Chapt细胞的基本功能学习教案

1、会计学1Chapt细胞的基本功能细胞的基本功能第1页/共82页intracellular potential recording第2页/共82页 Winners of the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963第3页/共82页第4页/共82页第5页/共82页第6页/共82页第7页/共82页第8页/共82页第9页/共82页第10页/共82页第11页/共82页第12页/共82页第13页/共82页第14页/共82页第15页/共82页第16页/共82页Julius Bernstein 1839-1917第17页/共82页（）化学现象（）化学现象 要在膜

2、两侧形成电位差，要在膜两侧形成电位差，必须具备两个条件：必须具备两个条件：膜两侧膜两侧的离子分布不均，存在浓的离子分布不均，存在浓度差；度差； 对离子有选择性对离子有选择性通透的膜。通透的膜。 膜两侧膜两侧KK+ + 差差是促使是促使K K+ +扩扩散的散的动力动力，但随着，但随着K K+ +的不断扩的不断扩散，膜两侧不断加大的散，膜两侧不断加大的电位电位差差是是K K+ +继续扩散的继续扩散的阻力阻力，当动，当动力和阻力达到动态平衡时，力和阻力达到动态平衡时，K K+ +的净扩散通量为零的净扩散通量为零膜两侧膜两侧的平衡电位的平衡电位。通透膜通透膜选择性通透膜选择性通透膜第18页/共82页第

3、19页/共82页静息时膜内外各离子的浓度静息时膜内外各离子的浓度离子膜内浓度膜外浓度平衡电位离子膜内浓度膜外浓度平衡电位 （mmol/L） （mmol/L） (mV)K+ 400 20 -75Na+ 50 440 +55Cl- 52 560 -60A- 385 - -第20页/共82页（）RP产生机制的膜学说: 静息状态下细胞膜内外离子分布不均；细胞膜对离子的通透具有选择性:K+Cl-Na+A- KK i i顺浓度差向膜外扩散顺浓度差向膜外扩散 AA- - i i不能向膜外扩散不能向膜外扩散K+iK+i、A-iA-i膜内电位膜内电位( (负电场负电场) ) K+o K+o膜外电位膜外电位( (

4、正电场正电场) )膜外为正、膜内为负的极化状态膜外为正、膜内为负的极化状态当扩散动力与阻力达到动态平衡时当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP=RP结论:RP的产生主要是K向膜外扩散的结果。 RP=K+的平衡电位第21页/共82页第22页/共82页Nernst Equation :K+ Concentration gradient Ko/Ki Electrical gradient (potential)iKoKEklog58iKoKzFRTEionlnfor K+ C, the Nernst Equation become: Electrochemical driving force60第23

5、页/共82页第24页/共82页 5. 5.影响影响RPRP的因素的因素 （1）细胞外）细胞外K+浓度，浓度， （2）细胞膜对）细胞膜对Na+、K+的通透性；的通透性； （3）钠）钠-钾泵的作用。钾泵的作用。第25页/共82页第26页/共82页1.第27页/共82页第28页/共82页 动作电位的图形动作电位的图形第29页/共82页AP的主要成分和标志超射：膜电位高于零的部分第30页/共82页第31页/共82页“全或无全或无”（all or none)现象；现象；不衰减传导；不衰减传导；瞬时性；瞬时性；极化反转。极化反转。3.动作电位的特点动作电位的特点意义：意义： AP的产的产生是细胞兴生是细胞

6、兴奋的标志奋的标志第32页/共82页第33页/共82页第34页/共82页第35页/共82页第36页/共82页第37页/共82页第38页/共82页第39页/共82页第40页/共82页第41页/共82页第42页/共82页第43页/共82页第44页/共82页第45页/共82页第46页/共82页当细胞受到刺激当细胞受到刺激细胞膜上少量细胞膜上少量NaNa+ +通道激活而开放通道激活而开放NaNa+ +顺浓度差少量内流顺浓度差少量内流膜内外电位差膜内外电位差局部电位局部电位当膜内电位变化到阈电位时当膜内电位变化到阈电位时NaNa通道大量开放通道大量开放NaNa+ +顺电化学差和膜内负电位的吸引顺电化学差

7、和膜内负电位的吸引再生式内流再生式内流 NaNa+ +ii、K+OK+O激活激活NaNa+ +K K+ +泵泵APAP的产生机制的产生机制: :膜内负电位减小到零并变为正电位（膜内负电位减小到零并变为正电位（APAP上升支）上升支）NaNa+ +通道关通道关Na+Na+内流停内流停+ +同时同时K+K+通道激活而开放通道激活而开放K K顺浓度差和膜内正电位的吸引顺浓度差和膜内正电位的吸引K K迅速外流迅速外流膜内电位迅速下降，恢复到膜内电位迅速下降，恢复到RPRP水平（水平（APAP下降支）下降支）NaNa+ +泵出、泵出、K K+ +泵回，泵回，离子恢复到兴奋前水平离子恢复到兴奋前水平后电位

8、后电位第47页/共82页结论：结论：APAP的上升支由的上升支由NaNa内流内流形成，下降支是形成，下降支是K K外流外流形成的，后电位形成的，后电位是是NaNaK K 泵活动引起的。泵活动引起的。 APAP的产生是不消耗能量的，的产生是不消耗能量的，APAP的恢复是消耗能量的（的恢复是消耗能量的（NaNaK K泵泵的活动）。的活动）。 APAP幅值幅值=RP=RP值值+ +超射值超射值=E=EK K+E+ENaNa 证明：证明：NernstNernst公式的计算公式的计算: : AP AP达到的达到的超射值超射值（正电位值）相当于计算所得的（正电位值）相当于计算所得的NaNa的平衡电的平衡电

9、位位(E(ENaNa) )值值 应用应用NaNa通道特异性阻断剂河豚毒后，内向电流全部消失（通道特异性阻断剂河豚毒后，内向电流全部消失（APAP消失）消失） 第48页/共82页阻断剂：河豚毒素（阻断剂：河豚毒素（TTX）、）、局麻药局麻药第49页/共82页第50页/共82页第51页/共82页AP的产生与膜通透的产生与膜通透性的关系性的关系第52页/共82页动作电位的引起动作电位的引起细胞兴奋后兴奋性周期性变化细胞兴奋后兴奋性周期性变化局部反应局部反应动作电位的传导动作电位的传导第53页/共82页第54页/共82页第55页/共82页第56页/共82页第57页/共82页第58页/共82页第59页/

10、共82页细胞兴奋后兴奋性周期性变化细胞兴奋后兴奋性周期性变化第60页/共82页对阈下刺激反应对阈下刺激反应对阈上刺激反应对阈上刺激反应第61页/共82页第62页/共82页Action Potential Stages: Overview第63页/共82页第64页/共82页第65页/共82页第66页/共82页Graded potentials decrease in strength as they spread out from the point of originStimulus第67页/共82页第68页/共82页局部电流学说局部电流学说 局部电流：已兴奋膜与未兴奋膜之间存在局部电流：已兴奋膜与未兴奋膜之间存在电位差，而发生的电荷移动。电位差，而发生的电荷移动。第69页/共82页第70页/共82页第71页/共82页Conduction of Action Potentials第72页/共82页Conduction of Action Potentials第73页/共82页Conduction of Action Potentials第74页/共82页第75页/共82页第76页/共82页跳跃式传导（sa