生物电以及电压门控性离子通道

1、关于生物电及电压门控性离子通道1第一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月2本节的主要内容静息电位(resting potential)动作电位(action potential)电压门控性离子通道（重点：Na+通道）第二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月3细胞的生物电现象静息电位(resting potential)动作电位(action potential)第三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月4静息电位(resting potential) AL HodgKin and AF Huxley, two famous physiologists at University

2、 of Cambridge in EnglandWinners of the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963第四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月5第五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月6第六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月7第七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月8 静息电位（RP）：细胞在安静状态下， 存在于膜内外的电位差, 又称跨膜静息电位。 RP为膜内较膜外为负，且长时稳定在此相对 固定水平，此种内负外正的状 态又称极化（polarization）状态。 第八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月

3、9静息电位的产生机制Julius Bernstein 1839-19171902年，Bernstein就提出膜学说：由膜结构中钠泵在消耗ATP的情况下形成的膜内高K+和膜外高Na+状态，是产生各种细胞生物电现象的基础。静息电位的产生是由于K+进行跨膜扩散，外移达到其电-化学平衡电位的结果第九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月10一、膜内外离子的不平衡分布第十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月11二、细胞膜对离子的选择性通透第十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月12三、生电性钠钾泵维持浓度差第十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月13第十三张，PPT共四十二页，

4、创作于2022年6月14膜在安静状态下，K+以易化扩散的形式外移：K+外移动力： 浓度差。 结构基础：膜在安静状态下只对K+有通透性。K+外移阻力：移到膜外的K+所造成的外正内负的电场力。当K+外移的动力与阻力相等时，膜内外不再有K+的净移动，而此时膜两侧的电位差稳定在某一数值，称为K+平衡电位。也是RP。K+平衡电位的数值，由膜两侧初始存在的K+浓度差的大小决定的。第十四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月15Nernst方程第十五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月16动作电位（action potential)第十六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月17 动作电位：是

5、指细胞受到有效刺激后，在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位快速的倒转和复原。第十七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月18Properties of the AP“全或无”（最重要）是可以沿细胞膜向周围迅速传播，直至整个细胞的质膜都依次发生动作电位，而且在传播的过程中是不衰减的，其幅度和波形始终保持不变发生后的一段时间内，对任何强度的刺激都不再发生反应，这段时间称为不应期，大致与锋电位持续的时间相当。第十八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月19动作电位的产生机制Na+的不均匀分布电压门控性Na+通道安静时内负外正的电场引起Na+快速、大量内流Na+的平衡电位（全或无）第十九

6、张，PPT共四十二页，创作于2022年6月20Experiments from Hodgkin & Kats第二十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月21Experiments from Hodgkin & Huxley电压钳技术药理学实验内向电流外向电流第二十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月22第二十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月23动作电位的传导第二十三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月24是以“局部电流”的形式传导的。局部电流：在已兴奋的细胞膜和与它相邻的未兴奋的细胞膜之间，由于电位差的出现而发生电荷移动，称为局部电流（local current）

7、。运动方向是：在膜外的正电荷由未兴奋段移向已兴奋段，而膜内的正电荷由已兴奋段移向未兴奋段。结果：造成邻近未兴奋的细胞膜去极化达阈电位，出现它自己的动作电位。第二十四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月25动作电位在有髓神经纤维上的传导第二十五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月26有髓纤维受到外来刺激时，动作电位只能在邻近刺激点的郎飞结处产生，因而局部电流也只能发生在相邻的郎飞结之间，其外电路要通过髓鞘外面的组织液。使动作电位的传导表现为跨过每一段髓鞘而在相邻的郎飞结处相继出现，这称为兴奋的跳跃式传导（saltatory conduction）。跳跃式传导时的兴奋传导速度快得多；还

8、是一种更“节能”的传导方式。第二十六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月27 离子通道第二十七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月28History In 1955, Alan Hodgkin and Richard Keynes of Cambridge University first proposed that cell membranes contain ion channels.Hodgkin第二十八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月29History During the late 1960s and 1970s, Bertil Hille of the Uni

9、versity of Washington and Clay Armstrnog of the University of Pennsylvania began to obtain evidence for the existence of such channels. HilleArmstrong第二十九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月30History The final “proof” emerged through the work of Bert Sakmann and Erwin Neher at the Max Planck Institute in the late

10、1970s and 1980s who developed techniques to monitor the ion current passing through a single ion channel.NeherSakmann第三十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月31离子通道的基本特性不同的离子通道是相互独立的。通道是孔洞而不是载体。离子通道的化学本质是蛋白质结构。通道对离子通透的特异性依赖于孔洞大小、离子形成氢键的能力及通道内位点相互作用的强度。第三十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月32第三十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月33第三十三张，PPT共四

11、十二页，创作于2022年6月34电压门控性离子通道第三十四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月35a-亚单位（Na+、Ca2+、K+通道)第三十五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月364 domains Na+ & Ca+ channels: In single polypeptide chain K+ channel: Tetramer of 4 similar subunits Each domain has 6 membrane spanning regions S4 sequence（电压传感装置，起开关作用） Contains positive charged amin

12、o acids (lysine and/or arginine) Senses voltage across membrane: Regulates pore openingP loop（S5和S6之间的环，构成通道内衬，分子筛）Ion selectivity第三十六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月37第三十七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月38Voltage-gated Na+ channelsIn 1978, these channels were first purified (Agnew et al.) from electric eel electric organs.Sodium channels were the first voltage-gated ion channels to be cloned (Noda et al. 1984). It has been shown that the sodium channel from rat brain is a heterotrimeric protein containing subunits , 1 and 2.Whereas heart and skeletal muscle contain just and 1 sub