绪论与细胞的基本功能

本节导读

生理学研究的是正常人体各器官、系统「怎么工作」。这一节是整个生理学的基础，两个部分：绪论（内环境、稳态、调节和反馈）和细胞的基本功能（物质怎么出入细胞、生物电怎么产生、肌肉怎么收缩）。后面的血液、循环、呼吸、神经内分泌，都要用到这里的概念，所以哪怕觉得抽象，也要先把它理顺。

试卷上的考法比较集中：内环境指什么、哪些是正反馈、钠泵的特点、静息电位和动作电位各由什么离子流形成、神经肌肉接头传递的过程和药物作用。学完这一节，你应该能把这些结论讲成一条「因果链」，而不是只背结论。

内环境、稳态与调节

细胞生活在体液中。体液分细胞内液和细胞外液，细胞外液就是细胞直接接触的液体环境，叫内环境，包括血浆、组织液、淋巴液和脑脊液等。细胞内液不属于内环境。内环境理化性质（温度、酸碱度、渗透压、各种离子浓度等）保持相对稳定，叫稳态，它是细胞正常工作的必要条件。

机体功能的调节方式有三种：

调节方式	特点	举例
神经调节	迅速、精确、持续时间短，基本方式是反射	膝跳反射、瞳孔对光反射
体液调节	缓慢、持久、范围广泛	激素对代谢的调节
自身调节	幅度小、范围局限，不依赖神经和体液	肾血流量自身调节

反射的结构基础是反射弧：感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器，缺任何一个环节反射都不能完成。

控制系统中，受控部分的输出信息回过头来调整控制部分的活动，叫反馈。反馈分两种：

类型	作用	举例
负反馈	使偏离的变化回到原来的水平，维持稳态，最常见	压力感受性反射、体温调节、血糖调节
正反馈	使原来的活动进一步加强，直至完成	排尿反射、血液凝固、分娩、动作电位去极化期

细胞膜的物质转运

转运方式	特点	举例
单纯扩散	顺浓度差，不耗能，不需要载体	O₂、CO₂ 等脂溶性小分子
经通道易化扩散	顺浓度差，不耗能，借助通道蛋白	Na⁺、K⁺、Ca²⁺ 的跨膜流动
经载体易化扩散	顺浓度差，不耗能，借助载体，有饱和现象	葡萄糖进入红细胞
原发性主动转运	逆浓度差，直接消耗 ATP	钠泵（Na⁺-K⁺-ATP 酶）
继发性主动转运	逆浓度差，间接利用钠泵形成的势能	小肠和肾小管吸收葡萄糖、氨基酸
出胞与入胞	大分子或颗粒，耗能	神经递质释放、白细胞吞噬细菌

钠泵是最重要的主动转运。它每分解 1 分子 ATP，把 3 个 Na⁺ 泵出细胞，同时把 2 个 K⁺ 泵入细胞，使细胞内保持高 K⁺、低 Na⁺。这种浓度差是生物电产生的基础，也是继发性主动转运的能量来源。

细胞的生物电现象

静息电位

细胞安静时，膜两侧存在的电位差叫静息电位，表现为膜内为负、膜外为正（神经细胞约 −70 毫伏，骨骼肌细胞约 −90 毫伏）。形成原因是：静息时细胞膜主要对 K⁺ 有通透性，细胞内的 K⁺ 顺浓度差向外流动，带正电荷的 K⁺ 流出后留下负电荷在膜内。所以静息电位主要是 K⁺ 外流形成的，数值接近 K⁺ 的平衡电位。

膜内外电位差的几个术语：静息时内负外正的状态叫极化；膜内负值变小叫去极化；去极化后恢复到静息水平叫复极化；负值变大叫超极化。细胞外 K⁺ 浓度升高时，K⁺ 外流的动力减小，静息电位的绝对值减小，也就是去极化。

动作电位

细胞受到有效刺激时，在静息电位基础上产生的快速、可扩布的电位变化，叫动作电位。过程分两个相：去极相，膜上 Na⁺ 通道开放，Na⁺ 快速内流，膜内电位迅速上升，甚至变为正值；复极相，Na⁺ 通道关闭，K⁺ 通道开放，K⁺ 外流，膜电位恢复。

刺激要使膜去极化到一个临界值，才会触发动作电位，这个临界值叫阈电位。动作电位有三个特点：「全或无」（刺激达到阈值就产生，幅度不随刺激强度增大）、不衰减传导（沿细胞膜传播，幅度和波形不变）、脉冲式（有不应期，不会融合）。

阈下刺激引起的局部电位不一样：它的幅度随刺激强度变化，只在局部传播，逐渐衰减，可以相互叠加（总和）。局部麻醉药（如利多卡因）的作用是阻断 Na⁺ 通道，使动作电位不能产生。

骨骼肌的收缩

神经肌肉接头的传递

神经肌肉接头由运动神经末梢（接头前膜）、接头间隙和骨骼肌细胞的终板膜（接头后膜）组成。传递过程是：运动神经的动作电位传到末梢→Ca²⁺ 内流→乙酰胆碱（ACh）以出胞方式释放→ACh 与终板膜上的 N₂ 型受体结合→终板膜去极化，形成终板电位→引起肌细胞产生动作电位。随后胆碱酯酶迅速水解 ACh，终止作用。

这个传递是化学传递，特点是一对一、单向、有时间延搁。几种影响传递的药物或毒物要分清：

物质	作用	结果
筒箭毒碱	阻断终板膜上的 N₂ 受体	肌肉松弛
有机磷农药	抑制胆碱酯酶，ACh 堆积	肌束颤动，过度兴奋后麻痹
新斯的明	抑制胆碱酯酶	可用于治疗重症肌无力

重症肌无力是自身抗体破坏终板膜上的 N₂ 受体，导致传递障碍，肌肉容易疲劳无力。

兴奋收缩耦联与肌丝滑行

肌细胞膜的动作电位沿横管传入细胞内，使肌质网终池释放 Ca²⁺，Ca²⁺ 与细肌丝上的肌钙蛋白结合，引起肌丝滑行，肌肉收缩。收缩结束后，肌质网上的钙泵把 Ca²⁺ 泵回终池，肌肉舒张。这个过程中，Ca²⁺ 是连接电活动和机械收缩的关键物质，叫耦联因子。

肌肉收缩的机制用肌丝滑行学说解释：细肌丝向粗肌丝之间滑行，肌节缩短，而粗、细肌丝本身的长度不变。肌肉收缩形式分单收缩和强直收缩，体内正常骨骼肌的收缩几乎都是完全强直收缩，所以收缩力比单收缩大得多。

易错提醒

• ❌ 静息电位主要由 Na⁺ 内流形成。
  ✅ 静息电位主要由 K⁺ 外流形成，动作电位的上升支才是 Na⁺ 内流。
  静息电位接近 K⁺ 平衡电位，动作电位峰值接近 Na⁺ 平衡电位。

• ❌ 阈上刺激越强，动作电位幅度越大。
  ✅ 动作电位是「全或无」的，刺激强度只影响频率，不影响幅度。
  局部电位才是幅度随刺激强度变化的。

• ❌ 钠泵泵出 2 个 Na⁺、泵入 3 个 K⁺。
  ✅ 钠泵泵出 3 个 Na⁺、泵入 2 个 K⁺。
  记法：钠先、数大，钾后、数小。

• ❌ 排尿反射、血液凝固是负反馈。
  ✅ 排尿反射、血液凝固、分娩都属于正反馈。
  正反馈是「越来越强，直到完成」，负反馈是「偏离了就拉回来」。

• ❌ 内环境就是体内所有的液体。
  ✅ 内环境是细胞外液，细胞内液不属于内环境。
  内环境是细胞「直接接触」的液体环境。

例题精讲

例题 1

小肠黏膜上皮细胞吸收葡萄糖的方式是：

• A. 单纯扩散
• B. 经载体易化扩散
• C. 原发性主动转运
• D. 继发性主动转运

答案：D

解析：小肠吸收葡萄糖时，是逆浓度差进行的，但它不直接消耗 ATP，而是利用钠泵造成的 Na⁺ 浓度差，由 Na⁺-葡萄糖同向转运体完成，属于继发性主动转运。红细胞摄取葡萄糖才是经载体易化扩散。

例题 2

关于神经纤维动作电位特点的叙述，正确的是：

• A. 刺激越强，动作电位幅度越大
• B. 沿细胞膜传导时幅度逐渐衰减
• C. 具有「全或无」的特点
• D. 不存在不应期

答案：C

解析：动作电位是「全或无」的：刺激达到阈值才产生，一旦产生，幅度不随刺激强度增大，所以 A 错、C 对。动作电位沿细胞膜传导时幅度不衰减，B 错。动作电位后有不应期，不会融合，D 错。

例题 3

筒箭毒碱使骨骼肌松弛，其机制是：

• A. 抑制胆碱酯酶
• B. 阻断终板膜上的 N₂ 受体
• C. 抑制神经末梢释放 ACh
• D. 阻断肌质网释放 Ca²⁺

答案：B

解析：筒箭毒碱与 ACh 竞争终板膜上的 N₂ 受体，阻断神经肌肉接头的传递，使骨骼肌松弛。抑制胆碱酯酶会使 ACh 堆积，作用正好相反。

本节小结

• 内环境就是细胞外液；稳态是内环境理化性质的相对稳定；负反馈维持稳态，排尿、凝血、分娩属于正反馈。
• 单纯扩散、易化扩散不耗能，主动转运耗能；钠泵泵出 3 个 Na⁺、泵入 2 个 K⁺。
• 静息电位主要由 K⁺ 外流形成；动作电位去极相由 Na⁺ 内流形成，复极相由 K⁺ 外流形成，具有「全或无」和不衰减传导的特点。
• 神经肌肉接头的递质是乙酰胆碱，受体是 N₂ 受体，传递是一对一、单向的；筒箭毒碱阻断受体，有机磷抑制胆碱酯酶。
• 兴奋收缩耦联因子是 Ca²⁺，与肌钙蛋白结合；肌肉收缩是细肌丝向粗肌丝滑行，肌节缩短。