第十九章鯰,電鰻電鰩有放電現(xiàn)象

細(xì)胞的電活Electricalactivityofliving電鯰,電鰻,電鰩,有放電現(xiàn)18世紀(jì)末LuigiGalvani發(fā)現(xiàn)金屬蛙腿M收縮N&M生電Bioelectricity&LuigiGalvani(1737-創(chuàng)立金屬接觸電動(dòng)勢(shì)理論,發(fā)明LuigiGalvani(1737-一、細(xì)胞電活動(dòng)的膜電位（membranepotentialVm)靜息電位（restingpotentialRP)動(dòng)作電位（actionpotentialAP極化去極化If:Vm=-100mV,thicknessof electricTheplasmamembranemimicsminiaturebattery.Energyisuseddrivestransmembranesignaling：神經(jīng)、肌肉、腺體Absorptionofglucoseandaminoacidsinthe細(xì)胞膜糖細(xì)胞膜脂 親 基 疏 基層Non-gated離子通道-具有重要生物學(xué)功能的膜蛋Non-gatedGatedGatedor▲細(xì)胞膜的電纜 電學(xué)）特—并聯(lián)的阻-容耦合電膜脂質(zhì)雙層（絕緣）≈一個(gè)平 103?/cm2，用膜電導(dǎo)（G=1/Rm）軸向電阻取決于胞質(zhì)液及細(xì)胞直徑Ri∝二、靜息電位及其產(chǎn)生（一）靜息電位（TherestingDefinition:transmembranepotentialatrestNeurons-60mVSkeletalandcardiacmuscles,-90mVErythrocytes-9mVIonicbasisofrestingUnequaldistributionofionsacrossSelectivepermeabilityofNa+Unequaldistributionofionsacrossthemembranelargelyduetoprimaryandsecondaryactive 140mM 4mMHCO-3

1510-72014

14510-312024 Non-Selectivepermeabilityoftheplasmaaccountforrestingmembrane

1401510-720

414510-3120

14

24Scenario

通透 順濃度化學(xué)勢(shì)能(驅(qū)動(dòng)力）=RTlnR=gasconstant;Scenario選擇性通透

順濃度化學(xué)(濃度)勢(shì)能=RTln電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=RTln

順濃度梯逆電位梯驅(qū)動(dòng)力=濃度梯度+電位電位勢(shì)能=zF(Ei-Z,離子化合價(jià) ，法拉弟+zF(Ei-oScenarioC平衡狀態(tài)順濃度逆電順濃度逆電位 順濃度電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=RTln

+zF(Ei-Eo)= RTln[K+]i

=-60

(Ei-Eo)=-Nernst

TheNernstequationpredictstheelectricaldifference(ie,themembranepotential,Vm)requiredtobalancetheconcentrationpotentialdifference(ie,theequilibriumpotential)ofanionacrossthemembraneEquilibriumpotentialofX+(離子的平衡電位xE=-60 xInotherwords,thedifferencebetweenVmandExistheforceforx+tomoveacrossthe電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=Vm-E*動(dòng)力為負(fù)值時(shí)：推動(dòng)正電荷流入胞(流inwardcurrent,如Na+,Ca2+內(nèi)流outwardcurrent,如K+外流,Cl-內(nèi)流)靜息狀態(tài)下Na+的驅(qū)動(dòng)力靜息狀態(tài)下K+在典xE=-60logxExperimentalevidencethat“selectivepermeabilityoftheplasmamembraneaccountforrestingmembranePaulHorowizAlanIonsubstitutionexperimentsinfrogmuscle4SO2-Cl-VmunalteredNa+K+Vmaltered4However,restingmembranepotentialisclosebutequaltoEK,duetopermeabilitytoother事實(shí)上，細(xì)胞膜對(duì)Na+、K+透性；膜對(duì)K+和Na+的相對(duì)因GNa<<GK，所以膜電位接近EKNa+-K+-ATPasecontributestomembraneTheactivityofNa+-K+-ATPasemaintainsiongradientsacrossthemembrane;TheworkofNa+-K+-ATPaseiselectrogenic,whichhyperpolarizesthemembrane.smoothmusclesupto20mV;skeletalmusclesandnerves,~5mV總結(jié)：靜息電位的原離子在細(xì)胞膜兩側(cè)的不均勻分布離子有順濃度和電位梯度（電化學(xué)梯度）靜息狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)K+的通透性高（一些K+通→K+順濃度梯度外流，造成膜內(nèi)負(fù)電位狀Consider:Whatifchangesoccurin[K+]inapatient'sextracellularfluid?HypokalemiaorHyperkalemia三、動(dòng)作電位及其產(chǎn)念：可興奮細(xì)胞受到刺激，細(xì)胞膜在Actionpotentialsofanervefiber,aandacardiacpace-maker0-

Time動(dòng)作電閾下刺激導(dǎo)致局部膜電位變化（局部反應(yīng)局部概念概念刺激引起的不具有“全或無(wú)電緊張方式其幅值隨 離的增加而減小具有總和效時(shí)間和局部反應(yīng)引起Na+、K+通道狀態(tài)速去極化繼而復(fù)極AP上升 AP下降1950sHodgkin&Huxley對(duì)AP產(chǎn)（1）離子替換槍烏賊巨軸突（Squidgiant玻璃電極作記逐步降低細(xì)胞外Na+動(dòng)作電位的幅度、去極化的速度隨細(xì)Na+濃度的降低而減小、減（2）Voltageclamp（電壓鉗電壓鉗(voltageclamp)原——細(xì)胞受去極化刺激時(shí)，引起哪種離子跨膜流動(dòng)去極化刺激引起兩種離子跨膜電外向電流(K+電流內(nèi)向電流(Na+電流Hodgkin&Huxley(H-H)(m- Patchclamp（膜片鉗Erwin Bert1976-1981開創(chuàng)膜片 生理或醫(yī)學(xué)Apipettepatchingontopyramidalcell

Apipettepatchingontoacellsomawhilstanotherpumpssomething(!?)ontoaNa+鈉通道由α、β1和β2亞基每個(gè)亞基都由4個(gè)結(jié))當(dāng)細(xì)胞受到去化總當(dāng)細(xì)胞受到去化細(xì)細(xì)胞膜上少量Na+通道激活而Na+順濃度差Na+順濃度差少量?jī)?nèi)流→膜內(nèi)外電位差當(dāng)膜當(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時(shí)→Na＋通道大量開Na+順電化學(xué)梯度大量?jī)?nèi)流（再生式內(nèi)流膜內(nèi)負(fù)電位減膜內(nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支Na+通道關(guān)→Na+內(nèi)流停Na+通道關(guān)→Na+內(nèi)流停+同時(shí)K+通道激活而K＋K＋順電化學(xué)梯度迅速膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到RP水平（AP下降支[Na+[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+Na+泵出、K+泵回，離子恢復(fù)到興奮前水平→動(dòng)作電位特全或無(wú)“All-or-不衰減性傳導(dǎo)局部電流與跳躍式傳產(chǎn)生條刺激Na+通道狀動(dòng)作電位傳導(dǎo)傳導(dǎo)機(jī)—局部電流學(xué)(local有髓纖維的跳躍式傳提高傳導(dǎo)減少能量四、組織的興奮和興興奮和可興奮細(xì) *可興奮細(xì)胞的共同特征：產(chǎn)生動(dòng)作電細(xì)胞（或組織）衡量組織興奮性高低的指標(biāo)-閾強(qiáng)度（閾值閾強(qiáng)度（thresholdintensity）：將刺激時(shí)間和的最小刺激強(qiáng)度，也稱閾值（thresholdvalue）興奮性=1/組織興奮后興奮性的變1）絕對(duì)不應(yīng)期(absoluterefractoryperiod,ARP）2）相對(duì)不應(yīng)期（relativerefractoryperiodRRP）period，記記細(xì)胞興奮后興奮性發(fā)生變—主要與鈉通道的功能狀態(tài)記閾電絕對(duì)不應(yīng)期（鈉通道失活超常低常（膜內(nèi)電位呈超極化相對(duì)不應(yīng)期（鈉通道部分恢復(fù)五、不同類型細(xì)胞的電活A(yù)ctionpotentialsofanervefiber,acardiomyocyteandacardiacpace-makercell0- （一）心肌細(xì)胞電活動(dòng)現(xiàn)①快反應(yīng)非自—工作細(xì)胞（心房心室的收縮細(xì)胞②快反應(yīng)自律—浦頃野慢反應(yīng) Relationshipbetweenactionpotentialofmyocytesand（二）工作心肌細(xì)胞電活動(dòng)的靜息 電流，potassiumleak，

non-動(dòng)作電工作心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的1230412304復(fù)極相(1、2、3、4期(≈200ms)，具有較長(zhǎng)的平臺(tái)期。(意義?)動(dòng)作電位幅度大(≈120機(jī)0期——鈉電導(dǎo)1期——平臺(tái)IK1內(nèi)向整鈣電導(dǎo)3期——鉀電導(dǎo) 40期去極+閾電位（thresholdpotential）約為-70鈉通道的三種功失活：通道不僅關(guān)閉、而且受到刺激也*鈉通道從失活狀態(tài)向備用狀態(tài)的轉(zhuǎn)變稱鈉通道阻斷劑：河豚毒1期（phase1）復(fù)極化瞬時(shí)外向離子流(transientoutwardcurrent，*INa通道的失活和Ito通道的激活共同形成了期“整流”的概“整流”（fo）歐姆定律：I=V/R。當(dāng)電阻不變時(shí)，電流與電壓呈正比（線關(guān)系）。如果這種關(guān)系不成直線而呈曲線，即為整內(nèi)向整流（inwardrectification）：隨著電壓的增大而電流的外向整流（outwardrectification）：隨著電壓的增大而電的增加量比預(yù)期增大（電流-電壓關(guān)系曲線向上彎曲）*2也（pltuphs）。*主要離子流L型鈣電流(long-lastingCa2+currentL-typeCa2+current,ICa-L):Ca2+內(nèi)流(意義？)：由于通道的內(nèi)整流性胞內(nèi)2、精胺等塞， K，從使動(dòng)電位期少量C內(nèi)流就使膜位保持去化狀態(tài)平臺(tái)或上隆起成頂。隨動(dòng)作電復(fù)化到接靜息電內(nèi)向整現(xiàn)解除，又可經(jīng)通道外流加速后的極化程。延遲整流鉀電流（delayedrectifierKcurrentIKr及Iks）：臺(tái)期激活逐步激圖9-9.心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位時(shí)程中ICa-L幅值3期復(fù)Ca2+內(nèi)流逐漸停止和K+外流逐漸增加+期K+外流的主要通道，包括快速延遲整流鉀通道（rapiddelayedrectifierK+channel，HERG（humanether-a-go-go) 緩慢延遲整流鉀通道（slowdelayedrectifierK+channel，IKs 4期（靜息期離子泵（特別是鈉-鉀泵和鈣泵*離子交換體（如鈉-鉀交換體，鈉-鈣交換神經(jīng)、骨骼肌細(xì)胞興奮后興奮性的變主要與鈉通道的記閾電絕對(duì)不應(yīng)期（鈉通道失活低常（膜內(nèi)電位呈超極化思考相對(duì)不應(yīng)期（鈉通道部分恢復(fù)

心肌（三）自律心肌細(xì)胞電活動(dòng)的１．慢反應(yīng)自律性細(xì)胞—竇房結(jié) 結(jié)細(xì)１）特征靜息電位不穩(wěn)定，當(dāng)膜電極化到最大值時(shí)能自動(dòng)去極 (pace-maker) 動(dòng)作電位（0,3,4）,無(wú)1期和2期0相去極化幅度低義？）2）慢反應(yīng)自律細(xì)胞的舒張期自動(dòng)去極化機(jī)至少與三種離子流有關(guān)Ikr、Iks電流衰ICa-T離子流（transientCa2+current，T-typeCa2+current，ICa-T）ICa-T通道的激活電位約為-50mV，圖9-14竇房結(jié)P細(xì)胞舒張期去極化和動(dòng)作電位發(fā)生原理示遞增性復(fù)極化至-60mVIf遞增性復(fù)極化至-60mVIf通道遞增性激自動(dòng)去極后1/3Ca2+通道（T型）開 K+遞K+遞減性Na+遞增性內(nèi)Ca2+內(nèi)自動(dòng)去自動(dòng)去極達(dá)閾電（-慢慢Ca2+（L型）開CaCa2+內(nèi)流產(chǎn)生產(chǎn)生AP0注：Ik失活∶If激活＝6∶1，故4期自動(dòng)去極If作用不大；但２．快反應(yīng)自律性Purkin