1、會計學1細胞細胞(xbo)的基本功能課的基本功能課第一頁，共64頁。第2頁/共64頁第二頁，共64頁。一、細胞膜的被動電學特性一、細胞膜的被動電學特性(txng)和電緊張和電緊張電位電位膜電容和膜電阻膜電容和膜電阻(dinz)RKRNaRClRCaCm膜電容：脂質雙層構成的絕緣層膜電容：脂質雙層構成的絕緣層類似平行板電容器，具有類似平行板電容器，具有(jyu)電容的特性。電容的特性。跨膜電位：膜上離子通道開放，帶電離子流動時產生膜兩側電位差。也稱“膜電位”。膜電阻：單純的脂質雙層幾乎是絕緣的，電阻高，因其中嵌入許多離子通道和轉運體，離子通道和轉運體的數量越多，膜電阻就越小。 。膜電導：膜電阻的

2、倒數。表示膜對離子通透性的大小。軸向電阻：沿細胞長軸存在。細胞膜的被動電學特性：細胞膜的被動電學特性：細胞膜作為一個細胞膜作為一個靜態的電學元件所表現出的電學特性。靜態的電學元件所表現出的電學特性。第3頁/共64頁第三頁，共64頁。膜的被動電學特性和電緊張(jnzhng)電位B ：經微電極向神經纖維胞漿內注入的電流沿軸漿縱向流動并跨膜流出胞外，由于縱向電阻的存在和沿途不斷(bdun)跨膜漏出 , 電流密度隨流動距離的延長而逐漸衰減；A ：膜的等效電路圖。 Cm ：膜電容； Rm ：膜電阻(dinz)； R i ：縱向電阻(dinz)。C ：隨距離逐漸衰減的跨膜電流引起的膜電位變化電緊張電位電緊

3、張電位：電緊張電位：由膜的被動電學特性決定其空間分布的膜電位。第4頁/共64頁第四頁，共64頁。神經纖維跨膜電位的記錄A ：神經纖維跨膜電位記錄的實驗(shyn)布置； B ：有髓鞘神經纖維動作電位第5頁/共64頁第五頁，共64頁。 第6頁/共64頁第六頁，共64頁。 - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + -

4、70 mV第7頁/共64頁第七頁，共64頁。 主要陰離子：主要陰離子： Cl- 蛋白質蛋白質細胞外細胞外 細胞內細胞內主要陽離子：主要陽離子： Na+ K+ 細胞內細胞內(mM） 細胞外（細胞外（mM）第8頁/共64頁第八頁，共64頁。第9頁/共64頁第九頁，共64頁。非門控非門控K+通道通道(tngdo)（ K+漏通道漏通道(tngdo)）第10頁/共64頁第十頁，共64頁。 電化學驅動力為零時，電化學驅動力為零時， K+的跨膜凈移動為零，此時的跨膜凈移動為零，此時的跨膜電位稱為的跨膜電位稱為K+的平衡的平衡(pnghng)電位。電位。第11頁/共64頁第十一頁，共64頁。第12頁/共64頁

5、第十二頁，共64頁。EKK+ilnRT=ZFK+oK+ilog=K+o60 -90 mVR:氣體氣體(qt)常數常數T：絕對溫度：絕對溫度F：法拉第常數：法拉第常數Z：原子價：原子價第13頁/共64頁第十三頁，共64頁。第14頁/共64頁第十四頁，共64頁。第15頁/共64頁第十五頁，共64頁。 第16頁/共64頁第十六頁，共64頁。第17頁/共64頁第十七頁，共64頁。第18頁/共64頁第十八頁，共64頁。第19頁/共64頁第十九頁，共64頁。. 負后電位負后電位(din wi)（后去極化（后去極化） 正后電位正后電位（后超極化（后超極化）波形組成波形組成第20頁/共64頁第二十頁，共64頁

6、。閾值：能引發動作電位的最小刺激閾值：能引發動作電位的最小刺激(cj)強度，也稱為閾強度。強度，也稱為閾強度。 第21頁/共64頁第二十一頁，共64頁。內向電流內向電流：膜外正電荷流入膜內。：膜外正電荷流入膜內。使膜內電位使膜內電位(din wi)負值減小，引起膜去極化。負值減小，引起膜去極化。外向電流外向電流：正電荷由胞內流出胞外。：正電荷由胞內流出胞外。引起膜的復極化或超極化。引起膜的復極化或超極化。第22頁/共64頁第二十二頁，共64頁。靜息電位(Em) = -70mV EK = -90 mV ENa = +60 mV 負值代表內向驅動力，推動產生內向電流負值代表內向驅動力，推動產生內向

7、電流（正離子流入膜內或負離子流出膜外膜內電位負值去極化）。正值代表外向驅動力，推動產生外向電流正值代表外向驅動力，推動產生外向電流（正離子流出膜外或負離子流入膜內膜內電位負值 復極化、超極化）。第23頁/共64頁第二十三頁，共64頁。電壓鉗特點電壓鉗特點:膜電位（膜電位（Em）固定一水平）固定一水平(shupng)，使電化學驅動力（使電化學驅動力（ Em - ENa ）也保持恒定）也保持恒定鈉電導鈉電導(din do) GNa=INa / Em - ENa 電壓鉗技術記錄電壓鉗技術記錄(jl)膜電位及分膜電位及分析析第24頁/共64頁第二十四頁，共64頁。利用電壓鉗技術記錄的槍烏鲗大神經軸突的

8、膜電流(dinli)及其離子成分的分析：鉗制(qinzh)電壓：記錄(jl)的內向電流和外向電流：河豚毒（ TTX ）阻斷了內向電流：四乙銨（ TEA ）阻斷了外向電流證實：內向電流是證實：內向電流是證實：外向電流是證實：外向電流是第25頁/共64頁第二十五頁，共64頁。第26頁/共64頁第二十六頁，共64頁。（2）動作電位的產生）動作電位的產生(chnshng)過程過程刺激刺激(cj)神經纖維神經纖維局部膜去極化局部膜去極化電壓門控電壓門控Na+通道開放、通道開放、 Na+內流內流閾電閾電位位更大的更大的Na+的通透性、的通透性、 Na+內流內流 （內向電流）（內向電流）膜去極化膜去極化平衡

9、電位平衡電位 第27頁/共64頁第二十七頁，共64頁。內向內向Na+電流電流 去極化去極化門控門控Na+ 通道開通道開放放電壓電壓 鈉電導的電壓依賴性和由此產生的去極化過程中的正反饋機制鈉電導的電壓依賴性和由此產生的去極化過程中的正反饋機制(jzh)，是動作電位起始的關鍵因素。是動作電位起始的關鍵因素。第28頁/共64頁第二十八頁，共64頁。失活失活去極化過程中鈉通道狀態的變化去極化過程中鈉通道狀態的變化(binhu)Vm ：膜電位；：膜電位； Im ：膜電流；：膜電流； m 和和 h 分別示意鈉通道的激活門和失活門分別示意鈉通道的激活門和失活門干預干預Na+ 通道的藥物通道的藥物(yow)及

10、臨床應用及臨床應用阻斷劑：阻斷劑：類抗心律失常藥，可抑制異常興奮環路中動作電位的傳導，類抗心律失常藥，可抑制異常興奮環路中動作電位的傳導， 終止快速心律失常。終止快速心律失常。第29頁/共64頁第二十九頁，共64頁。第30頁/共64頁第三十頁，共64頁。復極化（mV） 膜電位膜電位時間（ms）降支：降支： K+通透性增加通透性增加(zngji)K+外流外流 復復極化極化鉀通道只有一個激活門鉀通道只有一個激活門(humn)，沒有失活門，沒有失活門(humn)，激活門，激活門(humn)關閉過程稱為去激活。關閉過程稱為去激活。第31頁/共64頁第三十一頁，共64頁。第32頁/共64頁第三十二頁，共

11、64頁。第33頁/共64頁第三十三頁，共64頁。靜息靜息(jn x)狀態：狀態：去極化：去極化：復極化：復極化：（mV）膜電位膜電位時間（時間（ms）第34頁/共64頁第三十四頁，共64頁。第35頁/共64頁第三十五頁，共64頁。膜去極化，與臨近膜去極化，與臨近(ln jn)膜膜之間產生電位差之間產生電位差使臨近膜去極化使臨近膜去極化達到閾電位達到閾電位Na+通道大量開放通道大量開放進入再生性循環進入再生性循環動作電位第36頁/共64頁第三十六頁，共64頁。動作電位的傳導方向：在體內，動作電位的傳導方向：在體內，AP總是在軸突的起始部產生，由總是在軸突的起始部產生，由于不應期的存在于不應期的存

12、在(cnzi)，興奮只能傳向末梢。，興奮只能傳向末梢。有髓纖維有髓纖維(xinwi)：跳躍式傳導：跳躍式傳導 第37頁/共64頁第三十七頁，共64頁。1.1.動作電位（動作電位（AP）是）是“全或無全或無”( (all or none) )式的。式的。2.2.當膜電位當膜電位(din wi)(din wi)去極化到閾電位去極化到閾電位(din wi)(din wi)時，爆發時，爆發APAP。APAP期間，期間， 先是電壓門控先是電壓門控Na+Na+通道開放，然后是電壓門控通道開放，然后是電壓門控K+K+ 通道開放。通道開放。3.3.電壓門控電壓門控Na+Na+通道開放引起通道開放引起Na+Na

13、+快速內流（內向快速內流（內向(ni xin)(ni xin)電電 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，引起復極化。外流加快，引起復極化。第38頁/共64頁第三十八頁，共64頁。縫隙連接模式圖縫隙連接模式圖（1）在縫隙連接處，相耦聯的兩）在縫隙連接處，相耦聯的兩個細胞的質膜靠得很近（個細胞的質膜靠得很近（3nm）。）。（2）細胞膜上有蛋白顆粒，是由）細胞膜上有蛋白顆粒，是由六個連接蛋白單體形成的同源六六個連接蛋白單體形成的同源六聚體，稱連接子。聚體，稱連接子。（3）每個連接子中央有一個親水

14、）每個連接子中央有一個親水性孔道。性孔道。（4）兩側）兩側(lin c)膜上的連接膜上的連接子端端相連，使兩個連接子的親子端端相連，使兩個連接子的親水性孔道對接，形成縫隙連接通水性孔道對接，形成縫隙連接通道，每側膜上的連接子相當于一道，每側膜上的連接子相當于一個半通道。個半通道。（5）縫隙連接通常是開放的，允）縫隙連接通常是開放的，允許水溶性分子和離子通過，同時許水溶性分子和離子通過，同時形成細胞間的一個低電阻區。形成細胞間的一個低電阻區。（6）一個細胞產生的動作電位可）一個細胞產生的動作電位可通過流經縫隙連接的局部電流直通過流經縫隙連接的局部電流直接傳播到另一個細胞。接傳播到另一個細胞。 第

15、39頁/共64頁第三十九頁，共64頁。四、局部四、局部(jb)電位電位 不是不是(b shi)“全或無全或無”的，而是隨著閾下刺激的增大而增大的，而是隨著閾下刺激的增大而增大不能在膜上作遠距離傳播不能在膜上作遠距離傳播(chunb)，只能以電緊張擴布的形式傳，只能以電緊張擴布的形式傳播播(chunb)特性特性第40頁/共64頁第四十頁，共64頁。局部局部(jb)電位與動作電位的異同點電位與動作電位的異同點異同點異同點動作電位動作電位局部電位局部電位全或無現象不衰減傳導總和現象有有無無電緊張性擴布有第41頁/共64頁第四十一頁，共64頁。可興奮細胞：可興奮細胞：受刺激后能產生動作電位的細胞。受刺

16、激后能產生動作電位的細胞。第42頁/共64頁第四十二頁，共64頁。第43頁/共64頁第四十三頁，共64頁。刺激：刺激：細胞所處環境因素的變化。細胞所處環境因素的變化。第44頁/共64頁第四十四頁，共64頁。第45頁/共64頁第四十五頁，共64頁。第46頁/共64頁第四十六頁，共64頁。不同細胞的絕對不應期長短(chngdun)： 神經纖維和骨骼肌：0.5 2 ms 心肌：200 400 ms( (三三) ) 細胞細胞(xbo)(xbo)興奮后興奮性的變化興奮后興奮性的變化一、興奮性和刺激引起興奮的條件第47頁/共64頁第四十七頁，共64頁。第48頁/共64頁第四十八頁，共64頁。第49頁/共64頁第四十九頁，共64頁。第50頁/共64頁第五十頁，共64頁。第51頁/共64頁第五十一頁，共64頁。第52頁/共64頁第五十二頁，共64頁。第53