常见的第五章 细胞膜电位.ppt

电流-电压曲线 由乌贼轴突的细胞内外各种离子的浓度值，我们可到其Nernst电位： Ek= -74.7mV ECl= -65.8mV ENa= 54.2mV 假定存在下列“典型”值： gk= 0.367mS/cm2 gCl= 0.582mS/cm2 gNa= 0.010mS/cm2 我们来看Nernst电位和导电性对稳态跨膜电位有何影响。 由以上数据代入式并联电导方程，得到 Vm=-68.0mV 对于这样的静息电位就会有稳定的钾外流。这个外流为Vm和Ek差值6.7mV所驱动。 这时也会有钠的内流，它为Vm偏离开它的平衡Nernst电位的差值122.2mV所驱动。这个大的驱动力作用在比较低的导电性上，因此钾的外流和钠的内流大致平衡而维持稳态(我们一直假定氯实际上处于平衡)。 第5节电压固定的膜电流研究 “电压嵌位”一直是用以评估动作电位期间离子电流时间过程的最重要的工具。 电压嵌位溯源 在动作电位期间，跨膜电流的成分包括离子流和电容性（充电）电流。因为膜电容是不变的，则后者等于CmdVm/dt。如果在膜两边加上阶跃电压（即加上恒定的跨膜电位），电路中就不再有电容性成分，因而也就简化了对有关电流的分析，这时电流必定完全由离子成分构成。 由欧姆定律可知，电阻一定时， 电流发生改变，必然引起膜电位随之变化，这样就无法观察膜电位对离子流的影响。通过将膜电位钳制在不同水平，以避免离子流反过来影响电压值。 一般而言，膜对某种离子通透性的变化是膜电位和时间的函数。 用玻璃微电极插入细胞内，利用电子学技术施加一跨膜电压并把膜电位固定于某一数值，可以测定该膜电位条件下离子电流随时间变化的动态过程。 利用药物或改变细胞内外的溶液成分，使其他离子通道失效，即可测定被研究的某种离子通道的功能性参量，分析离子电流的稳态和动力学与膜电位、离子浓度等之间的关系，可推断该种通道的电导、活化和失活速率、离子选择性等，并能测量和分析通道的门控电流的特性。 COLE, K. S. MOORE, J. W. (1960). Ionic current measurements in the squid giant axon. J. Gen.Physiol. 44, 123-167. 图中电极1插入巨大神经轴突内一定距离，用来测量和监察这一段轴突膜内的电位，此电极先连到一个电压放大器，再在一个示波器上显示；电极1测得电位值经放大后同时输给一个负反馈放大器（FBA），这是整个仪器设计的关键部分，它可把测得的膜内电位同来自一个电压源的、由实验者预先设定的要求保持恒定的电位值进行比较，如果二者有差值，FBA就会通过电极2向轴突膜内输出相应强度和方向的电流，由于仪器线路的精密设计和快速反应，电极2输出电流的改变正足以补偿标本由于跨膜离子电流使膜充放电而引起的跨膜电位的变动，于是与电极1相边的示波器上显示出膜内电位固定在设定的数值，而在电流放大器IA上测得的跨膜离子电流的变化，就反映了膜电导的变化。 Coles original voltage clamp records in 1947: Squid axon membrane current densities after changes of potential from the resting potential as shown. COLE, K. S. MOORE, J. W. (1960). Ionic current measurements in the squid giant axon. J. Gen.Physiol. 44, 123-167. 0 2 0 -50 20 0 1 2 Time（ms） Ionic Current（mA/cm2) Transmembrane potential（mV) 在t=0时应用电压嵌位条件下乌贼轴突的离子电流Vm=20mV，静息电位-50mV 0 2 Ionic Current（mA/cm2) 在t=0时应用电压嵌位条件下乌贼轴突的离子电流，静息电位-60mV, ENa=57mV 83mV 70mV 57mV 44mV 31mV ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 电压钳实验结果示意图 单独观察Na+电流，可用TEA（tetraethylammonium，四乙基胺）阻断K+外流后得到；单独观察K+外流，则用TTX（tetrodotoxin，河豚毒）阻断Na+内流后得到 第6节Hodgkin-Huxley方程 Hodgkin和Huxley从他们在乌贼轴突的电压嵌位实验中所搜集得到的数据建立