刺激反应性：刺激的类型、机制与分类

Q: 可兴奋组织的刺激规律有哪些？

存在以下决定产生传播性兴奋所需刺激参数的可兴奋组织刺激定律： - “全或无”定律（鲍迪奇定律）——阈下刺激不引起反应，阈刺激引起最大反应。 - 强度定律——刺激强度越大，反应越大，但有一定限度。 - 刺激持续时间定律——在一定限度内，刺激持续时间越长，反应越强烈。 - 强度-时间定律——刺激强度与持续时间呈反比关系：刺激作用时间越短，要引起兴奋所需的强度就越大。 - 刺激梯度（适应）定律（杜布瓦-雷蒙定律）——反应取决于刺激强度增长的速率。 - 电流极性作用定律——通电时兴奋发生在阴极，断电时发生在阳极。 - 生理电紧张定律——包括膜动电紧张和抗电紧张。

Q: 细胞膜蛋白离子通道是如何构成的？

离子通道由直径为 0.5÷0.7 nm 的管状膜整合蛋白构成。典型门控特异性通道的结构包括： - 管口——通道入口。 - 选择性过滤器——决定选择性的狭窄部位（若离子的直径与过滤器直径相符则予以通过）。 - 门控——调节通道通透性的蛋白质分子突起。 - 门控调节机制——确保在膜电位、配体或膜变形的作用下通道开放。 除门控通道外，还有非门控通道（漏通道），它们始终处于开放状态且无门控机制。

Q: 细胞兴奋时动作电位的时相有哪些？

细胞兴奋时的动作电位包括以下时相： - 锋前电位（局部反应）——缓慢的部分去极化；其机制与 Na⁺ 通道逐渐开放及 Na⁺ 内流有关。 - 锋电位（峰值）。 - 负后电位（后去极化）。 - 正后电位（后超级化）——极化增强现象；其机制为：K⁺ 外流增加，有时伴随 Cl⁻ 内流。

什么是刺激物及其分类

作用于细胞膜并引起机体反应的外环境因素称为刺激物。在正常生理学中，它们通常分为五大类：

物理性。包括机械作用、温度变化、电流及其他物理现象。
化学性。包括各种化学物质的作用：酸、碱、盐，以及内源性调节剂——激素和递质。
物理化学性。与环境基本参数的变化有关，如渗透压、离子组成和氢离子指数（pH）。
生物性。其他生物（主要是微生物，如细菌、病毒）的作用。
信息性。一类特殊的刺激物，除物理化学属性外，还承载一定的语义。它们由生理过程和社会互动引起（例如情绪状态、动物的求救信号或呼叫、人类语言）。

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非特异性（触发性）刺激性

机体的反应始于细胞膜成分结构的变化。主要有两种类型的刺激性。第一种是非特异性刺激性。

非特异性刺激性完全不取决于作用的外界因子的性质。在反应形成中起主要作用的是活体（首先是其细胞膜）内部发生的生理过程。

外部刺激物仅起触发机制的作用。生理学中常将此过程比作扣动枪机（由此得名：英文中的 trigger 意为“扳机”）。在刺激作用下，细胞膜分子逐渐达到特定状态，随后细胞的标准反应自动启动。

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特异性（选择性）刺激性

特异性刺激性主要表现为对生物活性物质（包括药物）作用的反应。其机制要复杂得多，且具有严格的选择性。

特异性反应的实现包括几个关键成分：

受体区。细胞膜的某些区段上分布着特殊的蛋白质分子——分子受体。它们遵循严格的空间“锁-钥”原则与化学物质相互作用。
配体。能够特异性结合受体的化学物质。受体-配体复合物的形成会引起细胞膜及原生质内部的生化反应级联。
离子通道。选择性也很大程度上取决于膜中蛋白质离子通道的物理参数。它们的直径使得只有特定大小的分子才能通过孔隙穿过。

这一复杂相互作用的结果是膜中分子改变的积累。一旦这些改变达到临界水平，活体就会对刺激物产生特异性反应。

该特性的进化发展

从系统发生来看，刺激性是任何生物对外界环境因素作用的最原始、最根本的表现。该特性毫无例外地存在于所有活细胞中。

在漫长的进化过程中，组织发生了特异化。结果，基本的刺激性转化为了一种崭新的、更高层级的特性——兴奋性。在人体和高等动物中，兴奋性是神经组织和肌肉组织等特异化组织的特征。

简述：主题相关问答

可兴奋组织的刺激规律有哪些？

存在以下确定产生传导性兴奋所需的刺激参数的可兴奋组织刺激规律：

“全或无”规律（鲍迪奇规律）——阈下刺激不引起反应，阈刺激引起最大反应。
强度规律——刺激强度越大，反应越大，但有一定限度。
刺激持续时间规律——在一定限度内，刺激持续时间越长，反应越强。
强度-时间规律——刺激脉冲的强度与持续时间呈反比关系：刺激作用时间越短，要引起兴奋所需的强度就必须越大。
刺激梯度（适应）规律（杜布瓦-雷蒙规律）——反应取决于刺激强度增长的速度。
电流极性作用规律——通电时在阴极、断电时在阳极产生兴奋。
生理电紧张规律——包括物电紧张和抗电紧张。

细胞膜蛋白离子通道是如何构成的？

离子通道由直径为0.5÷0.7 nm的管状膜整合蛋白构成。典型门控特异通道的结构包括：

通道口——通道入口。
选择性滤器——决定选择性的狭窄部位（若离子的直径与滤器直径相符则予以通过）。
闸门——调节通道通透性的蛋白质分子突起。
闸门控制机制——确保闸门在膜电位、配体或膜变形的作用下开启。

除门控通道外，还有无门控通道（漏通道），它们始终处于开放状态且没有闸门机制。

细胞兴奋时动作电位的时相有哪些？

细胞兴奋时的动作电位包括以下时相：

锋前电位（局部反应）——缓慢的部分去极化；其机制与Na⁺孔道的逐渐开放及Na⁺内流有关。
锋电位（峰电位）。
负后电位（后去极化）。
正后电位（后超级化）——极化增强现象；其机制为：K⁺外流增多，有时伴有Cl⁻内流。

如何记忆

为了记忆5种刺激物，请使用助记短语：“物理学者进行化学研究，从而形成生物信息”（物理性、化学性、物理化学性、生物性、信息性）。

课堂与考试常见问题

刺激反应性与可兴奋性有何区别？

刺激性是所有活细胞对环境作出反应的普遍的、最原始的特性。兴奋性是进化上更高级的刺激性形式，仅见于特异化组织（神经组织和肌肉组织）。

膜中的“锁-钥”原则意味着什么？

这是特异性刺激性的工作原理，在此原理下，化学物质（配体）在空间结构上与膜上的蛋白质受体完美契合，犹如钥匙与锁的匹配。

为什么非特异性刺激反应性被称为触发性反应？

因为外部刺激物仅充当“扳机”（trigger）。它只启动细胞内部的生理过程，而反应本身的性质不取决于该外部刺激物的性质。

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