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1、动物生理学第一章第1页，本讲稿共79页1.1 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能1.2 细胞膜的跨膜信号转导细胞膜的跨膜信号转导1.3 细胞的兴奋性和生物电现象细胞的兴奋性和生物电现象1.4 兴奋在细胞间的传递兴奋在细胞间的传递1.5 肌肉的收缩肌肉的收缩1.6 动物的放电和发光动物的放电和发光第2页，本讲稿共79页1.1 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能1.1.1细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构(复习复习)1）脂质双分子层）脂质双分子层2）细胞膜蛋白质细胞膜蛋白质3）细胞膜糖类细胞膜糖类第3页，本讲稿共79页第4页，本讲稿共79页第5页，本讲稿共79页1.1
2、.2细胞膜的跨膜物转运功能细胞膜的跨膜物转运功能1.1 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能1）被动转运）被动转运(1)单纯扩散（单纯扩散（simplediffusion）电化学梯度电化学梯度影响因素影响因素膜对该物质的通透性膜对该物质的通透性第6页，本讲稿共79页1.1 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能1.1.2细胞膜的跨膜物转运功能细胞膜的跨膜物转运功能1）被动转运）被动转运(2)易化扩散（易化扩散（facilitateddiffusion）A.以蛋白质载体为中介（以蛋白质载体为中介（Carrier mediated）的易化扩散）的易化扩散第7页，本讲稿共79页特点特点高度的结
3、构特异性高度的结构特异性饱和现象饱和现象竞争抑制竞争抑制第8页，本讲稿共79页B.以离子通道（以离子通道（ionchannel）为中介的易化扩散为中介的易化扩散特点：特点：特点：特点：速度快速度快具有选择性具有选择性受精密调控受精密调控第9页，本讲稿共79页第10页，本讲稿共79页1.1 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能1.1.2细胞膜的跨膜物转运功能细胞膜的跨膜物转运功能2）主动转运）主动转运(active transport)第11页，本讲稿共79页第12页，本讲稿共79页A.原发性主动转运原发性主动转运(primary active tranport)（Na+、K+的主动转运）的
4、主动转运）B.继发性主动转运继发性主动转运(secondary active transport)（葡萄糖的主动转运）（葡萄糖的主动转运）2）主动转运）主动转运第13页，本讲稿共79页A.A.原发性主动转运原发性主动转运原发性主动转运原发性主动转运第14页，本讲稿共79页B.B.继发性主动转运继发性主动转运继发性主动转运继发性主动转运第15页，本讲稿共79页第16页，本讲稿共79页1.1 细胞膜的物质转运功能细胞膜的物质转运功能1.1.2细胞膜的跨膜物转运功能细胞膜的跨膜物转运功能3)出胞（出胞（exocytosis）和入胞（和入胞（endocytosis）第17页，本讲稿共79页A.入胞入胞
5、a.吞噬作用吞噬作用(phgocytosis)b.胞饮胞饮(pinocytosis)(pinocytosis)c.受体介导式入胞受体介导式入胞Receptor-mediatedReceptor-mediatedendocytosisendocytosis第18页，本讲稿共79页3)出胞（出胞（exocytosis）和入胞（）和入胞（endocytosis）B.出胞出胞第19页，本讲稿共79页1.2.1 跨膜信息传递的概念跨膜信息传递的概念1.2 细胞膜的跨膜信号转导细胞膜的跨膜信号转导1）跨膜信息转导或跨膜信号传递）跨膜信息转导或跨膜信号传递（transmembranesignaltransm
6、ission）（transmembranesignaling）第20页，本讲稿共79页1）由离子通道介导的跨膜信号转导）由离子通道介导的跨膜信号转导 门控通道（门控通道（ionchannel）：）：（1）化学门控通道）化学门控通道 (chemically gated channel)（2）电压门控通道）电压门控通道 (voltage gated channel)（3）机械门控通道）机械门控通道 (mechanically gated channel)1.2.2 跨膜信息传递的主要方式跨膜信息传递的主要方式第21页，本讲稿共79页第22页，本讲稿共79页（1）G蛋白耦联受体蛋白耦联受体 (G p
7、rotein-linked receptor)（2）G蛋白蛋白鸟苷酸结合蛋白鸟苷酸结合蛋白 (guanine nucleotide-binding protein)2）由）由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导1.2.2 跨膜信息传递的主要方式跨膜信息传递的主要方式第23页，本讲稿共79页第24页，本讲稿共79页第25页，本讲稿共79页第26页，本讲稿共79页(3)G蛋白效应器蛋白效应器 (G protein effector)(4)第二信使：第二信使：(second messenger)2）由）由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导1.2.
8、2 跨膜信息传递的主要方式跨膜信息传递的主要方式第27页，本讲稿共79页第28页，本讲稿共79页第29页，本讲稿共79页1.2.2 跨膜信息传递的主要方式跨膜信息传递的主要方式3）由酶耦联受体介导的跨膜信息传递）由酶耦联受体介导的跨膜信息传递(1)具有酪氨酸激酶的受体具有酪氨酸激酶的受体(2)具有鸟苷酸环化酶的受体具有鸟苷酸环化酶的受体第30页，本讲稿共79页1.3细胞的兴奋性和生物电现象细胞的兴奋性和生物电现象1.3.1细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件1）兴奋性和兴奋的含义）兴奋性和兴奋的含义反应：反应：反应：反应：刺激（刺激（刺激（刺激（stimulusst
9、imulus）：）：）：）：兴奋性（兴奋性（兴奋性（兴奋性（excitabilityexcitability）：细胞受到刺激后具有产生动作电）：细胞受到刺激后具有产生动作电）：细胞受到刺激后具有产生动作电）：细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力或特性，称为兴奋性。位的能力或特性，称为兴奋性。位的能力或特性，称为兴奋性。位的能力或特性，称为兴奋性。兴奋（兴奋（excitationexcitation）：细胞受刺激后产生了动作电位，）：细胞受刺激后产生了动作电位，称为兴奋。称为兴奋。可兴奋组织或可兴奋细胞可兴奋组织或可兴奋细胞可兴奋组织或可兴奋细胞可兴奋组织或可兴奋细胞第31页，本讲稿共79页2）
10、刺激引起兴奋的条件）刺激引起兴奋的条件1.3.1细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件 (1)刺激的强度刺激的强度刺激的强度刺激的强度 阈强度（阈强度（thresholdintensitythresholdintensity）：引起组织细胞）：引起组织细胞）：引起组织细胞）：引起组织细胞产生兴奋的最小刺激强度。阈刺激产生兴奋的最小刺激强度。阈刺激产生兴奋的最小刺激强度。阈刺激产生兴奋的最小刺激强度。阈刺激 阈下刺激阈下刺激阈下刺激阈下刺激 阈上阈上阈上阈上刺激刺激刺激刺激 (2)(2)刺激的持续时间刺激的持续时间刺激的持续时间刺激的持续时间 时间阈值：引起组织产生兴奋
11、的最短刺激作时间阈值：引起组织产生兴奋的最短刺激作用时间用时间 (3)(3)强度强度强度强度-时间变化率时间变化率时间变化率时间变化率 第32页，本讲稿共79页 (1)(1)绝对不应期（绝对不应期（绝对不应期（绝对不应期（absoluterefractoryperiodabsoluterefractoryperiod）(2)相对不应期（相对不应期（相对不应期（相对不应期（relativerefractoryperiodrelativerefractoryperiod）(3)(3)超常期（超常期（超常期（超常期（supranormalperiod）(4)(4)低常期（低常期（低常期（低常期（su
12、bnormalperiod）3）组织兴奋性的变化）组织兴奋性的变化1.3.1细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件细胞的兴奋性和刺激引起兴奋的条件第33页，本讲稿共79页1）静息电位和动作动作电位）静息电位和动作动作电位(1)静息电位静息电位 静息电位（静息电位（restingpotentialRP）：）：1.3.2细胞的生物电现象及其产生机制细胞的生物电现象及其产生机制(2)动作电位（动作电位（actionpotentialAP）锋电位（锋电位（锋电位（锋电位（spikepotentialspikepotential）：）：）：）：后电位（后电位（后电位（后电位（afterpotentialaft
13、erpotential）：）：）：）：生物电现象：生物电现象：极化状态（极化状态（极化状态（极化状态（polarizationpolarization）：）：）：）：去极化（去极化（去极化（去极化（depolarizationdepolarization）：）：）：）：超极化（超极化（超极化（超极化（hyperpolarizationhyperpolarization）：）：）：）：复极化（复极化（复极化（复极化（repolarizationrepolarization）：）：）：）：第34页，本讲稿共79页第35页，本讲稿共79页2）生物电现象产生的机制）生物电现象产生的机制（1）静息电位和
14、）静息电位和K+平衡电位平衡电位1.3.2细胞的生物电现象及其产生机制细胞的生物电现象及其产生机制Nernst公式：公式：公式：公式：E Ek k=RTRTZFZFlnlnlnlnKK+0 0KK+i iK+-+第36页，本讲稿共79页（2）动作电位和电压门控离子通道）动作电位和电压门控离子通道1.3.2细胞的生物电现象及其产生机制细胞的生物电现象及其产生机制2）生物电现象产生的机制）生物电现象产生的机制第37页，本讲稿共79页第38页，本讲稿共79页第39页，本讲稿共79页1.3.3动作电位的引起及其在同一细胞上的传导动作电位的引起及其在同一细胞上的传导1）阈电位及动作电位的引起）阈电位及动
15、作电位的引起第40页，本讲稿共79页动作电位的动作电位的“全或无全或无”特性：特性：从兴奋性角度来看，从兴奋性角度来看，从兴奋性角度来看，从兴奋性角度来看，阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激。阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激。阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激。阈刺激是引起去极化达到阈电位水平的刺激。只要是阈上刺激，不论刺激强度多么强均能引起只要是阈上刺激，不论刺激强度多么强均能引起只要是阈上刺激，不论刺激强度多么强均能引起只要是阈上刺激，不论刺激强度多么强均能引起Na+Na+内流内流内流内流与去极化的正反馈关系，膜去极化都会接近或达到与去极化的正反馈关系，膜去极化都会接近或达到
16、与去极化的正反馈关系，膜去极化都会接近或达到与去极化的正反馈关系，膜去极化都会接近或达到ENaENa，动作电位的幅度只与动作电位的幅度只与动作电位的幅度只与动作电位的幅度只与ENaENa和静息电位之差有关，而与原和静息电位之差有关，而与原和静息电位之差有关，而与原和静息电位之差有关，而与原来的刺激强度无关；来的刺激强度无关；来的刺激强度无关；来的刺激强度无关；阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平，不能形成去阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平，不能形成去阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平，不能形成去阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平，不能形成去极化与极化与极化与极化与Na+Na+内流的正反馈，不能
17、形成动作电位。内流的正反馈，不能形成动作电位。内流的正反馈，不能形成动作电位。内流的正反馈，不能形成动作电位。对于一段膜来说，达到阈电位的去极化会引起对于一段膜来说，达到阈电位的去极化会引起对于一段膜来说，达到阈电位的去极化会引起对于一段膜来说，达到阈电位的去极化会引起(Na+(Na+的的的的)再生性去极化（再生性去极化（再生性去极化（再生性去极化（regenerationdepolarizationregenerationdepolarization）而触发动作电）而触发动作电）而触发动作电）而触发动作电位的产生。位的产生。位的产生。位的产生。动作电位在神经纤维上的传导动作电位在神经纤维上的
18、传导动作电位在神经纤维上的传导动作电位在神经纤维上的传导,不会因距离衰竭不会因距离衰竭不会因距离衰竭不会因距离衰竭,也是由于也是由于也是由于也是由于动作电位具有动作电位具有动作电位具有动作电位具有“全全全全”和和和和“无无无无”特性特性特性特性.。第41页，本讲稿共79页2)局部兴奋与局部电位局部兴奋与局部电位1.3.3动作电位的引起及其在同一细胞上的传导动作电位的引起及其在同一细胞上的传导不能远距离传播不能远距离传播不能远距离传播不能远距离传播不具有不具有不具有不具有“全或无全或无全或无全或无”的特性的特性的特性的特性可以总和可以总和可以总和可以总和第42页，本讲稿共79页3)兴奋在同一细胞
19、上的传导兴奋在同一细胞上的传导1.3.3动作电位的引起及其在同一细胞上的传导动作电位的引起及其在同一细胞上的传导第43页，本讲稿共79页第44页，本讲稿共79页第45页，本讲稿共79页第46页，本讲稿共79页1.4 兴奋在细胞间的传递兴奋在细胞间的传递1.4.1 经典的突触传递经典的突触传递1）突触的细微结构突触的细微结构第47页，本讲稿共79页第48页，本讲稿共79页第49页，本讲稿共79页1.4.1 经典的突触传递经典的突触传递2）经典的突出传递过程经典的突出传递过程第50页，本讲稿共79页第51页，本讲稿共79页1.4 兴奋在细胞的传递兴奋在细胞的传递1.4.2 接头传递接头传递1）神经
20、神经-骨骼肌接头处兴奋的传递骨骼肌接头处兴奋的传递a.神经神经-骨骼肌接头骨骼肌接头第52页，本讲稿共79页第53页，本讲稿共79页c.神经神经-骨骼肌接头处的兴奋传递骨骼肌接头处的兴奋传递(一）神经未梢乙酰胆碱的释放一）神经未梢乙酰胆碱的释放动作电位动作电位神经未梢质膜去极化神经未梢质膜去极化电压门控电压门控Ca2+通道开放通道开放Ca2+内流内流囊泡迁移囊泡迁移囊泡膜与轴突膜融合囊泡膜与轴突膜融合囊泡破裂囊泡破裂Ach倾囊释放倾囊释放(量子式释放量子式释放)Ach进入接头间隙进入接头间隙第54页，本讲稿共79页(二二)终板电位和动作电位的形成终板电位和动作电位的形成 AchAchAchAc
21、h分子与终板膜分子与终板膜分子与终板膜分子与终板膜AchAchAchAch门控性通道结合门控性通道结合门控性通道结合门控性通道结合 终板膜离子通道开放终板膜离子通道开放终板膜离子通道开放终板膜离子通道开放NaNa+内流为主，少量内流为主，少量K K+外流外流外流外流终板膜去极化，产生终板电位终板膜去极化，产生终板电位终板膜去极化，产生终板电位终板膜去极化，产生终板电位终板电位以电紧张性扩布终板电位以电紧张性扩布终板电位以电紧张性扩布终板电位以电紧张性扩布肌细胞膜去极化达到阈电位肌细胞膜去极化达到阈电位肌细胞膜去极化达到阈电位肌细胞膜去极化达到阈电位肌细胞膜产生动作电位肌细胞膜产生动作电位第55
22、页，本讲稿共79页神经肌接头处兴奋传递的特点神经肌接头处兴奋传递的特点 化学传递化学传递 单方向性单方向性 有时间延迟有时间延迟 易受药物影响易受药物影响 易疲劳性易疲劳性 第56页，本讲稿共79页1.4.2 接头传递接头传递1）神经神经-平滑肌和神经平滑肌和神经-心肌心肌 接头处兴奋的传递接头处兴奋的传递非突触性化学传递非突触性化学传递曲张体曲张体曲张体曲张体 不存在突触前、后膜的特化结构；不存在突触前、后膜的特化结构；不存在突触前、后膜的特化结构；不存在突触前、后膜的特化结构；不存在一对一的支配关系，一个曲张体可支配多个效应细胞；不存在一对一的支配关系，一个曲张体可支配多个效应细胞；不存在
23、一对一的支配关系，一个曲张体可支配多个效应细胞；不存在一对一的支配关系，一个曲张体可支配多个效应细胞；曲张体与效应细胞间距离一般大于曲张体与效应细胞间距离一般大于曲张体与效应细胞间距离一般大于曲张体与效应细胞间距离一般大于20nm,20nm,远者可达几十远者可达几十远者可达几十远者可达几十mm；递质扩散距离远，耗时长，一般传递时间大于递质扩散距离远，耗时长，一般传递时间大于递质扩散距离远，耗时长，一般传递时间大于递质扩散距离远，耗时长，一般传递时间大于1s1s；递质能否产生效应，取决于效应器细胞有无相应受体。递质能否产生效应，取决于效应器细胞有无相应受体。递质能否产生效应，取决于效应器细胞有无
24、相应受体。递质能否产生效应，取决于效应器细胞有无相应受体。第57页，本讲稿共79页1.4.3 电突触电突触第58页，本讲稿共79页1.5 肌肉的收缩肌肉的收缩1.5.1 与收缩有关的骨骼肌的细微结构与收缩有关的骨骼肌的细微结构1 1）肌原纤维）肌原纤维）肌原纤维）肌原纤维第59页，本讲稿共79页第60页，本讲稿共79页第61页，本讲稿共79页第62页，本讲稿共79页肌管系统肌管系统肌管系统肌管系统第63页，本讲稿共79页终池终池终池终池肌浆网肌浆网肌浆网肌浆网横小管横小管横小管横小管线粒体线粒体线粒体线粒体Z Z线线线线第64页，本讲稿共79页1.5.2 骨胳肌的收缩机制和兴奋收缩耦联骨胳肌的
25、收缩机制和兴奋收缩耦联1 1）肌丝滑行理论：）肌丝滑行理论：第65页，本讲稿共79页第66页，本讲稿共79页2 2）骨骼肌细胞的兴奋）骨骼肌细胞的兴奋-收缩耦联收缩耦联a.兴奋兴奋-收缩耦联（收缩耦联（excitation-contractioncoupling)）b.b.兴奋兴奋-收缩耦联过程收缩耦联过程第67页，本讲稿共79页动作电位动作电位动作电位动作电位沿横管系统传至肌细胞的深部沿横管系统传至肌细胞的深部沿横管系统传至肌细胞的深部沿横管系统传至肌细胞的深部到达终末池到达终末池到达终末池到达终末池激活激活激活激活T T T T管和肌膜上的管和肌膜上的管和肌膜上的管和肌膜上的L L L L
26、型型型型Ca2+Ca2+通道通道通道通道L L型型型型Ca2+Ca2+通道变构通道变构通道变构通道变构激活激活激活激活终末池（肌浆网）中的终末池（肌浆网）中的终末池（肌浆网）中的终末池（肌浆网）中的CaCaCaCa2+2+2+2+释放入胞浆释放入胞浆释放入胞浆释放入胞浆胞浆胞浆胞浆胞浆CaCaCaCa2+2+2+2+CaCaCaCa2+2+2+2+和肌钙蛋白结合，触发肌丝滑行和肌钙蛋白结合，触发肌丝滑行和肌钙蛋白结合，触发肌丝滑行和肌钙蛋白结合，触发肌丝滑行,肌肉肌肉肌肉肌肉 收缩收缩收缩收缩肌浆网膜上肌浆网膜上肌浆网膜上肌浆网膜上CaCaCaCa2+2+2+2+泵泵泵泵,将将将将CaCaCa
27、Ca2+2+2+2+重新摄回重新摄回重新摄回重新摄回胞浆胞浆胞浆胞浆CaCaCaCa2+2+2+2+，CaCaCaCa2+2+2+2+和肌钙蛋白解离，肌肉舒张和肌钙蛋白解离，肌肉舒张和肌钙蛋白解离，肌肉舒张和肌钙蛋白解离，肌肉舒张第68页，本讲稿共79页3 3）影响肌肉收缩的因素）影响肌肉收缩的因素a.a.负荷对肌肉收缩的影响负荷对肌肉收缩的影响 前负荷对肌肉收缩的影响前负荷对肌肉收缩的影响 后负荷对肌肉收缩的影响后负荷对肌肉收缩的影响 b.b.肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩能力的影响能力的影响第69页，本讲稿共79页1.6 动物的放电和发光动物的放电和发光1.6.1
28、 鱼类的放电鱼类的放电第70页，本讲稿共79页1.6.1 鱼类的放电鱼类的放电1）电鱼包括：）电鱼包括：电鲶、电鳐、电鳗电鲶、电鳐、电鳗2）电鱼的电器官：）电鱼的电器官：大多分布于头部、尾部、背大多分布于头部、尾部、背部或胸鳍与头部之间的体测的皮部或胸鳍与头部之间的体测的皮下下 绝大多数有骨骼肌演化而来绝大多数有骨骼肌演化而来第71页，本讲稿共79页1.6.1 鱼类的放电鱼类的放电3）电器官的一般神经支配：）电器官的一般神经支配：4）电器官放电的原理）电器官放电的原理第72页，本讲稿共79页1.6.1 鱼类的放电鱼类的放电5）电器官放电的生物学意义：）电器官放电的生物学意义：第73页，本讲稿共
29、79页1.6.2 动物的发光动物的发光第74页，本讲稿共79页第75页，本讲稿共79页第76页，本讲稿共79页【讲授重点讲授重点】1.细胞膜的物质转运形式和影响因素细胞膜的物质转运形式和影响因素2.静息电位和动作电位的概念和形成的离子机制静息电位和动作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上的传导机制4.兴奋性与细胞生物电现象的关系兴奋性与细胞生物电现象的关系5.经典的突出传递和神经经典的突出传递和神经-骨骼肌接头传递骨骼肌接头传递6.骨骼肌的收缩和兴奋骨骼肌的收缩和兴奋-收缩耦连收缩耦连第77页，本讲稿共79页【学习难点】【学习难点】1.静息电位和动作电位形成的离子机制静息电位和动作电位形成的离子机制2.理解跨膜信息传递的机理理解跨膜信息传递的机理3.肌丝滑行理论和兴奋肌丝滑行理论和兴奋-收缩偶联收缩偶联第78页，本讲稿共79页第79页，本讲稿共79页