1、會計學1神經元的興奮和傳導人體及動物生理學神經元的興奮和傳導人體及動物生理學(l細胞生物電活動的產生主要是由于細胞生物電活動的產生主要是由于 帶電離子跨膜分布的不均衡性帶電離子跨膜分布的不均衡性 Na+o Na+i 10 1, K+i K+o 30 1 細胞膜在不同條件下對離子通透性的變化細胞膜在不同條件下對離子通透性的變化 Two characteristics of cells contribute to their ability to maintain this electrical potential. First, different types of ions are unequ

2、ally distributed across the cell membrane. Second, the cell membrane is differentially permeable to ions. 0+ + - -B BA A細胞細胞細胞膜細胞膜微電極微電極電位計電位計 0+ + - -B BA A+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + - - - - - - + + + + + + - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + +- - - -

3、- - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - -90mV-90mV0mV0mV0mV0mV本實驗本實驗提示提示: :1.1.跨膜有跨膜有電位差電位差2.2.膜內膜內低于低于膜外膜外3.3.穩定直流電位穩定直流電位A-代表帶負電荷的有機大分子代表帶負電荷的有機大分子K+的擴散對膜電位的作用：的擴散對膜電位的作用：K+平衡電位平衡電位 條件：條件： 靜息狀態下膜內、外離子分布不均衡靜息狀態下膜內、外離子分布不均衡 Na+o Na+i 10 1, K+iK+o30 1 靜息狀態下細胞膜對離子

4、的通透性具有選擇性靜息狀態下細胞膜對離子的通透性具有選擇性: K+ 通透性大而通透性大而Na+基本不通透基本不通透 機制：機制： 膜內膜內K K+ +濃度高于膜外，安靜時膜對濃度高于膜外，安靜時膜對K K+ +通透性大，通透性大， K K+ +順濃度差外流，而細胞內的有機負離子不能順濃度差外流，而細胞內的有機負離子不能透出細胞，便產生了透出細胞，便產生了內負外正的電位差內負外正的電位差。當促。當促進進K K+ +向外移動的化學力（向外移動的化學力（K K+ +的擴膜濃度梯度）與的擴膜濃度梯度）與阻止阻止K K+ +向外移動的電場力（跨膜電位梯度）達向外移動的電場力（跨膜電位梯度）達到平衡時，則

5、到平衡時，則K K+ +的凈通透量等于零，此時的電的凈通透量等于零，此時的電位差稱為位差稱為K K+ +的平衡電位的平衡電位，等于靜息電位。，等于靜息電位。 +A A- -A A- -A A- -A A- -A A- -+A A- -A A- -+A A- -A A- -+K+順濃度差順濃度差(化學驅動力化學驅動力)跨膜跨膜外流外流, 建立起建立起內內負負外正外正的的跨膜電位跨膜電位。+A A- -A A- -A A- -A A- -A A- -+A A- -A A- -+A A- -A A- -+ 當當促使促使K+外流力外流力與與阻止阻止K+外流力外流力平衡平衡時時, 即即,K+的電化學驅動

6、力為零時的電化學驅動力為零時, K+的的凈凈通量為通量為零零 K+平衡電位平衡電位(RP)Nernst公式公式(1889):RTEX= logZFX+iX+o簡化公式：簡化公式： EX= 61 log (mV)X+iX+o如哺乳動物骨骼肌細胞如哺乳動物骨骼肌細胞: K+i : 155mmol/L, K+o: 4mmol/L,則則 0.026, log = -1.59 Ek=61 -1.59-95 (mV) K+iK+oK+iK+o(stimulus and response)2. 興奮和興奮性興奮和興奮性 (excitation and excitability)3、引起興奮的主要條件、引起興

7、奮的主要條件l 一定的刺激強度一定的刺激強度l 一定的刺激作用時間一定的刺激作用時間l 強度強度-時間變化率時間變化率 (dV/dt)l 閾強度閾強度剛能引起組織興奮的刺激強度剛能引起組織興奮的刺激強度l 閾刺激閾刺激達到閾強度的有效刺激達到閾強度的有效刺激l 閾上刺激閾上刺激高于閾強度的刺激高于閾強度的刺激l 閾下刺激閾下刺激低于閾強度的刺激低于閾強度的刺激注：注： 閾值可以作為衡量細胞和組織興奮性閾值可以作為衡量細胞和組織興奮性 的指標，但并非固定參數的指標，但并非固定參數l動作電位特征：傳導的幅度不隨距離的動作電位特征：傳導的幅度不隨距離的 增加而衰減。增加而衰減。 條件條件: 膜內外存

8、在膜內外存在Na+差差: Na+o Na+i 10 1 ； 膜在受到閾刺激而興奮時，對離子的通透性增加：膜在受到閾刺激而興奮時，對離子的通透性增加： 即電壓門控性即電壓門控性Na+、K+通道先后激活而開放。通道先后激活而開放。l動作電位的峰值接近于動作電位的峰值接近于Na+平衡電位平衡電位 。 (Na+ equilibrium potential )At the peak of action potential, the membrane potential becomes positive, quite close to the equilibrium potential for ENa.

9、l Na+通道迅速失活（不應期）通道迅速失活（不應期）l K+通道緩慢開放通道緩慢開放lNa+通道復活通道復活, K+通道關閉通道關閉l鈉鈉-鉀泵活動鉀泵活動增強增強，重建靜息電位，重建靜息電位證據：證據：將神經浸浴于無將神經浸浴于無Na+的溶液時，的溶液時，AP不復不復出現。出現。 用等滲溶液加入使用等滲溶液加入使Na+濃度減小，可見濃度減小，可見AP幅度或其超射值幅度或其超射值減小。減小。 利用藥理學分析膜電流利用藥理學分析膜電流的實驗結果的實驗結果應用應用Na+通道阻斷劑通道阻斷劑TTX, 內向電流消失內向電流消失。 應用應用K+通道阻斷劑通道阻斷劑TEA ， 外向電流消失外向電流消失。

10、河豚毒素河豚毒素( tetrodotoxin，TTX)四乙銨四乙銨 (tetraethylammonium，TEA)細胞受刺激細胞受刺激靜息電位降低靜息電位降低膜膜NaNa通道打開通道打開 NaNa通透性增通透性增大大 NaNa內流內流膜內電位增高膜內電位增高去極化去極化反極化反極化形成鋒電形成鋒電位的上升相位的上升相膜膜NaNa通道關閉通道關閉復極化復極化鋒電位的下降相鋒電位的下降相 靜息電位。靜息電位。已興奮的膜部分通已興奮的膜部分通過局部電流過局部電流“刺激刺激”了未興奮的膜部了未興奮的膜部分，使之出現動作分，使之出現動作電位；這樣的過程電位；這樣的過程在膜表面連續進行在膜表面連續進行下

11、去，就表現為興下去，就表現為興奮在整個細胞的傳奮在整個細胞的傳導。導。 l細胞生物電活動的產生主要是由于細胞生物電活動的產生主要是由于 帶電離子跨膜分布的不均衡性帶電離子跨膜分布的不均衡性 Na+o Na+i 10 1, K+i K+o 30 1 細胞膜在不同條件下對離子通透性的變化細胞膜在不同條件下對離子通透性的變化 Two characteristics of cells contribute to their ability to maintain this electrical potential. First, different types of ions are unequall

12、y distributed across the cell membrane. Second, the cell membrane is differentially permeable to ions. A-代表帶負電荷的有機大分子代表帶負電荷的有機大分子機制：機制： 膜內膜內K K+ +濃度高于膜外，安靜時膜對濃度高于膜外，安靜時膜對K K+ +通透性大，通透性大， K K+ +順濃度差外流，而細胞內的有機負離子不能順濃度差外流，而細胞內的有機負離子不能透出細胞，便產生了透出細胞，便產生了內負外正的電位差內負外正的電位差。當促。當促進進K K+ +向外移動的化學力（向外移動的化學力（K K+ +的擴膜濃度梯度）與的擴膜濃度梯度）與阻止阻止K K+ +向外移動的電場力（跨膜電位梯度）達向外移動的電場力（跨膜電位梯度）達到平衡時，則到平衡時，則K K+ +的凈通透量等于零，此時的電的凈通透量等于零，此時的電位差稱為位差稱為K K+ +的平衡電位的平衡電位，等于