人体及动物生理学 第三章神经元的兴奋和传导.ppt

1、第三章神经元的兴奋和第一节传导细胞的生物电现象bielectricphenomenonell把握了内容：细胞的兴奋性和生物电静定电位和动作电位及其产生机制电位和前线电位兴奋传导同一细胞的机制，2、生物电现象(biorephonome Bioelectricity、Electrophysiology1786、Galvani、神经-肌肉分别为生物电位计阴极射线管微电极技术电压钳位技术膜片钳位技术计算机实验材料：乌贼巨大神经纤维、兔子的巨大神经组织兴奋性p 29极化(polarization):以外的正负极化(depolarization):|RP|值变小，超极化(hyperpolarization):|RP| 从反极化变大的：极到正多极3360极后，在RP上，过冲：的膜电位高于0电位的部分，10，(2)静定电位发生机制， 1 .生物电活动的基础：通过钠泵活动恢复膜内外离子不均衡分布：细胞外Na 细胞内Na ，细胞内K 细胞外K 2.离子扩散和离子平衡电位：扩散驱动力：浓度差和电位差膜透过性：安静的状态下，膜主要是k透过扩散平衡：电位差=。 驱动力=0根据Nernst式计算离子平衡电位，11，能计算出钠平衡电位(50 70mV )的离子平衡电位ionequilibriumpotential，钾平衡电位(-90-100mV )，12，离子平衡电位计算式，Nernst方程式：(环境温度为2 教材为29.2) k oek=59.5 log 34-(mv ) k ie :是某个离子的平衡电位，13膜主要是k透过对细胞内外的k电势差K通过沟道化扩散扩散的k，阻碍k的扩散的电场力K的浓度差动力和电场力电阻静定电位restingpotential:14、Nernst式(环境温度27时) EK=59.5log34-(mv )，rp相当于ek，但实测值总是比Nernst式的计算值小，原因是安静时细胞膜相对于Na等离子体影响RP因素的细胞内、外的K :K o和K i的差决定了EK，8756； koek膜为k，若对Na透过性：K的透过性，则RP EKNa的透过性、RP、ENaNa -K泵的活动水平、RestingPotential、16、钠-钾泵：存在于细胞膜上的ATP 通过细胞膜内的Na的增加和细胞外k的增加被激活，受到Mg2浓度的影响，分解ATP释放能，进行Na、k逆浓度和电位梯度的输送。 17、钠钾泵的生理意义：1，维持细胞内的高度k，是许多代谢反应进行的必要条件2 .维持细胞外的高Na，Na难以进入细胞，随之也阻止水的进入，对维持正常细胞的渗透压和形态有重要意义3， 建立势能储藏是神经、肌肉等组织兴奋性的基础，也是葡萄糖、氨基酸等非离子性物质二次主动输送的能量源。 18，4，工作电位及其产生机制，(1)基于工作电位Actionpotential，ap1.RP，细胞受到适当(阈值以上)刺激时，在其膜电位上产生的一次扩展、迅速、短变动。 实质：膜电位是基于RP发生的一次扩散、快速逆转和恢复细胞兴奋的本质表现。19，2 .工作电位波形：20，上升支(去极化相)下降支(复极化相)前向电位spikepotential电位变化，高前向电位后向电位负向电位正后电位positive after 21后电位的动作电位在多极后期产生的微小缓慢的电位变动为后电位，负后电位和正后电位负后电位(posivitiveaftberpotential ):多极后期， 称为包含膜电位返回静定电位电平为止缓慢复极过程的负后电位机构：通过将k蓄积在膜外进一步阻止k的流出，使22、正后电位(Positiveafterpotential):持续到负后电位时，膜电位有比静定电位电平低的电位变动， 称为正后电位机构：因为Na K泵正在活动，所以在细胞内放入2K泵，向细胞外放出3Na泵，所以尽管细胞复极达到了安静水平，膜两侧的离子却恢复到了原来的水平，23， 1 .离子跨膜流动的电化学驱动力电化学驱动力=Em-E离子=*动力为负值时：正电荷流向细胞(内向电流inwardcurrent，Na，Ca2内流) *动力为正值时：正电荷流向细胞(外向电流outwardcurrent ) 在Arp条件下，Na受到较强的向内驱动力，根据(2)工作电位的产生机理，Na=-130mVK=20mV、24、2 .工作电位期间Gm的变化用电压钳位(voltageclamp、固定膜电位、测定膜电流)技术的研究结果，在：工作电位期间膜gn 25，3.GM变化的机理是离子通道的贴片钳位器：钳位小片膜，记录单个通道的离子电流的技术。 利用膜片钳技术、26、膜片钳技术研究结果表明，膜电导变化的本质是膜上离子通道随机开放和关闭的总和效果，27、AP期间离子通道的ionchannels活动，膜片钳实验研究表明， 发现AR期间有两种离子通道活动：AR通道：通道特异性阻断剂：河豚毒(tetrodotoxin TTX)K通道：通道特异性阻断剂：四乙基铵(tetraethylammon 膜由Na透过膜内外Na电位储藏Na以沟道易化扩散扩散而成的Na抵消膜内负电位，形成正电位，直到正电位充分增加以对抗由浓度差引起的Na内流为止，ActionPotential :AP的超声波值为Na平衡电位(50 70mV Na沟道的去极化活化活化恢复，ActionPotential :上升支，Na沟道活化开放，Na内流形成AP上升支，30，ActionPotential:下降支，k沟道活化开放，k外流形成AP下降支，k沟道封闭活化分支：K流出安静水平：Na -K泵工作，离子恢复安静时的分布状态负后电位(后脱极化，afterdepolarization):恢复时流出的k蓄积在膜外，阻碍k流出的正后电位(后超极化， afterhyperpolarization):的电钠泵作用的结果，32，AP的特征：振幅不随着刺激强度的增加而增加传播性：不衰减(振幅波形不变化)由于存在非反应期：前线电位之间不融合局部兴奋及其向前线电位的变化阈值下弱刺激电紧张电位刺激稍强不极化的电紧张电位少量的Na通道被开放，少量的Na内流k外流抵消不能发展成AP仅与电紧张电位重叠局部反应(localresponse 因此，局部反应是用阈值刺激受刺激膜的局部的小的去极化反应。局部兴奋或局部电位(localexcitationorpotential )，34，刺激强度增加很多Na沟道开放很多Na内流刺激的强度下有膜去极化程度的临界膜电位(阈值电位) 到达时Na内流k流出膜的更强的去极化更多的Na通道和Na内流(形成Na通道对膜的去极化的正反馈) ENaAP， 直到接近35，局部电位及其前向电位的推移，36，(2)阈值电位thresholdpotential TP引起大量的Na沟道开放和Na内流，形成Na沟道，激活膜对去极化的正反馈过程，诱发工作电位的临界膜电位值。 阈值电位一般比RP小1020mV。 例如，在神经细胞RP=-70mV、TP-55mV达到阈值电位后，AP的宽度仅依赖于膜电位的去极化程度，仅依赖于Na通道与Na电流之间的正反馈过程，与刺激的强度无关。 37、(3)局部反应Localresponse阈值下刺激弱，不能使膜的去极化为阈值电位，不能触发AP，但引起局部反应。 局部反应的特征：非“全部”或“无”:反应幅度随着刺激强度的增大而增大形成局部电紧张性的扩大的：空间的总和空间总和temporalsummation， 38 LocalPotential:(1)肌细胞末板电位EPP(2)感受器细胞的感受器电位(3)N元突触后电位、39 1 .无髓鞘神经纤维AP传导机构的局部电流localcurrent传导速度：轴索直径、电阻， 钠通道密度2 .髓鞘神经纤维AP传导机构的局部电流在郎飞结间产生的跳跃式传导saltatoryconduction，(3)动作电位在同一细胞上传导，40无髓鞘神经纤维AP传导：41，跳跃式传导：高速、节能、髓细胞一次兴奋后的兴奋性的周期性变化绝对不应期(相当于前线电位) absoluterefractoryperiod兴奋性=0Na通道全部断开相对不应期(相当于负后电位) relativerefractoryperiod正常兴奋性0Na通道逐渐异常期(负后返回supranormalperiod兴奋性正常Na通道恢复低期(相当于紧接之后的电位) subnormalperiod兴奋性兴奋性0超常期：兴奋性正常低期：兴奋性正常，兴奋性的周期性变化，44，绝对不应期(absoluterefractoryperiod ) 从组织兴奋后除极到复极达到一定程度，对任何强度的刺激都没有反应(0.3ms )相对的不应期(relativerefractoryperiod)在绝对不应期后，随着复极的进行，组织的兴奋性恢复45超常期(supranormalperiod)变成不应期后，兴奋恢复到原来的水平，阈值刺激则兴奋(12ms )低常期(subnormalperiod)变成超常期后，组织进入兴奋性低的时期，用阈值刺激一方面引起第2节神经脉冲的传导，另一方面是冲动发生的电紧张电位局部反应或局部电位阈值电位和动作电位，47，1，电紧张电位定义：阈值下刺激引起的细胞膜电位的变化(超极化或去极化)。 特征：被动反应、极限、分级性、电应力分布(electrotonicpropagation，48，2 )，局部反应(localresponse )的定义：在阈值刺激时(外向电流)发生的电应力电位和少量Na通道开放时发生也称为本地potential或本地执行的特征：不完全或无性； 不能传导，周围只能扩大短距离的电紧张性无不应期，有总和现象，有49，3，阈值电位和导致工作电位的阈值电位：膜的Na透过性急剧增大的临界膜电位的数值。 (可触发在AP中产生的临界膜电位的数值)阈值刺激是将膜电位降低至阈值电位水平的最低刺激强度。 工作电位的特征：完全或无性；非递减传导。50、局部电位和工作电位的差异：局部电位工作电位刺激强度阈值下刺激阈值刺激Na沟道开放数少的多电位宽度的总和现象的有无、有无现象、无期间的有无、传播的特征紧张性扩散非衰减性传导、51、2、冲动性传导(conductionofactionpote 神经脉冲传导的一般特征生理完整性双向非减少性绝缘性相对疲劳性，定义：动作电位向同一细胞传递的过程，52，2，脉冲传导机制-Localcurrent学说，脉冲传导的局部电流和两种纤维传导特征：髓神经纤维：跳跃式传导影响速度慢、53传导速度的因素是直径粗粗纤维r小、电流大、传导速度快的纤维r大、电流小、传导速度慢的髓鞘温度：恒温动物比温度变化动物快的猫A.f:100m/s青蛙A.f:40m/s人尺神经540 神经干复合动作电位1，神经干复合动作电位的定义和特征1 )定义：神经干中包含的许多神经纤维的生物电变化的总和2 )特征：兴奋的速度与阈值相关：阈值低先兴奋，阈值高后兴奋的传导速度与纤维直径成正相关，55、4、2相动作电位和单相动作美国科学家彼得格雷和罗德里克麦金农分别因研究细胞