神經(jīng)生物學(xué) 電學(xué)基礎(chǔ)

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1、基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 神神 經(jīng)經(jīng) 生生 物物 學(xué)學(xué)鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室趙趙 文文 超超 第二章第二章 電生理學(xué)基礎(chǔ)電生理學(xué)基礎(chǔ) 一、靜息電位一、靜息電位 resting potential定義：是指細(xì)胞未受刺激時(shí)存在于細(xì)定義：是指細(xì)胞未受刺激時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)、外兩側(cè)的電位差。胞膜內(nèi)、外兩側(cè)的電位差。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 1. 膜外為正，膜內(nèi)為負(fù)。膜外為正，膜內(nèi)為負(fù)。 2. 2. 穩(wěn)定的電位差（多數(shù)細(xì)胞穩(wěn)定的電位差（多數(shù)細(xì)胞 ）骨骼肌細(xì)胞骨骼肌細(xì)胞:-90mv神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞:-70mv平滑肌細(xì)胞平滑肌細(xì)胞:-55mv紅細(xì)胞紅細(xì)胞:-10mv+500-50-65mvm

2、s3157極化極化polarization超極化超極化hyperpolarization去極化去極化depolarization反極化反極化超射超射overshoot復(fù)極化復(fù)極化repolarization產(chǎn)生機(jī)制產(chǎn)生機(jī)制Na+Na+K+K+產(chǎn)生機(jī)制產(chǎn)生機(jī)制K+濃度差濃度差外流外流+K+K+K+K+K+K+電位差電位差內(nèi)流內(nèi)流凈流動凈流動=0電化學(xué)驅(qū)動力電化學(xué)驅(qū)動力K+平衡電位平衡電位 , Ek K+equilibrium potentialEk =R TZ FlnK+oK+iEk =8.31logK+oK+i* (37.3+273)1*96500*2.303Ek =61.54logK+oK+

3、imVNernst 方程方程胞外胞外 20胞內(nèi)胞內(nèi) 400Ek =61.54log20400mV= - 80mV槍烏鲗軸突槍烏鲗軸突靜息電位靜息電位 -65mV -65mV 鉀平衡電位鉀平衡電位 -80mV -80mV Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+Goldman-Hodgkin-KatzEm =R TFlnPKK+o+PNaNa+oPKK+i+PNaNa+iEm =R TFlnK+o+PNa/PK Na+oK+i+PNa/PK Na+iEm =8.31*(37.3+273)96500ln20+ 0.04*440400+0.0

4、4*50= - 63mV靜息電位的形成條件：靜息電位的形成條件：1. 細(xì)胞內(nèi)外某些離子細(xì)胞內(nèi)外某些離子的分布不均的分布不均111111112. 細(xì)胞膜對不同離子細(xì)胞膜對不同離子的通透性不同的通透性不同111111Na+K+影響靜息電位的因素：影響靜息電位的因素：1.膜內(nèi)、外膜內(nèi)、外K+、Na+濃度。濃度。2.膜對膜對K+和和Na+的通透性。的通透性。3. Na+泵泵的作用。的作用。11Na+Na+K+K+靜息電位狀態(tài)下，鉀、鈉的流動情況如何？ 二、動作二、動作電位電位 action potential+580-65mvms鋒電位鋒電位 spike potential后電位后電位 afer-po

5、tential負(fù)后電位負(fù)后電位 negative afer- potential正后電位正后電位 positive afer- potential去極化后電位去極化后電位 depolarizing afer-potential超極化后電位超極化后電位 hyperpolarizing after-potential特征：特征：1. 1.全或無全或無 all or none2. 2.不衰減傳播不衰減傳播11111111111111產(chǎn)生機(jī)制：產(chǎn)生機(jī)制：Na+通道通道K+通道通道產(chǎn)生機(jī)制：產(chǎn)生機(jī)制：Na+通道通道+-+-Na+產(chǎn)生機(jī)制：產(chǎn)生機(jī)制：Na+通道通道+-+-K+通道通道K+-產(chǎn)生機(jī)制：產(chǎn)生機(jī)

6、制：+58mVNa+通道通道+-Na+電導(dǎo)電導(dǎo)Na+K+上升支：上升支：Na+通道開放，通道開放， Na+內(nèi)流，超射值大約等內(nèi)流，超射值大約等于于Na+的平衡電位的平衡電位111111下降支：下降支：Na+通道關(guān)閉，通道關(guān)閉， K+通道開放，通道開放，K+內(nèi)流內(nèi)流Na+Na+K+K+Na+通道通道+-+-Na+K+通道通道K+-ABC動作電位的傳導(dǎo)：動作電位的傳導(dǎo)：郎飛結(jié)（郎飛結(jié)（node of Ranvier）A跳躍式傳導(dǎo)跳躍式傳導(dǎo) saltatory conduction1、傳導(dǎo)速度快、傳導(dǎo)速度快2、減少能量消耗、減少能量消耗細(xì)胞膜細(xì)胞膜脂脂質(zhì)質(zhì)蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)糖糖類類液態(tài)鑲嵌模型液態(tài)鑲嵌模型

7、液態(tài)液態(tài)鑲嵌鑲嵌第三節(jié)第三節(jié)電壓門控離子通道1 跨細(xì)胞膜的糖蛋白2 以蛋白質(zhì)為亞單位3 擴(kuò)散動力：電勢能、濃度勢能或兩者之和4 離子選擇性帶電狀態(tài)，孔徑，水合狀態(tài)5 確定細(xì)胞類型及部位 6 開放和關(guān)閉激活閘門失活閘門電壓門控，配基門控，機(jī)械門控1 電壓門控的鈉通道a亞單位功能單位b亞單位調(diào)節(jié)單位4個結(jié)構(gòu)域肽鏈相連6個a螺旋片段：S1-S6通道樣結(jié)構(gòu)S4:電壓傳感器正電荷P環(huán)：連接S5和S6，分子篩備用激活失活激活閘門失活閘門關(guān)閉開放開放開放開放關(guān)閉備用激活失活刺激自發(fā)復(fù)極化ABC動作電位的傳導(dǎo)：動作電位的傳導(dǎo)：2 電壓門控的鉀通道a亞單位功能單位b亞單位調(diào)節(jié)單位4個a亞單位無肽鏈相連6個a螺旋片段：S1-S6通道樣結(jié)構(gòu)S4:電壓傳感器正電荷P環(huán)：連接S5和S6，分子篩TEA 四乙胺失活：球-鏈機(jī)制與鈉通道的不同之處開放慢穩(wěn)定膜電位延遲整流鉀通道