細(xì)胞的基本功能課學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1細(xì)胞細(xì)胞(xbo)的基本功能課的基本功能課第一頁(yè)，共64頁(yè)。第2頁(yè)/共64頁(yè)第二頁(yè)，共64頁(yè)。一、細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性一、細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性(txng)和電緊張和電緊張電位電位膜電容和膜電阻膜電容和膜電阻(dinz)RKRNaRClRCaCm膜電容：脂質(zhì)雙層構(gòu)成的絕緣層膜電容：脂質(zhì)雙層構(gòu)成的絕緣層類似平行板電容器，具有類似平行板電容器，具有(jyu)電容的特性。電容的特性?？缒る娢唬耗ど想x子通道開放，帶電離子流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生膜兩側(cè)電位差。也稱“膜電位”。膜電阻：?jiǎn)渭兊闹|(zhì)雙層幾乎是絕緣的，電阻高，因其中嵌入許多離子通道和轉(zhuǎn)運(yùn)體，離子通道和轉(zhuǎn)運(yùn)體的數(shù)量越多，膜電阻就越小。 。膜電導(dǎo)：膜電阻的

2、倒數(shù)。表示膜對(duì)離子通透性的大小。軸向電阻：沿細(xì)胞長(zhǎng)軸存在。細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性：細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性：細(xì)胞膜作為一個(gè)細(xì)胞膜作為一個(gè)靜態(tài)的電學(xué)元件所表現(xiàn)出的電學(xué)特性。靜態(tài)的電學(xué)元件所表現(xiàn)出的電學(xué)特性。第3頁(yè)/共64頁(yè)第三頁(yè)，共64頁(yè)。膜的被動(dòng)電學(xué)特性和電緊張(jnzhng)電位B ：經(jīng)微電極向神經(jīng)纖維胞漿內(nèi)注入的電流沿軸漿縱向流動(dòng)并跨膜流出胞外，由于縱向電阻的存在和沿途不斷(bdun)跨膜漏出 , 電流密度隨流動(dòng)距離的延長(zhǎng)而逐漸衰減；A ：膜的等效電路圖。 Cm ：膜電容； Rm ：膜電阻(dinz)； R i ：縱向電阻(dinz)。C ：隨距離逐漸衰減的跨膜電流引起的膜電位變化電緊張電位電緊

3、張電位：電緊張電位：由膜的被動(dòng)電學(xué)特性決定其空間分布的膜電位。第4頁(yè)/共64頁(yè)第四頁(yè)，共64頁(yè)。神經(jīng)纖維跨膜電位的記錄A ：神經(jīng)纖維跨膜電位記錄的實(shí)驗(yàn)(shyn)布置； B ：有髓鞘神經(jīng)纖維動(dòng)作電位第5頁(yè)/共64頁(yè)第五頁(yè)，共64頁(yè)。 第6頁(yè)/共64頁(yè)第六頁(yè)，共64頁(yè)。 - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + -

4、70 mV第7頁(yè)/共64頁(yè)第七頁(yè)，共64頁(yè)。 主要陰離子：主要陰離子： Cl- 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)細(xì)胞外細(xì)胞外 細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)主要陽(yáng)離子：主要陽(yáng)離子： Na+ K+ 細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)(mM） 細(xì)胞外（細(xì)胞外（mM）第8頁(yè)/共64頁(yè)第八頁(yè)，共64頁(yè)。第9頁(yè)/共64頁(yè)第九頁(yè)，共64頁(yè)。非門控非門控K+通道通道(tngdo)（ K+漏通道漏通道(tngdo)）第10頁(yè)/共64頁(yè)第十頁(yè)，共64頁(yè)。 電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力為零時(shí)，電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力為零時(shí)， K+的跨膜凈移動(dòng)為零，此時(shí)的跨膜凈移動(dòng)為零，此時(shí)的跨膜電位稱為的跨膜電位稱為K+的平衡的平衡(pnghng)電位。電位。第11頁(yè)/共64頁(yè)第十一頁(yè)，共64頁(yè)。第12頁(yè)/共64頁(yè)

5、第十二頁(yè)，共64頁(yè)。EKK+ilnRT=ZFK+oK+ilog=K+o60 -90 mVR:氣體氣體(qt)常數(shù)常數(shù)T：絕對(duì)溫度：絕對(duì)溫度F：法拉第常數(shù)：法拉第常數(shù)Z：原子價(jià)：原子價(jià)第13頁(yè)/共64頁(yè)第十三頁(yè)，共64頁(yè)。第14頁(yè)/共64頁(yè)第十四頁(yè)，共64頁(yè)。第15頁(yè)/共64頁(yè)第十五頁(yè)，共64頁(yè)。 第16頁(yè)/共64頁(yè)第十六頁(yè)，共64頁(yè)。第17頁(yè)/共64頁(yè)第十七頁(yè)，共64頁(yè)。第18頁(yè)/共64頁(yè)第十八頁(yè)，共64頁(yè)。第19頁(yè)/共64頁(yè)第十九頁(yè)，共64頁(yè)。. 負(fù)后電位負(fù)后電位(din wi)（后去極化（后去極化） 正后電位正后電位（后超極化（后超極化）波形組成波形組成第20頁(yè)/共64頁(yè)第二十頁(yè)，共64頁(yè)

6、。閾值：能引發(fā)動(dòng)作電位的最小刺激閾值：能引發(fā)動(dòng)作電位的最小刺激(cj)強(qiáng)度，也稱為閾強(qiáng)度。強(qiáng)度，也稱為閾強(qiáng)度。 第21頁(yè)/共64頁(yè)第二十一頁(yè)，共64頁(yè)。內(nèi)向電流內(nèi)向電流：膜外正電荷流入膜內(nèi)。：膜外正電荷流入膜內(nèi)。使膜內(nèi)電位使膜內(nèi)電位(din wi)負(fù)值減小，引起膜去極化。負(fù)值減小，引起膜去極化。外向電流外向電流：正電荷由胞內(nèi)流出胞外。：正電荷由胞內(nèi)流出胞外。引起膜的復(fù)極化或超極化。引起膜的復(fù)極化或超極化。第22頁(yè)/共64頁(yè)第二十二頁(yè)，共64頁(yè)。靜息電位(Em) = -70mV EK = -90 mV ENa = +60 mV 負(fù)值代表內(nèi)向驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)向電流負(fù)值代表內(nèi)向驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)向

7、電流（正離子流入膜內(nèi)或負(fù)離子流出膜外膜內(nèi)電位負(fù)值去極化）。正值代表外向驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)產(chǎn)生外向電流正值代表外向驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)產(chǎn)生外向電流（正離子流出膜外或負(fù)離子流入膜內(nèi)膜內(nèi)電位負(fù)值 復(fù)極化、超極化）。第23頁(yè)/共64頁(yè)第二十三頁(yè)，共64頁(yè)。電壓鉗特點(diǎn)電壓鉗特點(diǎn):膜電位（膜電位（Em）固定一水平）固定一水平(shupng)，使電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力（使電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力（ Em - ENa ）也保持恒定）也保持恒定鈉電導(dǎo)鈉電導(dǎo)(din do) GNa=INa / Em - ENa 電壓鉗技術(shù)記錄電壓鉗技術(shù)記錄(jl)膜電位及分膜電位及分析析第24頁(yè)/共64頁(yè)第二十四頁(yè)，共64頁(yè)。利用電壓鉗技術(shù)記錄的槍烏鲗大神經(jīng)軸突的

8、膜電流(dinli)及其離子成分的分析：鉗制(qinzh)電壓：記錄(jl)的內(nèi)向電流和外向電流：河豚毒（ TTX ）阻斷了內(nèi)向電流：四乙銨（ TEA ）阻斷了外向電流證實(shí)：內(nèi)向電流是證實(shí)：內(nèi)向電流是證實(shí)：外向電流是證實(shí)：外向電流是第25頁(yè)/共64頁(yè)第二十五頁(yè)，共64頁(yè)。第26頁(yè)/共64頁(yè)第二十六頁(yè)，共64頁(yè)。（2）動(dòng)作電位的產(chǎn)生）動(dòng)作電位的產(chǎn)生(chnshng)過(guò)程過(guò)程刺激刺激(cj)神經(jīng)纖維神經(jīng)纖維局部膜去極化局部膜去極化電壓門控電壓門控Na+通道開放、通道開放、 Na+內(nèi)流內(nèi)流閾電閾電位位更大的更大的Na+的通透性、的通透性、 Na+內(nèi)流內(nèi)流 （內(nèi)向電流）（內(nèi)向電流）膜去極化膜去極化平衡

9、電位平衡電位 第27頁(yè)/共64頁(yè)第二十七頁(yè)，共64頁(yè)。內(nèi)向內(nèi)向Na+電流電流 去極化去極化門控門控Na+ 通道開通道開放放電壓電壓 鈉電導(dǎo)的電壓依賴性和由此產(chǎn)生的去極化過(guò)程中的正反饋機(jī)制鈉電導(dǎo)的電壓依賴性和由此產(chǎn)生的去極化過(guò)程中的正反饋機(jī)制(jzh)，是動(dòng)作電位起始的關(guān)鍵因素。是動(dòng)作電位起始的關(guān)鍵因素。第28頁(yè)/共64頁(yè)第二十八頁(yè)，共64頁(yè)。失活失活去極化過(guò)程中鈉通道狀態(tài)的變化去極化過(guò)程中鈉通道狀態(tài)的變化(binhu)Vm ：膜電位；：膜電位； Im ：膜電流；：膜電流； m 和和 h 分別示意鈉通道的激活門和失活門分別示意鈉通道的激活門和失活門干預(yù)干預(yù)Na+ 通道的藥物通道的藥物(yow)及

10、臨床應(yīng)用及臨床應(yīng)用阻斷劑：阻斷劑：類抗心律失常藥，可抑制異常興奮環(huán)路中動(dòng)作電位的傳導(dǎo)，類抗心律失常藥，可抑制異常興奮環(huán)路中動(dòng)作電位的傳導(dǎo)， 終止快速心律失常。終止快速心律失常。第29頁(yè)/共64頁(yè)第二十九頁(yè)，共64頁(yè)。第30頁(yè)/共64頁(yè)第三十頁(yè)，共64頁(yè)。復(fù)極化（mV） 膜電位膜電位時(shí)間（ms）降支：降支： K+通透性增加通透性增加(zngji)K+外流外流 復(fù)復(fù)極化極化鉀通道只有一個(gè)激活門鉀通道只有一個(gè)激活門(humn)，沒有失活門，沒有失活門(humn)，激活門，激活門(humn)關(guān)閉過(guò)程稱為去激活。關(guān)閉過(guò)程稱為去激活。第31頁(yè)/共64頁(yè)第三十一頁(yè)，共64頁(yè)。第32頁(yè)/共64頁(yè)第三十二頁(yè)，共

11、64頁(yè)。第33頁(yè)/共64頁(yè)第三十三頁(yè)，共64頁(yè)。靜息靜息(jn x)狀態(tài)：狀態(tài)：去極化：去極化：復(fù)極化：復(fù)極化：（mV）膜電位膜電位時(shí)間（時(shí)間（ms）第34頁(yè)/共64頁(yè)第三十四頁(yè)，共64頁(yè)。第35頁(yè)/共64頁(yè)第三十五頁(yè)，共64頁(yè)。膜去極化，與臨近膜去極化，與臨近(ln jn)膜膜之間產(chǎn)生電位差之間產(chǎn)生電位差使臨近膜去極化使臨近膜去極化達(dá)到閾電位達(dá)到閾電位Na+通道大量開放通道大量開放進(jìn)入再生性循環(huán)進(jìn)入再生性循環(huán)動(dòng)作電位第36頁(yè)/共64頁(yè)第三十六頁(yè)，共64頁(yè)。動(dòng)作電位的傳導(dǎo)方向：在體內(nèi)，動(dòng)作電位的傳導(dǎo)方向：在體內(nèi)，AP總是在軸突的起始部產(chǎn)生，由總是在軸突的起始部產(chǎn)生，由于不應(yīng)期的存在于不應(yīng)期的存

12、在(cnzi)，興奮只能傳向末梢。，興奮只能傳向末梢。有髓纖維有髓纖維(xinwi)：跳躍式傳導(dǎo)：跳躍式傳導(dǎo) 第37頁(yè)/共64頁(yè)第三十七頁(yè)，共64頁(yè)。1.1.動(dòng)作電位（動(dòng)作電位（AP）是）是“全或無(wú)全或無(wú)”( (all or none) )式的。式的。2.2.當(dāng)膜電位當(dāng)膜電位(din wi)(din wi)去極化到閾電位去極化到閾電位(din wi)(din wi)時(shí)，爆發(fā)時(shí)，爆發(fā)APAP。APAP期間，期間， 先是電壓門控先是電壓門控Na+Na+通道開放，然后是電壓門控通道開放，然后是電壓門控K+K+ 通道開放。通道開放。3.3.電壓門控電壓門控Na+Na+通道開放引起通道開放引起Na+Na

13、+快速內(nèi)流（內(nèi)向快速內(nèi)流（內(nèi)向(ni xin)(ni xin)電電 流），形成流），形成APAP的上升支。的上升支。4.Na+4.Na+通道通道(tngdo)(tngdo)快速失活，快速失活，K+K+外流加快，引起復(fù)極化。外流加快，引起復(fù)極化。第38頁(yè)/共64頁(yè)第三十八頁(yè)，共64頁(yè)?？p隙連接模式圖縫隙連接模式圖（1）在縫隙連接處，相耦聯(lián)的兩）在縫隙連接處，相耦聯(lián)的兩個(gè)細(xì)胞的質(zhì)膜靠得很近（個(gè)細(xì)胞的質(zhì)膜靠得很近（3nm）。）。（2）細(xì)胞膜上有蛋白顆粒，是由）細(xì)胞膜上有蛋白顆粒，是由六個(gè)連接蛋白單體形成的同源六六個(gè)連接蛋白單體形成的同源六聚體，稱連接子。聚體，稱連接子。（3）每個(gè)連接子中央有一個(gè)親水

14、）每個(gè)連接子中央有一個(gè)親水性孔道。性孔道。（4）兩側(cè)）兩側(cè)(lin c)膜上的連接膜上的連接子端端相連，使兩個(gè)連接子的親子端端相連，使兩個(gè)連接子的親水性孔道對(duì)接，形成縫隙連接通水性孔道對(duì)接，形成縫隙連接通道，每側(cè)膜上的連接子相當(dāng)于一道，每側(cè)膜上的連接子相當(dāng)于一個(gè)半通道。個(gè)半通道。（5）縫隙連接通常是開放的，允）縫隙連接通常是開放的，允許水溶性分子和離子通過(guò)，同時(shí)許水溶性分子和離子通過(guò)，同時(shí)形成細(xì)胞間的一個(gè)低電阻區(qū)。形成細(xì)胞間的一個(gè)低電阻區(qū)。（6）一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生的動(dòng)作電位可）一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生的動(dòng)作電位可通過(guò)流經(jīng)縫隙連接的局部電流直通過(guò)流經(jīng)縫隙連接的局部電流直接傳播到另一個(gè)細(xì)胞。接傳播到另一個(gè)細(xì)胞。 第

15、39頁(yè)/共64頁(yè)第三十九頁(yè)，共64頁(yè)。四、局部四、局部(jb)電位電位 不是不是(b shi)“全或無(wú)全或無(wú)”的，而是隨著閾下刺激的增大而增大的，而是隨著閾下刺激的增大而增大不能在膜上作遠(yuǎn)距離傳播不能在膜上作遠(yuǎn)距離傳播(chunb)，只能以電緊張擴(kuò)布的形式傳，只能以電緊張擴(kuò)布的形式傳播播(chunb)特性特性第40頁(yè)/共64頁(yè)第四十頁(yè)，共64頁(yè)。局部局部(jb)電位與動(dòng)作電位的異同點(diǎn)電位與動(dòng)作電位的異同點(diǎn)異同點(diǎn)異同點(diǎn)動(dòng)作電位動(dòng)作電位局部電位局部電位全或無(wú)現(xiàn)象不衰減傳導(dǎo)總和現(xiàn)象有有無(wú)無(wú)電緊張性擴(kuò)布有第41頁(yè)/共64頁(yè)第四十一頁(yè)，共64頁(yè)。可興奮細(xì)胞：可興奮細(xì)胞：受刺激后能產(chǎn)生動(dòng)作電位的細(xì)胞。受刺

16、激后能產(chǎn)生動(dòng)作電位的細(xì)胞。第42頁(yè)/共64頁(yè)第四十二頁(yè)，共64頁(yè)。第43頁(yè)/共64頁(yè)第四十三頁(yè)，共64頁(yè)。刺激：刺激：細(xì)胞所處環(huán)境因素的變化。細(xì)胞所處環(huán)境因素的變化。第44頁(yè)/共64頁(yè)第四十四頁(yè)，共64頁(yè)。第45頁(yè)/共64頁(yè)第四十五頁(yè)，共64頁(yè)。第46頁(yè)/共64頁(yè)第四十六頁(yè)，共64頁(yè)。不同細(xì)胞的絕對(duì)不應(yīng)期長(zhǎng)短(chngdun)： 神經(jīng)纖維和骨骼?。?.5 2 ms 心肌：200 400 ms( (三三) ) 細(xì)胞細(xì)胞(xbo)(xbo)興奮后興奮性的變化興奮后興奮性的變化一、興奮性和刺激引起興奮的條件第47頁(yè)/共64頁(yè)第四十七頁(yè)，共64頁(yè)。第48頁(yè)/共64頁(yè)第四十八頁(yè)，共64頁(yè)。第49頁(yè)/共64頁(yè)第四十九頁(yè)，共64頁(yè)。第50頁(yè)/共64頁(yè)第五十頁(yè)，共64頁(yè)。第51頁(yè)/共64頁(yè)第五十一頁(yè)，共64頁(yè)。第52頁(yè)/共64頁(yè)第五十二頁(yè)，共64頁(yè)。第53