試述心肌細(xì)胞跨膜電位的形成及其和心臟自動(dòng)節(jié)律的關(guān)系。

　　[解析]

　　心室肌細(xì)胞安靜時(shí)，細(xì)胞膜處于外正內(nèi)負(fù)的極化狀態(tài)。靜息電位約-90毫伏。心室肌細(xì)胞靜息電位產(chǎn)生的原理基本上和神經(jīng)纖維相同，主要是由于安靜時(shí)細(xì)胞內(nèi)高濃度的K+向膜外擴(kuò)散而造成。

　　其動(dòng)作電位與神經(jīng)纖維相比較有很大差別，表現(xiàn)為復(fù)極化過程有明顯特征。通常將全過程分為0、1、2、3、4期。(1)去極化過程(0期)：去極化過程形成動(dòng)作電位的上升支(0期)，其形成機(jī)制亦與神經(jīng)纖維相同。此期電位變化幅度約120mV，持續(xù)時(shí)間1～2ms。(2)復(fù)極化過程：該過程形成動(dòng)作電位下降支，分為四期。1期(快速?gòu)?fù)極初期)：心室肌細(xì)胞去極達(dá)頂峰后立即開始復(fù)極，膜內(nèi)電位迅速下降到0mV左右，形成1期，占時(shí)約10ms。K+外流是1期快速?gòu)?fù)極的主要原因。2期(緩慢復(fù)極期)：此期復(fù)極非常緩慢，膜內(nèi)電位下降速度極慢，停滯在0mV左右，形成平臺(tái)狀，故2期又稱平臺(tái)期，歷時(shí)約100～150ms。該期是心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位區(qū)別于神經(jīng)纖維和骨骼肌的主要特征，也是動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，有效不應(yīng)期特別長(zhǎng)的原因。形成的機(jī)制是本期內(nèi)有Ca2+內(nèi)流和K+外流同時(shí)存在，緩慢持久的Ca2+內(nèi)流抵消了K+外流，致使膜電位保持在0mV附近。3期(快速?gòu)?fù)極末期)：此期膜內(nèi)電位迅速下降到靜息電位水平(-90mV)，形成3期，以完成復(fù)極化過程，歷時(shí)約100～150ms。K+快速外流是3期快速?gòu)?fù)極的原因。4期(靜息期)：此期膜電位雖已恢復(fù)到靜息電位水平，但在動(dòng)作電位形成過程中，膜內(nèi)Na+、Ca2+增多，膜外K+增多，致使膜內(nèi)外的這幾種離子濃度有所改變。本期內(nèi)，細(xì)胞膜離子泵積極地進(jìn)行著逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，把Na+和Ca2+排到細(xì)胞外，同時(shí)將K+攝回細(xì)胞內(nèi)，以恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)外離子的正常濃度，保持心肌細(xì)胞的正常興奮能力。

　　心肌興奮后的有效不應(yīng)期特別長(zhǎng)，一直延長(zhǎng)到心肌機(jī)械收縮的舒張開始以后。也就是說，在整個(gè)心臟收縮期內(nèi)，任何強(qiáng)度的刺激都不能使心肌產(chǎn)生擴(kuò)布性興奮。心肌的這一特性具有重要意義，它使心肌在自律性興奮來臨時(shí)，不能產(chǎn)生象骨骼肌那樣的強(qiáng)直收縮，從而始終保持著收縮與舒張交替的節(jié)律性活動(dòng)，這樣心臟的充盈和射血才可能進(jìn)行。

　　與細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能有關(guān)的蛋白質(zhì)有幾大類?各舉一例說明其功能特點(diǎn)。

　　[參考答案]HT與細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能有關(guān)的蛋白質(zhì)分為通道類和載體類，其中通道類有電壓門控式和化學(xué)門控式兩種。

　　載體類：載體是指膜上運(yùn)載蛋白，它在細(xì)胞膜的高濃度一側(cè)能與被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)相結(jié)合，然后可能通過其本身構(gòu)型的變化而將該物質(zhì)運(yùn)至膜的另一側(cè)。某些小分子親水性物質(zhì)如葡萄糖就是靠載體轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)出細(xì)胞的。葡萄糖載體轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn)是：(1)特異性。即一種載體只轉(zhuǎn)運(yùn)某一種物質(zhì)，葡萄糖載體只轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖而不能轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。(2)飽和性。即葡萄糖載體轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的能力有一定的限度，當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)某一物質(zhì)的載體已被充分利用時(shí)，轉(zhuǎn)運(yùn)量不再隨轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的濃度增高而增加。(3)競(jìng)爭(zhēng)性抑制。即當(dāng)一種載體同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)兩種結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)時(shí)，一種物質(zhì)濃度的增加，將會(huì)減弱對(duì)另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。

　　通道類：通道的作用是在一定條件下通過蛋白質(zhì)本身的變構(gòu)作用而在其內(nèi)部形成一個(gè)水相孔洞或溝道，使被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)得以通過。以此種方式轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)是一些簡(jiǎn)單的離子。

　　通道的開放和關(guān)閉，受一定因素控制。由化學(xué)因素控制的通道，稱為化學(xué)依賴性通道;由電位因素控制的通道，稱電位依賴性通道。化學(xué)依賴性通道是在與某一化學(xué)物質(zhì)結(jié)合時(shí)開放，在與該化學(xué)物質(zhì)脫離時(shí)關(guān)閉。電位依賴性通道是在細(xì)胞膜兩側(cè)的電位差變化到某一數(shù)值時(shí)開放。通道對(duì)被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)也具有一定的特異性，K+、Na+、Ca2+等都借助于專用通道即鉀通道、鈉通道、鈣通道等進(jìn)行順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)。