细胞的基本功能课学习教案

1、会计学1细胞细胞(xbo)的基本功能课的基本功能课第一页，共64页。第2页/共64页第二页，共64页。一、细胞膜的被动电学特性一、细胞膜的被动电学特性(txng)和电紧张和电紧张电位电位膜电容和膜电阻膜电容和膜电阻(dinz)RKRNaRClRCaCm膜电容：脂质双层构成的绝缘层膜电容：脂质双层构成的绝缘层类似平行板电容器，具有类似平行板电容器，具有(jyu)电容的特性。电容的特性。跨膜电位：膜上离子通道开放，带电离子流动时产生膜两侧电位差。也称“膜电位”。膜电阻：单纯的脂质双层几乎是绝缘的，电阻高，因其中嵌入许多离子通道和转运体，离子通道和转运体的数量越多，膜电阻就越小。 。膜电导：膜电阻的

2、倒数。表示膜对离子通透性的大小。轴向电阻：沿细胞长轴存在。细胞膜的被动电学特性：细胞膜的被动电学特性：细胞膜作为一个细胞膜作为一个静态的电学元件所表现出的电学特性。静态的电学元件所表现出的电学特性。第3页/共64页第三页，共64页。膜的被动电学特性和电紧张(jnzhng)电位B ：经微电极向神经纤维胞浆内注入的电流沿轴浆纵向流动并跨膜流出胞外，由于纵向电阻的存在和沿途不断(bdun)跨膜漏出 , 电流密度随流动距离的延长而逐渐衰减；A ：膜的等效电路图。 Cm ：膜电容； Rm ：膜电阻(dinz)； R i ：纵向电阻(dinz)。C ：随距离逐渐衰减的跨膜电流引起的膜电位变化电紧张电位电紧

3、张电位：电紧张电位：由膜的被动电学特性决定其空间分布的膜电位。第4页/共64页第四页，共64页。神经纤维跨膜电位的记录A ：神经纤维跨膜电位记录的实验(shyn)布置； B ：有髓鞘神经纤维动作电位第5页/共64页第五页，共64页。 第6页/共64页第六页，共64页。 - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + -

4、70 mV第7页/共64页第七页，共64页。 主要阴离子：主要阴离子： Cl- 蛋白质蛋白质细胞外细胞外 细胞内细胞内主要阳离子：主要阳离子： Na+ K+ 细胞内细胞内(mM） 细胞外（细胞外（mM）第8页/共64页第八页，共64页。第9页/共64页第九页，共64页。非门控非门控K+通道通道(tngdo)（ K+漏通道漏通道(tngdo)）第10页/共64页第十页，共64页。 电化学驱动力为零时，电化学驱动力为零时， K+的跨膜净移动为零，此时的跨膜净移动为零，此时的跨膜电位称为的跨膜电位称为K+的平衡的平衡(pnghng)电位。电位。第11页/共64页第十一页，共64页。第12页/共64页

5、第十二页，共64页。EKK+ilnRT=ZFK+oK+ilog=K+o60 -90 mVR:气体气体(qt)常数常数T：绝对温度：绝对温度F：法拉第常数：法拉第常数Z：原子价：原子价第13页/共64页第十三页，共64页。第14页/共64页第十四页，共64页。第15页/共64页第十五页，共64页。 第16页/共64页第十六页，共64页。第17页/共64页第十七页，共64页。第18页/共64页第十八页，共64页。第19页/共64页第十九页，共64页。. 负后电位负后电位(din wi)（后去极化（后去极化） 正后电位正后电位（后超极化（后超极化）波形组成波形组成第20页/共64页第二十页，共64页

6、。阈值：能引发动作电位的最小刺激阈值：能引发动作电位的最小刺激(cj)强度，也称为阈强度。强度，也称为阈强度。 第21页/共64页第二十一页，共64页。内向电流内向电流：膜外正电荷流入膜内。：膜外正电荷流入膜内。使膜内电位使膜内电位(din wi)负值减小，引起膜去极化。负值减小，引起膜去极化。外向电流外向电流：正电荷由胞内流出胞外。：正电荷由胞内流出胞外。引起膜的复极化或超极化。引起膜的复极化或超极化。第22页/共64页第二十二页，共64页。静息电位(Em) = -70mV EK = -90 mV ENa = +60 mV 负值代表内向驱动力，推动产生内向电流负值代表内向驱动力，推动产生内向

7、电流（正离子流入膜内或负离子流出膜外膜内电位负值去极化）。正值代表外向驱动力，推动产生外向电流正值代表外向驱动力，推动产生外向电流（正离子流出膜外或负离子流入膜内膜内电位负值 复极化、超极化）。第23页/共64页第二十三页，共64页。电压钳特点电压钳特点:膜电位（膜电位（Em）固定一水平）固定一水平(shupng)，使电化学驱动力（使电化学驱动力（ Em - ENa ）也保持恒定）也保持恒定钠电导钠电导(din do) GNa=INa / Em - ENa 电压钳技术记录电压钳技术记录(jl)膜电位及分膜电位及分析析第24页/共64页第二十四页，共64页。利用电压钳技术记录的枪乌鲗大神经轴突的

8、膜电流(dinli)及其离子成分的分析：钳制(qinzh)电压：记录(jl)的内向电流和外向电流：河豚毒（ TTX ）阻断了内向电流：四乙铵（ TEA ）阻断了外向电流证实：内向电流是证实：内向电流是证实：外向电流是证实：外向电流是第25页/共64页第二十五页，共64页。第26页/共64页第二十六页，共64页。（2）动作电位的产生）动作电位的产生(chnshng)过程过程刺激刺激(cj)神经纤维神经纤维局部膜去极化局部膜去极化电压门控电压门控Na+通道开放、通道开放、 Na+内流内流阈电阈电位位更大的更大的Na+的通透性、的通透性、 Na+内流内流 （内向电流）（内向电流）膜去极化膜去极化平衡

9、电位平衡电位 第27页/共64页第二十七页，共64页。内向内向Na+电流电流 去极化去极化门控门控Na+ 通道开通道开放放电压电压 钠电导的电压依赖性和由此产生的去极化过程中的正反馈机制钠电导的电压依赖性和由此产生的去极化过程中的正反馈机制(jzh)，是动作电位起始的关键因素。是动作电位起始的关键因素。第28页/共64页第二十八页，共64页。失活失活去极化过程中钠通道状态的变化去极化过程中钠通道状态的变化(binhu)Vm ：膜电位；：膜电位； Im ：膜电流；：膜电流； m 和和 h 分别示意钠通道的激活门和失活门分别示意钠通道的激活门和失活门干预干预Na+ 通道的药物通道的药物(yow)及

10、临床应用及临床应用阻断剂：阻断剂：类抗心律失常药，可抑制异常兴奋环路中动作电位的传导，类抗心律失常药，可抑制异常兴奋环路中动作电位的传导， 终止快速心律失常。终止快速心律失常。第29页/共64页第二十九页，共64页。第30页/共64页第三十页，共64页。复极化（mV） 膜电位膜电位时间（ms）降支：降支： K+通透性增加通透性增加(zngji)K+外流外流 复复极化极化钾通道只有一个激活门钾通道只有一个激活门(humn)，没有失活门，没有失活门(humn)，激活门，激活门(humn)关闭过程称为去激活。关闭过程称为去激活。第31页/共64页第三十一页，共64页。第32页/共64页第三十二页，共

11、64页。第33页/共64页第三十三页，共64页。静息静息(jn x)状态：状态：去极化：去极化：复极化：复极化：（mV）膜电位膜电位时间（时间（ms）第34页/共64页第三十四页，共64页。第35页/共64页第三十五页，共64页。膜去极化，与临近膜去极化，与临近(ln jn)膜膜之间产生电位差之间产生电位差使临近膜去极化使临近膜去极化达到阈电位达到阈电位Na+通道大量开放通道大量开放进入再生性循环进入再生性循环动作电位第36页/共64页第三十六页，共64页。动作电位的传导方向：在体内，动作电位的传导方向：在体内，AP总是在轴突的起始部产生，由总是在轴突的起始部产生，由于不应期的存在于不应期的存

12、在(cnzi)，兴奋只能传向末梢。，兴奋只能传向末梢。有髓纤维有髓纤维(xinwi)：跳跃式传导：跳跃式传导 第37页/共64页第三十七页，共64页。1.1.动作电位（动作电位（AP）是）是“全或无全或无”( (all or none) )式的。式的。2.2.当膜电位当膜电位(din wi)(din wi)去极化到阈电位去极化到阈电位(din wi)(din wi)时，爆发时，爆发APAP。APAP期间，期间， 先是电压门控先是电压门控Na+Na+通道开放，然后是电压门控通道开放，然后是电压门控K+K+ 通道开放。通道开放。3.3.电压门控电压门控Na+Na+通道开放引起通道开放引起Na+Na

13、+快速内流（内向快速内流（内向(ni xin)(ni xin)电电 流），形成流），形成APAP的上升支。的上升支。4.Na+4.Na+通道通道(tngdo)(tngdo)快速失活，快速失活，K+K+外流加快，引起复极化。外流加快，引起复极化。第38页/共64页第三十八页，共64页。缝隙连接模式图缝隙连接模式图（1）在缝隙连接处，相耦联的两）在缝隙连接处，相耦联的两个细胞的质膜靠得很近（个细胞的质膜靠得很近（3nm）。）。（2）细胞膜上有蛋白颗粒，是由）细胞膜上有蛋白颗粒，是由六个连接蛋白单体形成的同源六六个连接蛋白单体形成的同源六聚体，称连接子。聚体，称连接子。（3）每个连接子中央有一个亲水

14、）每个连接子中央有一个亲水性孔道。性孔道。（4）两侧）两侧(lin c)膜上的连接膜上的连接子端端相连，使两个连接子的亲子端端相连，使两个连接子的亲水性孔道对接，形成缝隙连接通水性孔道对接，形成缝隙连接通道，每侧膜上的连接子相当于一道，每侧膜上的连接子相当于一个半通道。个半通道。（5）缝隙连接通常是开放的，允）缝隙连接通常是开放的，允许水溶性分子和离子通过，同时许水溶性分子和离子通过，同时形成细胞间的一个低电阻区。形成细胞间的一个低电阻区。（6）一个细胞产生的动作电位可）一个细胞产生的动作电位可通过流经缝隙连接的局部电流直通过流经缝隙连接的局部电流直接传播到另一个细胞。接传播到另一个细胞。 第

15、39页/共64页第三十九页，共64页。四、局部四、局部(jb)电位电位 不是不是(b shi)“全或无全或无”的，而是随着阈下刺激的增大而增大的，而是随着阈下刺激的增大而增大不能在膜上作远距离传播不能在膜上作远距离传播(chunb)，只能以电紧张扩布的形式传，只能以电紧张扩布的形式传播播(chunb)特性特性第40页/共64页第四十页，共64页。局部局部(jb)电位与动作电位的异同点电位与动作电位的异同点异同点异同点动作电位动作电位局部电位局部电位全或无现象不衰减传导总和现象有有无无电紧张性扩布有第41页/共64页第四十一页，共64页。可兴奋细胞：可兴奋细胞：受刺激后能产生动作电位的细胞。受刺

16、激后能产生动作电位的细胞。第42页/共64页第四十二页，共64页。第43页/共64页第四十三页，共64页。刺激：刺激：细胞所处环境因素的变化。细胞所处环境因素的变化。第44页/共64页第四十四页，共64页。第45页/共64页第四十五页，共64页。第46页/共64页第四十六页，共64页。不同细胞的绝对不应期长短(chngdun)： 神经纤维和骨骼肌：0.5 2 ms 心肌：200 400 ms( (三三) ) 细胞细胞(xbo)(xbo)兴奋后兴奋性的变化兴奋后兴奋性的变化一、兴奋性和刺激引起兴奋的条件第47页/共64页第四十七页，共64页。第48页/共64页第四十八页，共64页。第49页/共64页第四十九页，共64页。第50页/共64页第五十页，共64页。第51页/共64页第五十一页，共64页。第52页/共64页第五十二页，共64页。第53