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1、教案生命科学系（部）2021-2022学年第二学期教研室名称生物科学课程名称人体及动物生理学课程代码0901124B课程类型一专业必修课授课教师职称副教授授课计划授课时间：2月23日至6月8日（共16周）计划制定时间：2022年2月5日课程名称人体及动物生理学课程编号090U24B总学时32学时讲课：32学时实验：学时实习：学时学分数2课型必修课（）选修课（）理论课（）实验课（）任课教师职称副教授授课对象生科2001班使用教材和主要参考资料左明雪.人体及动物生理学.北京：高等教育出版社，2015.教学进程时间（周）1I23-45-678-910-1112-131415-16教学内容（章节）第一
2、章绪论第二章细胞膜的物质转运功能第三章细胞间的通讯与信号转导第四章神经元的电活动与兴奋性第五章神经元的信号传递第六章肌细胞的功能第七章血液第八章血液循环第九章呼吸第十章消化与吸收第十一章神经系统的功能学时分配11244244424人体及动物生理学教案课程名称：动物生理学/AnimalPhysiology学时：32学分：2先修课程：动物生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学适用专业：生物科学开课系：生命科学系参考书：左明雪人体及动物生理学.北京：高等教育出版社，2015.杨秀平动物生理学.北京：高等教育出版社，2016.陈守良.动物生理学.北京：北京大学出版社，2012.刘宗柱.动物生理学.武汉：
3、华中科技大学出版社，2015.外文资料：在ncbi查阅相关英文文献教学模式：翻转课堂，引入课程思政教学手段：利用交互多媒体及雨课堂作为教学平台，通过PPT及板书作为辅助手段,并利用雨课堂设置随堂练习，学生发弹幕、投稿等回答问题，通过引导式、讨论式等进行课堂授课。人体及动物生理学教案课程具体安排：理论：32学时具体要求：1、认真听，力求听懂2、作简要笔记3、课后复习课程考核方式及成绩评定：平时成绩(40%):出勤(10%)(参考雨课堂签到记录)作业(30%)(参考雨课堂随堂作业及课后作业)期末考试(60%)人体及动物生理学教案(第1次课2学时)第一章绪论教学要求1.掌握生理功能的调节方式及反馈控
4、制系统原理；2.了解动物生理学的三个研究水平。教学重点动物机能调节方式及其相互关系、反馈性调节。教学难点动物生理功能的控制系统教学时数2学时主要内容1.1动物生理学的研究内容1.2内环境及内环境稳态1.3生理功能的调节及其调控参考资料杨秀平.动物生理学.北京：高等教育出版社，2016.教学内容引言：动物作为生物圈中一种非常重要的生物类型，不仅在维护生态平衡中起着非常重要的作用，而且为人类社会提供了丰富多彩的物质资源和精神享受。动物生理学是一门实验科学，它所有的内容都来自于实验的结果，所以不仅要知其然还要知其所以然。生命是一种高度组织高度复杂的物质形式。1.1动物生理学的研究内容1.动物生理学的
5、概念动物生理学(AnimaIPhySiolOgy):研究动物机体生命活动(机能)及其基本规律的一门科学。生命活动如何发生、如何进展、如何终结？对生命活动的现象要有一个较为本质的说明。机制(mechanism)：表示功能的内在活动方式，包括有关功能与结构的关系、功能变化过程以及这些变化过程的理化性质等，即对生命活动现象给出一个较为本质的诠释。2、动物生理学的三个研究水平如何选择材料，在什么层次上去研究，根据你所要研究的对象，考虑用不同的方法解决所需要的问题(1)整体和环境水平的研究总是以整体的形式与外界环境保持密切联系器官系统的活动总是围绕生命活动而进行体外实验结果在体内是不是也是相同的，不一定
6、；各种器官的功能会相互联系，所以要解释整体的现象难度比较大，必须结合器官和细胞分子水平等的研究结果。比如给予动物饲料添加剂或药物，最终的反应是很复杂的，仅从整体上很难解释，必须结合器官和细胞分子水平等。(2)器官和系统水平的研究各个器官和系统的功能及其机制影响和调控其功能的各种因素在生产中，例如看消化道，取出一段小肠，体外灌流让其继续收缩，看什么药物能影响它的功能，消化吸收(3)细胞和分子水平的研究各器官的功能是由构成该器官的各种细胞及分子的特性决定的。微观上骨骼肌的收缩由肌细胞的生理特性所决定细胞水平：血细胞(验血)；血常规；感染后，白细胞会发生变化，白细胞的比例等的变化；用于辅助诊断的1.
7、evelsofBiologicalOrganizationChemicalCellularTissueOrgansSystemLevelOrganismicLevel1生理学主要研究()机体与环境相互作用规律机体内化学反应规律机体内物理运动规律机体正常功能活动规律机体物质组成及结构3、动物生理学的研究方法观察：就是如实地把自然的客观现象记录下来，加以概括和统计并做出结论。实验:就是人为地创造一定条件，使人们能够观察到平时不能观察到的某些隐蔽的或微细的生理变化，或认识到某种生理变化的因果关系。威廉哈维经过十二年的努力，采用八十余种动物进行实验研究，最后，将他多年来的研究成果写成论动物的心脏与血液
8、运动的解剖学研究(Exercitatioanatomicademotucordisetsanguinisinanimalibus),于1628年公之于世。动脉是从心脏输出血液的血管，静脉是运回血液到心脏的血管，血液能从动脉透入静脉，动脉与静脉的移行是在四肢及身体的远端部分；心脏是一种肌肉，其瓣膜阻止了血液的逆流，心脏运动是血液循环的唯一原因。(Harvey,W1578-1657)威廉哈维揭开了血液流动之谜。1660年和1668年，Malpighi（马尔皮吉）和LeUnWenhoCk（列文虎克）分别用显微镜看到了蛙的肺毛细血管和蝌蚪尾部血液通过毛细血管的实际循环过程，证实了Harvery的推论。
9、恩格斯对哈维的发现给予了高度的评价：“哈维由于发现了血液循环而把生理学（人体生理学和动物生理学）确立为科学。”后人将1628年视为近代生理学的起点。WilliamHarVey在论动物的心脏与血液运动的解剖学研究一书的序言中呼吁：无论学和教应当以实验为据，而不应当以书籍为据，应当以巧妙的自然为师，而不应当以知识的教条为师。生理学是一门实验性科学。观察：就是如实地把自然的客观现象记录下来，加以概括和统计并做出结论。实验：就是人为地创造一定条件，使人们能够观察到平时不能观察到的某些隐蔽的或微细的生理变化，或认识到某种生理变化的因果关系。在体实验加直加急性实验-离体实验invitrol慢性实验急性试验
10、：几分钟，几小时，几天之内可出结果慢性实验：几天，几周，几月，几年在体实验在全身麻醉或损毁中枢神经的无痛条件下剖开动物的身体，对某一两个器官进行实验观察。离体实验从动物体内分离出某一器官或某种组织，放在人工建立的环境中来研究其机能状况以及对某些影响因素的反应。慢性实验在无菌条件下对健康动物进行手术，并且在不损害动物机体完整性的前提下暴露、摘除、破坏或移植所要研究的器官，然后在尽可能接近正常的生活条件下观察实验动物与该器官有关的功能变化情况。例如：电场对鱼类生理的影响在体实验：比如解剖动物，看其器甘；心脏几个心室几个心房，瓣膜怎么连，怎么开关，比较快速得到结果离体实验：分离器官或组织，模拟体内的
11、环境，看其器官或组织的功能；(离体心脏，骨骼肌，小肠的收缩实验)离体实验现在用的越来越多；比如药物对某一器官的作用，如果在体实验的话，就要考虑药物在消化道会不会被吸收，蛋白质的药物在消化道会被吸收，就没有用了；如果注射的话，在体内失活或排泄,也没法研究，所以在体实验解释不通。因此，要将在体实验和离体实验结合起来解释。亚力西斯圣马丁(AlexisSt.Martin)的加拿大人腹部被严重射伤。他的伤口由美国军医威廉鲍芒(WiIliamBeaUmont)治疗，枪伤虽然治愈，但腹部外面的弹孔却未愈合，胃上留下了一个洞！在1825/833年的8年时间内，亚力西斯圣马丁同意威廉鲍芒通过这个弹孔在胃中置入试
12、管和衬垫，以便采集胃液，并研究胃液对食物的作用。威廉鲍芒于1933年发表了胃液的实验与观察以及消化生理，成为历史上第一个描述胃的运动、分泌和消化的科学家，被誉为美国生理学之父。为了表彰亚力西斯圣马丁的功绩，加拿大生理学会于1962年在他的墓碑上镶了一块金属牌，用英、法两种文字写着：通过他的痛苦，他为全人类做出贡献。”我的胃上有个洞。R 0 0 02.离体实验方法优点主要是()能反映正常机体内的情况实验方法简便适宜于考察器官间协同排除其他因素的影响以上都不是1.2内环境及内环境稳态一、体液与内环境机体内的液体统称为体液(占成人体重的60%)1、体液的分布：细胞内液(占体重40%)(intrace
13、llularfluid)细胞外液(占体重20%)(组织液15%(extracellularfluid)血浆5%2、内环境：(internalenvironment)细胞外液是细胞在体内直接所处的环境。细胞内液（占体Ift40%）细胞夕卜液（占体二、内环境的稳态（homeostasis）内环境的理化性质保持相对稳定的状态1、稳态的表现：rT374PH7.357.45JCa2+9llmg%2、稳态的意义：是细胞维持正常生理功能所必需；也是机体维持正常生命活动的必要条件。3、稳态的维持：（破坏J内环境的稳态失稳态r调节）水分，渗透压等相对稳定，小范围内发生变化血压，坐着时，收缩压舒张压，70-110
14、,出去跑圈，肯定会变化;人的体温中午37度多，早上不到37度超过一定范围就会生病，再到极限就会死亡为什么会导致这种稳定的变化呢?机体通过调节作用，使得机体的内环境达到稳定。3内环境稳态的意义在于()。OQ00为细胞提供适宜的生存环境保证足够的能量贮备使营养养物质不致过度消耗与环境变化保持一致将内部功能活动固定在一个水平4.内环境最重要的特征是0OOOO理化性质保持相对稳定各参数绝对静止各参数大幅度波动与夕卜环境同步变化不因代谢而改变5.保持内环境雨态主要靠()与夕卜环境隔绝保持代道拦色又寸平焉B艮寺悄旨量供应咎系统器官协、调5舌动以上者B不星主动脉弓 Aortic arch主动脉体Aortic
15、 body主动脉神经 Depressor nerve颈内动脉 Internal carotid颈外动脉 External carotid颈动脉案Carotid sinus颈总动脉 Common迷走神经 Vagus nerve图颈动脉卖和主动脉弓的压力感受器及化学感受器1.3生理功能的调节及其调控当机体内、外环境发生变化时，体内一些器官和组织的功能活动也会发生相应的改变，以适应这些变化，最终恢复内环境的稳态。该过程即为生理功能的调节（regulation）o一、调节方式（一）神经调节（nervousregulation）1、神经调节的概念指通过神经系统的活动对机体各组织、器官和系统的生理功能所发
16、挥的调节作用。2、神经调节的特点迅速、准确、局限、短暂。这与神经传导速度快、传出纤维与效应器呈对应性联系有关。反应迅速（电在神经纤维上的传播速度很快），准确（从感受器到中枢到效应器是固定联系的），作用部位局限，作用持续时间短暂动物越高等，中枢神经系统越发达（比如人的大脑），但是感觉系统会落后（比如听力,视力不如有些动物）神经调节越重要安神经Sinusnerve颈动脉体Carotidbody3、神经调节的基本方式（1）反射：在中枢神经系统的参与下，机体对内外环境变化所产生的有规律的适应性反应。（2）反射弧：完成反射活动的结构基础。反射弧A.感受器B.传入神经C.神经中枢D.传出神经E.效应器反射
17、：如动物的防御作用，外界温度升高引起皮肤血管舒张，进食引起唾液分泌等通过机械的皮肤刺激（化学的或针刺）产生的痛觉，在皮肤上有痛觉感受器,机械能转换成电能，通过传入神经到达中枢，有个低级反射，在脊髓完成，有的是在大脑完成，中和后通过传出神经到达效应器，引起骨骼肌收缩，机体离开刺激源，疼痛源，6.神经调节的基本方式是()反应反t贵反身寸适应兴奋(二)体液调节(humoralregulation)1、体液调节的概念由体内的某些细胞生成并分泌的某些特殊化学物质(如内分泌腺或内分泌细胞分泌的激素，hormone)经体液运输到达体内有相应受体的组织细胞，调节这些组织、细胞的活动。2、体液调节的特点作用缓慢
18、、广泛、持久，准确性差。比如甲状腺素，经过血液运输后，几乎所有的细胞都是它的靶细胞。准确性差，因为到处都有它的受体。神经调节准确，比如左手被刺激后，疼痛的肯定是左手激素：是一些能在细胞与细胞之间传递信息的化学物质，由血液或组织携带，作用于具有相应受体的细胞，调节这些细胞的活动。靶细胞：接受某种激素调节的细胞3、体液调节的基本方式(1)远距离分泌调节(telecrine)激素经血液运输作用于较远距离(2)旁分泌调节(ParaCrine)激素或化学物质经组织液扩散作用于邻近细胞(3)神经分泌调节(neurosecretion)下丘脑的一些神经细胞合成、释放的激素经血液运输发挥作用(4)自分泌调节(
19、autocrine)内分泌细胞分泌的激素经局部扩散作用于自身而发挥反馈作用4、神经-体液调节神经与内分泌系统在生理功能有相互调节的作用，它们的调节合称为神经-体液调节下丘脑-腺垂体-甲状腺轴金下丘脑-腺垂体-肾上腺轴嗨下丘脑-腺垂体-性腺轴反应 Reaction图-神经-体液调节示意图7.机体处于寒，令环境日寸,甲状腺激素分沱、土曾力口屋()神经调节体液调节神经-体液调节自身调节以上者B不是(1)“寒冷环境-皮肤冷觉感受器-下丘脑体温调节中枢体现了神经调节；(2)下丘脑产生促甲状腺激素释放激素一垂体产生促甲状腺激素一作用于甲状腺，属于体液调节体液调节一般是指某内分泌腺分泌的激素，通过血液循环到
20、达靶器官，调节其功能活动。但是很多内分泌腺并不独立于神经系统，它们直接或间接受神经系统调节，因此可以把体液调节看成是神经调节的一个环节，并把这种调节称为神经-体液调节。寒冷信号在传入卜丘脑体温调节中枢时，还与附近的促甲状腺激素释放激素神经元发生联系，促使促甲状腺激素释放激素释放增多，进而促进腺垂体释放促甲状腺激素（TSH）,促进甲状腺激素的合成与释放。故寒冷时神经系统对甲状腺分泌的调节为神经-体液调节。（三）自身调节（autoregulation）1、自身调节的概念指某些细胞、组织和器官并不依赖于神经或体液因素的作用也能对周围环境变化产生的适应性反应。这种反应是该器官和组织及细胞自身的生理特性
21、。2、自身调节的作用维持组织（心、脑、肾）局部血流量相对恒定。3、自身调节的特点准确、稳定，但调节幅度有限。对刺激的敏感性较低。主要体现在组织器官局部效应。作用局限、准确稳定，调节幅度小，灵敏度较差，可单独发挥作用举例：血压高时，肾的血管就会发生收缩，流到肾的血液就会减少一些；当血压降低时，肾的血管会舒张，防止血流量过低，血流量过低，会导致排泄的废物减少，废物在体内积聚，影响细胞的功能8.肾小球血管口经可随动脉压变化而产生适应性改变以保持肾血流量的恒定,属于（）自身调节00神经调节体液调节正反馈负反馈二、动物生理功能的控制系统（一）非自动控制系统是一个开环系统，即受控部分的活动不会反过来影响控
22、制部分的活动，是单方向的。控制部分指令,受控部分,机能嗣（二）反馈控制系统是一个闭环系统，即控制部分不断对受控部分发出指令，令其活动，而受控部分则能不断地将其活动状况作为反馈信息送回给控制部分，使控制部分根据反馈信号来改变或调整自己的活动，这一活动不断进行，从而对受控部分的活动实行自动控制。是一个闭环系统，在控制部分和受控部分之间存在着双向的信息联系，即控制部分发出信号指示受控部分发生活动，受控部分发出反馈信息返回到控制部分，使控制部分根据反馈信息改变自己的活动，从而对受控部分的活动进行调节。反馈性调节：由受控部分发出反馈信息对控制部分的活动加以纠正和调整的过程。特点：控制与受控部分之间存在往
23、返的双向联系。按照反馈效果分为两类：负反馈；正反馈负反馈：受控部分输出的反馈信息使控制系统的作用向相反效应转化，即反馈信息是抑制或削弱控制部分的活动，进而使受控部分的活动减弱。负反馈具有双向性调节的特点，是维持机体内环境稳态的重要途径。负反馈：比如血压升高时，机体不会让其无限制升高，将信息输出，压力感受器通过中枢，使得血压降下来。正反馈：从受控部分发出的反馈信息促进与加强控制部分的活动，导致受控部分的活动随之加强。动脉血压的反馈控制BPiT心血管中枢一,BPf加速生理过程正反馈：排尿反射-排尿时，尿液流经尿道，尿道扩张，尿道机械感受器兴奋，引起排尿中枢进一步兴奋，膀胱括约肌舒张，膀胱逼尿肌收缩
24、，尽快将尿排出。与机体的功能相关，比如野生状态下，动物排尿注意力集中，要快速排尿的话，才能尽快躲起来，不会成为食肉动物的猎物。(三)前馈控制系统当控制部分发出指令使受控部分进行活动的同时，又通过另一快捷途径作用于受控制部分，使其及时调整活动。这些调整都发生在受控部分发出反馈信息之前，使机体的调控过程不致出现大的波动和反应的滞后现象，从而更有效地保持生理功能的相对稳定。OOQOO9.维持某种功能状态稳定有赖于()负反馈条件反射自身调节正反馈非条件反射1o.运动员比赛前心跳、D乎吸力口决,可能的机制是0肌肉缺氧非条件反身寸前t贵正反馈负反1：贵六、作业6.1雨课堂随堂练习6.2课后作业体液、内环境
25、、稳态、神经调节、体液调节、自身调节、反射、反馈、正反馈、负反馈、前馈七、板书人体及动物生理学第一章绪论1.2内环境及内环境稳1.1动物生理学的研究态1.3生理功能的调节及内容1.2.1体液与内环境其调控利用雨1.1.1动物生理学的概1.2.2内环境的稳态1.3.1神经调节课堂念1.3.2体液调节PPT1.1.2动物生理学的三1.3.3自身调节讲解个研究水平板书1.1.3动物生理学的研辅助究方法八、课后记人体及动物生理学教案（第2次课2学时）第二章细胞膜的物质转运功能第三章细胞间的通讯与信号转导教学要求1.膜的结构特点2.胞膜的物质转运功能膜的受体功能教学重点细胞跨膜物质转运中的各种被动转运、
26、主动转运的机制，跨膜信息传递教学难点受体蛋白和离子通道蛋白结构及功能；细胞的跨膜信号转到功能教学时数2学时主要内容2.1细胞膜的结构2.2细胞膜的跨膜物质转运方式3.1跨膜信号转导3.2细胞接受外界信号作出反应的共性3.3膜表面受体主要有三类参考资料杨秀平.动物生理学.北京：高等教育出版社，2016.陈守良.动物生理学.北京：北京大学出版社，2012.刘宗柱.动物生理学.武汉：华中科技大学出版社，2015.教学内容引言：细胞是动物生理学的基础；动物的生命活动是以细胞作为基础的要想透彻了解动物生理规律，就必须要了解动物细胞的生理活动特点。低聚酷 OligosaccharideGlycoprote
27、ins 糖蛋白细胞是有机体结构和功能的基本单位细胞是学习生理学的基础，学习细胞的功能，为后面各个系统的功能的学习打好基础#K(三*)三(三)三M(三三)%邮细破1.三细胞里大部分是水，但是以溶胶的状态存在；细胞骨架将细胞支撑起来;一、细胞膜的结构1.细胞膜的组成主要由脂质、蛋白质和少量糖类组成。2.液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)由1972年美国的辛格(Singer)和尼科尔森(NiCokon)提出的。以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同结构和功能的蛋白质。Peripheral胆固醇ICholesterolHydrophobic proteins整音蛋白(内在膜蛋白)
28、 面蛋言K 膜通道蛋白F9* Jc Ceil Md Motouhr BMog. S (y A SmsIPhospholipid磷脂酸酷脂类Glycolipid液态镶嵌模型这个模型主要强了膜的动态性和球形蛋白质与脂双分子层的镶嵌关系。脂质双分子层膜的结构与功能脂质分子相互平行，与膜垂直。膜的通透性一物质转运磷脂酰碱基（极性部分）亲水的；脂酰基（非极性部分）OH链，疏水的；细胞膜是通透性屏障，把细胞内高度组织化的系统与外界环境分开，保持细胞内化学组成的相对稳定，维持细胞的生命力。3、膜蛋白质的功能作为细胞的骨架蛋白作为识别（受体）蛋白质（跨膜信号传导）具有酶（enzyme）的特性作为转运蛋白质或载
29、体蛋白质、通道蛋白质和膜泵给大脑装一个光”控开关！神经科学家或许可以。他们一直梦想着能够随意控制特异神经元的活性。现在，光让他们梦想成真了！光遗传学技术实现了特异、快速、直接地改变神经元活性,从而使光成了脑细胞乃至动物行为的开关。光遗传学就是用特定的光作为控制信号，用遗传学的方法在大脑中安装一个光控的开关。当光一打开，大脑中的开关就打开了，大脑的某项功能就开始运作。这个开关可以安装在大脑的不同的部位，负责不同的功能。就像我们家里的遥控器，我们可以用红外光控制电视的打开，也可以用它控制空调的开关。光遗传学（OPtOgenetiCS）光遗传学（optogenetics）的全称是光刺激基因工程（op
30、ticalstimulationplusgeneticengineering）。它将微生物学、现代遗传（基因）学、神经科学、生物工程科学等各项技术结合起来，实现了对特殊细胞活性的定向控制。光遗传学技术究竟如何实现呢？微生物科学家发现某些藻类中存在“微生物视蛋白”。这些蛋白就像光控开关一样，能够被特异波长的光（最常见如可见光蓝光、黄光）激活或抑制，使细胞膜离子通道活性发生改变，从而细胞活性亦发生变化。科学家将编码相应视蛋白的基因从藻类DNA中分离，并给它加上一个特异启动子（开关），然后载入相应的病毒内；再通过脑内定位注射技术将病毒注射入实验动物脑内特定部位、给予光刺激。要用光来改变神经细胞，须借
31、助于在细胞膜中形成离子通道的某些蛋白。这些蛋白被称作视紫红质通道蛋白（Channelrhodopsin）。如果光线触及这些离子通道，它们会打开，离子进入，致使细胞特异性地激活或失活。通过这种方式，研究人员获得了一种极好的工具来研究神经细胞网络的功能。（光控开关）视紫红质通道蛋白（Channelrhodopsin）Channelrhodopsinsarekeytoolsinoptogenetics,Channelrhodopsinsdirectlyformionchannels（离子通道）https:/en.wikipedia.org/wiki/Channelrhodopsin补充：利用光遗传学
32、技术，科学家们把光感蛋白表达在小鼠的多巴胺能神经元上，然后在小鼠执行某项任务（比如走到笼子的一端的平台上）时给予光刺激使多巴胺能神经元兴奋，从而使小鼠产生愉悦感。实验表明，经过训练后的小鼠会一次次地去主动完成任务，从而获得愉悦感的奖励。研究人员将小鼠神经元改造得对光非常敏感，然后通过植入的光纤，用蓝色光照亮位于大脑杏仁核区域的一个特定神经回路。杏仁核是大脑中应对恐惧，侵略等基本情绪的核心部位，也是啮齿类动物控制焦虑的部分。结果显示，这些本来因恐惧而退缩到角落的小鼠开始勇敢地探索周围的环境。参考文献：11.Rolls,A.,etal.,Optogeneticdisruptionofsleepco
33、ntinuityimpairsmemoryconsolidation.ProcNatlAcadSciUSA,2011.108（32）:p.13305-10.2.NatureMethods2010.NatureMethods2010:http:/www.nature.eom/nmeth/journal/v8/nl/full/nmeth.f.322.html?pagewanted=all.Optogenetics.Optogenetics:http4.Lightscience:optogenetics.Lightscience:optogenetics:5.Nowak,V.A.,etal.,Opt
34、ogenetics-Shininglightonneurosurgicalconditions.BrJNeurosurg,2010.24（6）:p.618-24.6.Optogenetics:Controllingthebrainwithlight.Optogenetics:Controllingthebrainwithlight:http:WWW.yoUtlIbC.com/WatCh?V=QA67v4vSg()0&feature=Pklyerembedded二、细胞膜的跨膜物质转运方式的胞玲细胞内单纯妹械易化步或,子泵立动梢运斯质 风层破功转运(一)被动转运(passivetransport
35、)1.定义：溶质分子顺着浓度差或电位差(电化学梯度)，产生净流动叫被动转运。被动转运的动力是电化学势能。2.被动转运的两种形式(1)单纯扩散：脂溶性物质或小分子物质从高浓度侧向低浓度侧跨膜转运。80i8y Z(2)易化扩散(facilitateddiffusion)定义：在膜蛋白的帮助下物质从高浓度侧向低浓度侧跨膜转运。载体(CaITier)介导的易化扩散特点：结构特异性高；有竞争性抑制和有饱和现象。细胞外细胞内通道（ChanneI）介导的易化扩散定义：在细胞膜中离子通道的帮助下，在一定条件下，可使通透性很小的Na+、K+、Ca2+等离子以非常高的速度顺着电化学梯度跨过细胞膜进行扩散。特点：有
36、一定特异性，但没有载体严格；可以处于开放、关闭和失活等不同功能状态,其通透性变化快。速度快，离子选择性，门控性IIl1扩 散主动转运图2-3物质跨膜转运的主要途径和机理膜通道的分类：化学门控通道由膜两侧出现 的化学信号掌 控通道开关电压门控通道由胞膜两侧的 电位差的变化 决定通道开关I机械门控通道由通道所在膜 所受压力不同 而决定其开放举例：Ach通道、AA通道、葡萄糖通道:Na+通道、K+通过、Ca2+通道；听觉、平衡觉(二)主动转运(activetransport)1.定义：通过细胞本身的耗能过程将物质从低浓度侧向高浓度侧跨膜转运。拉动转运示意图2.分类:(1)原发性主动转运:由ATP直接
37、供能的逆浓度差的转运方式。如：钠-钾泵(2)继发性主动转运钠泵建立的Na+浓度势能贮备是营养物质跨膜主动转运的能量来源。包括：同向转运、逆向转运。ATP是间接供能者Cvt.yrjiilOTlWM,Uwl2n，*hCotransport原发性主动转运继发性主动转运3钠-钾泵活动生理意义胞内低Na+,维持细胞渗透压和细胞容积胞内高K,酶活性-新陈代谢正常进行势能储备；钠、钾的易化扩散继发性主动转运，联合转运(COtranSPOrt)(3)胞吐(出胞)(exocytosis)和胞吞(入胞)(endocytosis)胞吐作用：将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。内分泌腺分
38、泌激素；外分泌腺分泌酶原颗粒；神经细胞分泌；神经递质释放；分泌过程的启动：细胞膜的跨膜电位变化或特殊化学信号，引起局部膜中的Ca2+通道开放，由Ca2+内流而诱发分泌。胞吐作用:细胞把成块的内容物由细胞内排出的过程胞吞：细胞外某些物质团块，如细菌、病毒、异物、血浆中脂蛋白及大分子营养物质等，进入细胞的过程，包括吞噬、胞饮和受体介导式入胞。细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程，包括吞噬和吞饮。O细苗吞噬体(1)吞噬被摄取的物质是固体，可形成较大的囊泡(2)胞饮被摄取的物质是液滴状液体，则形成较小的囊泡。(3)受体介导式入胞通过与膜表面的特殊受体相互作用而引起入胞的物质转运方式。第三章细胞间的通
39、讯与信号转导味质3.1跨膜信号转导外界信号作用于细胞时，并不需要进入细胞内直接影响细胞内过程，只需作用于细胞膜。通过引起细胞膜上一种或数种特异蛋白质分子的变构作用，将外界环境变化的信息以一种新的信号形式传递到膜内。再引起靶细胞相应功能的改变。细胞信息的传递方式无线电通过发射塔发射电波，天线接收，通过换能器，经过扬声器，产生声音。受体(Receptor)位于质膜或者细胞内能与胞外信号物质结合，并能引起特定生物效应的大分子物质。受体的4种基本类型：G蛋白耦联受体具有酶活性的受体离子通道型受体核受体受体包括两个功能区域：与配体结合的区域产生效应的区域受体与配体作用的3个主要特征：特异性饱和性高度的亲
40、和力3.2细胞接受外界信号作出反应的共性跨膜信号转导以生物电的形式对刺激作出反应，并可传播转导过程的途径和方式可分为少数几类，且涉及的膜蛋白在结构上具有同源性。3.3膜表面受体介导的信号转导，膜表面受体主要有三类：离子通道型受体(ion-channel-linkedreceptor)G蛋白耦联型受体(G-Protuin-linkedreceptor)酶耦联的受体(enzyme-linkedreceptor)第一类存在于可兴奋细胞。后两类存在于大多数细胞，在信号转导的早期表现为激酶级联(kinasecascade)事件，即为一系列蛋白质的逐级磷酸化，籍此使信号逐级传送和放大。一、G蛋白耦联受体介
41、导的跨膜信号转导1.G蛋白耦联受体(Gprotein-linkedreceptor)G蛋白耦联受体是由七个跨膜螺旋组成的膜蛋白质，它与细胞膜内侧面的G蛋白相耦联。2.G-蛋白(1)定义:G-蛋白是鸟昔酸结合蛋白的简称。(2)分类：兴奋(Gs、Go)型和抑制(Gi)型两种。神经递质细胞夕卜与G蛋白偶联的受体细胞内G蛋白(3)G蛋白的结构特点受体与配体结合后构型变化，激活膜内侧G蛋白；G-蛋白通常由a、0、Y3个亚基组成；当它被激活时便与GDP分离，而与一个分子的GTP (三磷酸鸟昔)结合;(X亚基与其它两个亚基(p-y)分离，对膜中的效应器酶起作用。LigandG蛋白偶联受体3.G蛋白效应器(E
42、ffeCtOr)定义位于细胞膜上的能催化第二信使生成的酶。(2)分类腺昔酸环化醯(AC)-CAMP或GC;磷脂酶C(PLC)IP3+DAG；依赖于CGMP的磷酸二酯酶PDE-降解cAMP为5,AMP磷脂酶A2(A2)PLA2-被水解产生花生四烯酸4.第二信使定义第一信使：作用于细胞膜的信号第二信使：细胞内信号分子分类CAMP（环腺昔一磷酸）；IP3（肌醇三磷酸）；DAG（二酰甘油）；CGMP（环鸟昔一磷酸）；Ca2+（钙离子）等；主要功能调节各种蛋白激酶和离子通道。5蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将ATP的磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。根据它们磷酸化底物的不同分为两大
43、类：丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶依赖于第二信使的蛋白激酶：蛋白激酶A（PKA）：依赖CAMP的蛋白激酶蛋白激酶C（PKC）：依赖Ca2+的蛋白激酶蛋白激酶G（PKG）：依赖CGMP的蛋白激酶6.G蛋白耦联受体转导的主要途径由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：CAMP信号通路和磷脂酰肌醇（IP3）信号通路O危高血糖素是胰岛素最重要的拮抗激素,其从胰岛细胞合成后分泌入血,与靶组织的胰高血糖素受体结合,激活靶信号通路,生成环一磷酸腺昔（CAMP）,促进糖原分解和糖异生等。胰高血糖素含量升高，胰岛素含量降胰岛素含量升高，胰高血糖素含量升胰岛素的作用是降低血糖，胰高血糖素的作用是升高血糖。胰岛素和胰高血糖素的关系是拮抗作用。二、酶耦联受体介导的跨膜信号转导（一）具有酪氨酸激酶的受体1分类（1）酪氨酸激酶受体：当其与相应的化学信号结合时，直接激活自身的酪氨酸激酶结构域，导致受体自身或细胞内靶蛋白的磷酸化。包括酪氨酸激酶受体和鸟甘酸环化酶受体。（2）结合酪氨酸激酶受体：本身没有酶的活性，但其被配体结合时使酪氨酸激酶激活，通过对自身和底物蛋白的磷酸化作用，
