山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀

1、 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 第二章 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 本章重點(diǎn)： 細(xì)胞膜的基本化學(xué)組成和結(jié)構(gòu) (復(fù)習(xí)）； 物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的形式和原理； 細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能； 細(xì)胞的生物電和有關(guān)現(xiàn)象； 肌細(xì)胞的收縮活動(dòng)。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀第一節(jié)細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概要組 成：脂質(zhì)，蛋白質(zhì)，糖類 基本結(jié)構(gòu)：流體鑲嵌模型 （fluid mosaic model) 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀（一）脂質(zhì)雙分子層組成： 70磷脂， 30 膽固醇存在形式：雙分子層特點(diǎn)： 具有流動(dòng)性功能： 1. 屏障作用 2. 傳遞信息 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀脂質(zhì)

2、雙分子層山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀1. 磷脂 動(dòng)物細(xì)胞膜中主要的 四種磷脂： 磷脂酰膽堿(膜外側(cè))、 磷脂酰乙醇胺、 磷脂酰肌醇、 磷脂酰絲氨酸。2.鞘脂類 基本結(jié)構(gòu)和磷脂類似，不含甘油(膜外側(cè)) 。3.膽固醇 有一個(gè)甾體結(jié)構(gòu)（環(huán)戊烷多氫菲）和一個(gè)8碳支鏈。 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀(二) 細(xì)胞膜蛋白質(zhì)功能：酶蛋白 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 受體蛋白 轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì) 傳遞信息 免疫標(biāo)志 結(jié)構(gòu)：主要以-螺旋或球形蛋白質(zhì)的形式存在。 表面蛋白 存在形式 整合蛋白 特點(diǎn)：流動(dòng)性（橫向移動(dòng)）山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀表面蛋白（Peripheral proteins）占20%30%,以靜電引力或離子鍵與整 合蛋白結(jié)合

3、,附著于膜表面，主要在內(nèi)表面。argp.ser.-+-山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀（三）細(xì)胞膜糖類 細(xì)胞膜所含糖類2%10% ， 成分：主要是一些寡糖和多糖鏈形式：共價(jià)鍵的形式和膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié) 合，形成糖脂或糖蛋白部位：糖鏈絕大多數(shù)是裸露在膜的外面一側(cè)。功能： 免疫標(biāo)志 傳遞信息 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 （一）單純擴(kuò)散概念：高濃度區(qū)域中的溶質(zhì)分子將向低濃度 區(qū)凈移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為單純擴(kuò)散。物質(zhì)的移動(dòng)方向和速度： 決定于各該物質(zhì)的濃度差，膜對(duì)該物 質(zhì)的通透性。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀擴(kuò)散的物質(zhì)：脂溶性高、分子量小的物質(zhì)。 O2、CO2、N2、乙醇、尿素、水等。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所

4、優(yōu)秀 1.經(jīng)載體易化擴(kuò)散 特征： （1）順梯度 （2）飽和現(xiàn)象 （3）載體與溶質(zhì)的結(jié)合有較高 的化學(xué)結(jié)構(gòu)特異性。 （4）競(jìng)爭(zhēng)性抑制山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀（二）膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)方式的不同， 通道 膜蛋白分為 載體 離子泵 轉(zhuǎn)運(yùn)體 被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：通道、載體膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) （不耗能、順梯度） 原發(fā)性 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：泵 繼發(fā)性 （耗能、逆梯度）山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 2經(jīng)通道易化擴(kuò)散 概念: 帶電的離子如Na+、K+ 、 Ca2+、 CI-等借 助于通道蛋白的介導(dǎo),由膜的順濃度梯度 或電位梯度的跨膜擴(kuò)散。 特點(diǎn) : a. 通道具有開(kāi)放和關(guān)閉狀態(tài); b. 對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)有選擇性,但無(wú)

5、載體蛋白那么嚴(yán)格山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 分類: 化學(xué)門控通道： 膜兩則（外測(cè)）出現(xiàn) 化學(xué)信號(hào)時(shí)開(kāi)放。電壓門控通道：膜兩則電位差改變決定其開(kāi)放或關(guān)門。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀離子通道功能狀態(tài)： 靜息狀態(tài)-通道關(guān)閉： (備用狀態(tài))刺激能開(kāi)放激活狀態(tài)-通道開(kāi)放： 離子擴(kuò)散失活狀態(tài)-通道關(guān)閉: 刺激不能開(kāi)放山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀離子通道功能狀態(tài)的調(diào)控：通道蛋白質(zhì)有別于載體的重要特點(diǎn)之一， 結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)可以因細(xì)胞內(nèi)外各種理化因素膜電位、化學(xué)信號(hào)、機(jī)械刺激的影響而迅速改變。通道蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中可能存在著類似閘門（gate）一類的基團(tuán)，由它決定通道的功能狀態(tài)。-門控 電壓門控通道-膜兩側(cè)電位差

6、 化學(xué)門控通道-化學(xué)物質(zhì)（Ach） 機(jī)械門控通道機(jī)械刺激山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀3.原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)概念: 指細(xì)胞通過(guò)直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物 質(zhì)(離子)逆濃度梯度或電位梯度進(jìn)行跨膜 轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。化學(xué)本質(zhì)： 鈉泵是Na+-K+依賴式酶的蛋白質(zhì)。 也稱Na+-K+-酶。啟動(dòng)機(jī)制： 啟動(dòng)和活動(dòng)強(qiáng)度與膜內(nèi)多Na+和膜外多K+有關(guān)。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 鈉泵活動(dòng)時(shí) 泵出Na+和泵入K +同時(shí)進(jìn)行或“耦聯(lián)”在一起山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 細(xì)胞膜上的鈉泵活動(dòng)的意義：（1）由鈉泵活動(dòng)造成的細(xì)胞內(nèi)高K+ ，是許多代謝 反應(yīng)進(jìn)行的必需條件；（2）Na+和K+濃度梯度使

7、細(xì)胞生物電活動(dòng)產(chǎn)生的 前提條件。（3）維持胞質(zhì)滲透壓和細(xì)胞容積相對(duì)穩(wěn)定。 Na+和Cl-漏入K +漏出。哇巴因抑制鈉泵活 動(dòng)大量細(xì)胞外Na+ 、Cl-漏入膜內(nèi)，胞質(zhì)滲透 壓升高，過(guò)多水進(jìn)入膜內(nèi)，引起細(xì)胞的腫 脹，進(jìn)而破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)；山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀（4）維持細(xì)胞內(nèi)pH相對(duì)穩(wěn)定。Na+ -H+交換（5）維持細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的穩(wěn)定。Na +和K + 濃度梯度是Na+ - Ca2+交換動(dòng)力。（6）生電性。個(gè)Na+移到膜外同時(shí)個(gè)K+移 入膜內(nèi)。（7）Na+濃度梯度是其他物質(zhì)繼發(fā)轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng) 力。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀4.繼發(fā)性主動(dòng)

8、轉(zhuǎn)運(yùn)概念： 許多物質(zhì)在進(jìn)行逆濃度梯度或電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，所需的能量并不直接來(lái)自ATP的分解，而是來(lái)自Na+在膜兩側(cè)的濃度勢(shì)能差，后者是鈉泵利用分解ATP釋放的能量建立的。 這種間接利用ATP能量的主動(dòng)過(guò)程稱為繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀機(jī)制：轉(zhuǎn)運(yùn)體（膜蛋白）利用膜兩側(cè)Na+濃度梯度或電位梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。沒(méi)有Na+由高濃度的膜外順濃度差進(jìn)入膜內(nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)葡萄糖、氨基酸等分子逆濃度差進(jìn)入膜內(nèi)。 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀轉(zhuǎn)運(yùn)體：膜蛋白同向轉(zhuǎn)運(yùn)：被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)與Na +移動(dòng)的方向相同。相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)體稱為同向轉(zhuǎn)運(yùn)體。反向轉(zhuǎn)運(yùn)：被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)彼此與Na +移動(dòng)的方向相反。相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)體稱為

9、反向轉(zhuǎn)運(yùn)體或交換體。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 比較單純擴(kuò)散、 易化擴(kuò) 泵 異同點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì) 脂溶性、小分 水溶性、小分子、離子 水溶性、小分子、離子動(dòng)力 濃度差 濃度差、電壓差 ATP 順梯度 順梯度 逆梯度特點(diǎn) 擴(kuò)散速度取決于 膜蛋白介導(dǎo) 膜蛋白介導(dǎo) 濃度差 通道 載體 原發(fā)性、繼發(fā)性 膜通透性 濃度差 飽和 膜通透性 特異性 電壓差 競(jìng)爭(zhēng)抑制 不耗能 不耗能 耗能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)與被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的區(qū)別主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)需由細(xì)胞提供能量不需外部能量逆電-化學(xué)勢(shì)差順電-化學(xué)勢(shì)差使膜兩側(cè)濃度差更大使膜兩側(cè)濃度差更小山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜

10、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)一、G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 主要途徑：1.受體-G蛋白-AC途徑: 物質(zhì) 膜表面的特異受體 Gs-(興奮性G蛋白) 激活腺苷酸環(huán)化酶 胞漿中的ATP分解 膜內(nèi)側(cè)胞漿中cAMP (有時(shí)是減少),實(shí)現(xiàn)激素對(duì)細(xì)胞內(nèi)功能的調(diào)節(jié)山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀2.受體-G蛋白-PLC途徑外界剌激信號(hào) 膜受體 Go的G蛋白 激活磷脂酶C磷脂酰肌醇 三磷酸肌醇(IP3) 二酰甘油 第二信使 影響細(xì)胞內(nèi)過(guò)程,完成跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀二、離子通道受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 1.離子通道受體-促離子型受體（化學(xué)門控通道） 因化學(xué)門控通道具有受體功能，也稱為通道型受體；激活時(shí)直接引起跨膜離子

11、流動(dòng)，也稱促離子型受體。 控制通道開(kāi)、關(guān)的因素-化學(xué)物質(zhì)。 主要分布： 肌細(xì)胞終板膜、神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜、嗅、味感受細(xì)胞膜中,使所在膜產(chǎn)生終板電位、突觸后電位以及感受器電位等局部電反應(yīng)。 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀2.電壓門控通道： 主要分布: 神經(jīng)軸突、骨骼肌、 心肌細(xì)胞的一般質(zhì)膜 中, 控制這類通道開(kāi)、關(guān)的因素是通道所在 膜兩側(cè)的跨膜電位的變化。3.機(jī)械門控通道： 細(xì)胞表面膜存在能感受機(jī)械性刺激并引起 細(xì)胞功能改變的通道樣結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)： 速度快、對(duì)外界刺激反應(yīng)的位點(diǎn)局限。 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀三、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)特點(diǎn)： 受體分子的胞質(zhì)側(cè)自身具有酶的活性，可直接激活胞質(zhì)中酶。

12、 受體只有一跨膜-螺旋和一個(gè)較短的膜內(nèi)肽段。 酪氨酸激酶受體 重要的受體有 鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶受體山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀（一）酪氨酸激酶受體特點(diǎn)：膜外側(cè)-配位體結(jié)合點(diǎn) 深入胞質(zhì)端-酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域 受體與酶是同一蛋白分子肽類激素如胰島素和細(xì)胞因子 相應(yīng)的靶細(xì)胞時(shí), 激活細(xì)胞膜酪氨酸激酶受體 胞質(zhì)側(cè)酶活性部位活化 胞質(zhì)酪氨酸激酶結(jié)合、激活 完成跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 一系列細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子 細(xì)胞核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄改變。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 （二）鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶受體 膜外側(cè)- -螺旋分子N端-配位體結(jié)合點(diǎn) 膜內(nèi)側(cè)- -螺旋分子C端-鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶 （GC）結(jié)構(gòu)域,與配位體結(jié)合活化。 機(jī)制 GTP CG CGMP

13、 蛋白激酶G（ PKG ） PKG活化 底物磷酸化山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀第三節(jié) 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象一、細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性（一）膜電容和膜電阻細(xì)胞膜的電纜學(xué)說(shuō) 細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液均為含電解質(zhì)的液體，可以看作為兩個(gè)導(dǎo)體，有一定的電阻；膜電容：細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層類似于一個(gè)平板電容器，相對(duì)地視作絕緣體，因此細(xì)胞膜具有顯著的電容特性。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀跨膜電位：當(dāng)膜上的離子通道開(kāi)放而引起帶電離子的跨膜流動(dòng)時(shí)，就相當(dāng)于在電容器上充電或放電而產(chǎn)生的電位差，稱為跨膜電位或簡(jiǎn)稱為膜電位。膜電阻：通常用它的倒數(shù)膜電導(dǎo)G來(lái)表示。對(duì)帶電離子而言，膜電導(dǎo)就是膜對(duì)離子的通透性。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀細(xì)胞

14、膜相當(dāng)于一條電纜一點(diǎn)給予膜一個(gè)突然的電流，從另一點(diǎn)記錄膜電位變化：在電源附近電位上升快，達(dá) 到的最高電位也較大；離開(kāi)電源越遠(yuǎn)，則不但電位 上升的慢，而且最終的最高 電位也較低。電位改變變慢，是膜電容引 起的后果；電位依距離變 小，是膜外電阻、膜電阻及 膜內(nèi)電阻引起的后果。 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性與電學(xué)特性相同點(diǎn)： 歐姆定律 電阻、電容、電流、電緊張 異同點(diǎn)：膜離子通道-離子流 泵電流-生電性Na+-K+泵山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀（二）電緊張電位概念：細(xì)胞膜的電學(xué)特性相當(dāng)于并聯(lián)的阻容耦合電路，跨膜電流隨著距原點(diǎn)距離的增加而逐漸衰減，膜電位也逐漸衰減，形成一個(gè)規(guī)律的膜

15、電位分布，這種由膜的被動(dòng)電學(xué)特性決定其空間分布的膜電位稱為電緊張電位。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀產(chǎn)生： 向神經(jīng)纖維的某一點(diǎn)注入不同方向的電流； 用正、負(fù)電極從膜外側(cè)施加電刺激，胞質(zhì)內(nèi)的負(fù)電荷流向正極下方，正電荷流向負(fù)極的下方，因而在正、負(fù)電極下分別產(chǎn)生一個(gè)彼此方向相反的電緊張電位。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀二、細(xì)胞的靜息電位 安靜時(shí) 靜息電位 受刺激時(shí) 動(dòng)作電位山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀（一）電生理學(xué)研究方法： 1. 細(xì)胞內(nèi)記錄：微電極山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀細(xì)胞內(nèi)記錄：微電極山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀2.膜片鉗實(shí)驗(yàn)技術(shù) 是一種能夠記錄膜結(jié)構(gòu)中單一的離子通道蛋白質(zhì)分子的開(kāi)放和關(guān)閉，

16、亦即測(cè)量單通道離子電流和電導(dǎo)的技術(shù)。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 (二) 靜息電位(resting potential) 1.概念：是指細(xì)胞未受刺激時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩 側(cè)的電位差。2.測(cè)量方法：細(xì)胞內(nèi)電位記錄方法 靜息電位表現(xiàn)為膜內(nèi)較膜外為負(fù)。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀記錄裝置 記錄儀器: 電極:一對(duì)測(cè)量電極一個(gè)放在細(xì)胞的外表面，另一個(gè)連接玻璃微電極。當(dāng)微電極刺入膜內(nèi)時(shí)，記錄儀器上顯示一個(gè)突然的電位躍變，表明細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在著電位差。存在于安靜細(xì)胞的表面膜兩側(cè)的，故稱為跨膜靜息電位，簡(jiǎn)稱靜息電位。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀特征： 靜息電位在大多數(shù)細(xì)胞是一種穩(wěn)定的直流電位,但不同細(xì)胞的靜

17、息電位數(shù)值可以不同; 只要細(xì)胞未受刺激、生理?xiàng)l件不變,這種電位將持續(xù)存在。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀靜息電位時(shí)膜兩側(cè)所保持的外正內(nèi)負(fù)狀態(tài)稱為膜的極化(polarization)；膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值加大的方向變化時(shí)，稱為膜的超極化(hyperpolarization)；膜內(nèi)電位向負(fù)值減小的方向變化，稱為去極化或除極化(depolarization)；山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀去極化至零電位后膜電位進(jìn)一步變?yōu)檎捣Q為反極化，膜電位高于零電位的部位稱為超射（overshoot）。細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時(shí)膜內(nèi)所處的負(fù)值恢復(fù)，則稱作復(fù)極化(repolarization)山東大學(xué)

18、醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 研究方法1902年-Bernstein膜學(xué)說(shuō) 安靜狀態(tài)下膜只對(duì)K+有通透性，靜息電位相當(dāng)于K+平衡電位。1936年-Young 發(fā)現(xiàn)直徑1mm頭足類軟體動(dòng)物槍烏賊的巨大神經(jīng)軸突1939年英國(guó)生理學(xué)家Hodgkin 、Huxley 將直徑0.1mV充滿海水的毛細(xì)玻璃管縱向插入烏賊大神經(jīng)軸 突的斷端。 細(xì)胞外電極: 置于浸泡細(xì)胞的海水中.實(shí)測(cè)膜內(nèi)電位約-60mV山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 (二)靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制：1.K+驅(qū)動(dòng)力： K+濃度、電位勢(shì)能。2.基礎(chǔ)條件：安靜狀態(tài)下膜對(duì)K+有通透性，K+外流 鉀外流，帶負(fù)電的蛋白不能外流，使膜外帶正電荷 ，膜內(nèi)帶負(fù)電荷。 當(dāng)促使鉀

19、外流的濃度勢(shì)能差同阻礙鉀外流的電勢(shì)能差相等時(shí)，鉀跨膜凈移動(dòng)量為零，相當(dāng)于Ek。膜兩側(cè)的電位差也穩(wěn)定于某一數(shù)值不變，這個(gè)電位差稱為K+的電化學(xué)平衡。 3.少量的Na+和Cl-內(nèi)流 抵消一部分由K+外流引起的膜內(nèi)電位 。4. Na+一K+泵 外流K+和漏入的Na+可激活鈉泵，生電作用。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀三、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制(一)細(xì)胞的動(dòng)作電位 概念： 在靜息電位的基礎(chǔ)上，可興奮組織或細(xì)胞受到一個(gè)適當(dāng)刺激時(shí)，其膜電位發(fā)生迅速的一過(guò)性的波動(dòng)，這種短暫可逆的、擴(kuò)布性電變化稱為動(dòng)作電位(action potential)。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀特征：“全或無(wú)”性質(zhì)。當(dāng)刺激未達(dá)閾值時(shí)，動(dòng)

20、作電位不會(huì)出現(xiàn)，一旦達(dá)到閾電位水平 ，動(dòng)作電位便迅速產(chǎn)生，并達(dá)到最大值，其幅度和波形不隨刺激的強(qiáng)度增強(qiáng)而增大。動(dòng)作電位能沿細(xì)胞膜向周圍不衰減性傳導(dǎo)，其幅度和波形始終保持不變。具有不應(yīng)期，峰電位不可融合疊加。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀stimulatr0mV神經(jīng)纖維AP興奮的共有標(biāo)志: 動(dòng)作電位山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 上升支 去極化 （-70 到0 mV） 峰電位 超射 （0到+30 mV ） 動(dòng)作電位 下降支 復(fù)極化 （+30到-70 mV ） 負(fù)后電位-后去極化 后電位 正后電位-后超極化 （負(fù)值大于-70 mV） 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀（二）產(chǎn)生機(jī)制：研究方法間接法：1949

21、. Hodgkin和Huxley葡萄糖溶液替代海水。同位素24 Na+定量研究計(jì)算每次動(dòng)作電位進(jìn)入膜內(nèi)Na+ 21000個(gè)/m2膜電容算出Na+流量使去極化達(dá)100mV以上。直接法： 電壓鉗山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀1.電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力： 它決定離子跨膜流動(dòng)的方向和速度。動(dòng)力：電-化學(xué)梯度;基礎(chǔ)條件： 膜對(duì)離子的通透性增大，當(dāng)膜電位等于某離子的平衡電位時(shí)，該離子的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力為零，因此，某離子的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力等于膜電位與該離子的平衡電位之差。假定靜息電位Em 為-70mV， ENa為+60mV，EK為-90mV： Na+驅(qū)動(dòng)力:Em-ENa=-70mV-(+60mV)=-130mV K+驅(qū)動(dòng)力:

22、Em-ENa=-70mV-(-90mV)=+20mV山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀2.動(dòng)作電位期間膜電導(dǎo)的變化電壓鉗（voltage clamp）技術(shù) 直接測(cè)定動(dòng)作電位期間膜對(duì)離子通透性動(dòng)態(tài)變化。原理： 根據(jù)通道膜電流的大小和時(shí)間，可精確測(cè)定細(xì)胞 生物電過(guò)程中，各種離子流的大小、方向和時(shí)程、方向和時(shí)程利用歐姆定律來(lái)計(jì)算膜電導(dǎo)。優(yōu)缺點(diǎn)： 適用于各種直徑較大的細(xì)胞，只能觀察膜電流的方向和幅度，不能區(qū)分那種離子電流。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀電壓鉗技術(shù)裝置方法： 負(fù)反饋電路使膜電位鉗制在一個(gè)設(shè)定的水平. 記錄膜電流變化作為膜電導(dǎo)的觀察指標(biāo)。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)： 離子跨膜移動(dòng)時(shí)形

23、成跨膜離子電流（I）， 膜對(duì)離子通透性（難易程度）是膜的電阻 （R）或其倒數(shù)電導(dǎo)（G）， 膜電導(dǎo)是通透性同義詞。 根據(jù)歐姆定律 I = V G 固定V，測(cè)定I，作為膜電導(dǎo)變化的度量。 記錄膜電位Vm高阻抗前極放大山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 電導(dǎo)及動(dòng)作電位GNa和GK變化曲線的特點(diǎn)：電壓依從性，由去極化激活， GNa激活早，是動(dòng)作電位上升支基礎(chǔ)；GK激活晚，是動(dòng)作電位下降支基礎(chǔ)。 GNa有失活狀態(tài)而GK沒(méi)有此特性山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 記錄膜電流變化作為膜電導(dǎo)的觀察指標(biāo)： 記錄膜電位(Vm) 高阻抗前極放大（x1） 反饋放大器（FBA） 電極與FBA 輸出端連接，向細(xì)胞內(nèi)注入電流（指令電

24、位）， FBA兩者電位相等 I = 0 FBA兩者出現(xiàn)差異 FBA經(jīng)電極輸出端向細(xì)胞內(nèi)注入電流，在膜兩側(cè)產(chǎn) 生趨向于指令電位變化，構(gòu)成一個(gè)使膜電位 = 指令電位反饋電 路，此時(shí)記錄電流反映膜電導(dǎo)G的變化。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀利用藥理學(xué)分析膜電流的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用Na+通道阻斷劑TTX（河豚毒）,內(nèi)向電流消失。 應(yīng)用K+通道阻斷劑TEA（四乙胺），外向電流消失。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀膜電流的記錄和分析山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀3.膜電導(dǎo)與離子通道膜片鉗實(shí)驗(yàn)技術(shù)(Neder和Sakmann等)（1）直接觀察單一的離子通道蛋白質(zhì)分子對(duì)相應(yīng)離子通透活動(dòng)的特征.（2）記錄單個(gè)離子通道開(kāi)放后的

25、電流.（3）計(jì)算出通道的開(kāi)放概率和單通道電導(dǎo)。（4）證明在完整細(xì)胞上記錄到的膜電流是許多單通道電流總和的結(jié)果，單通道的開(kāi)放概率或單通道電導(dǎo)增加，或離子通道的數(shù)目增加，都會(huì)使膜電導(dǎo)增大。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 70年代的膜片鉗實(shí)驗(yàn)技術(shù) 膜片鉗記錄方法和單通道電流山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 鈉 電 流山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀閾電位當(dāng)剌激引起膜內(nèi)去極化達(dá)到引起正反饋Na+ 內(nèi)流的臨界膜電位稱為閾電位(threshold potential)。它一般比靜息電位小1020mV。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀動(dòng)作電位上升支：1.細(xì)胞受剌激時(shí)，迅速增加Na+電導(dǎo)，2.動(dòng)力：Na+在很強(qiáng)的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)

26、力作用下，形成Na+內(nèi)向電流，膜內(nèi)負(fù)電位的迅速消失；3.超射:膜外Na+較高的濃度勢(shì)能，Na+在膜內(nèi)負(fù)電位減小到零時(shí)仍可繼續(xù)內(nèi)移，出現(xiàn)超射。4.阻力:內(nèi)移的Na+在膜內(nèi)形成的正電位足以阻止的Na+靜移動(dòng)為止；這時(shí)膜內(nèi)所具有的電位值，理論上應(yīng)相當(dāng)于根據(jù)膜內(nèi)、外Na+濃度差代入Nernst公式時(shí)所得出的Na+平衡電位值。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀動(dòng)作電位降支：Na+通道失活，Na+電導(dǎo)減小形成峰電位降支，同時(shí)K+電壓門控性通道的開(kāi)放。在膜內(nèi)電-化學(xué)梯度的作用下,出現(xiàn)了K+外向電流，使膜內(nèi)電位變負(fù)，加速了膜的復(fù)極，參與峰電位降支的形成。后電位：正后電位一般認(rèn)為是生電性鈉泵作用的結(jié)果。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院

27、生理研究所優(yōu)秀局部反應(yīng)或局部興奮特征：1.不表現(xiàn)“全或無(wú)”特征；2.不能向遠(yuǎn)處傳播,只能以電緊張的方式, 使鄰近的膜也產(chǎn)生類似的去極化。電緊張擴(kuò)布隨擴(kuò)布距離增加而衰減；3. 電緊張電位(局部興奮)沒(méi)有不應(yīng)期,一次閾下剌激引起一個(gè)局部反應(yīng)雖然不能引發(fā)動(dòng)作電位,可疊加或總和后導(dǎo)致膜去極化到閾電位,從而爆發(fā)動(dòng)作電位。 空間性總和： 多個(gè)閾下刺激在相鄰部位同時(shí)發(fā)生，疊加起來(lái)。 時(shí)間總和： 閾下剌激在同一部位連續(xù)發(fā)生，后一次反應(yīng)可在前一次反應(yīng) 尚未完全消失的基礎(chǔ)上發(fā)生，多個(gè)局部反應(yīng)在時(shí)間上疊加。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 局部反應(yīng)或局部興奮特征：1.不表現(xiàn)“全或無(wú)”特征；2.不能向遠(yuǎn)處傳播,只能以電緊

28、張的方式, 使鄰近的膜也產(chǎn)生類似的去極化。電緊張擴(kuò)布隨擴(kuò)布距離增加而衰減；3. 電緊張電位(局部興奮)沒(méi)有不應(yīng)期,一次閾下剌激引起一個(gè)局部反應(yīng)雖然不能引發(fā)動(dòng)作電位,可疊加或總和后導(dǎo)致膜去極化到閾電位,從而爆發(fā)動(dòng)作電位。 空間性總和： 多個(gè)閾下刺激在相鄰部位同時(shí)發(fā)生，疊加起來(lái)。 時(shí)間總和： 閾下剌激在同一部位連續(xù)發(fā)生，后一次反應(yīng)可在前一次反應(yīng) 尚未完全消失的基礎(chǔ)上發(fā)生，多個(gè)局部反應(yīng)在時(shí)間上疊加。山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀電緊張擴(kuò)布山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀 局部興奮與動(dòng)作電位的區(qū)別:不衰減擴(kuò)布電緊張擴(kuò)布傳播特點(diǎn)無(wú)有總和現(xiàn)象有無(wú)全或無(wú)特點(diǎn)大小膜電位變化幅度多少鈉通道開(kāi)放數(shù)閾或閾上刺激閾下刺激刺激強(qiáng)度動(dòng)作電位局部興奮區(qū)別山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所優(yōu)秀（三）動(dòng)作電位的傳導(dǎo) 無(wú)髓鞘神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)方式 1.某一小段纖維受到足夠強(qiáng)的外加剌激； 2.局部出現(xiàn)膜兩側(cè)電位的暫時(shí)性倒轉(zhuǎn)； 3.在已興奮的神經(jīng)段和相鄰的未興奮神經(jīng)段之間，電位差的出現(xiàn)而發(fā)生電荷移動(dòng)，稱為局部電流(local current)， 4