[生物学]细胞的基本功能.ppt

综上所述 静息电位主要是K+跨膜扩散形成的电化学平衡单位 形成过程有三个重要因素 （1）K+在膜内外的不平衡分布——电化学驱动力 （2）膜对K+ 、Na+相对通透性，静息时主要对K+ 有通透性 （3）钠泵的生电性作用 Na +通道的性状和膜电位复极 Na +通道的性状: 激活、失活、 备用 、 Na +通道的失活 通道失活的特点：它的失活出现较其它离子通道为快；通道失活表现为通道不因为尚存在的去极化而继续开放，也不因为新的去极化再开放；只有当去极化消除后，通道才可能解除失活，才可能由于新出现的去极化而再进入开放状态。 动作电位上升支时Na +通道的性状：激活、开放 动作电位的产生条件与阈电位P32 阈电位：能触发动作电位的膜电位临界值 。阈电位大约比正常静息电位的绝对值小10～20mV 。 动作电位的产生条件：静息电位去极化达到阈电位水平。 二、生物电现象的产生机制 （一）化学现象 要在膜两侧形成电位差，必须具备两个条件：①膜两侧的离子分布不均，存在浓度差； ②细胞膜对离子的通透有选择性。 膜两侧[K+]差是促使K+扩散的动力，但随着K+的不断扩散，膜两侧不断加大的电位差是K+继续扩散的阻力，当动力和阻力达到动态平衡时，K+的净扩散通量为零→膜两侧的平衡电位。 (1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 [Na+]i[Na+]o≈1∶7～12, [K+]i＞[K+]o≈20～40 [Cl-]i[Cl-]o≈1∶14, [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1 （二）静息电位的产生机制 1.静息电位的产生条件 主要离子分布： 膜内： 膜外： (2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：安静状态下只对K+有通透性（Na+很小） 2.RP产生机制的膜学说: [K＋]i顺浓度差向膜外扩散 [A-]i不能向膜外扩散 [K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓(负电场)  [K+]o↑→膜外电位↑(正电场) 膜外为正、膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP 结论:RP的产生主要是K＋向膜外扩散的结果。 ∴RP=K+的平衡电位 Nernst公式 EK=60log =97mV [K+]o [K+]i 实际测得的静息电位约90mV,却小于由Nernst公式计算的平衡电位, 实际情况是静息时膜对K+有通透性外,对Na+也有很小的通透性。 Goldman方程（P26）得知：若膜只对K+有通透性，则膜电位等于K+的平衡电位，同理若膜只对Na+有通透性，则膜电位等于Na+的平衡电位。 静息时膜主要对K+有通透性,因此膜电位接近K+的平衡电位， 但由于对Na+也有通透性，因此膜电位偏离了K+的平衡电位。 确定了静息电位的离子学说后,对动作电位 的产生机制做出推论,即动作电位也是离子跨膜 移动的结果。因而提出了钠学说解释动作电位 去极化的形成机制。 细胞在受刺激后，可能使膜对Na+的通透性 增加而使膜电位趋向与ENa 证明：动作电位就是受刺激后，膜对离子通透性的改变（由静息时对K+通透变为对Na+通透）引起Na+及随后K+的跨膜移动并形成一系列膜电位的改变。 离子的跨膜移动必须具备两个条件： 1、离子的电—化学驱动力F 2、离子的通透性即膜电导 （1）动作电位过程膜电导的变化和测量 浓度梯度 电位梯度 膜电位—平衡电位 F=Em—Eio（P28） 浓度差与电位差的代数和 电压钳和膜片钳实验 离子跨膜运动形成跨膜离子电流（I），膜对该离子的通透性（膜电导G）与 I 呈正变关系。 I = VG 当V（膜两侧电位差）固定不变时，测定到的 I 可反映G的变化。 人工固定膜电位不变的技术即电压钳技术。 对照 K电流 Na电流 TTX存在时 -80mV -30mV 电压钳(voltage clamp) FBA V 膜电位 监视 膜电位 固定指令 FBA:feedback amplifier TTX阻断了Na+通道，记录单一外向电流，成分是K+。 TEA阻断了K+通道，记录单一内向电流，成分是Na+。 激活 通道开放,离子可经通道进行跨膜扩散. 失活 通道关闭 有刺激也不能立即开放. 备用 关闭状态,但对刺激可发生反应而迅速开放. （2）膜电导变化的机制 膜片钳实验记录到：通道呈现两种状态既开放和关闭。 伴随细胞的动作电位的发生，有一部分Na+进入细胞 一部分K+流出细胞 长此下去，会影响Na+、K+浓度的改变，从而影响 细胞产生动作电位的能力。钠泵通过消耗能量完成 离子的主动转运，泵出动作电