Chapt細(xì)胞的基本功能學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1Chapt細(xì)胞的基本功能細(xì)胞的基本功能第1頁/共82頁intracellular potential recording第2頁/共82頁 Winners of the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963第3頁/共82頁第4頁/共82頁第5頁/共82頁第6頁/共82頁第7頁/共82頁第8頁/共82頁第9頁/共82頁第10頁/共82頁第11頁/共82頁第12頁/共82頁第13頁/共82頁第14頁/共82頁第15頁/共82頁第16頁/共82頁Julius Bernstein 1839-1917第17頁/共82頁（）化學(xué)現(xiàn)象（）化學(xué)現(xiàn)象 要在膜

2、兩側(cè)形成電位差，要在膜兩側(cè)形成電位差，必須具備兩個條件：必須具備兩個條件：膜兩側(cè)膜兩側(cè)的離子分布不均，存在濃的離子分布不均，存在濃度差；度差； 對離子有選擇性對離子有選擇性通透的膜。通透的膜。 膜兩側(cè)膜兩側(cè)KK+ + 差差是促使是促使K K+ +擴(kuò)擴(kuò)散的散的動力動力，但隨著，但隨著K K+ +的不斷擴(kuò)的不斷擴(kuò)散，膜兩側(cè)不斷加大的散，膜兩側(cè)不斷加大的電位電位差差是是K K+ +繼續(xù)擴(kuò)散的繼續(xù)擴(kuò)散的阻力阻力，當(dāng)動，當(dāng)動力和阻力達(dá)到動態(tài)平衡時，力和阻力達(dá)到動態(tài)平衡時，K K+ +的凈擴(kuò)散通量為零的凈擴(kuò)散通量為零膜兩側(cè)膜兩側(cè)的平衡電位的平衡電位。通透膜通透膜選擇性通透膜選擇性通透膜第18頁/共82頁第

3、19頁/共82頁靜息時膜內(nèi)外各離子的濃度靜息時膜內(nèi)外各離子的濃度離子膜內(nèi)濃度膜外濃度平衡電位離子膜內(nèi)濃度膜外濃度平衡電位 （mmol/L） （mmol/L） (mV)K+ 400 20 -75Na+ 50 440 +55Cl- 52 560 -60A- 385 - -第20頁/共82頁（）RP產(chǎn)生機(jī)制的膜學(xué)說: 靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)外離子分布不均；細(xì)胞膜對離子的通透具有選擇性:K+Cl-Na+A- KK i i順濃度差向膜外擴(kuò)散順濃度差向膜外擴(kuò)散 AA- - i i不能向膜外擴(kuò)散不能向膜外擴(kuò)散K+iK+i、A-iA-i膜內(nèi)電位膜內(nèi)電位( (負(fù)電場負(fù)電場) ) K+o K+o膜外電位膜外電位( (

4、正電場正電場) )膜外為正、膜內(nèi)為負(fù)的極化狀態(tài)膜外為正、膜內(nèi)為負(fù)的極化狀態(tài)當(dāng)擴(kuò)散動力與阻力達(dá)到動態(tài)平衡時當(dāng)擴(kuò)散動力與阻力達(dá)到動態(tài)平衡時=RP=RP結(jié)論:RP的產(chǎn)生主要是K向膜外擴(kuò)散的結(jié)果。 RP=K+的平衡電位第21頁/共82頁第22頁/共82頁Nernst Equation :K+ Concentration gradient Ko/Ki Electrical gradient (potential)iKoKEklog58iKoKzFRTEionlnfor K+ C, the Nernst Equation become: Electrochemical driving force60第23

5、頁/共82頁第24頁/共82頁 5. 5.影響影響RPRP的因素的因素 （1）細(xì)胞外）細(xì)胞外K+濃度，濃度， （2）細(xì)胞膜對）細(xì)胞膜對Na+、K+的通透性；的通透性； （3）鈉）鈉-鉀泵的作用。鉀泵的作用。第25頁/共82頁第26頁/共82頁1.第27頁/共82頁第28頁/共82頁 動作電位的圖形動作電位的圖形第29頁/共82頁AP的主要成分和標(biāo)志超射：膜電位高于零的部分第30頁/共82頁第31頁/共82頁“全或無全或無”（all or none)現(xiàn)象；現(xiàn)象；不衰減傳導(dǎo)；不衰減傳導(dǎo)；瞬時性；瞬時性；極化反轉(zhuǎn)。極化反轉(zhuǎn)。3.動作電位的特點(diǎn)動作電位的特點(diǎn)意義：意義： AP的產(chǎn)的產(chǎn)生是細(xì)胞興生是細(xì)胞

6、興奮的標(biāo)志奮的標(biāo)志第32頁/共82頁第33頁/共82頁第34頁/共82頁第35頁/共82頁第36頁/共82頁第37頁/共82頁第38頁/共82頁第39頁/共82頁第40頁/共82頁第41頁/共82頁第42頁/共82頁第43頁/共82頁第44頁/共82頁第45頁/共82頁第46頁/共82頁當(dāng)細(xì)胞受到刺激當(dāng)細(xì)胞受到刺激細(xì)胞膜上少量細(xì)胞膜上少量NaNa+ +通道激活而開放通道激活而開放NaNa+ +順濃度差少量內(nèi)流順濃度差少量內(nèi)流膜內(nèi)外電位差膜內(nèi)外電位差局部電位局部電位當(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時當(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時NaNa通道大量開放通道大量開放NaNa+ +順電化學(xué)差和膜內(nèi)負(fù)電位的吸引順電化學(xué)差

7、和膜內(nèi)負(fù)電位的吸引再生式內(nèi)流再生式內(nèi)流 NaNa+ +ii、K+OK+O激活激活NaNa+ +K K+ +泵泵APAP的產(chǎn)生機(jī)制的產(chǎn)生機(jī)制: :膜內(nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢唬?nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋPAP上升支）上升支）NaNa+ +通道關(guān)通道關(guān)Na+Na+內(nèi)流停內(nèi)流停+ +同時同時K+K+通道激活而開放通道激活而開放K K順濃度差和膜內(nèi)正電位的吸引順濃度差和膜內(nèi)正電位的吸引K K迅速外流迅速外流膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到RPRP水平（水平（APAP下降支）下降支）NaNa+ +泵出、泵出、K K+ +泵回，泵回，離子恢復(fù)到興奮前水平離子恢復(fù)到興奮前水平后電位

8、后電位第47頁/共82頁結(jié)論：結(jié)論：APAP的上升支由的上升支由NaNa內(nèi)流內(nèi)流形成，下降支是形成，下降支是K K外流外流形成的，后電位形成的，后電位是是NaNaK K 泵活動引起的。泵活動引起的。 APAP的產(chǎn)生是不消耗能量的，的產(chǎn)生是不消耗能量的，APAP的恢復(fù)是消耗能量的（的恢復(fù)是消耗能量的（NaNaK K泵泵的活動）。的活動）。 APAP幅值幅值=RP=RP值值+ +超射值超射值=E=EK K+E+ENaNa 證明：證明：NernstNernst公式的計算公式的計算: : AP AP達(dá)到的達(dá)到的超射值超射值（正電位值）相當(dāng)于計算所得的（正電位值）相當(dāng)于計算所得的NaNa的平衡電的平衡電

9、位位(E(ENaNa) )值值 應(yīng)用應(yīng)用NaNa通道特異性阻斷劑河豚毒后，內(nèi)向電流全部消失（通道特異性阻斷劑河豚毒后，內(nèi)向電流全部消失（APAP消失）消失） 第48頁/共82頁阻斷劑：河豚毒素（阻斷劑：河豚毒素（TTX）、）、局麻藥局麻藥第49頁/共82頁第50頁/共82頁第51頁/共82頁AP的產(chǎn)生與膜通透的產(chǎn)生與膜通透性的關(guān)系性的關(guān)系第52頁/共82頁動作電位的引起動作電位的引起細(xì)胞興奮后興奮性周期性變化細(xì)胞興奮后興奮性周期性變化局部反應(yīng)局部反應(yīng)動作電位的傳導(dǎo)動作電位的傳導(dǎo)第53頁/共82頁第54頁/共82頁第55頁/共82頁第56頁/共82頁第57頁/共82頁第58頁/共82頁第59頁/

10、共82頁細(xì)胞興奮后興奮性周期性變化細(xì)胞興奮后興奮性周期性變化第60頁/共82頁對閾下刺激反應(yīng)對閾下刺激反應(yīng)對閾上刺激反應(yīng)對閾上刺激反應(yīng)第61頁/共82頁第62頁/共82頁Action Potential Stages: Overview第63頁/共82頁第64頁/共82頁第65頁/共82頁第66頁/共82頁Graded potentials decrease in strength as they spread out from the point of originStimulus第67頁/共82頁第68頁/共82頁局部電流學(xué)說局部電流學(xué)說 局部電流：已興奮膜與未興奮膜之間存在局部電流：已興奮膜與未興奮膜之間存在電位差，而發(fā)生的電荷移動。電位差，而發(fā)生的電荷移動。第69頁/共82頁第70頁/共82頁第71頁/共82頁Conduction of Action Potentials第72頁/共82頁Conduction of Action Potentials第73頁/共82頁Conduction of Action Potentials第74頁/共82頁第75頁/共82頁第76頁/共82頁跳躍式傳導(dǎo)（sa