第3章神经元的兴奋和传导New.ppt

第2章细胞膜动力学和跨膜信号通讯,请复习“细胞生物学”学过的相关内容,第3章神经元的兴奋和传导,第一节神经肌肉的兴奋和兴奋性,什么是可兴奋和不可兴奋的组织细胞(excitabletheconductanceofthemembraneiszero.(b)Insertingchannelsinthemembraneallowsionstocross.Electricalcurrentflowsinthedirectionofcationmovement(fromlefttorightinthisexample).,3、动作电位（actionpotential）细胞受刺激而兴奋后，细胞膜的Na+通道打开，Na+内流，膜电位有内负外正转变为内正外负（去极化、反极化）。*锋电位（持续时间相当于绝对不应期）,动作电位形成的机制,包括:去极相（化）、复极相（化）和后电位三个时相去极相与Na+平衡电位即上升相，由Na+内流引起，当Na+内流形成的膜内正电位足以阻止Na+进一步内流时，则达到Na+平衡电位。复极相（复极化）当达到Na+平衡电位后，细胞膜上Na+通道失活，K+通道打开，K+外流，造成动作电位的复极相.后电位动作电位在复极后期发生的一些微小而缓慢的电位波动，为后电位，包括负后电位和正后电位。,负后电位:复极后期，膜电位恢复到静息电位水平之前的缓慢的复极过程，称之为负后电位。机制：K+蓄积于膜外而进一步阻止K+的外流所致。（膜内电位较高，即绝对值较小，基本相当于超常期）正后电位:继负后电位之后，膜电位有一个低于静息电位水平的电位波动，称之为正后电位。机制：由于Na+K+泵活动，将向细胞内泵入2K+，而向细胞外泵出3Na+，导致膜电位迅速下降。此时尽管细胞复极已达静息水平，但膜两侧的离子尚为恢复到原来的水平。（此时相当于低常期）膜两侧离子浓度差重新建立（Na+-K+泵），恢复静息电位。,（后去极化）,（后超极化，下射,undershoot）,4、离子通道的门控机制电压门控通道受膜去极化水平的影响：当膜去极化达到一定水平时，载体分子的构象发生变化，通道被打开。目前发现的至少有3种Na+通道、5种K+通道、3种Ca2+通道。如Na+通道由质量大的亚单位、两个较小的1、2亚单位组成，其中亚单位包括4个结构类似的结构域，在膜中以螺旋形式存在，包绕成一个通道样结构。,Structureofthevoltage-gatedsodiumchannel.(a)Howthesodiumchannelpolypeptidechainisbelievedtobewovenintothemembrane.Themoleculeconsistsoffourdomains,.Eachdomainconsistsofsixalphahelices(representedbythebluecylinders),whichpassbackandforthacrossthemembrane.(b)AnexpandedviewofonedomainshowingthevoltagesensorofalphahelixS4andtheporeloop(red),whichcontributestotheselectivityfilter.(c)Aviewofthemoleculeshowingmayarrangethemselvestoformaporebetweenthem.(Source:AdaptedfromArmstrongandHille,1998,Fig.1.),4.1电压门控Na+通道和k+通道在记录动作电位的同时，测定不同离子的电导，可见在不同电位和时相，不同离子的电导亦不同，见教材p32图3-3Na+通道有2种门控状态：激活态和失活态K+通道只有一种门控状态：开放或关闭状态,Ahypotheticalmodelforchangingtheconfigurationofthesodiumchannelbydepolarizingthemembrane.（阻断剂：tetrodotoxin，TTX）,(1)sodiumchannel,Theopeningandclosingofsodiumchannelsuponmembranedepolarization.(a)Thistraceshowstheelectricalpotentialacrossapatchofmembrane.Whenthemembranepotentialischargedfrom-65to-40mV,thesodiumchannelspopopen.(b)Thesetracesshowhowthreedifferentchannelsrespondtothevoltagestep.Eachlineisarecordoftheelectricalcurrentthatflowsthroughasinglechannel.At-65mV,thechannelsareclosed,sothereisnocurrent.Whenthemembraneisdepolarizedto-40mV,thechannelsbrieflyopenandcurrentflowsinward,representedbythedownwarddeflectioninthecurrenttraces.Althoughthereissomevariationfromchanneltochannel,allofthemopenwithlittledelayandstayopenforlessthan1msec.Aftertheyopenonce,theycloseandstayclosedaslongasthemembraneismaintainedatadepolarizedVm.Theclosureofthesodiumchannelbysteadydepolarizationiscalledinactivation.Todeinactivatethechannels,themembranemustbereturnedto-65mV.(c)Amodelforhowchangesintheconformationofthesodiumchannelproteinmightyielditsfunctionalproperties.Theclosedchannelopensuponmembranedepolarization.Inactivationoccurswhenaglobularportionoftheproteinswingsupandoccludesthepore.Deinactivationoccurswhentheglobularportionswingsawayandtheporeclosesbymovementofthetransmembranedomains.,(2)Structureofapotassiumchannel.Theshakerpotassiumchannelhasfoursubunitsarrangedlikestavesofabarreltoformapore.Enlargement:Thetertiarystructureoftheproteinsubunitcontainsaporeloop,apartofthepolypeptidechainthatmakesahairpinturnwithinthemembrane.TheporeloopisacriticalpartofthefilterthatmakesthechannelselectivelypermeabletoK+ions.阻断剂：tetraethylammonium,TEA,4.2离子通道门在不同状态间的转换去极化时：Na+通道处于备用状态（失活态门开放，激活态门关闭）去极化达到阈电位时：Na+通道开放AP达到峰值：Na+通道关闭，K+通道开始开放，直至膜电位回到RP水平详见p34图3-5参照图解释,4.3电压钳和膜片钳电压钳：膜片钳：,要求掌握几个概念,极化:在静息状态下，细胞膜两侧存在的内负外正的电荷状态，为极化去极化:细胞受刺激而兴奋后，细胞膜两侧存在的内负外正的电荷状态转变为内正外负的电荷状态，为去极化复极化:细胞兴奋后，细胞膜两侧的电荷由内正外负向内负外正转化，为复极化超极化:细胞膜内负电荷向负值减小的方向转化，为超极化,第二节神经冲动的产生与传导,1、神经冲动的产生1）外向电流与电紧张电位（图）内向电流与超级化：内向电流与细胞膜的外正内负方向一致，超级化。外向电流与去极化：外向电流与细胞膜的静细电位方向相反，去极化。电紧张电位：阈下刺激下所引起的膜电位变化（图）特点：随扩布距离的增加而减小,一、神经冲动的产生与传导过程和原理？,在直流电刺激电极正、负极处记录到的膜电位变化,2）局部电流当刺激强度增至阈值的60%左右，由阴极部位的外向电流引起的一种特殊的电变化。缓慢回到基线。（图）3）阈电位与动作电位阈电位：能产生动作电位的临界膜电位阈刺激：使膜电位达到阈电位的临界刺激强度动作电位特点：全或无，非递减性传导,2、神经冲动的传导,1）神经冲动传导的一般特点生理完整性双向性非递减性，“全或无”特性绝缘性相对不疲劳性,冲动