《細胞膜電位》課件

細胞膜電位本課件旨在介紹細胞膜電位的概念、產(chǎn)生原因、生理意義以及在臨床中的應用。什么是細胞膜電位？定義細胞膜電位是指細胞膜內(nèi)外兩側的電位差。形成原因由于細胞膜內(nèi)外離子濃度差異，導致膜內(nèi)外存在電位差。細胞膜電位產(chǎn)生的原因1離子濃度差細胞膜內(nèi)外離子濃度存在差異，例如鉀離子在細胞內(nèi)濃度高，鈉離子在細胞外濃度高。2膜通透性差異細胞膜對不同離子的通透性不同，例如細胞膜對鉀離子的通透性高于鈉離子。3鈉鉀泵鈉鉀泵將鈉離子泵出細胞，并將鉀離子泵入細胞，維持膜電位。鈉離子和鉀離子的分布鈉離子細胞外濃度高，細胞內(nèi)濃度低。鉀離子細胞內(nèi)濃度高，細胞外濃度低。鈉鉀離子泵的作用1維持膜電位2調節(jié)細胞體積3維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定細胞膜通透性對膜電位的影響高通透性膜電位更容易受離子濃度變化影響。低通透性膜電位相對穩(wěn)定，不易受離子濃度變化影響。興奮性細胞中的膜電位變化1靜息電位細胞處于靜止狀態(tài)時的膜電位。2動作電位細胞受到刺激后發(fā)生的快速、短暫的膜電位變化。3復極化動作電位峰值后，膜電位逐漸恢復到靜息電位。動作電位的產(chǎn)生過程刺激細胞受到刺激，例如電刺激或化學物質。去極化膜電位由靜息電位向正方向變化。峰值膜電位達到峰值，鈉離子通道關閉，鉀離子通道開放。復極化膜電位逐漸恢復到靜息電位。動作電位的傳播1局部電流動作電位在細胞膜上局部傳播。2相鄰區(qū)域去極化局部電流導致相鄰區(qū)域膜電位去極化。3動作電位傳導動作電位沿細胞膜傳播。不同細胞膜電位的比較細胞類型靜息電位動作電位神經(jīng)細胞-70mV+30mV肌肉細胞-90mV+50mV心肌細胞-85mV+20mV膜電位與細胞功能的關系神經(jīng)細胞膜電位變化用于傳遞神經(jīng)信號。肌肉細胞膜電位變化用于肌肉收縮。心肌細胞膜電位變化用于心臟跳動。膜電位的檢測方法1微電極技術使用微電極插入細胞內(nèi)部測量膜電位。2膜片鉗技術使用膜片鉗記錄單個離子通道的電流變化。3光學成像技術使用熒光染料或光學傳感器測量膜電位變化。細胞膜電位的生理意義神經(jīng)傳導動作電位是神經(jīng)信號傳遞的基礎。肌肉收縮動作電位觸發(fā)肌肉收縮。細胞通訊膜電位變化參與細胞之間的信息傳遞。細胞生長與分化膜電位變化參與細胞生長和分化過程。細胞膜電位在臨床中的應用1診斷疾病例如心電圖可以診斷心臟疾病。2監(jiān)測治療效果例如藥物治療可以影響細胞膜電位，從而治療疾病。神經(jīng)細胞的膜電位變化1靜息電位-70mV，鈉鉀泵維持。2動作電位刺激導致鈉離子內(nèi)流，膜電位去極化至+30mV。3復極化鉀離子外流，膜電位恢復至靜息電位。肌肉細胞的膜電位變化1靜息電位-90mV，鈉鉀泵維持。2動作電位神經(jīng)沖動傳遞至肌肉，引起鈉離子內(nèi)流，膜電位去極化至+50mV。3復極化鉀離子外流，膜電位恢復至靜息電位。心肌細胞的膜電位變化樹突電位和軸索電位樹突電位神經(jīng)元樹突上的局部電位變化，可被整合或抑制。軸索電位神經(jīng)元軸索上的動作電位，用于傳遞神經(jīng)信號。易興奮細胞的膜電位穩(wěn)定性穩(wěn)定性易興奮細胞膜電位穩(wěn)定，不易發(fā)生無規(guī)律的電位波動。維持機制鈉鉀泵、離子通道和膜結構共同維持膜電位穩(wěn)定。異常膜電位與疾病的關系神經(jīng)元膜電位異常可導致癲癇、帕金森癥等疾病。心肌細胞膜電位異?？蓪е滦穆墒С！⑿呐K病等疾病。肌肉細胞膜電位異常可導致肌肉無力、肌萎縮等疾病。膜電位調控的藥物干預離子通道阻斷劑例如局麻藥可阻斷鈉離子通道，減輕疼痛。離子通道調節(jié)劑例如抗抑郁藥物可調節(jié)神經(jīng)遞質的釋放，影響膜電位。離子通道對膜電位的調控1離子通道種類2離子通道開放與關閉3膜電位變化4細胞功能改變膜電位的生物電學理論1庫侖定律電荷之間的吸引力和排斥力決定膜電位。2歐姆定律電流與電壓和電阻成正比。3電容細胞膜具有電容，可以存儲電荷?；瘜W滲透勢理論1化學梯度細胞膜內(nèi)外離子濃度差異。2電化學梯度離子在電場中的移動。3膜電位化學滲透勢導致膜內(nèi)外電位差。鈉鉀離子泵理論主動運輸鈉鉀泵將鈉離子泵出細胞，并將鉀離子泵入細胞。維持離子梯度鈉鉀泵維持膜內(nèi)外離子濃度差異，從而維持膜電位。消耗能量鈉鉀泵的運作需要消耗ATP能量。膜電位測量的技術發(fā)展微電極技術早期使用微電極插入細胞內(nèi)部測量膜電位。膜片鉗技術后來發(fā)展出膜片鉗技術，可以記錄單個離子通道的電流變化。光學成像技術現(xiàn)在使用光學成像技術，可以非侵入性地測量膜電位變化。膜電位研究的前沿進展1新型離子通道研究人員正在發(fā)現(xiàn)新的離子通道，并研究它們在膜電位和細胞功能中的作用。2膜電位與疾病研究人員正在探索膜電位異常與各種疾病之間的關系，并尋找新