第2章-1_神经元膜的物质转运功能.ppt

1 第二章神经元膜的电学特性和静息电位 2 引言 传递和处理信息是神经元的独特之处 神经元是通过产生电信号来实现信息传导的 那么神经元如何才能实现这一目标呢 3 掌握内容 细胞膜的物质转运功能单纯扩散易化扩散主动 继发 转运出胞和入胞 第一节神经元膜的物质转运功能 4 一 膜的化学组成和分子结构1 脂质双分子层为基架 膜具流动性2 镶嵌蛋白质 螺旋或球形结构 构型不同 功能不同3 糖类在表面 与脂质或蛋白结合成糖脂 糖蛋白 成为抗原 5 6 7 二 膜的跨膜物质转运功能 一 单纯扩散Simplediffusion脂溶性物质由高 低浓度通量 摩尔 cm2 秒扩散浓度差膜通透性单纯扩散物质 O2 CO2 尿素 少量激素 8 二 易化扩散Facilitateddiffusion非脂溶性物质由高 低浓度的扩散借助细胞膜蛋白质帮助特点 1 由高到底浓度扩散 离子扩散与电位差有关 9 10 2 转运蛋白与转运物质间有选择性3 通道具有开和关的门控性4 产生跨膜离子电流 转运蛋白的功能受环境因素的影响 11 三 转运蛋白的分类 1 载体Crrier 转运小分子物质 G AA 12 2 通道Channel 转运离子化学门控通道Chemically gatedchannel电压门控通道Voltage gatedchannel机械门控通道Mechanical gatedchannel水通道Waterchannel 13 14 15 三 主动转运activetransport 单纯扩散易化扩散 物质分子或离子由高浓度 低浓度扩散 称被动转运 主动转运 非脂溶性物质分子或离子逆浓度差的转运 需耗能 钠 钾泵sodium potassiumpump Na K泵或简称钠泵 16 Na K依赖式ATP酶 有 和 两种亚单位 亚单位激活完成转运 当细胞内 Na ATP 钠泵激活 细胞外 K ADP E3Na 细胞内 2K 细胞外 同时逆向转运 17 18 主动转运生理意义 保持细胞内 外Na K 不均衡分布 生物电产生 维持神经肌肉的正常兴奋性所必需的 势能贮备 是细胞产生电信号的基础 为其它物质转运供能 其它泵 H K 泵 Ca 泵等 19 四 继发主动转运secondaryactivetransport间接利用ATP分解释放的能量完成的物质转运 细胞吸收G AA为继发主动转运 继发主动转运简称联合转运 需要特殊的转运蛋白 20 21 五 出胞与入胞式物质转运 膜 运动指大的物质分子 团块 异物等进出细胞的过程 入胞endocytosis例如 囊泡膜的回收 受体的内化出胞exocytosis例如 神经轴突未稍分泌神经递质 22 23 第二节静息电位 RestingPotential RP 一 细胞膜的被动电学特征二 静息电位 24 一 细胞膜的被动电学特征 一 膜电容和膜电阻 膜电容 细胞内外液体 绝缘的神经元膜神经元膜 高电阻 25 二 电紧张电位当通过外接电源在神经元膜内容两侧施加电流刺激时 该等效电路就是一个电负载 显然 给予的刺激电流首先将对膜电容充电 同时逐步有电流从膜电阻通过 产生电压变化 称之为电紧张电位 被动电学特性 无膜本身的跨膜离子移动主动电学特性 产生跨膜离子电流 26 二 静息电位RP概念 指细胞在静息状态时 细胞膜两侧的电位差 极性 内负外正 大小用负值表示大小 神经元 90mv 27 1 概念 特征 1 膜外为正 膜内为负 通常所说的RP增大 是指RP向负值方向增大 即相当于RP的绝对值增大 2 静息电位在大多数细胞是一种稳定的直流电位 某些有自律性的心肌和平滑肌细胞例外 细胞静息时 细胞膜两侧存在的电位差 28 29 几个概念 极化 静息时 膜两侧的内负外正状态超极化 膜内电位向负值变大的方向变化去极化 膜内电位向负值减小的方向变化复极化 由去极化或超极化向RP值恢复反极化 膜内为正 膜外为负的状态 30 2 RP实验现象 31 3 证明RP的实验 甲 当A B电极都位于细胞膜外 无电位改变 证明膜外无电位差 乙 当A电极位于细胞膜外 B电极插入膜内时 有电位改变 证明膜内 外间有电位差 丙 当A B电极都位于细胞膜内 无电位改变 证明膜内无电位差 32 4 测量 数值 多在 10 100mV之间 哺乳动物肌细胞或神经细胞 70 90mV红细胞 6 10mV 负值是指膜内电位低于膜外电位的数值 33 5 静息电位的产生机制 1 静息电位的产生条件 静息状态下细胞膜内 外K 离子分布不均衡 静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性通透性 K Cl Na A 34 静息状态下细胞膜内外主要离子分布及膜对离子通透性 35 2 静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性通透性 K Cl Na A 36 B RP产生机制的膜学说 K i顺浓度差向膜外扩散 A i不能向膜外扩散 K i A i 膜内电位 负电场 K o 膜外电位 正电场 膜外为正 膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时 RP 结论 RP的产生主要是K 向膜外扩散的结果 RP K 的平衡电位 37 静息状态时 K 顺浓度差由膜内向膜外流动 每流出一个K 细胞外便增加一个正电荷 相应的细胞内便产生一个负电荷 随着K 的外流 正负电荷之间产生的电场力会阻止K 的继续外流 当促使K 外流的浓差力与阻止K 外流的电场力达到平衡时 K 的净移动就会等于零 此时 细胞膜两侧稳定的电位差即为静息电位 也称为K 的平衡电位 产生过程 38 静息电位实质 是K 外流形成的电 化学平衡电位 Nernst方程 Ek RT ZFln K O K