奋组织。 2.1.2 刺激引起兴奋的条件（不讲解，通过实验课自学，） 1.什么叫刺激？ 2.任何刺激要引起组织兴奋的必要条件是什么（刺激三要素）？ 3.什么是强度阈值(threshold intensity)、阈刺激（threshold stimulation）、阈下刺激 (subthreshold stimulus)阈上刺激(suprathreshold stimulus)和顶强度（maximal intesity）； 4.阈值和兴奋性有什么关系？时间-强度曲线表示什么含义？ 2.1.3 细胞兴奋时的兴奋性变化 绝对不应期（absolute refractory period）：在神经接受前一个刺激而兴奋时的一个短 暂时期内， 神经的兴奋性下降至零。此时任何刺激均归于“无效”。 相对不应期（relative refractory period）：在绝对不应期之后，神经的兴奋性有所恢复， 但要引起组织的再次兴奋，所用的刺激强度必须大于该神经的阈强度。 超常期（supranomal period）：经过绝对不应期、相对不应期，神经的兴奋性继续上升， 可超过正常水平。用低于正常阈强度的检测刺激就可引起神经第二次兴奋的时期称。 低常期（subnomal period）：继超常期之后神经的兴奋性又下降到低于正常水平的期。 n 阈下总和 :阈下刺激相继或同时作用时，有可能引起一次兴奋，称为阈下总和。 2.2.细胞的生物电现象及其产生机制 细胞水平的生物电现象主要有两种表现形式：在静息时具有的静息电位和受到刺激时所产生 的电位变化（包括局部电位和可以扩布的动作电位）。 2.2.1 静息电位和动作电位 （1）静息电位 （transmembrane resting potential）， 未受刺激、处于静息状态时存
在于膜内外两侧的电位差称为跨膜静息电位,简称静息电位,表现为膜内较膜外为负。 当电极没有描入 胞内时细胞层升是 电住,设没有电流通 过示波。 和胞朋内升存在 电是,电极措入细胞 内辆间有电流过示 电佳 形成机理: 膜学说(1902年 Bernstein)认为①细胞膜内、外K+分布不均匀:②细胞膜不同功能状态对 物质(离子)通透性不同,③这种离子分布的不均匀的维持靠Na+泵的活动。 细胞膜内高K+和安静时膜主要对K+有通透性是细胞保持膜内负、膜外正极化状态的基础 当电化学梯度与浓度梯度促使K+外流和阻碍K+外流的力量达到平衡时,膜内、外电位差称 为静息跨膜电位,即是K+的平衡电位(EK)。其值可以根据物理化学中的 Nernst公式计算 出来: 击极化 E(m27)=595log =0 EK的数值由膜两侧最初的K+浓度而定 (2)动作电位( action potential):当神经或肌肉细胞受一次短促的阈刺激或阈上刺激而 发生兴奋时,细胞膜在静息电位的基础上会发生一次迅速而短暂的、可向周围扩布的电位波 动,称为动作电位 ①极化状态( polarization):静息时细胞的膜内负外正的状态 ②超极化( hyperpolarization):膜两侧的极化现象加剧时 ③去极化( depolarization):当极化现象减弱时的状态或过程 ④超射( overshoot):膜由原来的-70mv去极化到0m,进而变化到20~40m,去极化超过 0电位的部分称为,此时膜的状态为反极化状态 ⑤去极化、反极化构成了动作电位的上升支 ⑥复极化( repolarization):由去极化、反极化向极化状态恢复的过程,它构成了动作电位 的下降支
在于膜内外两侧的电位差称为跨膜静息电位，简称静息电位，表现为膜内较膜外为负。 形成机理： 膜学说(1902 年 Bernstein)认为①细胞膜内、外 K+分布不均匀；②细胞膜不同功能状态对 物质（离子）通透性不同，③这种离子分布的不均匀的维持靠 Na+泵的活动。 细胞膜内高 K+和安静时膜主要对 K+有通透性是细胞保持膜内负、膜外正极化状态的基础。 当电化学梯度与浓度梯度促使 K+外流和阻碍 K+外流的力量达到平衡时，膜内、外电位差称 为静息跨膜电位，即是 K+的平衡电位（EK）。其值可以根据物理化学中的 Nernst 公式计算 出来： EK 的数值由膜两侧最初的 K+浓度而定 (2)动作电位（action potential）：当神经或肌肉细胞受一次短促的阈刺激或阈上刺激而 发生兴奋时，细胞膜在静息电位的基础上会发生一次迅速而短暂的、可向周围扩布的电位波 动，称为动作电位。 ①极化状态（polarization）：静息时细胞的膜内负外正的状态； ②超极化(hyperpolarization)：膜两侧的极化现象加剧时； ③去极化(depolarization)：当极化现象减弱时的状态或过程 ④超射(overshoot)：膜由原来的-70mv 去极化到 0 mv，进而变化到 20～40mv，去极化超过 0 电位的部分称为，此时膜的状态为反极化状态。 ⑤去极化、反极化构成了动作电位的上升支； ⑥复极化(repolarization)：由去极化、反极化向极化状态恢复的过程，它构成了动作电位 的下降支
电压腔控通道失活 电压门控g道适打开 去极化 电压门控N通道 但有可能打开 电压门控K通道 压④ 局部去极化 压门控 不上不应上限 形成机理: K Er(mV, 27C)=59.5log ①动作电位上升支形成的离子基础 细胞膜外高Na+,膜受到刺激时,出现对Na+的通透性增加,并超过对K+的通透性,Na+迅 速内流,直至内流的Na+在膜内所形成的正电位足以阻止Na+的净内流为止,形成动作电位 的上升支。这时膜内所具有的电位值即为Na+平衡电位,仍可用 Nernst方程计算出来 ②动作电位下降支形成的离子基础 去极化达高锋在很短时间里,Na+通道很快失活( inactivation):膜中的另一种电压门控 K+通道开放,K+的外流,使膜内电位变负,最后恢复到静息时K+平衡电位的状态。 ③Na+通道和K+通道的特性 A.Na+通道有两道门,静息时,位于中间的激活门关闭着,位于膜内侧的失活门开着。 去极化时,Na+通道激活,激活门和失活门都开放,Na+内流 Na+通道很快失活,激活门仍开着,但失活门却关闭,Na+不能内流: Na+通道失活时,不会因尚存在着去极化而继续开放,也不会因新的去极化再度开放,只有 当去极化消除后,恢复到静息状态,通道才有可能在新的去极化下而进入开放状态 B.K+通道只有一道门,激活较延迟,而且没有失活状态,可直接恢复到静息时的关闭状态 三、神经冲动的产生和传导 神经兴奋时表现为AP,AP沿神经纤维的传播称为神经冲动 3.1神经冲动的产生 (1)局部电位与阙电位 n局部电位:由阈下刺激引起Na+少量内流而形成的膜电位 n局部兴奋与局部电位 阈下刺激虽不能引起膜去极化达到阈电位水平,但也可引起少量Na+通道开放,有少量Na+ 内流引起的去极化迭加在一起,在受刺激部位出现的一个较小去极化,称为局部反应或局部 兴奋( local excitation)。这种去极化电位称为局部的去极化电位(简称局部电位 local potential)。但由于该去极化程度较小,可被〈维持当时K+平衡电位的)K+外流所抵消 不能形成再生性去极化,因而不能形成动作电位,局部电位有以下特点 ①电紧张性扩布( electrotonic propagation)
形成机理： ①动作电位上升支形成的离子基础 细胞膜外高 Na+，膜受到刺激时，出现对 Na+的通透性增加，并超过对 K+的通透性，Na+迅 速内流，直至内流的 Na+在膜内所形成的正电位足以阻止 Na+的净内流为止，形成动作电位 的上升支。这时膜内所具有的电位值即为 Na+平衡电位，仍可用 Nernst 方程计算出来。 ②动作电位下降支形成的离子基础 去极化达高锋在很短时间里，Na+通道很快失活（inactivation）；膜中的另一种电压门控 K+通道开放，K+的外流，使膜内电位变负，最后恢复到静息时 K+平衡电位的状态。 ③Na+通道和 K+通道的特性 A.Na+通道有两道门，静息时，位于中间的激活门关闭着，位于膜内侧的失活门开着。 去极化时，Na+通道激活，激活门和失活门都开放，Na+内流； Na+通道很快失活，激活门仍开着，但失活门却关闭，Na+不能内流； Na+通道失活时，不会因尚存在着去极化而继续开放，也不会因新的去极化再度开放，只有 当去极化消除后，恢复到静息状态，通道才有可能在新的去极化下而进入开放状态。 B.K+通道只有一道门，激活较延迟，而且没有失活状态，可直接恢复到静息时的关闭状态。 三、神经冲动的产生和传导 神经兴奋时表现为 AP，AP 沿神经纤维的传播称为神经冲动。 3.1 神经冲动的产生 （1）局部电位与阈电位 n 局部电位：由阈下刺激引起 Na+少量内流而形成的膜电位 n 局部兴奋与局部电位 阈下刺激虽不能引起膜去极化达到阈电位水平，但也可引起少量 Na+通道开放，有少量 Na+ 内流引起的去极化迭加在一起，在受刺激部位出现的一个较小去极化，称为局部反应或局部 兴奋（local excitation）。这种去极化电位称为局部的去极化电位（简称局部电位 local potential）。但由于该去极化程度较小，可被（维持当时 K+平衡电位的）K+外流所抵消， 不能形成再生性去极化，因而不能形成动作电位，局部电位有以下特点： ①电紧张性扩布（electrotonic propagation）
②不具有“全和无”特性 ③可以总和(或迭加)。有空间总和( spatial summation)和时间总和( temporal summation)。 当刺激使膜内去极化达到某一临界值时可以在已经去极化的基础上诱发产生动作电位,该临 界电位值称为阈电位( threshold membrane potential)。一般比正常静息电位大约低10 15mV。 再生性去极化( regeneration depolarization) 对于一段膜来说,当刺激引起膜去极化达到阈电位时会引起一定数量的Na+通道开放,Na+ 因此内流,而Na+的内流会使膜进一步去极化,结果又引起更多的Na+通道开放和更大的开 放概率,如此反复下去,出现一个“正反馈”过程,称(Na+的)再生性去极化(循环 阈电位产生的结果,出现一个不依赖于原有的刺激,而使膜上Na+通道迅速、而大量开放 膜外Na+快速内流,直至达到Na+平衡电位才停止,形成锋电位的上升支 (2)锋电位和后电位 动作电位中,快速除极和复极化的部分,其变化幅度很大,称为锋电位( spike或脉冲 mpule),是动作电位的主要部分。在锋电位之后还会出现一个较长的、微弱的电位变化 时期叫后电位( after potential)。后电位是由缓慢的复极化过程和低幅的超极化过程组 成,分别称为后去极化( after depolarization)或负后电位( negative afterpotential) 后超极化( after hypolarization)或正后电位( positive afterpotential)。 (4)将动作电位的进程与细胞进入兴奋后的兴奋性变化相对照: 锋电位的时间相当于细胞的绝对不应期:后去极化(负后电位)期细胞大约处于相对不应期 和超常期,而后超极化(正后电位)期则相当于低常期。 动作电位的“全或无”特性 从兴奋性角度来看, ①阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激 ②只要是阈上刺激,不论刺激强度多么强均能引起Na+内流与去极化的正反馈关系,膜去极 化都会接近或达到ENa, ③动作电位的幅度只与ENa和静息电位之差有关,而与原来的刺激强度无关 ④阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平,不能形成去极化与Na+内流的正反馈,不能形成 动作电位 ⑤对于一段膜来说,达到阈电位的去极化会引起(Na+的)再生性去极化( regeneration depolarization)而触发动作电位的产生。 ⑥动作电位在神经纤维上的传导,不会因距离衰竭,也是由于动作电位具有“全”和“无”特 性 3.2动作电位在同一个细胞上的传导 无髓神经纤维与有髓神经纤维 (1)传导机制一局部电流学说( Local current theory) 动作电位(兴奋)也就在神经纤维膜上传导开来,称之为神经冲动( nerve impulse) (2)跳跃式传导( Saltatory conduction)
②不具有“全和无”特性。 ③可以总和（或迭加）。有空间总和（spatial summation）和时间总和（temporal summation）。 当刺激使膜内去极化达到某一临界值时可以在已经去极化的基础上诱发产生动作电位，该临 界电位值称为阈电位（threshold membrane potential）。一般比正常静息电位大约低 10～ 15 mV。 再生性去极化（regeneration depolarization） 对于一段膜来说，当刺激引起膜去极化达到阈电位时会引起一定数量的 Na+通道开放，Na+ 因此内流，而 Na+的内流会使膜进一步去极化，结果又引起更多的 Na+通道开放和更大的开 放概率，如此反复下去，出现一个“正反馈”过程，称(Na+的)再生性去极化（循环）。 阈电位产生的结果，出现一个不依赖于原有的刺激，而使膜上 Na+通道迅速、而大量开放， 膜外 Na+快速内流，直至达到 Na+平衡电位才停止，形成锋电位的上升支。 (2)锋电位和后电位 动作电位中，快速除极和复极化的部分，其变化幅度很大，称为锋电位（spike 或脉冲 impulse），是动作电位的主要部分。在锋电位之后还会出现一个较长的、微弱的电位变化 时期叫后电位（after potential）。后电位是由缓慢的复极化过程和低幅的超极化过程组 成，分别称为后去极化（after depolarization）或负后电位（negative afterpotential） 后超极化（after hypolarization）或正后电位(positive afterpotential)。 (4)将动作电位的进程与细胞进入兴奋后的兴奋性变化相对照： 锋电位的时间相当于细胞的绝对不应期；后去极化（负后电位）期细胞大约处于相对不应期 和超常期，而后超极化（正后电位）期则相当于低常期。 动作电位的“全或无”特性： 从兴奋性角度来看， ①阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激。 ②只要是阈上刺激，不论刺激强度多么强均能引起 Na+内流与去极化的正反馈关系，膜去极 化都会接近或达到 ENa， ③动作电位的幅度只与 ENa 和静息电位之差有关，而与原来的刺激强度无关； ④阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平，不能形成去极化与 Na+内流的正反馈，不能形成 动作电位。 ⑤对于一段膜来说，达到阈电位的去极化会引起(Na+的)再生性去极化（regeneration depolarization）而触发动作电位的产生。 ⑥动作电位在神经纤维上的传导,不会因距离衰竭,也是由于动作电位具有“全”和“无”特 性.。 3.2 动作电位在同一个细胞上的传导 无髓神经纤维与有髓神经纤维 (1)传导机制—局部电流学说（Local current theory）: 动作电位（兴奋）也就在神经纤维膜上传导开来，称之为神经冲动(nerve impulse)。 (2)跳跃式传导（Saltatory conduction）