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发布时间:2020-06-29 20:27:30

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2018年全国硕士研究生招生考试临床医学综合能力(西医)生理学考点归纳与历年真题详解

2018年全国硕士研究生招生考试临床医学综合能力(西医)生理学考点归纳与历年真题详解试读:

第1章 绪 论

1.1 考纲要求

一、体液

1.概念

2.组成

3.体液的分隔及相互沟通

二、机体的内环境和稳态

1.内环境

2.稳态

三、机体生理功能的调节

1.神经调节

2.体液调节

3.自身调节

四、体内的控制系统

1.正反馈

2.负反馈

3.前馈

1.2 考点归纳与历年真题详解

一、体液

1.概念

人体内的液体称为体液。正常成年人的体液量约占体重的60%。

2.组成

包括细胞内液和细胞外液。(1)细胞内液

分布于细胞内,约占体液的2/3,占体重的40%。(2)细胞外液

分布于细胞外,约占体液的1/3,占体重的20%。又分为:

①组织间液/组织液:分布于细胞间隙内,约占细胞外液的3/4,占体重的15%;

②血浆:在血管中不断地循环流动,约占细胞外液的1/4,占体重的5%;

③其他:少量的淋巴液、脑脊液及关节腔內液等。

3.体液的分隔和相互沟通(1)人体各部分体液彼此隔开,因而各部分体液的成分有较大的差别;(2)各部分体液又相互沟通:

①细胞膜既是分隔细胞内液与组织液的屏障,又是两者之间相互沟通的窗口;

②毛细血管壁既是分隔血浆与组织液的屏障,也是两者之间相互沟通的门户;

③血浆是沟通各部分体液并与外界环境进行物质交换的重要媒介,是各部分体液中最为活跃的部分。【例1】(A型题)关于体液的叙述,正确的是(  )。[2010年研]

A.分布在各部分的体液量大体相等

B.各部分体液彼此隔开又相互沟通

C.各部分体液的成分几乎没有差别

D.各部分体液中最活跃的是细胞内液【答案】B【解析】A项,机体内的液体称为体液,约2/3分布于细胞内,称细胞内液;约1/3分布于细胞外,称细胞外液。BC两项,人体各部分体液彼此隔开,因而各部分体液的成分有较大差别,但各部分体液又相互沟通,细胞膜是分隔和沟通细胞内液与组织液的结构。毛细血管是分隔和沟通血浆与组织液的结构。D项,血浆是沟通各部分体液并与外界环境进行物质交换的重要媒介,因而是各部分体液中最为活跃的部分。

二、机体的内环境和稳态

1.内环境

内环境是指围绕在多细胞动物体内细胞周围的体液,即细胞外液。内环境的相对稳定是机体能自由独立生存的首要条件。

2.稳态(1)概念

稳态又称自稳态,是指内环境的理化性质,如温度、pH、渗透压和各种液体成分等的相对恒定状态。(2)特点

①内环境理化性质的相对恒定并非固定不变,而是可在一定范围内变动但又保持相对稳定的状态,是一种动态平衡。

②稳态不再局限于内环境的理化性质,而是扩大到从细胞和分子水平、器官和系统水平到整体水平保持相对稳定的状态。【例2】(A型题)下列关于机体内环境稳态的描述,错误的是(  )。[2016年研]

A.稳态是一种动态平衡

B.稳态的维持是机体自我调节的结果

C.稳态调节中都有一个调定点

D.稳态是指细胞内液理化性质基本恒定【答案】D【解析】ABC三项,内环境稳态的维持是机体自我调节的结果,稳态并非固定不变,而是可在一定范围内保持动态平衡。维持稳态最重要的调节方式是负反馈调节,负反馈调节都有一个调定点。D项,稳态为机体内环境即细胞外液理化性质的基本恒定。

三、机体生理功能调节

机体对各种生理功能活动的调节方式有:神经调节、体液调节、自身调节。

1.神经调节(1)概念

神经调节是通过反射而影响生理功能的一种调节方式,是人体生理功能调节中最主要的形式。(2)反射

反射是指机体在中枢神经系统的参与下,对内、外环境刺激所做出的规律性应答。

①反射的结构基础是反射弧,由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分组成。

②反射须在反射弧的结构和功能都完整的基础上才能正常进行;反射弧中的任何一个环节被阻断,反射将不能完成。(3)特点

①是人体生理功能调节中最主要的形式;

②自动化、快速、准确、持续时间短暂;

③但有些神经调节活动,若经过中枢神经元的环状联系或发生突触可塑性改变时,也可产生较持久的效应。(4)判断

是只有神经因素参与的反射活动,如膝反射、心血管反射、呼吸反射、唾液分泌的调节等。【例3】(A型题)下列生理功能活动中,主要通过神经反射而完成的调节是(  )。[2014年研]

A.育龄期女性月经周期的正常进行

B.肢体在受伤害性刺激时的回撤动作

C.餐后血糖很快恢复正常水平的过程

D.正常人体的生长与发育过程【答案】B【解析】人体生理活动的调节方式包括神经调节、体液调节和自身调节。ACD三项,育龄期妇女月经周期主要通过雌激素、孕激素、FSH、LH等进行调节;血糖浓度稳态的维持主要通过胰岛素、胰高血糖素等激素进行调节;正常人体的生长与发育过程受生长激素、甲状腺激素、雌激素、雄激素等的调节,这些均属于体液调节。B项,当肢体受到伤害性刺激时,皮肤感受器可感受这种伤害性刺激,并将刺激信号经传入神经传到中枢,信号经中枢分析处理后,经传出神经到达效应器,即有关肌群,引起肌群收缩,使受刺激肢体产生回撤动作,在整个反射过程中,没有体液因素的参与,是完全通过神经反射完成的神经调节。

2.体液调节(1)概念

体液调节是指体内某些特殊的化学物质通过体液途径而影响生理功能的一种调节方式。(2)作用方式

①内分泌

又称远距分泌,指一些内分泌细胞分泌的激素循血液途径作用于全身各处的靶细胞,产生一定的调节作用。

②旁分泌

旁分泌是指细胞产生的生物活性物质不经血液运输,而是在组织液中扩散,作用于邻旁细胞,产生一定的调节作用。

③自分泌

自分泌是指细胞产生的生物活性物质作用于细胞自身从而调节自身的代谢。

④神经分泌

一些神经元能将其合成的某些化学物质释放入血,经血液运行至远处,作用于靶细胞,产生一定的调节作用。(3)特点

反应速度慢、不够精确、作用时间持久、作用范围广。(4)判断

体液调节是只有体液因素参与的调节活动,如胰岛素和胰高血糖素对血糖浓度的调节。【例4】(A型题)下列生理功能活动中,主要通过体液途径完成的调节是(  )。[2015年研]

A.肢体发动随意运动

B.大量出汗引起尿量减少

C.食物入口引起唾液分泌

D.沙尘飞入眼球引起的闭眼动作【答案】B【解析】ACD三项,均是通过神经调节完成的。B项,大量出汗后抗利尿激素分泌增加,从而尿量减少,此为体液调节。【例5】(A型题)下列关于体液调节的叙述,错误的是(  )。[2007年研]

A.不受神经系统控制

B.通过特殊化学物质实现

C.不一定都是全身性的

D.反应比神经调节缓慢【答案】A【解析】体液调节是指人体的内分泌细胞分泌某些特殊的化学物质(如激素),经体液运输到全身各处,作用于细胞上相应的受体进行的调节活动。因为激素通常是通过血液运输到距离较远的部位起作用,所以称为体液调节。A项,不少内分泌腺本身直接或间接地接受中枢神经系统的调节,在这种情况下,体液调节成了神经调节的一个环节,称神经-体液调节。BC两项,除激素外,某些组织细胞产生的一些化学物质虽不能随血液到身体其他部位起作用,但可以在局部组织液内扩散,改变附近组织细胞的功能活动状态,此为局部体液调节。D项,体液调节的特点是:反应速度慢、不够精确、作用时间持久、作用范围广。【例6】(A型题)机体处于寒冷环境时,甲状腺激素分泌增多属于(  )。[2006年研]

A.神经调节

B.自身调节

C.局部调节

D.体液调节

E.神经-体液调节【答案】E【解析】①机体对各种生理功能活动的调节方式有神经调节、体液调节和自身调节。通过神经系统进行的调节是神经调节;通过内分泌细胞分泌激素完成的调节是体液调节;既无神经系统活动又无体液因素参与的调节是自身调节。局部调节是相对应全身或较大范围的调节而言的。②机体处于寒冷环境时,温度感受器的信息通过神经系统到达下丘脑体温调节中枢,经过“下丘脑(TRH)-垂体(TSH)-甲状腺(T3、T4)”轴促进甲状腺激素的释放,促进代谢及产热。该过程中,既有神经系统的参与,也有体液因素的参与,因此是神经-体液调节。

3.自身调节(1)概念

自身调节是指组织细胞不依赖于神经或体液因素,自身对环境刺激发生的一种适应性反应。(2)特点

涉及范围小(只限于该器官、组织和细胞)、幅度小、不十分灵敏。(3)判断

自身调节是指既无神经系统活动,又无体液因素参与的调节活动,如平均动脉压在60~140mmHg范围波动时,脑血流量保持相对恒定;肾动脉灌注压在80~180mmHg范围波动时,肾血流量保持相对稳定。

四、体内的控制系统

由受控部分发出的信息反过来影响控制部分的活动,称为反馈。

1.正反馈

正反馈指受控部分发出的反馈信息促进与加强控制部分的活动,最终使受控部分的活动朝着与它原先活动相同的方向改变的现象。

2.负反馈

负反馈指受控部分发出的反馈信息调整控制部分的活动,最终使受控部分的活动朝着与它原先活动相反的方向改变的现象。负反馈控制都有一个调定点。

3.正、负反馈的区别

正负反馈的区别如表1-1所示。表1-1  负反馈和正反馈控制系统的区别【例7】(A型题)下列生理活动中,存在负反馈控制的是(  )。[2011年研]

A.动作电位的产生 

B.血糖浓度的调节

C.排便反射的过程

D.兴奋的突触传播【答案】B【解析】A项,动作电位的产生过程中,神经纤维膜上0期去极化达阈++电位时,细胞膜Na通道开放与Na内流之间的正反馈,使其达到超射。B项,血糖浓度维持稳态主要受胰岛素和胰高血糖素的调节,当血糖浓度过高时,负反馈抑制胰高血糖素的分泌;当血糖浓度过低时,负反馈抑制胰岛素的分泌。C项,排便是一种随意和不随意协调的非常复杂的生理性反射动作,一旦排便开始,就逐步加强、加速,直至完成,因此为正反馈。D项,典型的突触结构包括突触前膜、突触间隙和突触后膜,当突触前神经元兴奋→兴奋达神经末梢→神经末梢突2+2+触前膜去极化→突触前膜Ca通道开放→Ca进入突触前膜→神经递质释放→递质进入突触间隙→扩散到突触后膜→后膜对某种离子的通透性改变→后膜的去极化或超极化→产生突触后电位。此过程中涉及局部电位及动作电位的产生,有正反馈过程,而无负反馈。【例8】(A型题)人体功能保持相对稳定依靠的调控系统是(  )。[2009年研]

A.非自动控制系统

B.负反馈控制系统

C.正反馈控制系统

D.前馈控制系统【答案】B【解析】人体内的控制系统分为非自动控制系统、反馈控制系统和前馈控制系统。A项,非自动控制系统不起自动控制作用,人体功能保持相对稳定不依靠该系统。BC两项,反馈控制系统具有自动控制能力,包括负反馈和正反馈,负反馈是维持机体生理功能稳态的重要途径,是机体绝大多数情况下的调节方式。D项,前馈控制系统只是在反馈信息尚未出现偏差之前及时对其可能出现的偏差发出纠正信号,对人体功能稳态的维持远没有负反馈控制系统重要。【例9】(A型题)从控制论的观点看,对维持内环境的稳态具有重要作用的调控机制是(  )。[2008年研]

A.非自动控制

B.负反馈控制

C.正反馈控制

D.前馈控制【答案】B【解析】人体内的控制系统分非自动控制系统、反馈控制系统和前馈控制系统三类。A项,在非自动控制系统中,控制部分发出指令控制受控部分的活动,而其自身的活动不受来自受控部分或其他纠正信息的影响,因此它不可能对内环境的稳态起自动调控作用。BC两项,①一个自动控制系统必然是一个闭合回路,即在控制部分(控制信息)和受控部分(反馈信息)之间存在双向信息联系;②机体维持内环境的稳态主要依靠反馈信息对控制信息的纠正和调整作用,从而达到精确调节的目的;③反馈控制包括正反馈和负反馈,其中,负反馈是维持稳态的重要途径,但这种调节方式也有缺点,即调节的波动性和滞后性。D项,前馈控制系统所起的作用是预先监测干扰,防止干扰的扰乱;或是超前洞察动因,及时作出适应性反应,条件反射活动是一种前馈控制系统活动,通过前馈机制可避免负反馈所具有的波动性和滞后性两种缺陷。

3.前馈(1)定义

前馈控制指控制部分在反馈信息尚未到达前已受到纠正信息(前馈信息)的影响,及时纠正其指令可能出现的偏差的现象。

生理功能的反馈控制系统和前馈控制系统如图1-1所示。图1-1  生理功能的反馈控制系统和前馈控制系统示意图(2)特点

①较快速,具有预见性,适应性大;

②有时会发生失误。(3)举例

①人的体温维持;

②条件反射,如食物气味引起的胃酸、唾液分泌等。

第2章 细胞的基本功能

2.1 考纲要求

一、细胞的跨膜物质转运

1.单纯扩散

2.经载体和经通道易化扩散

3.原发性和继发性主动转运

4.膜泡运输

二、细胞的跨膜信号转导

1.概念

2.跨膜信号转导的主要通路

三、细胞的电活动

1.静息电位

2.动作电位

3.电紧张电位

4.局部电位

四、肌细胞的收缩

1.骨骼肌神经-肌接头处的兴奋传递

2.横纹肌的收缩及影响因素

2.2 考点归纳与历年真题详解

一、细胞的跨膜物质转运

物质的跨膜转运方式包括单纯扩散、易化扩散、原发性或继发性主动转运、膜泡运输。

1.单纯扩散(1)概念

单纯扩散是指物质从质膜的高浓度一侧通过脂质分子间隙向低浓度一侧进行的跨膜扩散,又称简单扩散。(2)扩散物质

经单纯扩散转运的物质都是脂溶性(非极性)物质或少数不带电荷的极性小分子。如O、CO、N、水、乙醇、甘油、尿素等。222(3)扩散速率

物质经单纯扩散转运的速率主要取决于:

①被转运物在膜两侧的浓度差

②细胞膜对该物质的通透性

浓度差越大、通透性越高,则单位时间内物质扩散的量就越多。

③物质所在溶液的温度、膜有效面积

温度越高、膜有效面积越大,转运速率也越快。【例1】(A型题)人体的NH通过细胞膜的方式是(  )。3[2012年研]

A.单纯扩散

B.易化扩散

C.原发性主动转运

D.继发性主动转运【答案】A【解析】NH脂溶性高且分子量小,脂质双分子层的细胞膜对其通透3性高,因此能顺浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧进行单纯扩散,完成其跨膜转运,不需要膜蛋白的帮助以其他形式进行转运。【例2】(A型题)CO和NH在体内跨细胞膜转运属于( 23 )。[2006年研]

A.单纯扩散   B.易化扩散

C.胞吐或胞吞  D.原发性主动转运

E.继发性主动转运【答案】A【解析】A项,由于细胞膜是由脂质和蛋白质等组成的,因此一些脂溶性高、分子量小的物质(例如CO、NH等),容易由浓度高的一33侧通过单纯扩散的方式,穿越细胞膜,到达浓度低的一侧,最后使膜两侧的浓度相等。B项,易化扩散是物质在载体或通道的帮助下进行的跨膜转运,是非脂溶性物质的转运方式之一。C项,胞吐是指某些大分子物质或物质团块通过细胞膜的结构和功能变化,从细胞排出的过程。胞吞是指某些大分子物质或物质团块通过细胞膜的结构和功能变化进入细胞的过程。DE两项,原发性和继发性主动转运是逆浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。

2.易化扩散(1)概念

易化扩散指在膜蛋白的帮助(或介导)下,非脂溶性的小分子物质或带电离子顺浓度梯度和(或)电位梯度进行的跨膜转运。(2)分类

①经通道易化扩散

a.概念

经通道易化扩散是指各种带电离子在通道蛋白的介导下,顺浓度梯度和(或)电位梯度的跨膜转运。经通道转运的溶质几乎都是离子,因而这类通道又称离子通道。

b.离子通道的功能状态

静息、激活和失活三种功能状态,通道对离子的导通表现为开放、关闭两种状态。

c.离子通道的特点 

第一,离子选择性

指每种通道只对一种或几种离子有较高的通透能力,而对其他离子的通透性很小或不通透。据此可将通道分为钠通道、钾通道、氯通道和非选择性阳离子通道等。(注:钠通道的阻断剂为河豚毒,钾通道的阻断剂为四乙铵,钙通道的阻断剂为维拉帕米即异搏定。)

第二,门控特性

大部分通道蛋白分子内部有一些可移动的结构或化学基团,在通道内起“闸门”作用。许多因素可引起闸门运动,导致通道的开放和关闭,称为门控特性。根据闸门对不同刺激的敏感性,可将离子通道分为电压门控通道、化学(配体)门控通道和机械门控通道等。

②经载体易化扩散

a.概念

经载体易化扩散是指水溶性小分子物质或离子在载体蛋白介导下顺浓度梯度进行的跨膜转运,属于载体介导的被动转运。例如葡萄糖、氨基酸等。

b.特点

结构特异性、饱和现象和竞争性抑制。

经通道易化扩散和经载体易化扩散的鉴别如表2-1所示。表2-1  经通道易化扩散和经载体易化扩散的鉴别【例3】(A型题)当细胞膜去极化和复极化时,相关离子的跨膜转运方式是(  )。[2015年研]

A.经载体易化扩散

B.原发性主动转运

C.继发性主动转运

D.经通道易化扩散【答案】D【解析】AD两项,易化扩散是顺电化学梯度跨过细胞膜,去极化和复++极化的跨膜离子主要包括Na、K,这些离子都不是脂溶性的,不能单纯依靠膜两侧的电化学梯度跨过细胞膜,必需依靠膜上通道蛋白质的帮助。只有通道打开时,相应的离子才能顺电化学梯度跨过细胞膜,因此是经通道的易化扩散。这些通道包括化学门控通道及电压门控制通道。BC两项,离子的跨膜转运依靠膜两侧的电化学梯度进行的易化扩散,此过程不需要消耗ATP,故不属于主动转运。【例4】(X型题)细胞膜外表面糖链可作为(  )。[2006年研]

A.离子通道

B.抗原决定簇

C.膜受体的可识别部分

D.糖跨膜转运载体【答案】BC【解析】A项,作为细胞膜离子通道的是膜蛋白。BC两项,细胞膜所含的糖类较少,主要是一些寡糖和多糖链,这些糖链位于膜的外侧,其主要作用:①有些糖链可以作为抗原决定簇,表示某些免疫信息;②有些作为膜受体的可识别部分,能特异地与某种递质、激素或其他化学信号分子相结合。D项,葡萄糖跨膜转运载体是右旋葡萄糖载体(葡萄糖转运体),也是一种膜蛋白,并不是存在于细胞膜外表面的糖链。

3.主动转运(1)概念

主动转运指物质在膜蛋白的帮助下,由细胞代谢供能而进行的逆浓度梯度和(或)电位梯度跨膜转运。(2)分类

①原发性主动转运

a.概念

是指细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度梯度和(或)电位梯度转运的过程。介导这一过程的是离子泵,在哺乳动物细胞上普遍存在的离子泵有钠-钾泵和钙泵。++__

b.钠泵(钠-钾泵、NaKATP酶)

钠泵是镶嵌在细胞膜上的脂质双分子层中的一种特殊蛋白质,普遍存在于哺乳动物的细胞膜上。其生理意义包括:++

第一,维持细胞膜内外Na、K浓度差。+

由于钠泵的活动,可使细胞内K浓度约为细胞外液中的30倍左+右,细胞外液中Na浓度为胞质中的10倍左右。一个细胞约将它所获得能量的20%~30%用于钠泵的转运。+

第二,造成的细胞内高K为胞质内许多代谢反应所必需。+

如核糖体合成蛋白质就需要高K环境。

第三,维持胞内渗透压和细胞容积。+

钠泵可将漏入胞内的Na不断转运出去,保持细胞正常的渗透压和容积,以防细胞水肿。+

第四,建立的Na跨膜浓度梯度可为继发性主动转运提供势能储备。+++2+

如Na-H交换、Na-Ca交换,以及葡萄糖和氨基酸在小肠+和肾小管被吸收都是利用Na经主动转运造成的跨膜浓度梯度作为驱动力。++

第五,形成的Na和K跨膜浓度梯度是细胞发生电活动的基础。

第六,生电效应可直接使膜内电位的负值增大。

第七,钠泵本身具有ATP酶的活性,可以分解ATP释放能量。

第八,临床可通过抑制钠泵治疗一些疾病。

哇巴因是一种钠泵的特异性抑制剂。临床上常使用小剂量的哇巴+因类药物抑制心肌细胞膜上的钠泵,通过降低质膜两侧Na的浓度差+2+2+以减小Na-Ca交换的驱动力,使胞质内Ca浓度增加,从而产生强心效应。2+_

c.钙泵(CaATP酶)

不仅分布于质膜中,还存在于肌细胞的肌质网和其他细胞的内质2+网中。质膜钙泵每分解1分子ATP,可将1个Ca由胞质内转运至胞2+外。肌质网或内质网钙泵则每分解1分子ATP,可将2个Ca从胞质内转运至肌质网或内质网内。两种钙泵的共同作用可使胞质内的游离2+Ca浓度保持为细胞外液的万分之一,这一状态对维持细胞的正常生理功能具有重要意义。+

d.质子泵(H-ATP酶)+

第一,分布于胃腺壁细胞膜和肾小管闰细胞膜上的H-ATP酶,+主要分泌H。++

第二,分布于各种细胞器膜上的H-ATP酶,可将H由胞质内转运至溶酶体、内质网、突触囊泡等细胞器内,以维持胞质的中性和细胞器内的酸性,使不同部位的酶都处于最适pH环境中;同时也建+立起跨细胞器膜的H浓度梯度,为溶质的跨细胞器膜转运提供动力。

②继发性主动转运

a.概念

指驱动力并不直接来自ATP的分解,而是利用原发性主动转运所形成的离子浓度梯度,使其他物质逆浓度梯度和(或)电位梯度的跨膜转运。又称联合转运。

b.转运的两种形式

第一,同向转运

被转运的分子或离子都向同一方向运动的联合转运,其载体称为同向转运体;如葡萄糖(氨基酸)在小肠黏膜上皮的吸收及在近端肾+小管上皮的重吸收都是通过Na-葡萄糖(氨基酸)同向转运体实现的。

第二,反向转运

被转运的分子或离子向相反方向运动的联合转运,其载体称为反+2++_+_向转运体或交换体。如NaCa交换体、NaH交换体。

被动转运和主动转运的鉴别如表2-2所示。表2-2  被动转运和主动转运的鉴别++【例5】(A型题)在引起和维持细胞内外Na、K不对等分布中起重要作用的膜蛋白是(  )。[2016年研]

A.载体

B.离子泵

C.膜受体

D.通道【答案】B++【解析】维持细胞内外Na、K不对等分布中起作用的膜蛋白为钠泵,钠泵是哺乳动物细胞膜中普遍存在的离子泵。【例6】(A型题)葡萄糖在肾小管管腔面被重吸收的跨膜转运方式是(   )。[2014年研]

A.原发性主动转运

B.继发性主动转运

C.入胞作用

D.经通道易化扩散【答案】B    【解析】肾小管小管液中的葡萄糖是通过近端小管上皮细胞顶端+膜中的Na-葡萄糖同向转运体,以继发性主动转动的方式被重吸收的。【例7】(A型题)葡萄糖从肠道进入肠上皮细胞的方式是(   )。[2013年研]

A.入胞

B.单纯扩散

C.易化扩散

D.主动转运【答案】D +【解析】葡萄糖从肠道进入肠上皮细胞的方式是伴随Na重吸收的继发性主动转运。【例8】(X型题)离子通过细胞膜的扩散量取决于(  )。[2012年研]

A.膜两侧该离子的浓度梯度

B.膜对该离子的通透性

C.该离子的化学性质

D.该离子所受的电场力【答案】ABD【解析】某物质通过细胞膜的扩散量称为扩散通量,是指某物质在每2秒钟内通过每cm平面的摩尔数。A项,扩散通量与该物质在细胞膜两侧的浓度梯度成正比。B项,由于细胞膜是处于细胞内液和细胞外液之间的脂质双分子层,因此只有脂溶性物质,才有可能由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散,因此物质的扩散通量还取决于膜对该物质的通透性。C项,离子通过细胞膜的扩散量与该物质的化学性质无关。D项,在电解质溶液中,离子的移动还取决于该离子所受的电场力。【例9】(X型题)与发生细胞生物电有关的跨膜物质转运形式有(  )。[2009年研]

A.经载体易化扩散

B.经化学门控通道易化扩散

C.经电压门控通道易化扩散

D.原发性主动转运【答案】BCD++2+【解析】生物电的跨膜离子包括Na、K、Ca等。A项,带电离子不会经载体易化扩散。BC两项,带电离子都不是脂溶性的,不能单纯依靠膜两侧的电化学梯度跨过细胞膜,必需依靠膜上通道蛋白质的帮助,只有通道打开时相应的离子才能顺电化学梯度跨过细胞膜,因此是经通道的易化扩散,这些通道包括化学门控通道及电压门控通++2+道。D项,这些离子可通过Na-K泵、Ca泵等进行原发性主动转运。【例10】(X型题)用哇巴因抑制钠泵活动后,细胞功能发生的变化有(  )。[2008年研]

A.静息电位绝对值减小

B.动作电位幅度降低+2+

C.Na-Ca交换增加

D.胞质渗透压升高【答案】ABD++【解析】ABD三项,钠泵活动是维持膜内外Na、K浓度差的基础,因此钠泵活动受抑制后,将导致这种浓度差减小、静息电位减小、动++作电位幅度降低。C项,钠泵活动受抑制,会导致Na-K交换减少,+2++从而引起Na-Ca交换减少,由于细胞内Na浓度较高,因此胞质渗透压升高,于是水进入细胞内,细胞发生肿胀。

4.膜泡运输(1)概念

大分子物质和颗粒物质进出细胞并不能直接穿过细胞膜,而是由膜包围形成囊泡,通过膜包裹、膜融合和膜离断等一系列过程完成转运,称为膜泡运输。膜泡运输可同时转运大量物质,故又称为批量运输。(2)特点

①是一个主动过程,需要消耗能量;

②需要更多蛋白质参与;

③伴有细胞膜面积的改变。(3)类型

①出胞

a.概念

出胞是指胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。因而会使细胞膜表面积有所增加。

b.分类

第一,持续性出胞

指细胞在安静情况下,分泌囊泡自发地与细胞膜融合而使囊泡内大分子物质不断排出细胞的过程,如小肠黏膜杯状细胞分泌黏液的过程。

第二,调节性出胞

指细胞受到某些化学信号(如激素)或电信号(如动作电位)的诱导时,分泌囊泡大量与细胞膜融合,并将囊泡内容物排出细胞的过程,如动作电位到达神经末梢时引起的神经递质释放。

c.举例

主要见于细胞的分泌活动:内分泌腺细胞将合成的激素分泌到血液、组织液;外分泌腺细胞将酶原、黏液分泌到腺管的管腔中;神经纤维末梢突触囊泡内神经递质的释放。

②入胞

a.概念

入胞是指细胞外大分子物质或物质团块被细胞膜包裹后以囊泡的形式进入细胞的过程,又称内化。与出胞相反,入胞过程可使细胞膜面积有所减小。

b.分类

第一,吞噬

吞噬是指被转运物质以固态形式进入细胞的过程。吞噬仅发生于一些特殊的细胞,如单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞等。

第二,吞饮

吞饮是指被转运物质以液态形式进入细胞的过程。吞饮可发生于体内几乎所有的细胞。吞饮又可分为液相入胞和受体介导入胞两种。

c.举例

主要见于细胞外某些团块物质进入细胞的过程:部分多肽类激素、抗体、运铁蛋白、LDL病毒(流感、脊灰)、大分子营养物质等。【例11】(X型题)下列物质跨膜转运中,属于出胞方式的有(  )。[2016年研]

A.肥大细胞脱颗粒  

B.内分泌细胞分泌激素+

C.肾小管上皮细胞泌H

D.神经末梢释放递质【答案】ABD【解析】出胞是指胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。ABD三项,肥大细胞脱颗粒、内分泌细胞分泌激素、神经末梢+释放递质均属于出胞过程。C项,肾小管上皮细胞分泌H由质子泵介导,属于原发性主动转运。

二、细胞的信号转导

1.概念

细胞的信号转导是指生物学信息(兴奋或抑制)在细胞间或细胞内的转换和传递,并产生生物效应的过程。通常所说的信号转导是指跨膜信号转导,即生物活性物质(激素、神经递质、细胞因子等)通过受体或离子通道的作用而激活或抑制细胞功能的过程,也即信号从细胞外转入细胞内的过程。

2.跨膜信号转导的主要通路(1)相关概念

①第一信使

指激素、神经递质、细胞因子等信号分子。

②第二信使

指第一信使作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子,它们可把细胞外信号分子携带的信息转入细胞内。第二信使包括cAMP、2+cGMP、IP(三磷酸肌醇)、DG(二酰甘油)、Ca、花生四烯酸3(AA)及其代谢产物等。

③受体

指细胞中具有接受和转导信息功能的蛋白质。

第一,分布于细胞膜中的受体称为膜受体;

第二,位于胞质内的受体称为胞质受体;

第三,位于细胞核内的受体称为核受体。

④配体

凡能与受体特异性结合的活性物质,称为配体。(2)分类

①离子通道型受体介导的信号转导

a.受体特点

受体分子是一种同时具有受体和离子通道功能的蛋白质分子,属于化学门控通道。

b.转导方式

当配体(激动剂)与受体结合时,离子通道开放,细胞膜对特定离子的通透性选择性增加,从而引起细胞膜电位改变,实现信号的快速跨膜转导。

c.配体

多为神经递质,如ACh、γ-氨基丁酸、甘氨酸等。

②G蛋白耦联受体介导的信号转导

a.受体特点

受体在结构上均由形成7个跨膜区段单条多肽链构成,G蛋白与GDP结合而失活,与GTP结合而激活。G蛋白激活型与失活型的转换,在信号转导的级联反应中起着分子开关的作用。

第一,G蛋白:即鸟苷酸结合蛋白,通常是指由α、β、γ三个亚单位构成的三聚体G蛋白。

第二,G蛋白效应器:包括效应器酶、膜离子通道、膜转运蛋白等。主要的效应器酶有腺苷酸环化酶(AC)、磷脂酶C(PLC)、磷酸酶A(PLA)和磷酸二酯酶(PDE)等,它们可催化生成(或分22解)第二信使物质,将信号转导至细胞内。此外,G蛋白还可通过第二信使等间接调控离子通道的活动。

第三,第二信使:指第一信使作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子,它们可把细胞外信号分子携带的信息转入细胞内。第二信使包2+括cAMP、cGMP、IP(三磷酸肌醇)、DG(二酰甘油)、Ca。3

b.转导方式

第一,受体→G蛋白→AC→cAMP→PKA途径

cAMP主要通过激活蛋白激酶A来实现其信号转导作用,PKA可将不同底物蛋白磷酸化。

第二,受体→G蛋白→PLC→IP/DG→CaM/PKC途径3

PLC可将PIP迅速水解为IP、DG。IP在生成后与内质网或肌质2332+网上的IP受体结合,其激活后可导致内质网或肌质网的Ca释放和32+胞质中的Ca升高。

c.配体

儿茶酚胺、5-羟色胺、乙酰胆碱、氨基酸类递质、几乎所有的多肽和蛋白质类递质(钠尿肽除外)、光子、嗅质、味质等。

③酶联型受体介导的信号转导

酶联型受体是指其自身具有酶的活性或能与酶结合的膜受体。这类受体的结构特征是每个受体分子只有一个跨膜区段,其胞外结构域含有可结合配体的部位,而胞内结构域则具有酶的活性或含有能与酶结合的位点。包括:

a.酪氨酸激酶受体

第一,受体特点:受体分子的膜内侧部分本身具有酪氨酸激酶活性。

第二,转导方式:Ras-MAPK途径。

第三,主要配体:各种生长因子,如表皮生长因子、血小板源生长因子、成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子和胰岛素等。

b.酪氨酸激酶结合型受体

第一,受体特点:受体分子本身没有蛋白激酶活性,但一旦与配体结合即可在胞质侧结合并激活某种胞质内的酪氨酸激酶,继而磷酸化下游的信号蛋白,从而实现信号转导或产生生物学效应。

第二,转导方式:JAK-STAT途径。

第三,主要配体:包括各种生长因子和肽类激素,如促红细胞生成素、干扰素、白细胞介素、生长激素、催乳素、瘦素等。

c.鸟苷酸环化酶受体

第一,受体特点:受体分子只有一个跨膜α螺旋。受体一旦与配体结合,将激活GC活性。

第二,转导方式:受体→GC→cGMP→PKG途径。

第三,主要配体:心房钠尿肽、脑钠尿肽、一氧化氮(NO)。【例12】(A型题)需要依靠细胞内cAMP来完成跨膜信号转导的膜受体是(  )。[2010年研]

A.G蛋白耦联受体

B.离子通道型受体

C.酪氨酸激酶受体

D.鸟苷酸环化酶受体【答案】A【解析】根据膜受体的结构和功能特性,细胞的跨膜信号转导分为三类,即离子通道型受体介导的信号转导、G蛋白耦联受体介导的信号转导和酶联型受体介导的信号转导。A项,G蛋白耦联受体介导的信号转导涉及的信号蛋白包括G蛋白耦联受体本身、G蛋白、G蛋白效应器、第二信使和蛋白激酶等,其中,cAMP为其传导途径中的第二信使。BCD三项,均不依靠第二信使cAMP,酪氨酸激酶受体和鸟苷酸环化酶受体都属于酶联型受体介导信号转导的重要组成部分。

第13~14题

A.磷脂酶A

B.磷脂酶C

C.腺苷酸环化酶

D.鸟苷酸环化酶【例13】(B型题)与胞浆中cAMP生成有直接关系的G蛋白效应器是(  )。[2008年研]【答案】C【解析】①G蛋白耦联受体介导的信号转导的大致路径为:配体-受体结合→激活G蛋白→刺激G蛋白效应器→将信息传递给第二信使→依赖第二信使的酶或通道激活或抑制。②受体-G蛋白-AC途径:许多配体与受体结合后,可经G家族(或G家族)激活(或抑制)腺苷酸环si化酶(AC)的活性从而增高(或降低)胞质内cAMP的水平,通过激活蛋白激酶A(PKA)来实现其信号转导。故与胞浆中cAMP生成有直接关系的G蛋白效应器是腺苷酸环化酶(AC)。【例14】(B型题)与IP和DG生成有直接关系的G蛋白效应器是3(   )。[2008年研]【答案】B【解析】受体→G蛋白→PLC途径:许多配体与受体结合后,可经G家i族(或G家族)中的某些亚型激活磷脂酶C(PLC)→PLC将膜脂质q中的二磷酸磷脂酰肌醇迅速分解为两种第二信使物质(三磷酸肌醇2+IP和二酰甘油DG)→升高胞质中的Ca浓度、激活蛋白激酶3C(PKC)来实现其信号转导。故与IP和DG生成有关的G蛋白效应3器是磷脂酶C(PLC)。【例15】(X型题)下列物质中,可作用于酶联型受体而实现信号转导的配体有(  )。[2015年研]

A.胰岛素

B.肾上腺素

C.甲状腺激素

D.心房钠尿肽【答案】AD【解析】酶联型受体是指其自身就具有酶活性或能与酶结合的膜受体,主要类型有酪氨酸激酶受体(TKR)、酪氨酸激酶结合型受体(TKAR)、鸟苷酸环化酶受体(GC)和丝氨酸/苏氨酸激酶受体等。①TKR的配体主要是各种生长因子,如表皮生长因子、肝细胞生长因子和胰岛素等;②TKAR的配体是各种生长因子和肽类激素,如促红细胞生成素、干扰素、白介素、生长激素、催乳素、瘦素等;③GC的配体主要是心房钠尿肽(ANP)和脑钠尿肽(BNP)。B项,肾上腺素作用于G蛋白耦联型受体实现信号转导。C项,甲状腺激素则通过与胞内受体结合起作用。【例16】(X型题)既可作用于G蛋白耦联受体又可作用于通道型受体的配体有(  )。[2014年研]

A.乙酰胆碱

B.γ-氨基丁酸

C.心房钠尿肽

D.肾上腺素【答案】AB【解析】A项,运动神经末梢释放的乙酰胆碱(ACh)可激活骨骼肌终+板膜中的ACh受体阳离子通道,引起Na内流,导致膜电位改变,最-终引起肌细胞兴奋。B项,神经元膜上的γ-氨基丁酸受体是Cl通-道,在被神经递质激活后可使通道开放,引起Cl内流,对突触后神经元产生抑制效应。G蛋白耦联受体分布广泛,能激活这类受体的配体包括乙酰胆碱、γ-氨基丁酸、儿茶酚胺、5-羟色胺、几乎所有的多肽和蛋白质类递质、激素(钠尿肽除外)等,乙酰胆碱和γ-氨基丁酸既可作用于G蛋白耦联受体,又可作用于通道型受体。C项,心房钠尿肽主要通过cGMP-PKG途径进行信号转导,既不作用于G蛋白耦联受体,又不作用于通道型受体。D项,肾上腺素主要通过cAMP-PKA途径进行信号转导,可作用于G蛋白耦联受体,但不作用于通道型受体。【例17】(X型题)在激素作用的机制中发挥第二信使作用的物质有(  )。[2013年研]

A.cGMP2+

B.Ca

C.cAMP

D.DG【答案】ABCD【解析】第二信使是指在细胞内传递信息的小分子化合物,如cAMP、2+cGMP、Ca、IP肌醇三磷酸)、DG(二酰甘油)等。3

三、细胞的电活动++-2+

细胞生物电是由一些带电离子(如Na、K、Cl、Ca)跨细胞膜流动而产生的,表现为一定的跨膜电位,简称膜电位。细胞的膜电位主要有两种表现形式:静息电位和动作电位。机体所有的细胞都具有静息电位,而动作电位仅见于神经细胞、肌细胞和部分腺细胞等可兴奋细胞。

1.静息电位(1)相关概念 

①静息电位是指安静状态下,细胞膜两侧存在的外正内负且相对平稳的电位差;

②极化是指安静时,细胞膜两侧处于外正内负的状态;

③超极化是指细胞膜静息电位向膜内负值增大的方向变化;

④去极化或除极化是指细胞膜静息电位向膜内负值减小的方向变化;

⑤反极化是指去极化至零电位后,膜电位进一步变为正值;

⑥复极化是指细胞膜去极化后,再向静息电位方向恢复的过程;

⑦超射是指细胞膜电位高于零电位的部分。(2)静息电位的大小

据测定,当细胞外液固定于零电位时,各类细胞的静息电位均为负值,范围在-10~-100mV之间:骨骼肌细胞约为-90mV,神经细胞约-70mV,平滑肌细胞约-55mV,红细胞约-10mV。(3)静息电位的产生机制

①钠泵作用++

a.钠泵通过主动转运可维持细胞膜两侧Na和K的浓度差,为++Na和K的跨膜扩散形成静息电位奠定基础。

b.钠泵活动本身具有生电作用,可直接影响静息电位。++

每分解1分子ATP,钠泵可使3个Na移出胞外,同时使2个K移入胞内,相当于把1个净正电荷移出膜外,结果使膜内电位的负值增大。钠泵活动越强,细胞内电位的负值越大。

②细胞膜两侧离子的浓度差与平衡电位

某种离子跨膜扩散时,它受到来自浓度差和电位差的双重驱动力,两个驱动力的代数和,称为该离子的电-化学驱动力。当电位差驱动力增加到与浓度差相等时,电-化学驱动力=0,此时该离子的净扩散量为0,膜两侧的电位差便稳定下来。这种离子净扩散为零时的跨膜电位差,称为该离子的平衡电位。

③安静时细胞膜对离子的相对通透性

膜对某种离子的通透性越高,则该离子的扩散对静息电位形成的作用就越大,静息电位也就越接近于该离子的平衡电位。++

a.细胞膜对K和Na的通透性+++

安静时细胞膜对K的通透性最高,对Na的通透性较小(对K++通透性约为Na的50~100倍)。故静息电位接近于K的平衡电位,+但其负值总比E略小,这是因为安静时细胞膜对Na也有一定的通透k++性,少量进入细胞的Na可部分抵消K外流所形成的膜内负电位。-

b.细胞膜对Cl的通透性--

迄今尚未发现主动转运Cl的泵蛋白,故Cl的跨膜移动几乎完-全是被动的,Cl在膜两侧的分布主要取决于跨膜电位,即跨膜电位-是Cl跨膜扩散的原因,而非其跨膜移动的结果。静息电位总是更接-近于甚或等于Cl的平衡电位。2+

c.细胞膜对Ca的通透性22+++

细胞膜两侧的Ca浓度差虽然很大,但Ca浓度远低于K和+2+2+Na浓度,特别是安静时膜对Ca通透性很低,故Ca在静息电位形成中几乎没有作用。

d.细胞膜对有机负离子的通透性

膜两侧的有机负离子主要是带负电荷的蛋白质和核苷酸等,膜对它们几乎不通透。(4)影响静息电位的因素+

①细胞外液K浓度++

细胞外K浓度(如高血钾)↑→K平衡电位↓→静息电位也相应↓。++

②膜对K和Na的相对通透性++

膜对K的通透性↑→静息电位将↑;反之,膜对Na的通透性↑→静息电位↓。

③钠泵活动水平

钠泵活动↑→生电效应↑→膜发生一定程度的超极化;相反,钠泵活动↓→静息电位↓。【例18】(A型题)与Nernst公式计算所得相比,实际测得的神经细胞静息电位值(   )。[2011年研]+

A.恰等于K平衡电位+

B.恰等于Na平衡电位+

C.接近于Na平衡电位+

D.接近于K平衡电位【答案】D【解析】①根据Nernst公式,将膜内侧和膜外侧溶液中的该离子的浓++度代入公式,即可计算出K的平衡电位为-(90~100)mV,Na的平衡电位为+(50~70)mV。静息电位通常在-(70~90)mV。②静息电位是指静息时质膜两侧存在的外正内负的电位,是离子跨膜扩散的结果,膜对哪一种离子的通透性高,则该离子的跨膜扩散对静息电位的影响就较大,静息电位也更接近该离子的平衡电位。++在静息状态下,质膜对K的通透性大约是Na的10~100倍,因此++静息电位总是接近K的平衡电位,且略小于K平衡电位,这是因为膜对其他离子也有一定的通透性。【例19】(A型题)神经细胞膜上钠泵活动受抑制时,可导致的变化是(  )。[2009年研]

A.静息电位绝对值减小,动作电位幅度增大

B.静息电位绝对值增大,动作电位幅度减小

C.静息电位绝对值和动作电位幅度均减小

D.静息电位绝对值和动作电位幅度均增大【答案】C【解析】①静息电位的绝对值越大,去极化时产生动作电位的幅度也++就越大。②静息电位主要由静息状态下K平衡电位(E)和Na平k衡电位(E)决定,是权重后E和E的代数和。③利用Nernst公式NakNa++可计算出各种离子的平衡电位:E=60lg([K膜外]/[K膜内]);k+++E=60lg([Na膜外]/[Na膜内])。静息状态下,细胞膜内K浓度Na+++约为膜外30倍,膜外Na浓度为膜内10倍。④细胞膜内外Na、K这种浓度差的维持是钠泵作用的结果,钠泵活动是维持细胞膜内外++Na和K浓度差的基础,钠泵活动受抑制后,这种浓度差减小,静息电位绝对值减小,去极化时产生动作电位的幅度也减小。++【例20】(A型题)神经细胞在兴奋过程中,Na内流和K外流的量取决于(  )。[2008年研]

A.各自平衡电位

B.细胞的阈电位

C.钠泵活动程度

D.所给刺激强度【答案】A【解析】①当某种离子跨膜扩散时,它受到来自浓度差和电位差的双重驱动力,这两个驱动力的代数和称为电化学驱动力。②电化学驱动力决定离子跨膜流动的方向和速度,离子在膜两侧受到的电化学驱动力是由该离子在膜两侧溶液中的浓度和膜电位决定的,离子在膜两侧溶液中的浓度决定该离子的平衡电位。③在动作电位期间,尽管离子发生跨膜流动,但离子的平衡电位不会有明显变化,每次动作电位进++入胞内的Na和流出的K均只占胞质内离子总量的几万分之一,不会显著影响膜两侧的离子浓度差,故驱动力主要由膜电位变化引起。④某离子在膜两侧受到的电化学驱动力应为膜电位与平衡电位之差,++可见Na内流和K外流的量取决于各自平衡电位。BD两项,细胞的阈电位和所给刺激强度均与兴奋的引起有关,而与细胞兴奋的离子流++量无关。C项,钠泵活动主要用来维持细胞内外Na和K的不均匀分布。++【例21】(A型题)下列关于电压门控Na通道与K通道共同点的叙述,错误的是(  )。[2007年研]

A.都有开放状态

B.都有关闭状态

C.都有激活状态

D.都有失活状态【答案】D+++【解析】①Na通道和K通道都是电压门控离子通道,Na通道有静+息(关闭)、激活(开放)和失活(关闭)三种状态;K通道只有静息和激活两种状态,没有失活状态,在适当刺激下,通道可从静息状态(关闭)转为激活(开放),但不能从失活状态直接转为激活状++态。②Na通道和K通道的根本区别是有无失活状态。+【例22】(A型题)神经细胞的静息电位为-70mV,Na平衡电+位为+60mV,Na的电化学驱动力则为(  )。[2016年研]

A.-130mV  

B.-10mV

C.+10mV    

D.+130mV【答案】A【解析】某离子在膜两侧受到的电-化学驱动力应为膜电位与平衡电位之差,所以钠离子的电化学驱动力=静息电位-钠离子的平衡电位=-70mV-(+60mV)=-130mV。

第23~24题+

A.Na+

B.K2+

C.Ca-

D.Cl【例23】(B型题)当神经细胞处于静息电位时,电化学驱动力最小的离子是(  )。[2010年研]【答案】B【例24】(B型题)当神经细胞处于静息电位时,电化学驱动力最大的离子是(  )。[2010年研]【答案】C【解析】①静息状态下,细胞膜两侧离子的分布是不均匀的,这是静息电位(内负外正)产生的离子基础。②某离子的跨膜扩散主要受膜两侧电位差和该离子浓度差两种力量的驱使,离子在膜两侧受到的电化学驱动力是由该离子在膜两侧溶液中的浓度和膜电位共同决定的,即电化学驱动力应为膜电位(E)与该离子的平衡电位(E)之差mx++2的绝对值。③神经细胞的静息电位约为-90mV,Na、K、Ca+-、Cl的平衡电位分别为+56mV、-102mV、+125mV和-76mV,2+则电化学驱动力分别为146mV、12mV、152.5mV[Ca为二价离子,2+按Nernst公式,应为-90-125/2=-152.5]和14mV,因此Ca的+电-化学驱动力最大,K的电化学驱动力最小。

2.动作电位(1)相关概念

①动作电位

动作电位是指细胞在静息电位基础上接受有效刺激后产生的一个迅速的可向远处传播的膜电位波动。

②锋电位

锋电位是指动作电位的上升支和下降支共同形成一个短促、尖峰状的电位变化。锋电位是动作电位的主要部分,是动作电位的标志。

③后电位

后电位是指锋电位之后膜电位的低幅、缓慢波动。后电位包括两个部分,前一部分的膜电位仍小于静息电位,称为后去极化电位(负后电位);后一部分大于静息电位,称为后超极化电位(正后电位)。

  神经纤维动作电位模式如图2-1所示。图2-1  神经纤维动作电位模式图ab:膜电位逐步去极化达到阈电位水平;bc:动作电位快速去极相;cd:动作电位快速复极相;bcd:锋电位;de:负后电位;ef:正后电位(2)动作电位各部分的发生机制

①阈电位

造成细胞膜对钠离子的通透性突然增加的临界膜电位。

②动作电位升支

膜对钠离子的通透性增大,超过了对钾离子的通透性。

③峰电位

大多数被激活的钠通道进入失活状态,不再开放.

④动作电位降支

钠通道失活,钾通道开放。

⑤负后电位

复极化时迅速外流的钾离子蓄积在膜外侧附近,暂时阻碍了钾离子的外流。

⑥正后电位

生电性钠泵作用的结果。(3)动作电位的特点

①“全或无”现象

a.使细胞产生动作电位的刺激必须达到一定的强度。若刺激未达到一定强度,动作电位就不会产生(无);

b.当动作电位产生后,其幅度便达到该细胞动作电位的最大值,不会随刺激强度的继续增强而增大(全)。

②不衰减传播

动作电位产生后的传播过程中其幅度和波形始终保持不变。

③脉冲式发放

连续刺激所产生的多个动作电位总有一定间隔而不会融合起来,呈现一个个分离的脉冲式发放。(4)动作电位的产生机制

发生动作电位时,膜电位的波动实际上是离子跨膜移动的结果。离子跨膜转运需要两个必不可少的因素,一是离子的电-化学驱动力,二是细胞膜对离子的通透性。动作电位的产生正是在静息电位基础上两者发生改变的结果。

①电-化学驱动力

离子的电-化学驱动力可用膜电位与离子平衡电位的差值表示。++在安静状态下,Na的内向驱动力明显大于K的外向驱动力;在去++极化时,Na的内向驱动力将逐渐减小,K的外向驱动力则逐渐增大。

②细胞膜对离子的通透性+

细胞在安静状态下,Na受到很强的内向驱动力,如果此时膜对+Na的通透性增大,将出现很强的内向电流,从而引起膜的快速去极化,产生动作电位上升支。当细胞发生动作电位后,随着膜去极化程++度的增加,K将受到越来越大的外向驱动力,若此时对K的通透性增大,将出现很强的外向电流,从而引起膜的快速复极化,产生动作电位的下降支。(5)动作电位的触发

①刺激

刺激是指细胞所处环境的变化,包括物理、化学和生物等性质的环境变化。若要使细胞对刺激发生反应,刺激必须达到一定的量。刺激量包括刺激强度、刺激持续时间、刺激强度-时间变化率。

a.阈刺激:相当于阈强度的刺激称为阈刺激,即刚好能使细胞的静息电位发生去极化达到阈电位的刺激。

b.阈上刺激:大于阈强度的刺激。

c.阈下刺激:小于阈强度的刺激。

d.有效刺激:能使细胞产生动作电位的阈刺激或阈上刺激。

②阈强度

能使细胞产生动作电位的最小刺激强度,称为阈强度或阈值。阈强度或阈刺激一般可作为衡量细胞兴奋性的指标,阈刺激增大表示细胞兴奋性下降;反之,表示细胞兴奋性升高。阈刺激和阈上刺激都可引起组织兴奋。

③阈电位+

阈电位是指造成细胞膜对Na通透性突然增大的临界膜电位。影响阈电位水平的因素:

a.电压门控钠通道在细胞膜中的分布密度和功能状态+

钠通道密度较大时,仅需较小的膜去极化即可形成较大的Na电流,电压门控钠通道有激活、失活和关闭三种状态。2+

b.细胞外Ca水平2+

细胞外Ca浓度增高,可使阈电位抬高,细胞的兴奋性下降;2+相反,细胞外Ca浓度降低,可使阈电位下移,细胞的兴奋性升高。临床上常见的低钙惊厥正是由此而产生的。(6)动作电位的传播

①在同一细胞上的传播

a.无髓神经纤维和肌细胞动作电位的传导“局部电流学说”,在无髓鞘神经细胞和肌纤维等细胞上无衰减传导。

b.有髓神经纤维动作电位的传导“跳跃式传导”,只有郎飞结处能发生动作电位,局部电流也仅在兴奋区的郎飞结与邻旁安静区的郎飞结之间发生。髓鞘不仅能提高神经纤维的传导速度,还能减少能量消耗。

②在细胞之间的传播

动作电位在细胞之间的传播主要依赖缝隙连接。这些缝隙连接属于非门控通道,常处于开放状态,允许小分子的水溶性物质和离子通过。缝隙连接的生理意义是使某些同类细胞发生同步化活动。(7)动作电位的兴奋性及其变化

①相关概念

a.兴奋

当机体、器官、组织或细胞受到刺激时,功能活动由弱变强,或由相对静止转变为比较活跃的反应过程或反应形式,称为兴奋。对于可兴奋细胞而言,动作电位的产生过程或动作电位本身又可称为兴奋。

b.兴奋性

兴奋性是指机体的组织或细胞接受刺激后发生反应的能力或特性,它是生命活动的基本特征之一。对于可兴奋细胞而言,兴奋性又可定义为细胞接受刺激后产生动作电位的能力。

c.可兴奋细胞

可兴奋细胞是指受刺激后能产生动作电位的细胞,包括神经细胞、肌细胞、部分腺细胞。

②兴奋性的变化

细胞兴奋后兴奋性的变化规律(表2-3):细胞在发生一次兴奋后,其兴奋性将出现一系列变化,依次出现绝对不应期→相对不应期→超常期→低常期。表2-3  细胞兴奋后兴奋性变化的规律【例25】(A型题)下列情况下,明显延长神经细胞动作电位时程的是(   )。[2015年研]

A.部分阻断钠通道

B.升高细胞膜阈电位

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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