生理学课件全套PPT课件.pptx
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第一章绪论第一节生理学的研究对象和任务第二节机体的内环境第三节生理功能的调节第四节体内的控制系统第一节生理学的研究对象和任务一、生理学的概念、任务与学习方法
(一)概念生理学(physiology)是研究生物机体的生命活动现象规律和功能的一门科学。
(二)任务机体各器官和细胞的正常活动过程疾病情况下,身体发生的变化二、生理学研究的三个水平
(一)整体水平:
活体解剖实验法、慢性实验法(三)细胞和分子水平:
离体细胞、分子实验法
(二)器官和系统水平离体组织、器官实验法第二节机体的内环境一、体液极其分布体液:
体内含有的液体,称为体液(bodyfluid)。
分布:
细胞内液:
约2/3,占体重40。
细胞外液:
约1/3,占体重20。
组织液(interstitialfluid):
占体重15。
血浆:
占体重5。
淋巴液、脑脊液胸膜腔及关节腔内液体二、内环境与稳态
(一)内环境1.外环境直接接触和生活的环境(自然、社会环境)2.内环境(internalenvironment)细胞直接接触和生活的环境(细胞外液)W.Cannon1.概念内环境的理、化因素保持相对稳定的状态(细胞外液中的PO2、PCO2、pH、渗透压等保持动态平衡)2.意义维持机体的正常功能,是生命活动的必要条件
(二)稳态(homeostasis)第三节生理功能的调节一、神经调节(nervousregulation)概念:
神经系统的活动调节生理功能。
特点:
快速、局限、准确、精确、协调方式:
反射结构基础:
反射弧(reflexarc)二、体液调节(humoralregulation)概念:
化学物质经体液运输调节细胞生理功能特点:
缓慢、广泛、持久远分泌(telecrine):
激素血液靶细胞旁分泌(paracrine):
激素组织液靶细胞神经分泌(neurocrine):
神经细胞激素血液靶细胞Receptor三、自身调节(autoregulation)概念:
细胞、组织不依赖神经与体液调节对环境产生的适应性反应特点:
范围较小、不十分灵敏第四节体内的控制系统控制系统可分为:
1.非自动控制系统2.反馈控制系统(feedbackcontrolsystem)3.前馈控制系统(feed-forwardcontrolsystem)一、非自动控制系统此系统是一个开环系统特点:
对受控部分不起调节作用。
在生理功能调节中少见。
例如:
应激刺激引起交感神经系统高度兴奋,使血压、心率,而这些信息不能引起明显的神经调节活动,故BP和HR维持在高水平。
机能活动指令方式:
单向性控制部分受控部分二、反馈控制系统反馈控制系统是一个闭环系统,即受控部分的活动会反过来影响控制部分的活动。
方式:
双向性(分:
正反馈、负反馈)指令正反馈信息+指令受控部分机能活动负反馈信息-控制部分控制部分受控部分机能活动特点正反馈是维持系统再生状态正反馈机制很少(排尿反射、分娩、大量失血出现的“恶性循环”)负反馈是维持系统的平衡或稳态负反馈机制多(压力感受性反射,体温调节)三、前馈控制方式:
双通路特点:
前馈可更快地对活动进行控制,使活动更加准确。
有些条件反射也是一种前馈控制(如看到食物就唾液分泌)。
控制部分指令快捷通路前馈信息受控部分复习思考题1.何谓内环境?
内环境为什么要保持相对稳定?
2.说明生理功能调节的方式及其特点。
3.体内的控制系统有哪几类?
并比较其异同。
4.何谓反馈、正反馈、负反馈、前馈?
5.反应、反射和反馈有何区别?
6.何谓生理学?
从哪些水平研究?
第二章细胞的基本功能第一节细胞的跨膜物质转运功能第二节细胞的跨膜信号转导功能第三节细胞的跨膜电变化第四节肌细胞的收缩功能第一节细胞的跨膜物质转运功能一、化学组成和分子结构
(一)脂质双分子层脂质双分子层基架(稳定性和流动性)
(二)蛋白质镶嵌或贯穿于脂质双分子层中(有多功能)(三)糖类多为短糖链,与膜脂质或蛋白质结合,形成糖脂或糖蛋白。
有些作为抗原决定族=免疫信息(血型);有些作为膜受体的“可识别”部分,特异地与激素递质等结合。
二、细胞膜的跨膜物质转运功能被动转运物质顺电位或化学梯度的转运过程。
主动转运物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
(一)被动转运(passivetransport)概念物质顺电位或化学梯度的转运过程。
特点1.不耗能2.依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”3.顺电-化学梯度分类4.单纯扩散5.易化扩散CO2iCO2o1.单纯扩散(simplediffusion)
(1)概念脂溶性高的物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。
O2oO2i
(2)特点扩散速率高无饱和性不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”不需消耗能量扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关,用扩散通量(molormol数/min.cm2)表示。
(3)转运的物质O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素等少数几种。
2.易化扩散(facilitateddiffusion)
(1)概念非脂溶性或脂溶解度小的物质,在膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。
(2)分类经通道的易化扩散经载体的易化扩散
(1)经通道的易化扩散K+iK+o转运的物质:
各种带电离子Na+oNa+i
(2)经载体的易化扩散转运的物质:
葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质(3)特点需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”不需另外消耗能量选择性(特殊膜蛋白质本身有结构特异性)饱和性(结合位点是有限的)竟争性(经同一特殊膜蛋白质转运)浓度和电压依从性(特殊膜蛋白质的变构是有条件的,如化学门控通道、电压门控通道)
(二)主动转运(activetransport)概念指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
特点需要消耗能量,能量由分解ATP来提供;依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”;是逆电-化学梯度进行的。
分类入胞和出胞式转运。
原发性主动转运(简称:
泵转运);如:
Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等继发性主动转运(简称:
联合转运);1.泵转运Na+-K+泵Na+-K+泵又称Na+-K+-ATPase,简称钠泵。
当Na+iK+o时,都被激活,ATP分解产生能量,将胞内3个Na+移至胞外和将胞外2个K+移入胞内。
通道转运与钠-钾泵转运模式图2.继发性主动转运概念间接利用ATP能量的主动转运过程。
即物质逆浓度或逆电位梯度转运时,能量非直接来自ATP的分解,是来自膜两侧Na+差,而Na+差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。
分类同向转运逆向转运3.入胞和出胞式转运出胞指细胞把成块的内容物由细胞内排出的过程。
主要见细胞分泌过程:
激素、神经递质、消化液的分泌。
入胞指细胞外大分子物质或团块进入细胞的过程。
分为吞噬=转运固体物质;吞饮=转运液体物质。
蛋白性分泌物出胞高尔基复合体分泌囊泡囊泡向质膜内侧移动囊泡膜与质膜融合融合处出现裂口分泌物排出受体对物质的“辨认”发生特异性结合=复合物表面的“有被小窝”移动有被小窝”处的膜凹陷吞食泡吞食泡与胞内体相融合入胞第二节细胞的跨膜信号转导功能细胞间传递信息的物质多达几百种:
如递质、激素、细胞因子等。
主要涉及到:
胞外信号的识别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。
跨膜信号转导方式大体有以下三类:
离子通道介导的信号转导G蛋白偶联受体介导的信号转导酶偶联受体介导的信号转导一、离子通道介导的信号转导离子通道大体有:
化学、电压、机械性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+内流终板膜电位骨骼肌收缩二、G蛋白偶联受体介导的信号转导
(一)cAMP信号通路神经递质、激素等ATPcAMP激活蛋白激酶A细胞内生物效应结合G蛋白偶联受体激活G蛋白兴奋性G蛋白(GS)激活腺苷酸环化酶(AC)
(二)磷脂酰肌醇信号通路激素(第一信使)PIP2IP3和DG激活蛋白激酶C内质网释放Ca2+生物效应结合G蛋白偶联受体激活G蛋白兴奋性G蛋白(GS)激活磷脂酶C(PLC)(第二信使)三、酶偶联受体介导的信号转导受体酪氨酸激酶生长因子与受体酪氨酸激酶结合细胞内生物效应受体酪氨酸激酶介导的信号转导图示特点信号转导与G蛋白无关;无第二信使的产生;无细胞质中蛋白激酶的激活。
复习思考题1.细胞间通讯有哪些方式?
各种方式之间有何不同?
2.通过细胞表面受体介导的跨膜信号转导有哪几种方式?
比较各种方式之间的异同。
3.试述细胞信号转导的基本特征。
4.试比较G蛋白偶联受体介导的几种信号通路之间的异同。
5.概述受体酪氨酸介酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。
第三节细胞的跨膜电变化概述恩格斯在100多年前就指出:
“地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的变化”。
人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动,这种电活动称为生物电现象(bioelectricity)。
细胞生物电现象是普遍存在的,临床上广泛应用的心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不同器官和组织活动时生物电变化的表现。
一、细胞的生物电现象静息电位:
细胞处于相对安静状态时,细胞膜内外存在的恒定电位差。
2.RP实验现象:
(一)静息电位(restingpotential,RP)1.概念细胞处于相对安静状态时,细胞膜内外存在的电位差。
2.实验现象3.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。
(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。
4.与RP相关的概念静息电位:
细胞处于相对安静状态时,细胞膜内外存在的电位差。
膜电位:
因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位(membranepotential)。
RP值:
哺乳动物神经、骨骼肌和心肌细胞为-70-90mV,红细胞约为-10mV左右。
RP值描述:
RP膜内负电位(-70-90mV)=超极化RP膜内负电位(-70-50mV)=去极化
(二)动作电位(actionpotential,AP)1.概念可兴奋细胞受到刺激,膜在RP基础上发生一次短暂的、可逆的,可扩布的电位波动。
去极化上升支下降支3.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(负、正)后电位4.AP的特征
(1)不衰减传导;
(2)全或无”现象;(3)脉冲式。
5.AP的意义AP是细胞兴奋的客观标志。
6.与AP相关的概念极化:
膜外正内负的状态。
去极化:
膜内外电位差向小于RP值的方向变化。
超极化:
膜内外电位差向大于RP值的方向变化。
复极化:
去极化后再向极化状态恢复的过程。
反极化:
由极化状态变为内正外负的极性反转过程。
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。
负后电位=去极化后电位,正后电位=超去极化后电位。
二、生物电现象的产生机制
(一)化学现象两个条件:
膜两侧的离子分布不均,存在浓度差;对离子有选择性通透的膜。
K+差是促使K+扩散的动力,电位差是K+继续扩散的阻力,当动力和阻力达到动态平衡时,K+的净扩散通量为零平衡电位。
通透膜选择性通透膜
(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀Na+iNa+o110,K+iK+o301Cl-iCl-o114,A-iA-o41
(二)静息电位的产生机制1.RP的产生条件主要离子分布:
膜内:
膜外:
(2)静息状态下膜对离子有选择性通透性通透性:
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离子浓度(mmol/L)膜内膜外膜内与膜外离子比例膜对离子通透性通透性很小通透性大通透性次之主要离子Na+K+Cl-A-141421:
10155531:
181101:
1460154:
1无通透性2.RP产生机制的膜学说静息状态下细胞膜内外离子分布不
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