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1、关于神经肌肉一般生理学关于神经肌肉一般生理学第一页，本课件共有80页神经肌肉一般生理学神经肌肉一般生理学n细胞膜的结构与功能细胞膜的结构与功能n细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导n细胞的生物电现象细胞的生物电现象n肌肉收缩肌肉收缩第二页，本课件共有80页细胞膜的结构与功能细胞膜的结构与功能n细胞膜的结构细胞膜的结构n细胞膜的转运功能细胞膜的转运功能第三页，本课件共有80页细胞膜的结构细胞膜的结构l双层脂质分子双层脂质分子：磷脂：磷脂70%，胆固醇低于，胆固醇低于30%，少量鞘脂，少量鞘脂类；磷脂酰肌醇分布在靠胞浆侧，参与信息传递类；磷脂酰肌醇分布在靠胞浆侧，参与信息传递l蛋白质：蛋白质：表面
2、表面Pr；结合；结合Pr（整合（整合Pr）20-30个疏水性个疏水性AA，组，组成一个段落，形成成一个段落，形成螺旋螺旋l糖类糖类：特异性的标志，作为抗原决定簇、受体识别部分起到：特异性的标志，作为抗原决定簇、受体识别部分起到分子语言作用（核苷酸碱基序列；氨基酸序列分子语言作用（核苷酸碱基序列；氨基酸序列）第四页，本课件共有80页细胞膜的结构细胞膜的结构n通道（通道（channel）转运带电离子，数量多，与细胞调控复杂而精密有关转运带电离子，数量多，与细胞调控复杂而精密有关通透性通透性（permeability）：物质通过膜的难易程度）：物质通过膜的难易程度通道是否开放通道是否开放通道开放的程
3、度及数量通道开放的程度及数量两侧物质浓度差及电位差两侧物质浓度差及电位差通道能否开放通道能否开放：电压电压/化学化学/机械变化控制机械变化控制时间时间功能功能：不是转运代谢物，而是离子流动引起电位变化，将外来信：不是转运代谢物，而是离子流动引起电位变化，将外来信号转变为细胞自身信号号转变为细胞自身信号电变化电变化第五页，本课件共有80页细胞膜的结构细胞膜的结构n通道（通道（channel）化学门控通道化学门控通道(chemically-gated channel)2、；5 4螺旋（第二个螺旋（第二个螺旋是通道内壁），螺旋是通道内壁），亚单位是受体；亚单位是受体；nAch RGlu RAsp R
4、Gly RGABA AR第六页，本课件共有80页细胞膜的结构细胞膜的结构n通道（通道（channel）电压门控通道电压门控通道(voltage-gated channel)、2；为为4个结构域，个结构域，46螺旋（第四个螺旋（第四个螺旋螺旋接受电信号，接受电信号，2、3为内壁）为内壁）机械门控通道机械门控通道(mechanically-gated channel)细胞间通道细胞间通道(intercellular channel)6个亚单位，个亚单位，H+、Ca2+调控调控 第七页，本课件共有80页细胞膜的结构细胞膜的结构n载体（载体（carrier）高度特异性高度特异性饱和性饱和性竞争性抑制竞
5、争性抑制第八页，本课件共有80页细胞膜的结构细胞膜的结构n细胞表面受体的种类与结构细胞表面受体的种类与结构离子通道型受体离子通道型受体：多亚基组成受体多亚基组成受体/离子通道复合体离子通道复合体n配体依赖性复合体配体依赖性复合体nAch R；Glu R；Asp R；Gly R；GABA R；5-HT R；ATP R；()2五聚体，其中五聚体，其中GABA AR为为五聚体，为五聚体，为Cl-通道通道 n电压依赖性复合体电压依赖性复合体 4区域区域6跨膜片段，其中第四个片段为电位感受器跨膜片段，其中第四个片段为电位感受器第九页，本课件共有80页细胞膜的结构细胞膜的结构n细胞表面受体的种类与结构细胞
6、表面受体的种类与结构G蛋白耦联受体蛋白耦联受体n单肽链单肽链7个疏水区形成个疏水区形成7个个螺旋，螺旋，II区区Asp与配体结与配体结合，合，V-VI区与区与G结合结合具有酶活性受体具有酶活性受体（酶联受体）（酶联受体）n酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体(PTK)PDGF、EGF、胰岛素、胰岛素、NGF统称为生长因子型神经肽受体统称为生长因子型神经肽受体n丝丝/苏氨酸激酶受体苏氨酸激酶受体 第十页，本课件共有80页细胞膜的结构细胞膜的结构n细胞表面受体的种类与结构细胞表面受体的种类与结构具有酶活性受体（酶联受体具有酶活性受体（酶联受体）n鸟苷酸环化酶鸟苷酸环化酶（Guanyly cyclases,
7、GC）GC分两类：分两类：跨膜蛋白；跨膜蛋白；胞内可溶性酶胞内可溶性酶钠尿激肽（钠尿激肽（natriuretic peptide）受体属）受体属跨膜性受体跨膜性受体 na-pRcGmpPkGK+通道磷酸化激活，通道磷酸化激活，K+外外流流第十一页，本课件共有80页细胞膜的结构细胞膜的结构n细胞表面受体的种类与结构细胞表面受体的种类与结构具有酶活性受体（酶联受体具有酶活性受体（酶联受体）n鸟苷酸环化酶鸟苷酸环化酶（Guanyly cyclases,GC）NO受体属于受体属于胞内可溶性受体胞内可溶性受体：NOGCcGmp 例：例：舒血管物质（乙酰胆碱、缓激肽）舒血管物质（乙酰胆碱、缓激肽）血管内皮
8、细胞血管内皮细胞 Ca2+内流内流Ca-CaM激活激活NOSArg-NONO穿过内皮细胞到穿过内皮细胞到平滑肌细胞平滑肌细胞cGmp血管平滑肌舒张血管平滑肌舒张 内皮细胞依赖性血管舒张是内皮细胞依赖性血管舒张是Ca2+胞内信号与胞内信号与cGmp胞内信胞内信号共同协调作用的结果：内皮细胞中号共同协调作用的结果：内皮细胞中Ca2+信号起作用，信号起作用，产生产生NO，平滑肌细胞中，平滑肌细胞中，cGmp信号起作用信号起作用第十二页，本课件共有80页细胞膜的转运功能细胞膜的转运功能 n被动转运被动转运(passive transport)n单纯扩散（单纯扩散（simple diffusion）n易
9、化扩散（易化扩散（facilitated diffusion）载体介导（载体介导（carrier mediated）n载体蛋白上有结合位点载体蛋白上有结合位点载体蛋白变构，运到另一侧载体蛋白变构，运到另一侧低浓度侧分离低浓度侧分离n特点特点：高度结构特异性高度结构特异性 饱和现象饱和现象 竞争性抑制竞争性抑制第十三页，本课件共有80页细胞膜的转运功能细胞膜的转运功能 n易化扩散易化扩散通道介导（通道介导（channel mediated）n转运带电离子，数量多，这与细胞功能调控复杂而精转运带电离子，数量多，这与细胞功能调控复杂而精密有关密有关n通透性通透性：物质通过膜的难易程度：物质通过膜的难
10、易程度取决于通道是否开放及开放的程度及数量取决于通道是否开放及开放的程度及数量取决于膜两侧的浓度差或电位差取决于膜两侧的浓度差或电位差n通道是否开放通道是否开放：电压电压/化学化学/机械变化；机械变化；时间时间n功能功能：不是转运代谢物，而是离子流动引起电位变化，：不是转运代谢物，而是离子流动引起电位变化，将外来信号转变为细胞自身信号将外来信号转变为细胞自身信号电变化电变化第十四页，本课件共有80页细胞膜的转运功能细胞膜的转运功能 n 主动转运主动转运(active transport)原发性主动转运原发性主动转运(primary active transport)nNa-K泵泵：、亚单位组成
11、的二聚体亚单位组成的二聚体Pr，亚单位转运亚单位转运Na+、K+，分解分解ATP。Na+泵有泵有2个个 亚基，亚基，2个个 亚基，亚基，亚基有与离子、哇巴因（亚基有与离子、哇巴因（ouabain）结合位点，有）结合位点，有ATP酶活性；但解酶活性；但解离离 亚基，亚基，Na+泵失活。泵失活。3Na+与泵结合，与泵结合，ATP酶激活，酶激活，ATP分解，泵磷酸化，泵构象变化，分解，泵磷酸化，泵构象变化，3Na+移出胞外，移出胞外，2K+与泵结合，去与泵结合，去磷酸化。磷酸化。第十五页，本课件共有80页细胞膜的转运功能细胞膜的转运功能 n 主动转运主动转运 原发性主动转运原发性主动转运nNa-K泵
12、泵 启动与活动强度：由胞内启动与活动强度：由胞内Na+、胞外、胞外K+较多引起。较多引起。运转运转3Na+：2K+，泵的活动用去细胞代谢能的，泵的活动用去细胞代谢能的20-30功能：功能：胞内高胞内高K+，代谢反应所必须，代谢反应所必须 限制过多限制过多Na+入胞，防止胞内高渗，水透入入胞，防止胞内高渗，水透入 势能贮备势能贮备第十六页，本课件共有80页细胞膜的转运功能细胞膜的转运功能 n 主动转运主动转运 继继发性主动转运发性主动转运(secondary active transport)：联合转运联合转运 (cotransport)n转运体（转运体（transporter）：膜中特殊蛋白质
13、）：膜中特殊蛋白质nGs与与Na+转运：转运：Gs转运所需的能量不直接来自转运所需的能量不直接来自ATP，而来，而来自自Na+的高势能的高势能 小肠吸收葡萄糖、氨基酸，单胺递质重摄取，甲状腺小肠吸收葡萄糖、氨基酸，单胺递质重摄取，甲状腺细胞聚碘等均属于此细胞聚碘等均属于此第十七页，本课件共有80页细胞膜的转运功能细胞膜的转运功能 n 出胞与入胞或转运出胞与入胞或转运大分子物质团快大分子物质团快 出胞出胞：囊泡与质膜融合；：囊泡与质膜融合；入胞入胞：接触，质膜形成内陷：接触，质膜形成内陷 受体介导入胞受体介导入胞：胆固醇，运铁蛋白，：胆固醇，运铁蛋白，Vit B12运输运输Pr，部分多肽，部分多
14、肽类类识别识别与受体结合与受体结合移到有被小窝（稍有下凹，胞浆面多种移到有被小窝（稍有下凹，胞浆面多种Pr，形成高电子密度），形成高电子密度）形成吞噬泡（胞浆面的形成吞噬泡（胞浆面的Pr消失，可能又消失，可能又回到胞膜内侧面形成有被小窝）回到胞膜内侧面形成有被小窝）吞噬泡与吞噬泡与胞内体胞内体融合（因为胞融合（因为胞内体内低内体内低PH，受体与结合物分离），受体与结合物分离）所运物到细胞器所运物到细胞器胞内体膜上胞内体膜上的受体回到细胞膜的受体回到细胞膜形成膜的再循环形成膜的再循环第十八页，本课件共有80页细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导n细胞跨膜转导的类型细胞跨膜转导的类型n跨膜信号转导
15、的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n跨膜信号转导系统相互影响跨膜信号转导系统相互影响n细胞通讯细胞通讯n细胞信号转导的基本特征细胞信号转导的基本特征第十九页，本课件共有80页细胞跨膜转导的类型细胞跨膜转导的类型虽然跨膜信号转导涉及多种刺激信号，在多种细胞引虽然跨膜信号转导涉及多种刺激信号，在多种细胞引发多种功能变化，但转导途径是有限的。发多种功能变化，但转导途径是有限的。转导途径一般有两种：转导途径一般有两种：根据感受和传导过程分根据感受和传导过程分根据受体存在的部位分根据受体存在的部位分第二十页，本课件共有80页细胞跨膜转导的类型细胞跨膜转导的类型n 根据感受和传导过程分为根据感受和传导过
16、程分为 具有特异感受结构的通道具有特异感受结构的通道Pr完成的跨膜信号转导完成的跨膜信号转导n化学门控通道：化学门控通道：感受化学信号，引起通道变化感受化学信号，引起通道变化5-HT-R、Glu-R、Asp-R、Gly-R、GABA-Rn-Ach R：（2 2，每个亚单位，每个亚单位4 4个个 螺旋，其第二个螺旋，其第二个 螺旋构螺旋构成通道内壁，成通道内壁，亚单位是配体结合部位亚单位是配体结合部位）Ach-通道通道Pr构象变化构象变化通道开放通道开放Na+内流，内流，K+外流外流第二十一页，本课件共有80页细胞跨膜转导的类型细胞跨膜转导的类型n 根据感受和传导过程分为根据感受和传导过程分为
17、具有特异感受结构的通道具有特异感受结构的通道Pr完成的跨膜信号转导完成的跨膜信号转导n电压门控通道：电压门控通道：感受电压信号，引起通道变化感受电压信号，引起通道变化 亚单位有亚单位有4个结构域，每个结构域有个结构域，每个结构域有6个个 螺旋螺旋MP变化变化第第4个个 螺旋带正电的精、赖氨酸产生位移螺旋带正电的精、赖氨酸产生位移通道开通道开放（通道内壁由第放（通道内壁由第2、3个个 螺旋构成）螺旋构成）Na+流动流动n机械门控通道：机械门控通道：感受机械信号感受机械信号，引起通道变化，引起通道变化第二十二页，本课件共有80页细胞跨膜转导的类型细胞跨膜转导的类型n 根据感受和传导过程分为根据感受
18、和传导过程分为 R-G-效应器酶组成的跨膜信号转导效应器酶组成的跨膜信号转导酶偶联受体（酶偶联受体（TKR、Gc）完成的跨膜信号转导系统）完成的跨膜信号转导系统第二十三页，本课件共有80页细胞跨膜转导的类型细胞跨膜转导的类型n 根据受体存在的部位分为根据受体存在的部位分为 细胞内受体介导细胞内受体介导：Gc-R，类固醇激素，甲状腺素，类固醇激素，甲状腺素 细胞膜受体介导细胞膜受体介导n离子通道受体离子通道受体n化学门控通道化学门控通道n酶联受体酶联受体第二十四页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n离子通道受体离子通道受体化学门控受体化学门控受体Ach-NR，GA
19、BA-R，Glu-R，Gly-R，Asp-R，5-HR-R电压门控通道电压门控通道化学门控通道化学门控通道第二十五页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体受体受体：单肽链，：单肽链，7个疏水区形成个疏水区形成7个个 螺旋，螺旋，II区与配体结合，区与配体结合，V、VI与与G结合结合G蛋白蛋白：是一个家族，：是一个家族，Gs、Gi/Go、Gt、Gq、Gg等等不同细胞有可能不同细胞有可能G相同，有可能不同。相同，有可能不同。Gt：视杆细胞；：视杆细胞；Go：脑内肌：脑内肌醇磷酸信号系统；醇磷酸信号系统；Gg：味觉细胞。：味觉细胞。基本结构
20、基本结构：100KD，、三个亚基，主要是三个亚基，主要是，既是，既是GTP结合点，结合点，又是又是GTP酶。酶。过去认为过去认为起锚钉作用，仅对起锚钉作用，仅对 亚基功能起调节作用，现在发亚基功能起调节作用，现在发现也可激活胞内靶分子。现也可激活胞内靶分子。除调节除调节AC、PLC、离子通道外，还、离子通道外，还可参与激活可参与激活TKR转导系统。也能与效应器酶结合，对转导系统。也能与效应器酶结合，对 亚基起亚基起协调拮抗作用。有些细胞毒素可修饰协调拮抗作用。有些细胞毒素可修饰 亚基，改变生理特性。亚基，改变生理特性。第二十六页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制
21、n G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体作用形式作用形式R-G -GDP-ACH-R-G -GTPAC+cAMPPKATPPR-G -GDP-ACH-第二十七页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体作用形式作用形式n受体与配体结合，受体与配体结合，与与解离，解离，与与GTP、AC结合结合nR-H解离，解离，GTP水解，水解，上结合上结合GTP，R与与G解离，解离，G与与AC解离，酶抑制解离，酶抑制n霍乱杆菌产生的霍乱毒素（肽），霍乱杆菌产生的霍乱毒素（肽），ADP-核糖转移酶，核糖转移酶，使胞内使胞内NAD+上的上的ADP核糖基结合到核糖基结
22、合到 亚基，修饰亚基，修饰 亚亚基，使基，使 与与GTP结合，提高了结合，提高了GTP酶活性，酶活性，cAMP成成100倍增加，大量水分入肠腔，腹泻。倍增加，大量水分入肠腔，腹泻。第二十八页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体作用途径作用途径n配体是多种多样的，配体与受体是特异的，配体是多种多样的，配体与受体是特异的，G蛋白也有蛋白也有多种，最后的效果是看影响那种效应器酶（多种，最后的效果是看影响那种效应器酶（AC，PLC），产生哪种第二信使（激活那种），产生哪种第二信使（激活那种cAMP、IP3、DG），激活哪种），激活哪种PK（
23、PKA、CaMII、PKC、PKG）第二十九页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体作用途径作用途径cGMPH-R-G -GTPACcAMPPKAATPCa2+Ca2+-PKPKGH-R-G -GTPPLCIP3 +DGPIP2PKCCa2+Ca2+-CaMCaM-PK第三十页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体作用途径作用途径nCaMII在哺乳动物脑神经元突触处十分丰富，是记忆在哺乳动物脑神经元突触处十分丰富，是记忆路径形成的一部分，失去此激酶，突变小鼠表现出记路径形成的
24、一部分，失去此激酶，突变小鼠表现出记忆无能。忆无能。第三十一页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n 酪氨酸激酶受体及膜鸟苷环化酶受体酪氨酸激酶受体及膜鸟苷环化酶受体酪氨酸激酶受体（酪氨酸激酶受体（Tyrosine kinase receptor，TKR）n受体膜内侧肽链段就有磷酸激酶活性受体膜内侧肽链段就有磷酸激酶活性n磷酸化位点是底物磷酸化位点是底物Pr中酪氨酸残基中酪氨酸残基n也可引起自身磷酸化，其结果又激活受体的酪氨酸也可引起自身磷酸化，其结果又激活受体的酪氨酸激酶激酶第三十二页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n 酪氨酸酶
25、受体及膜鸟苷环化酶受体酪氨酸酶受体及膜鸟苷环化酶受体鸟苷环化酶受体（鸟苷环化酶受体（GC-R）n第二信使有：第二信使有：cAMP/cGMP/IP3/DG/Ca2+nPK有：有：PKA/PKG/CaMK/PKC/Ca2+-PKGTPH-RcGMPPKG第三十三页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n 原癌基因（原癌基因（proto-oncogen）与跨膜信号转导）与跨膜信号转导与信号转导有关的与信号转导有关的Pr（Receptor、G等）是原癌基因表达产等）是原癌基因表达产物物第二信使第二信使PK激活原癌基因激活原癌基因第三信使第三信使目的基因目的基因n原癌基因是广
26、泛存在于细胞基因组内的高度保守的原癌基因是广泛存在于细胞基因组内的高度保守的基因，有数百种。原癌基因在细胞的基因，有数百种。原癌基因在细胞的 正常生长、分正常生长、分化，作为核内信使参与细胞内信号传递，在生命活化，作为核内信使参与细胞内信号传递，在生命活动中起着极为重要的作用。动中起着极为重要的作用。第三十四页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n 原癌基因（原癌基因（proto-oncogen）与跨膜信号转导）与跨膜信号转导第二信使第二信使PK激活原癌基因激活原癌基因第三信使第三信使目的基因目的基因n跨膜信号传递的跨膜信号传递的Pr、受体、受体、G、PK、生长因
27、子、营、生长因子、营养因子都是原癌基因编码和表达的产物。养因子都是原癌基因编码和表达的产物。n各种细胞外信息要激活核内基因表达，首先激活原各种细胞外信息要激活核内基因表达，首先激活原癌基因癌基因表达产物（作为第三信使）表达产物（作为第三信使）激活特定靶激活特定靶基因表达基因表达第三十五页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n 原癌基因（原癌基因（proto-oncogen）与跨膜信号转导）与跨膜信号转导第二信使第二信使PK激活原癌基因激活原癌基因第三信使第三信使目的基因目的基因配体（第一信使）配体（第一信使）R-G-第二信使第二信使（cAMP、Ca2+）PK 细胞
28、内反应细胞内反应（胞浆内瞬时反应）（胞浆内瞬时反应）原癌基因原癌基因（c-fos、c-jun）转录）转录mRNA到胞浆到胞浆翻译成翻译成Fos、Jun、磷、磷Pr入核作为第三信使入核作为第三信使靶基因表达，产生较长远影响的靶基因表达，产生较长远影响的Pr（核内长时程效应）（核内长时程效应）第三十六页，本课件共有80页跨膜信号转导的途径与机制跨膜信号转导的途径与机制n 原癌基因（原癌基因（proto-oncogen）与跨膜信号转导）与跨膜信号转导第二信使第二信使PK激活原癌基因激活原癌基因第三信使第三信使目的基因目的基因n由第二信使诱导的原癌基因称为由第二信使诱导的原癌基因称为即刻早期基因即刻早
29、期基因(immediate-early genes，IEG），这类基因对外界），这类基因对外界信号物质（递质、激素、冲动）在数分钟内作出快信号物质（递质、激素、冲动）在数分钟内作出快速表达反应。速表达反应。n原癌基因产物有多种功能，只有核内磷酸化了的原癌基因产物有多种功能，只有核内磷酸化了的Pr.才能发挥第三信使的作用，将短暂信号转为长时程才能发挥第三信使的作用，将短暂信号转为长时程反应反应第三十七页，本课件共有80页跨膜信号转导系统相互影响跨膜信号转导系统相互影响n R-G-酶酶第二信使第二信使PK影响离子通道影响离子通道n 通道通道Ca2+PKn G蛋白之间相互影响：蛋白之间相互影响：Gi
30、-直接抑制直接抑制AC，Gi-与与Gs-结合阻结合阻断断Gs-第三十八页，本课件共有80页跨膜信号转导系统相互影响跨膜信号转导系统相互影响n 同一信号，不同部位传递途径不同同一信号，不同部位传递途径不同AchN-M：离子通道受体：离子通道受体Ach心肌心肌：R-G-酶酶AchM：a：以：以cAMP为第二信使为第二信使 b：以：以IP3、DG为第二信使为第二信使第三十九页，本课件共有80页细胞通讯（总结）细胞通讯（总结）细胞通讯：细胞之间的信号传递；跨膜信号转导细胞通讯：细胞之间的信号传递；跨膜信号转导n细胞跨膜信号转导通路根据受体存在的部位分为两细胞跨膜信号转导通路根据受体存在的部位分为两类类
31、细胞内受体细胞内受体：GC，类固醇，类固醇细胞膜受体介导细胞膜受体介导n离子通道受体离子通道受体nG蛋白耦联受体蛋白耦联受体n酶联受体酶联受体：PTK（receptor Tyrosine kinase）GC第四十页，本课件共有80页细胞通讯细胞通讯n细胞之间的信号传递细胞之间的信号传递以神经以神经-肌肉接头为例肌肉接头为例第四十一页，本课件共有80页细胞信号转导的基本特征细胞信号转导的基本特征n多途径、多层次的细胞信号转导途径具有会聚和发多途径、多层次的细胞信号转导途径具有会聚和发散的特点散的特点各种受体识别各自配体，会聚后激活一个共同的效应酶各种受体识别各自配体，会聚后激活一个共同的效应酶同
32、一配体，激活不同的效应酶，导致多样化细胞应答同一配体，激活不同的效应酶，导致多样化细胞应答n细胞信号转导即具有专一性，又有作用机制的相似性细胞信号转导即具有专一性，又有作用机制的相似性受体与配体结合专一性受体与配体结合专一性多配体，只有少数几个第二信使介导，表现出相似性多配体，只有少数几个第二信使介导，表现出相似性第四十二页，本课件共有80页n信号放大与适度调控，启动与终止并存信号放大与适度调控，启动与终止并存微量配体产生巨大效应微量配体产生巨大效应受体数量上升受体数量上升/下降；磷酸化下降；磷酸化/去磷酸化，去磷酸化，G结合结合GTP/GDP，信使产生，信使产生/下降下降n细胞对长时间信号刺
33、激产生适应细胞对长时间信号刺激产生适应受体数目下降受体数目下降受体配体亲和力下降，受体对配体敏感性下降受体配体亲和力下降，受体对配体敏感性下降受受体脱敏体脱敏/钝化钝化受体下游信号蛋白变化，通路受阻受体下游信号蛋白变化，通路受阻细胞信号转导的基本特征细胞信号转导的基本特征第四十三页，本课件共有80页n各信号转导途径相互作用，形成网络系统（各信号转导途径相互作用，形成网络系统（signal network system）通道：通道：Ca2+-CaM-PKG、第二信使、第二信使、PK也可作用于通道也可作用于通道细胞信号转导的基本特征细胞信号转导的基本特征第四十四页，本课件共有80页细胞的生物电现象
34、细胞的生物电现象n静息电位静息电位n动作电位动作电位n兴奋性周期变化兴奋性周期变化n兴奋的传导兴奋的传导第四十五页，本课件共有80页静息电位静息电位 静息电位静息电位（resting transmembrane potential，RP）n RP的概念、记录、表示的概念、记录、表示概念概念：静息状态下（细胞在未受到外来刺激），细胞膜两侧：静息状态下（细胞在未受到外来刺激），细胞膜两侧的电位差称的电位差称静息电位静息电位。记录记录：用微电极测量电位。：用微电极测量电位。表示表示：一般将膜外电位规定为一般将膜外电位规定为0；膜内电位膜内电位小于膜外电位，小于膜外电位，为为负值负值。哺乳动物神经纤维
35、的。哺乳动物神经纤维的RP为为-70-90mV。不同细胞或同。不同细胞或同一细胞在不同状态下一细胞在不同状态下RP不同。不同。第四十六页，本课件共有80页静息电位静息电位n RP产生原理产生原理K+o K+i膜对膜对K+选择性通透选择性通透n 证明证明Hodgkin用枪乌贼巨大神经纤维测量的与用枪乌贼巨大神经纤维测量的与Nernst公式计算的公式计算的接近接近改变膜内外改变膜内外K+浓度差，浓度差，RP变化与变化与Nernst公式相吻合公式相吻合四乙胺（四乙胺（TEA）第四十七页，本课件共有80页动作电位动作电位动作电位动作电位（action potential，AP）兴奋的标志兴奋的标志 n
36、 AP的概念的概念概念概念：在足够大的在足够大的刺激刺激作用下，在作用下，在RP的基础的基础上产生的一种上产生的一种可传导可传导的的电电位波动位波动。也称为神经冲动。也称为神经冲动。有关名称、概念：有关名称、概念：n极化极化：RP的外正内负的外正内负 的状态称极化状态；的状态称极化状态；n去极化去极化：n反极化反极化：n复极化：复极化：n超极化超极化：第四十八页，本课件共有80页动作电位动作电位n AP的记录的记录细胞内记录细胞内记录：细胞外记录细胞外记录：单相单相AP 双相双相AP第四十九页，本课件共有80页动作电位动作电位n AP产生的条件产生的条件刺激强度刺激强度n刺激强度刺激强度 （阈
37、强度）（阈强度）阈刺激：阈上刺激；阈下刺激阈刺激：阈上刺激；阈下刺激 （局部电位）（局部电位）传至传至5mm时时几乎消失几乎消失电紧张电位（电紧张电位（50以下的阈强度）以下的阈强度）n时间时间：时间：时间-强度曲线强度曲线n强度强度/时间变化率时间变化率第五十页，本课件共有80页动作电位动作电位n AP特点特点“全或无全或无”n 局部电位的特点局部电位的特点反应具有等级性：刺激强度反应具有等级性：刺激强度，幅度，幅度；传导衰减传导衰减总和（空间、时间总和）总和（空间、时间总和）无不应期无不应期 第五十一页，本课件共有80页动作电位动作电位n AP产生的原理产生的原理 Bernstein膜学说
38、膜学说；Hodgkin，Huxley离子学说离子学说AP的的overshoot与与Na+内流量有关内流量有关，服从，服从Nernst公式公式改变细胞内的改变细胞内的Na+浓度浓度，对，对AP的影响：的影响：Na+o与细胞兴奋性关系极为密切，是兴奋性的一个基本问与细胞兴奋性关系极为密切，是兴奋性的一个基本问题题nOverton，将蛙肌置于低于正常，将蛙肌置于低于正常Na+10的任氏液中，该肌失去的任氏液中，该肌失去兴奋性兴奋性nHodgkin，Katz用用Gs、氯化胆碱代替胞外、氯化胆碱代替胞外NaCl，对，对AP影响明显，影响明显，对对RP无明显影响无明显影响nHodgkin，用轴浆灌流，用轴
39、浆灌流，K2SO4代轴浆不影响代轴浆不影响AP，用，用Na+代代K+，AP迅速阻滞迅速阻滞第五十二页，本课件共有80页动作电位动作电位n AP产生的原理产生的原理Hodgkin，用，用24Na标记标记，一次冲动有，一次冲动有3.7pmol/cm2 Na+净内流，净内流，2.5 pmol/cm2 K+外流外流Hodgkin电压钳技术电压钳技术 Neher和和Sakmann（1975）膜片钳技术膜片钳技术 膜内电压膜内电压(a)可调钳制可调钳制电压电压(b)同时输送到反馈放同时输送到反馈放大器大器(c)，放大器将偏差电流，放大器将偏差电流输到轴突内输到轴突内(d)，以此电流补，以此电流补偿，维持偿
40、，维持MP恒定恒定b测电流测电流adc第五十三页，本课件共有80页动作电位动作电位n AP产生的原理产生的原理第五十四页，本课件共有80页动作电位动作电位n AP产生的原理产生的原理 总结：总结：阈刺激，阈刺激，Na+通道开放（通道开放（TP水平），水平），Na+内流到内流到ENa+水平，内水平，内流是再生性的流是再生性的AP产生：产生：Na+内流，也有内流，也有K+外流，到后期外流，到后期K+外流加大，所以外流加大，所以AP幅度由幅度由gNa和和gk共同决定共同决定；复极化由；复极化由K+引起引起关于复极化的关于复极化的 K+是电压门控通道还是是电压门控通道还是Ca2+、Na+激活激活 50
41、0 Na+个个/m2膜内流，可产生膜内流，可产生100mv AP，一次冲动引起，一次冲动引起Na+i变化变化1/10万，用二硝基苯酚，氰化钠使万，用二硝基苯酚，氰化钠使Na-K泵失活，离子泵失活，离子浓度可维持其产生几万到几十万次冲动浓度可维持其产生几万到几十万次冲动第五十五页，本课件共有80页动作电位动作电位n AP产生的原理产生的原理 Bernstein膜学说膜学说RP：K+选择性通透达到选择性通透达到EK刺激：选择性通透性变化，所有离子通透性都暂时增加，膜刺激：选择性通透性变化，所有离子通透性都暂时增加，膜的极化状态破坏，膜电位为零（去极化）；去极化后，随即的极化状态破坏，膜电位为零（去
42、极化）；去极化后，随即出现膜选择性通透的恢复，复极化出现膜选择性通透的恢复，复极化1939，H.J.Curtis，K.S.Cole在美国，在美国，A.L.Hodgkin，A.F.Huxley在英国分别发明了微电极，证明了在英国分别发明了微电极，证明了MP由由-60mv +40mv。1949，Hodgkin根据测定的结果，对根据测定的结果，对Bernstein膜学膜学说提出修正，提出离子学说（钠学说）说提出修正，提出离子学说（钠学说）第五十六页，本课件共有80页动作电位动作电位n AP产生的原理产生的原理 几点说明：几点说明：Threshold potential：能引起：能引起Na+通道开放并
43、出现再生性循环，通道开放并出现再生性循环，导致导致Na+通道大量而迅速开放的临界电位水平通道大量而迅速开放的临界电位水平在在TP以前，也有一些以前，也有一些Na+通道开放，只是去极化程度小通道开放，只是去极化程度小关于超极化：提出关于超极化：提出Na-K泵因细胞内泵因细胞内Na+堆积过多而过渡增强，堆积过多而过渡增强，生电性生电性Na-K泵作用引起超极化。泵作用引起超极化。Cuyton A.C.在在1996年第年第9版版Textbook of medical physiology中提出是由于中提出是由于K+通道开放增通道开放增强持续时间较长，强持续时间较长，K电导高于静息状态所致电导高于静息状
44、态所致 第五十七页，本课件共有80页兴奋性周期变化兴奋性周期变化n绝对不应期：绝对不应期：0.5-2msn相对不应期：相对不应期：3msn超常期：超常期：12msn低长期：低长期：70ms （蛙有髓神经纤维：绝对不应期蛙有髓神经纤维：绝对不应期2ms2ms，产生，产生APAP次数次数500500次次/s/s）兴奋性周期性变化与通道的状态有关兴奋性周期性变化与通道的状态有关第五十八页，本课件共有80页兴奋的传导兴奋的传导n局部电流学说局部电流学说相对不疲劳；相对不疲劳；绝缘性绝缘性n 特点特点双向；双向；不衰减；不衰减；第五十九页，本课件共有80页兴奋的传导兴奋的传导n有髓神经纤维与无髓神经纤维
45、比较有髓神经纤维与无髓神经纤维比较不同纤维传导速度不同不同纤维传导速度不同肌梭传入肌梭传入Nf：70 120 m/s （A，I）无髓痛觉无髓痛觉Nf：1 m/s （C，IV）心肌：蒲氏细胞心肌：蒲氏细胞 4 m/s；心室肌细胞；心室肌细胞 1 m/s；房室交界；房室交界 0.02 m/s第六十页，本课件共有80页肌肉收缩肌肉收缩n神经神经-肌肉接头处兴奋的传递肌肉接头处兴奋的传递n肌肉的细微结构及肌丝的分子装配肌肉的细微结构及肌丝的分子装配n肌肉收缩肌肉收缩n兴奋兴奋-收缩偶联收缩偶联n骨骼肌收缩的外部表现和力学分析骨骼肌收缩的外部表现和力学分析n平滑肌平滑肌第六十一页，本课件共有80页神经神
46、经-肌肉接头处兴奋的传递肌肉接头处兴奋的传递n结构结构终板膜终板膜 间隙（间隙（40 50nm）终板膜终板膜第六十二页，本课件共有80页神经神经-肌肉接头处兴奋的传递肌肉接头处兴奋的传递n传递学说的发展传递学说的发展1877，Reymond，神经末梢产生化学物质，与肌肉作用，神经末梢产生化学物质，与肌肉作用，引起兴奋引起兴奋1936，Dale，受到，受到1921年年Loewi的影响的影响n刺激运动神经，刺激运动神经，Ach释放释放n肌小动脉灌流肌小动脉灌流Ach，肌收缩，肌收缩n有机磷农药，新斯的明、毒扁豆碱抑制有机磷农药，新斯的明、毒扁豆碱抑制AchEn箭毒、箭毒、银环蛇毒阻断银环蛇毒阻断n
47、-AchR1955，Katz，终板膜微电泳，引起，终板膜微电泳，引起EPP，抗胆碱脂酶药物，抗胆碱脂酶药物，延长延长EPP（end plate potential）时间）时间第六十三页，本课件共有80页神经神经-肌肉接头处兴奋的传递肌肉接头处兴奋的传递n传递过程传递过程 Ap Ap 递质递质Ap Ap n特点特点单向单向易受化学因素影响易受化学因素影响时间延搁，由神经冲动到时间延搁，由神经冲动到EPP产生，产生，0.5-1.0ms第六十四页，本课件共有80页神经神经-肌肉接头处兴奋的传递肌肉接头处兴奋的传递n注意要点注意要点囊泡量子式释放囊泡量子式释放200300个囊泡个囊泡/AP，107Ac
48、h，产生正常的，产生正常的EPP(50mv)，需要，需要250个小泡个小泡EPP是引起肌细胞膜到是引起肌细胞膜到TP的的34倍倍1：1EPP是局部电位是局部电位，电紧张扩布，相邻膜产生，电紧张扩布，相邻膜产生APAPCa2+递质释放量递质释放量2.0ms内可将内可将Ach清除清除第六十五页，本课件共有80页肌肉的细微结构及肌丝的分子装配肌肉的细微结构及肌丝的分子装配n 细微结构细微结构肌原纤维与肌小节肌原纤维与肌小节 肌小节长度变化范围肌小节长度变化范围1.5 3.5 m，粗肌丝，粗肌丝1.5 m，M线两侧各线两侧各0.1 m处无横桥，处无横桥，细肌丝细肌丝1.0 2 m肌管系统肌管系统在在Z
49、线处形成横管，肌浆网在横管处形成终末池线处形成横管，肌浆网在横管处形成终末池第六十六页，本课件共有80页肌肉的细微结构及肌丝的分子装配肌肉的细微结构及肌丝的分子装配n 肌丝分子装配肌丝分子装配粗肌丝粗肌丝n200 300个分子个分子Myosin，头既能结合，头既能结合ATP，又有，又有ATP酶的作用，酶的作用，14.3nm伸出一对，伸出一对，42.9nm重复伸出重复伸出第六十七页，本课件共有80页肌肉的细微结构及肌丝的分子装配肌肉的细微结构及肌丝的分子装配n 肌丝分子装配肌丝分子装配细肌丝细肌丝actin tropomyosin Tn-C：结合：结合 Ca2+troponin Tn-I：传递信
50、息，并与：传递信息，并与At结合结合 Tn-T：与：与Tm连接连接 第六十八页，本课件共有80页肌肉收缩肌肉收缩nCa2+i：10-710-5Mn静息时，静息时，Ms头多肽链呈负电头多肽链呈负电性，排斥性，排斥ATP，Ca2+消除负电消除负电性后，结合性后，结合ATP，1个个ATP，50100AnCa2+泵转运，舒张，分解泵转运，舒张，分解1个个ATP，转运，转运2个个Ca2+第六十九页，本课件共有80页兴奋兴奋-收缩偶联收缩偶联n AP经经T管到深部管到深部n三联管传递信息三联管传递信息nCa2+释放释放T管上管上Ca2+通道肽链与通道肽链与SR上上Ca2+道道相对，前者堵塞后者，相对，前者