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孙海基 神经和肌肉生理 主要是指运动神经纤维及其所支配的骨骼肌细胞的生理功能，包括兴奋的产生和传导、传递和肌肉收缩等最基本生理过程。兴奋性（兴奋性（Excitability）概念概念:机体接受刺激而发生反应的能力（特性）。机体接受刺激而发生反应的能力（特性）。一、刺激与反应一、刺激与反应 (一）一）刺激刺激：能为人体所感受而产生反应的环境变化。：能为人体所感受而产生反应的环境变化。刺激引起反应的三个刺激引起反应的三个要素要素:刺刺 激激 强强 度度 刺刺 激激 作作 用用 时时 间间 1 1、刺激的、刺激的强度强度 2 2、刺激的时间、刺激的时间 3 3、刺激强度的变化率：、刺激强度的变化率：强度随时间而改变的速率强度随时间而改变的速率 强度强度-时间曲线时间曲线 基强度基强度 时值时值 兴奋性与时值呈反变关系兴奋性与时值呈反变关系 标本 0.1v 刺激 0.8v 收缩 甲标本的阈值0.8，强度强度-时间曲线时间曲线 基强度基强度 时值时值 兴奋性与时值呈反变关系兴奋性与时值呈反变关系 三、细胞三、细胞 组织组织兴奋性兴奋性周期变化周期变化 生物电现象生物电现象 无金属实验无金属实验 当刺激标本甲的神经时，甲和乙的肌肉会同时收缩。当刺激标本甲的神经时，甲和乙的肌肉会同时收缩。无金属实验证明：生物电是存在的。无金属实验证明：生物电是存在的。无金属实验（二）无金属实验（二）（一）静息电位（一）静息电位(resting potentialresting potential RP)RP)1 1.概概 念念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在膜内为负膜外为正的电位差。外存在膜内为负膜外为正的电位差。2.2.实验现象实验现象：一、细胞的生物电现象一、细胞的生物电现象 （二）动作电位（二）动作电位(action potentialaction potential APAP)1 1.概概 念念：可兴奋细胞受到阈上刺激，细胞膜在：可兴奋细胞受到阈上刺激，细胞膜在静息电位基础上发生一次瞬间的、可逆的静息电位基础上发生一次瞬间的、可逆的,并可向周并可向周围扩布的电位波动称为动作电位。围扩布的电位波动称为动作电位。2.AP2.AP实验现象：实验现象：去去 极极 化化 上上 升升 支支 下降支下降支 2.2.动作电位的图形动作电位的图形 刺激刺激 阈电位阈电位 去极化去极化 零电位零电位 反极化反极化 复极化复极化（负、正）后电位（负、正）后电位(1)(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀，静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀，是是由于细胞膜上由于细胞膜上Na+-K+泵活动的结果。泵活动的结果。（二）（二）静息电位的产生机制静息电位的产生机制 1.1.静息电位的产生二个要点静息电位的产生二个要点 主要离子分布：主要离子分布：膜内：膜内：膜外：膜外：二、生物电现象的产生机制二、生物电现象的产生机制 静息状态下细胞膜内外主要离子分布静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性及膜对离子通透性 离子浓度（mmol/L）主要离子膜内膜外膜内与膜外离子比例膜对离子通透性N Na a+14141421421:101:10通透性很小通透性很小K K+1551555 531:131:1通透性大通透性大ClCl-8 81101101:141:14通透性次之通透性次之A A-606015154:14:1无通透性无通透性(2)(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：通透性：K K+ClCl-NaNa+A A-证明：证明：NernstNernst公式的计算：公式的计算：E EK K=RT/ZF=RT/ZFlnKlnK+O O/K/K+i i =59.5 logK=59.5 logK+O O/K/K+i i HodgkinHodgkin 和和 KatzKatz的实验：的实验：轴 突 管 内 置 换 等 张轴 突 管 内 置 换 等 张 Nacl,RPNacl,RP 消 失消 失（即即KK+i iRPRP）。人工改变人工改变KK+O O/K/K+i i：P28 在枪贼巨大神经纤维测得在枪贼巨大神经纤维测得RPRP值为值为-77mv,77mv,与与NernstNernst公式的计算值（公式的计算值（-87mv87mv）基本符合。）基本符合。P28P28 1.AP产生的产生的基本条件基本条件:膜内外存在膜内外存在NaNa+差差:NaNa+i iNaNa+O O 110 110；膜在受到膜在受到阈刺激阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加：而兴奋时，对离子的通透性增加：即电压门控性即电压门控性NaNa+、K K+通道激活而开放通道激活而开放。（三）动作电位的产生机制（三）动作电位的产生机制 动作电位的产生机制动作电位的产生机制 静息状态下静息状态下细胞膜呈极细胞膜呈极化状态：化状态：RPRP 阈（上）刺阈（上）刺激使膜去极激使膜去极化达到阈电化达到阈电位水平位水平 电压门控性电压门控性Na+通道被激活，通道被激活，Na+迅速内流形迅速内流形成锋电位上升支成锋电位上升支 Na+通道失活，通道失活，K+通道大量开放，通道大量开放，K+迅速外流形成锋电迅速外流形成锋电位下降支位下降支 K+外流减弱，外流减弱，形成负后电位形成负后电位 NaK泵活动使细胞内外泵活动使细胞内外离子水平恢复到静息状态离子水平恢复到静息状态时水平，形成正后电位时水平，形成正后电位（四）泵转运（四）泵转运NaNa+-K K+泵泵 P14P14 NaNa+-K K+泵泵又称又称NaNa+-K K+-ATPaseATPase，简称钠泵。，简称钠泵。当当NaNa+i i KK+o o时时，都可被激活都可被激活，ATPATP分解产生能量分解产生能量，将胞内的将胞内的3 3个个NaNa+移至胞外和将胞外的移至胞外和将胞外的2 2个个K K+移入内移入内。每分解一 分子 A T P,钠 泵可 A.泵出 3 个 Na+B.移 入 3 个 K+C.泵出 3 个 Na+,移 入 2 个 K+D.泵出 2 个 Na+,移 入 3 个 K+E.泵出 3 个 Na+,移 入 3 个 K+具 有建立和 维持 膜内 外 Na+和 K+浓度 梯 度 作 用 的 是 A.A T P B.受体蛋白 C.离 子通道 D.钠 泵 E.跨膜信 号 传导 系 统 .神经纤维中相邻两个锋电位的时间间隔至少应大于其 ()A.相对不应期 B.绝对不应期 C.超常期 D.低常期 E.绝对不应期加相对不应期 蛙有髓神经纤维锋电位持续时间为2.0ms,理论上每秒内所 能产生和传导动作电位数不可能超过 ()A.50次 B.100次 C.200次 D.400次 E.500次 正 常 细 胞膜外 钠 离 子浓度 约 为膜内 的 A.1 倍 B.5 倍 C.12 倍 D.20 倍 E.30 倍 正 常 细 胞膜内 钾 离 子浓度 约 为膜外 的 A.12 倍 B.3 0 倍 C.60 倍 D.90 倍 E.200 倍 Na+通道阻断剂 是 A.美洲 箭毒 B.河豚毒 C.阿托品 D.四 乙 基胺 K+通道阻断剂 是 A.美洲 箭毒 B.河豚毒 C.阿托品 D.四 乙 基胺 下列有关神经细胞离子通透性和膜电位变化的叙述，其中正确的是 ANa+通透性增大时会造成去极化现象 B神经细胞膜对K+的通透没有限制 C神经细胞的静息膜电位为零 DK+流入细胞时有利于膜极化状态的恢复 AD 神 经细 胞 的 静息 电 位 负 值 加 大 时,其兴奋性 A.不 变 B.减小 C.增 大 D.先 减小 后 增 大 E.先 增 大后 减小 增 加 细 胞外 液中 的 钾 离 子浓度 会导 致 A.静息 电 位绝对值加 大 B.锋电 位幅度 加 大 C.去 极化速度 加 快 D.静息 电 位绝对值减小 可兴奋细胞的动作电位波形不能完全融合，其原可兴奋细胞的动作电位波形不能完全融合，其原因是：因是：A A刺激强度不够刺激强度不够 B B刺激频率不够刺激频率不够 C C钙离子通道有一个失活期钙离子通道有一个失活期 D D钠离子通道有一个失活期钠离子通道有一个失活期 如果将具有正常生理功能的神经元放在仅缺乏钠离子的培养基中，其细胞跨膜电位最有可能发生的变化是：A静息电位绝对值升高 B静息电位绝对值下降 C动作电位幅度升高 D动作电位幅度降低 关于 动 作 电 位的 叙述,正 确 的 是 A.阈 下 刺 激引 起的 动 作 电 位幅度 低 B.阈 上刺 激引 起的 动 作 电 位幅度 大 C.随 传 导 距 离 增 加 动 作 电 位 幅 度 递减 D.在 神 经纤维上呈单向 扩布 E.不 同 细 胞 的 动 作 电 位 幅 度 和 时 程不 同 三、兴奋在同一细胞上的传导三、兴奋在同一细胞上的传导 （一）传导机制：（一）传导机制：局部电流学说：局部电流学说：Local Current Theory)兴奋区兴奋区（负电场）与未兴奋区未兴奋区（正电场）之间有电位差 局部电流 （二二）传导方式传导方式：无髓鞘无髓鞘N N纤维的兴奋传导为纤维的兴奋传导为近距离局部电流近距离局部电流；有髓鞘有髓鞘N N纤维的兴奋传导要为纤维的兴奋传导要为远距离局部电流远距离局部电流(跳跃跳跃式式)。动 作 电 位 沿 单根 神 经 纤 维 传导 时,其幅度 A.逐渐减小 B.逐渐增 大 C.不 变 D.先 增 大,后 减小 E.先 减小,后 增 大 四、局部兴奋四、局部兴奋 分级电位分级电位 概念概念：阈下刺阈下刺激引起的低于激引起的低于阈电位的去极阈电位的去极化（即局部电化（即局部电位），称局部位），称局部反应或局部兴反应或局部兴奋。奋。特点：特点：不具有不具有“全或全或无无”现象现象。其幅值可其幅值可随刺激强度的增加而随刺激强度的增加而增大增大。电紧张方式扩布。电紧张方式扩布。其幅值随着传播距离其幅值随着传播距离的增加而减小。的增加而减小。具有总和效应：具有总和效应：时间性和空间性总时间性和空间性总和。和。时间性总和时间性总和 空间性总和空间性总和 六、关于外向电流、电紧张电位、要点：通电时阳极下方膜电位绝对值增大，呈超极化；阴极下方膜电位绝对值减小，呈去极化。下图表示给予直流电刺激后，分别在阳极下细胞膜内 和阴极下细胞膜内记录到的膜电位变化。将两刺激电极S1、S2之间的神经干结扎。将刺激电极S1、S2分别接电源的正极、负极，给予刺激，看肌肉是否收缩 五、神经干细胞外记录的双向AP和单向AP 要点：细胞外 记录；兴奋区是负电位；兴奋波有一定的波长 神 经干动 作 电 位幅 度 随 刺 激 强度 而 变化的 主 要原 因 是各条神 经纤维的 A.离 子通道不 同 B.阈 电 位不 同 C.直径不 同 D.兴奋性不 同 E.静息 电 位水平不 同 第三节第三节 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能 一一、肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能 （一一）N NM M接头处的兴奋传递接头处的兴奋传递 1 1、N N-M M接头的结构接头的结构 接头前膜接头前膜：囊泡内含：囊泡内含 ACh,ACh,并以囊泡为单位释放并以囊泡为单位释放AChACh（称称量子释放量子释放）。接头间隙接头间隙：约：约5050-6060nmnm。接头后膜接头后膜：又称：又称终板膜终板膜。存存在在AChACh受体能与受体能与AChACh发生特异性发生特异性结合结合，有胆碱酯酶有胆碱酯酶。无电压性无电压性门控性钠通道门控性钠通道。接头间隙接头间隙 2.N2.N-M M接头处的兴奋传递过程接头处的兴奋传递过程 当神经冲动传到轴突末当神经冲动传到轴突末 膜膜CaCa2 2通道开放，膜外通道开放，膜外CaCa2 2向膜内流动向膜内流动 接头前膜内囊泡移动、融合、破裂，接头前膜内囊泡移动、融合、破裂，囊泡中的囊泡中的AChACh释放释放(量子释放量子释放)AChACh与终板膜上的受体结合，与终板膜上的受体结合，受体蛋白分子构型改变受体蛋白分子构型改变 终板膜对终板膜对Na