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广东统招专插本生理学考试复习资料考前重点提分
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时间:2022-09-20 10:41:46 来源:广东专升本 编辑:cll
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第一章 绪 论
【考点解析】
一、兴奋性
兴奋性是机体感受刺激发生反应的能力或特性,是在新陈代谢基础上产生的,属于机体生命活动的基本特征。
(一)刺激与反应
能够引起机体发生反应的环境变化称为刺激。刺激要引起机体反应必须具备的三个条件为刺激强度、刺激的时间、刺激的强度-时间变化率,这三个参数必须达到某个最小值。在其它条件不变情况下,引起组织兴奋所需刺激强度与刺激持续时间呈反变关系。
(二)衡量兴奋性的指标——阈值
阈值是指刚好能引起组织产生反应的最小刺激强度,又称阈强度。强度等于阈值的刺激称为阈刺激,强度小于阈值的刺激称为阈下刺激,强度大于阈值的刺激称为阈上刺激。阈值的大小与组织兴奋性的高低呈反变关系。
(三)组织兴奋时兴奋性的变化
当组织受到刺激发生兴奋时,它的兴奋性会发生一系列规律性的变化,依次为:绝对不应期、相对不应期、超长期、低常期。绝对不应期的长短决定了组织两次兴奋间的最短时间间隔,即决定了组织在单位时间内能够产生反应的最多次数。
二、人体与环境
生理学中将机体直接生存的环境,即细胞外液称为内环境。细胞外液主要包括组织液和血浆,它们是细胞进行新陈代谢和发挥生理功能的场所。
稳态是内环境的各种理化因素保持相对稳定的状态。所谓保持相对稳定是指在正常生理情况下内环境的各种理化性质只在很小的范围内发生变动,是一种动态平衡状态。一旦这种相对平衡遭到破坏,内环境的稳态不能维持,理化性质偏离正常水平,并超过机体的调节能力,则细胞和整个机体正常的生理功能就会发生严重障碍,甚至死亡。稳态的维持主要依赖负反馈。稳态是内环境的相对稳定状态,而不是绝对稳定。
三、人体功能的调节
(一)人体功能的调节方式
机体生理功能的调节方式有三种,分别为神经调节、体液调节和自身调节。
1.神经调节
神经调节是通过神经系统的活动对人体功能进行的调节。神经调节的基本方式是反射,反射是在中枢神经系统参与下,机体对刺激产生的规律性应答反应。反射活动的结构基础是反射弧,由感受器、传入神经、反射中枢、传出神经和效应器五个部分组成。反射与反应最根本的区别在于反射活动需中枢神经系统参与。神经调节的特点是作用迅速、时间短暂、范围精确、灵敏性高。
2.体液调节
体液调节是指通过体液中化学物质的作用对人体功能进行的调节。发挥调节作用的物质主要是激素。激素由内分泌细胞分泌后可以进入血液循环发挥长距离调节作用,也可以在局部的组织液内扩散,改变附近的组织细胞的功能状态,这称为旁分泌。体液调节的特点是作用缓慢、持久、范围广泛、调节精度较差。
神经一体液调节:内分泌细胞直接感受内环境中某种理化因素的变化,直接作出相应的反应。
3.自身调节
自身调节是指细胞和组织器官不依赖于外来神经调节和体液调节,而是依靠自身对周围环境变化发生适应性的一种调节方式。如脑血管和肾血流量的自身调节。自身调节的特点是调节幅度小、灵敏度低,范围比较局限。
(二)人体功能调节的自动控制系统
在控制系统中,由受控部分发出的能影响控制部分的信息称为反馈信息。受控部分的活动反过来影响控制部分的活动称为反馈。受控部分的反馈信息能够降低控制部分活动的,称为负反馈。负反馈在维持机体内环境稳态中起重要作用。体内许多负反馈调节机制中都设置了一个“调定点”,负反馈调节机制对受控部分活动的调节就以这个调定点为参照水平,即规定受控部分的活动只能在靠近调定点的一个狭小范围内变动。在不同的条件下,调定点是可以发生变动的;生理学中将调定点发生变动的过程称为重调定。受控部分的反馈信息能够加强控制部分活动的,称为正反馈。正反馈能使机体某些生理活动不断加强,直至完成。在正常人体内,绝大多数控制系统都是负反馈方式的调节,只有少数是正反馈的调节。常见的正反馈调节如分娩、血液凝固、排尿排便反射等。
反馈控制系统的缺点是反应有一定的波动和时间滞后现象。
前馈控制系统是指控制部分对受控部分发出活动信号的同时,又通过另一快捷途径向受控部分发出前馈信号,及时的调控受控部分的活动。作用是有更好的预见性和适应性。前馈控制系统的缺点是有可能失误。
第二章 细胞的基本功能
【考点解析】
一、细胞的跨膜物质转运功能
细胞是人体功能活动的基本结构单位和功能单位。细胞膜是细胞与环境间的天然屏障,有物质转运、信息交流、能量转换、受体、免疫和酶的功能等。细胞膜是以液态的脂质双分子层为基架,其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质,即称为液态镶嵌模型。
物质进出细胞必须通过细胞膜,细胞膜的特殊结构决定了不同物质通过细胞的难易。例如,细胞膜的基架是双层脂质分子,其间不存在大的空隙,因此,仅有能溶于脂类的小分子物质可以自由通过细胞膜,而细胞膜对物质团块的吞吐作用则是细胞膜具有流动性决定的。不溶于脂类的物质,进出细胞必须依赖细胞膜上特殊膜蛋白的帮助。
物质通过细胞膜的转运有以下几种形式:
(一)单纯扩散
单纯扩散是指脂溶性小分子物质从高浓度一侧向低浓度一侧跨细胞膜转运的过程。消耗的是自身的化学位能,不需要细胞额外提供能量。通过单纯扩散方式进出细胞的物质很少,如 O2、CO2等气体分子,影响单纯扩散的因素有物质浓度差及通透性。
(二)异化扩散
异化扩散是指非脂溶性或脂溶性很小的物质,在膜蛋白的帮助下,顺浓度差的跨膜转运,分为通道转运及载体转运。其动力与单纯扩散一样,是浓度差和电位差,也是一种被动过程。
1.通道转运
通道转运是在镶嵌于膜上的通道蛋白的帮助下完成的。通道是一类贯穿脂质双层的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白。这种跨膜转运的特征是:①高速度---离子的移动速度就像离子在通常的水溶液中一样移动的非常快,这是通道与载体之间最重要的区别;②离子选择性---每一种通道都对一种或几种离子有较大的通透性,而其它离子则不易或不能通过称为离子的选择性,其取决于通道开放时水相孔道的大小和孔道壁的带电情况;③门控---由于推测通道的功能状态与其分子内部的闸门样结构的运动有关,故将此过程称为门控。根据引起通道开放机制的不同可分为化学门控通道、电压门控通道及机械门控通道。
2.载体转运
借助于细胞膜上载体蛋白的帮助将被转运物质在高浓度一侧结合,结合后引起载体蛋白构象发生变化,将物质转运到低浓度的另一侧,然后与之分离。载体是一些贯穿脂质双层的整合蛋白。载体转运具有特异性,饱和性,竞争性抑制等特点。
(三)主动转运
主动转运是指物质逆浓度差、逆电位差,在生物泵的帮助下需要细胞代谢供能的转运方式,主动转运分为原发性主动转运和继发性主动转运。转运的结果是建立和维持物质的跨膜浓度梯度。
1.原发性主动转运
原发性主动转运是指细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度差或电位差转运的过程。其特点有:①在物质转运过程中,细胞要代谢供能;②物质转运是逆电-化学梯度进行的。原发性主动转运主要是通过生物泵的活动来完成,当前研究较清楚并且最重要的是Na+泵,也叫 Na+-K+依赖式 ATP 酶。每消耗一个 ATP 可以将 3 个 Na+转运到膜外,同时将 2 个 K+转运入膜内,结果膜外 Na+浓度约为膜内的 12 倍,膜内 K+的浓度约为膜外的 30 倍。Na+泵活动建立的跨膜浓度梯度是细胞生物电产生的离子基础,也是继发性主动转运的直接能源。钠泵的意义:
a. 钠泵活动造成的细胞内高 K+是许多代谢反应进行的必要条件。b. 钠泵活动造成的膜内外 Na+和 K+的浓度差,是细胞生物电活动产生的前提条件。
c. 钠泵能不断的将顺浓度梯度漏入的 Na(+ 多)和漏出的 K+(少)转运回去,维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定。d. 钠泵活动形成的膜内外Na+的浓度差是维持 Na+ -H+交换和 Na+-Ca++交换的动力,对细胞内 pH 值和 Ca++浓度的稳定有重要意义。e.影响静息电位的数值。f.Na+在膜两侧的浓度差也是其它许多物质继发性主动转运的动力。
2.继发性主动转运 继发性主动转运是指某一物质依赖消耗另外一种物质(如 Na+)的跨膜浓度差所造成的势能所完成逆浓度梯度的跨膜转运过程。如葡萄糖、氨基酸在小肠粘膜上皮细胞的吸收和在肾小管上皮细胞的重吸收都属于继发性主动转运。根据被转运物质与 Na+转运的方向,分为同向转运和反向转运(或交换)两种形式。相应的转运体分别称为同向转运体和反向转运体(或交换体)。
(四)入胞和出胞
大分子物质或物质团块借助于细胞膜的“运动”完成的从细胞膜内向膜外和细胞膜外向膜内转运的过程。主要是借助于细胞膜的变形运动及与胞内膜系的交换更新完成跨膜转运。出胞和入胞主要是依靠细胞本身的活动来完成的,也需要细胞代谢供能。
二、细胞膜内外信号转导功能
跨膜信号转导的路径大致分为 G 蛋白耦联受体介导的信号转导、离子通道受体介导的信号转导和酶耦联受体介导的信号转导三类。G 蛋白耦联受体是存在于细胞膜上的一类膜受体,由于要通过 G 蛋白才能发挥作用,故称为 G 蛋白耦联受体(也称促代谢型受体。生理活性物质分子和膜上的受体结合后,通过膜的跨膜信号转导系统在膜内产生的能引起细胞功能和膜电位变化的新的信息物质,称为第二信使。现在已确认的第二信使有 cAMP、cGMP、IP3、DG 和 Ca2+,这些第二信使物质可以影响细胞的代谢,也可影响细胞的膜电位。根据离子通道受体感受外来刺激信号的不同,可将之分为:化学门控通道、电压门控通道和机械门控通道。此 3 种通道蛋白质使不同细胞对外界相应的刺激起反应,完成跨膜信号转导。酶耦联受体具有和 G 蛋白耦联受体完全不同的分子结构和特性,其胞质侧自身具有酶的活性,或者可直接结合并激活胞质中的酶而不需要 G 蛋白的参与。较重要的有酪氨酸激酶受体和鸟苷酸环化酶受体两类。
三、细胞的生物电现象
一切活细胞无论处于安静或活动状态都存在电的活动,这种电的活动称为生物电。人体和各器官表现的电现象,是以细胞水平的生物电现象为基础的,而细胞生物电又是细胞膜两侧带电离子的不均匀分布和一定形式的跨膜移动的结果。
(一)静息电位
1.概念
细胞在静息状态时,存在于细胞膜内外的电位差,即静息电位。静息电位在大多数细胞是一种稳定的、分布均匀的负电位;不同细胞静息电位的数值可以不同,并且只要细胞未受刺激、生理条件不变,这种电位将持续存在。静息状态时膜内外的电位差称极化,膜电位负值的绝对值变小叫去极化,反之,叫超极化,膜内电位为正值时称超射(反极化),膜电位先发生去极化,然后恢复为原来的大小,称为复极化。静息电位和极化状态是一个现象的两种表达方式,它们都是细胞处于静息状态的标志;静息电位表达的是膜内外的电位差,极化状态表达的是膜两侧电荷分布的情况。
2.产生条件 ①细胞内的 K+的浓度高于细胞外近 30 倍。②在静息状态下,细胞膜对 K+的通透性大,对其他离子通透性很小。
3.机制
K+顺浓度差向膜外扩散,膜内 C1-因不能透过细胞膜被阻止在膜内。致使膜外正电荷增多,电位变正,膜内负电荷相对增多,电位变负,这样膜内外便形成一个电位差。当促使 K+外流的浓度差和阻止 K+外流的电位差这两种拮抗力量达到平衡时,使膜内外的电位差保持一个稳定状态,即静息电位。这就是说,细胞内外 K+的不均匀分布和安静状态下细胞膜主要对 K+有通透性,是使细胞能保持内负外正的极化状态的基础,所以静息电位又称为 K+的平衡电位。
4.影响因素 影响静息电位的因素有:①细胞外 K+浓度的改变; ②膜对 K+和 Na+的相对通透性:膜对 K+的通透性相对增大,静息电位也增大;膜对 Na+的通透性相对增大,静息电位则减小。③钠-钾泵活动的水平。
(二)动作电位
1.概念
当细胞受到阈刺激或阈上刺激时在静息电位基础上产生的可传布的电位变化,称为动作电位,包括快速去极相与快速复极相构成的锋电位和负后电位与正后电位构成的后电位,
其中锋电位是动作电位的主要组成部分,具有动作电位的主要特征,是动作电位的标志。在锋电位之后,恢复到静息电位水平以前,膜两侧电位还要经历一些微小而缓慢的波动,称为后电位;后电位又分为负后电位(后去极化)和正后电位(后超极化)。
动作电位的特点是:①“全或无”现象;②不衰减性传导;③脉冲式。
2.机制 动作电位上升支主要是由 Na+大量内流、快速内流,形成 Na+平衡电位;下降支主要是由于 K+快速外流引起。
3.动作电位的产生条件与阈电位
动作电位是所有可兴奋细胞受刺激后产生兴奋的标志。
在外加有效刺激作用下,膜内电位去极化到某一临界值能引起大量 Na+内流而产生动作电位,这一临界值称为阈电位。阈电位是导致 Na+通道开放的关键因素,此时 Na 十内流与 Na 十通道开放之间形成一种正反馈过程,其结果是膜内去极化迅速发展,形成动作电位的上升支。细胞兴奋性的高低可用阈强度和阈电位与静息电位的差两个指标来衡量。当细胞受到阈下刺激时,细胞产生低于阈电位的去极化,称为局部兴奋或局部反应。其特点是:①无“全或无”现象;②无不应期,可以总和;③电位幅度小且呈衰减性传导。
4.动作电位的传导与局部电流
动作电位一旦在细胞膜的某一点产生,它就会沿着细胞膜向周围传播,直到整个细胞膜都产生动作电位为止。动作电位在单一细胞上的传播叫做传导。动作电位的传导实质上是局部电流流动的结果。局部电流是指细胞膜上在已兴奋部位和相邻未兴奋部位之间由于存在电位差而形成的电流。在有髓纤维兴奋时,动作电位只能在朗飞氏结处产生,兴奋传导时的局部电流亦只能出现在兴奋处的朗飞氏结和未兴奋的朗飞氏结之间,于是形成了动作电位的跳跃式传导。有髓纤维跳跃式传导,加之其轴突较粗、电阻小,因此其传导速度要比无髓纤维快得多。
四、肌细胞的收缩功能
(一)神经-骨骼肌接头处兴奋的传递
1.结构基础:骨骼肌的神经-肌接头是由运动神经末梢和与它接触的骨骼肌细胞膜形成的。
电镜下分为:接头前膜、接头间隙和接头后膜(终板膜)。
2.传递过程
当动作电位沿着神经纤维传至神经末梢时,引起接头前膜电压门控性 Ca2+通道的开放→Ca2+在电化学驱动力作用下内流进入轴突末梢→末梢内 Ca2+浓度增加→Ca2+触发囊泡向前膜靠近、融合、破裂、释放递质 ACh→ACh 通过接头间隙扩散到接头后膜(终板膜)并与后膜上的ACh 受体阳离子通道上的两个α-亚单位结合→终板膜对 Na+、K+通透性增高→Na+内流(为主)和K+外流→后膜去极化,称为终板电位→终板电位是局部电位可以总和→邻近肌细胞膜去极化达到阈电位水平而产生动作电位。ACh 发挥作用后被接头间隙中的胆碱酯酶分解失活。
3.传递特点
①单向传递;②时间延搁;③易受环境因素和药物的影响;④兴奋频率的传递是 1:1。
4.注意
①神经肌肉接头处的信息传递实际上是“电—化学—电”的过程,神经末梢电变化引起化学物质释放的关键是 Ca2+内流,而化学物质 ACh 引起终板电位的关键是 ACh 和 Ach 受体阳离子通道上的两个α-亚单位结合后结构改变导致 Na+内流增加。②终板电位是局部电位,具有局部电位的所有特征,其本身不能引起肌肉收缩;但每次神经冲动引起的 ACh 释放量足以使产生的终板电位总和达到邻近肌细胞膜的阈电位水平,使肌细胞产生动作电位。因此,这种兴奋传递是 1 对 1 的。③Ach 是在轴浆中合成后储存于囊泡内。每个囊泡中储存的 Ach 量通常是相当恒定的,释放时是通过出胞作用,以囊泡为单位倾囊释放,称为量子释放。
(二)肌细胞的收缩过程5
肌细胞膜兴奋传导到终池引起终池 Ca2+释放,肌浆 Ca2+浓度增高,Ca2+与肌钙蛋白结合,肌钙蛋白变构,原肌凝蛋白变构,肌球蛋白横桥头与肌动蛋白结合,横桥头 ATP 酶激活分解 ATP,横桥扭动,细肌丝向粗肌丝滑行,肌小节缩短,即肌肉收缩过程。把肌细胞兴奋的电变化与肌细胞收缩的机械变化连接起来的中介过程称为兴奋-收缩耦联,其结构基础:肌管系统,关键部位为三联管结构。基本过程:①电兴奋沿肌膜和 T 管膜传播,同时激活 T 管膜和肌膜上的 L 型钙通道;
②激活的 L 型钙通道通过变构作用(在骨骼肌)或内流的 Ca2+(在心肌)激活连接肌质网(JSR)膜上的钙释放通道(RYR),RYR 的激活使 JSR 内的 Ca2+释放入胞质;③胞质内 Ca2+浓度升高引发肌肉收缩;④胞质内 Ca2+浓度升高的同时,激活纵行肌质网(LSR)膜上的钙泵,回收胞质内 Ca2+入肌质网,肌肉舒张。Ca2+是兴奋收缩过程的耦联因子。
(三)骨骼肌的收缩形式
肌肉的收缩效能表现为收缩时产生的张力和(或)缩短程度及速度。如果肌肉的长度不变而只有张力的增加,称为等长收缩;肌肉收缩只发生肌肉缩短而张力保持不变则称为等张收缩。一般在有适宜后负荷条件下肌肉收缩时总是等长收缩在前,然后出现等张收缩。由于肌细胞在兴奋性周期性变化中存在绝对不应期,肌细胞的电兴奋不能总和,但肌肉的收缩过程长,可以总和。
因此,肌细胞在不同频率刺激下有单收缩、不完全性强直收缩和完全性强直收缩等不同收缩形式。当肌肉受到连续刺激时,刺激间的时间间隔大于肌肉的收缩期而又小于单收缩的时程,后一次刺激引起的收缩与前一次刺激引起收缩的舒张过程相叠加的收缩状态称为不完全性强直收缩。当肌肉受到连续刺激时,刺激间的时间间隔小于肌肉的收缩期,后一次刺激引起的收缩与前一次刺激引起的收缩在收缩期叠加的收缩状态称为完全性强直收缩。
(四)影响骨骼肌收缩的主要因素
横纹肌收缩效能的影响因素有前负荷、后负荷和肌肉的收缩能力。
1.前负荷:肌肉在收缩前所承受的负荷,称为前负荷。前负荷使肌肉在收缩前就处于某种被拉长的状态,使其具有一定的长度,称为初长度。肌肉收缩产生的张力是与能和细肌丝接触的横桥数目成比例的。能产生最大主动张力的肌肉初长度,称为最适初长度;此时的前负荷称为最适前负荷。达到最适前负荷后再增加负荷或增加初长度,肌肉收缩力降低。可见,一定范围内肌肉初长度与肌张力呈正变;超过一定值,呈反变。
2.后负荷:肌肉在收缩过程中所承受的负荷,称为后负荷。它不增加肌肉的初长度,但能阻碍收缩时肌肉的缩短。肌肉在有后负荷的条件下收缩时,总是张力增加在前,缩短在后。后负荷与肌肉缩短速度呈反比关系。肌肉的缩短速度取决于横桥周期的长短,而收缩张力则取决于每瞬间与肌动蛋白结合的横桥的数目。
3.肌肉的收缩能力:肌肉收缩能力是指与负荷无关的、决定肌肉收缩效能的内在特性。主要取决于肌肉兴奋-收缩耦联过程中胞质内 Ca2+的水平和肌球蛋白的 ATP 酶活性。
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