2022年医学专题—第二章细胞的基本功能精品课3-文档资料(1).ppt

生理学生理学生理学生理学PhysiologyPhysiology第一页，共六十五页。第二章第二章第二章第二章 细胞细胞细胞细胞(xbo)(xbo)(xbo)(xbo)(xbo)(xbo)的的的的基本功能基本功能基本功能基本功能 The basic functions of cell第二页，共六十五页。第三节第三节 细胞细胞(xbo)(xbo)(xbo)(xbo)的电活动的电活动The Bioelectric Phenomena of Cell讲授讲授(jingshu)(jingshu)(jingshu)(jingshu)者者大连大学大连大学大连大学大连大学(dxu)(dxu)(dxu)(dxu)医学院医学院医学院医学院生理教研室生理教研室生理教研室生理教研室孙莉孙莉孙莉孙莉第三页，共六十五页。一、细胞膜的被动电学特性一、细胞膜的被动电学特性一、细胞膜的被动电学特性一、细胞膜的被动电学特性(txng)(txng)和电紧张电位和电紧张电位和电紧张电位和电紧张电位膜电容和膜电阻膜电容和膜电阻膜电容和膜电阻膜电容和膜电阻(dinz)(dinz)RKRNaRClRCaCm膜电容：膜电容：脂质双层构成的绝缘层类似脂质双层构成的绝缘层类似平行板电容平行板电容(dinrng)(dinrng)器，具有电容器，具有电容(dinrng)(dinrng)的特性。的特性。跨膜电位：膜上离子通道开放，带电离子流动时产生膜两侧电位差。也称“膜电位”。膜电阻：单纯的脂质双层几乎是绝缘的，电阻高，因其中嵌入许多离子通道和转运体，离子通道和转运体的数量越多，膜电阻就越小。膜电导：膜电阻的倒数。表示膜对离子通透性的大小。轴向电阻：沿细胞长轴存在。细胞膜的被动电学特性：细胞膜的被动电学特性：细胞膜作为一个静细胞膜作为一个静态的电学元件所表现出的电学特性。态的电学元件所表现出的电学特性。第四页，共六十五页。膜的被动电学特性(txng)和电紧张电位B：经微电极向神经纤维胞浆内注入的电流沿轴浆纵向流动并跨膜流出胞外，由于纵向电阻的存在和沿途不断跨膜漏出,电流密度随流动距离的延长而逐渐(zhjin)衰减；A：膜的等效电路图。Cm：膜电容；Rm：膜电阻(dinz)；R i：纵向电阻(dinz)。C：随距离逐渐衰减的跨膜电流引起的膜电位变化电紧张电位电紧张电位：电紧张电位：由膜的被动电学特性决定其空间分布的膜电位。第五页，共六十五页。二、静息电位二、静息电位(Resting potential)及其产生及其产生(chnshng)(chnshng)(chnshng)(chnshng)机制机制（一）静息（一）静息(jn x)(jn x)电位的记录和数值电位的记录和数值神经纤维跨膜电位的记录(jl)A：神经纤维跨膜电位记录的实验布置；B：有髓鞘神经纤维动作电位第六页，共六十五页。极极极极 化：化：化：化：静息电位存在时，细胞膜电位外正内负的状态。静息电位存在时，细胞膜电位外正内负的状态。静息电位存在时，细胞膜电位外正内负的状态。静息电位存在时，细胞膜电位外正内负的状态。超极化：超极化：超极化：超极化：静息电位增大的过程或状态。（例：静息电位增大的过程或状态。（例：静息电位增大的过程或状态。（例：静息电位增大的过程或状态。（例：-70-70-70-70-100mv-100mv-100mv-100mv）去极化：去极化：去极化：去极化：静息电位减小的过程或状态。静息电位减小的过程或状态。静息电位减小的过程或状态。静息电位减小的过程或状态。（例：（例：（例：（例：-70-70-70-70-50mv-50mv-50mv-50mv）反极化：反极化：反极化：反极化：去极化至零电位后，去极化至零电位后，去极化至零电位后，去极化至零电位后，膜内电位进一步变正值。膜内电位进一步变正值。膜内电位进一步变正值。膜内电位进一步变正值。复极化：复极化：复极化：复极化：细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复静息电位概念静息电位概念静息电位概念静息电位概念:静息时，质膜两侧静息时，质膜两侧静息时，质膜两侧静息时，质膜两侧(li(li(linnn c)c)c)存在着外正内负的电位差存在着外正内负的电位差存在着外正内负的电位差存在着外正内负的电位差.第七页，共六十五页。去极化去极化（除极）（除极）极化极化(j hu)(j hu)超极化超极化 -+-+-70 mV第八页，共六十五页。（二）静息电位产生（二）静息电位产生(chnshng)(chnshng)机制机制细胞内外细胞内外细胞内外细胞内外(niwi)(niwi)离子分布特点：离子分布特点：离子分布特点：离子分布特点：主要阴离子：主要阴离子：Cl Cl-蛋白质蛋白质细胞外细胞外 细胞内细胞内主要阳离子：主要阳离子：Na Na+K K+细胞内细胞内(mM）细胞外（细胞外（mM）浓度差驱浓度差驱浓度差驱浓度差驱动动动动KK+外流外流外流外流 K K+出来后，负电荷出来后，负电荷出来后，负电荷出来后，负电荷不能随同出去，不能随同出去，不能随同出去，不能随同出去，KK+聚集在膜的外表面聚集在膜的外表面聚集在膜的外表面聚集在膜的外表面以膜为界，出现以膜为界，出现以膜为界，出现以膜为界，出现外正内负外正内负外正内负外正内负静息静息(jn x)(jn x)电位产生基础电位产生基础非门控非门控K+K+K+K+通道通道(tngdo)(tngdo)（K+K+K+K+漏通道）漏通道）第十一页，共六十五页。影响影响K K+扩散扩散(kusn)(kusn)(kusn)(kusn)的力量的力量浓度差浓度差浓度差浓度差促使促使促使促使KK+扩散扩散扩散扩散 电场力电场力电场力电场力阻碍阻碍阻碍阻碍KK+扩散扩散扩散扩散浓度差浓度差浓度差浓度差=电位差电位差电位差电位差 KK+的平衡电位的平衡电位的平衡电位的平衡电位 电化学驱动力为零时，电化学驱动力为零时，K+K+的跨膜净移动的跨膜净移动(ydng)(ydng)为零，此时为零，此时的跨膜电位称为的跨膜电位称为K+K+K+K+的平衡电位。的平衡电位。第十二页，共六十五页。K+的平衡的平衡(pnghng)(pnghng)电位的形成过程电位的形成过程n n 在静息情况下，细胞膜对蛋白质等有机负离子基在静息情况下，细胞膜对蛋白质等有机负离子基在静息情况下，细胞膜对蛋白质等有机负离子基在静息情况下，细胞膜对蛋白质等有机负离子基本上是不通透的，对本上是不通透的，对本上是不通透的，对本上是不通透的，对KK+的通透性较大，对的通透性较大，对的通透性较大，对的通透性较大，对NaNa+的通透的通透的通透的通透性较小。因此，性较小。因此，性较小。因此，性较小。因此，KK+可以扩散到细胞外，扩散出细胞外的可以扩散到细胞外，扩散出细胞外的可以扩散到细胞外，扩散出细胞外的可以扩散到细胞外，扩散出细胞外的KK+，建立起外正内负的电位差，此电位阻碍，建立起外正内负的电位差，此电位阻碍，建立起外正内负的电位差，此电位阻碍，建立起外正内负的电位差，此电位阻碍KK+的外流，的外流，的外流，的外流，而而而而KK+的浓度差则促使的浓度差则促使K+外流，如前者的力量小于外流，如前者的力量小于后者，则后者，则K+继续外流，如大于后者，则驱使继续外流，如大于后者，则驱使继续外流，如大于后者，则驱使继续外流，如大于后者，则驱使K+内流，内流，内流，内流，如二者的力量相等，则如二者的力量相等，则如二者的力量相等，则如二者的力量相等，则KK+的净流动等于零，表明所建的净流动等于零，表明所建的净流动等于零，表明所建的净流动等于零，表明所建立的静息电位达到能阻止立的静息电位达到能阻止立的静息电位达到能阻止立的静息电位达到能阻止K+的外流为止，膜电位便维的外流为止，膜电位便维的外流为止，膜电位便维的外流为止，膜电位便维持在一稳定的数值持在一稳定的数值持在一稳定的数值持在一稳定的数值(shz)(shz)(shz)(shz)，此时的膜电位就是，此时的膜电位就是，此时的膜电位就是，此时的膜电位就是 KK+外流形成外流形成外流形成外流形成的电的电的电的电-化学平衡电位。化学平衡电位。化学平衡电位。化学平衡电位。第十三页，共六十五页。EKK+ilnRT=ZFK+oK+ilog=K+o60 -90 mVNernst Nernst 方程式：方程式：方程式：方程式：静息静息静息静息(jn x)(jn x)时，细胞时，细胞时，细胞时，细胞内外电荷分布情况内外电荷分布情况内外电荷分布情况内外电荷分布情况电位电位电位电位(din wi)(din wi)测量细测量细测量细测量细胞内电位胞内电位胞内电位胞内电位(din wi)(din wi)低低低低于细胞外于细胞外于细胞外于细胞外R:R:气体气体(qt)(qt)常数常数T T：绝对温度：绝对温度F F：法拉第常数：法拉第常数Z Z：原子价：原子价第十四页，共六十五页。参与静息参与静息(jn x)(jn x)(jn x)(jn x)电位形成的其它因素电位形成的其它因素静息静息静息静息(jn(jn(jn(jn x)x)x)x)电位电位电位电位实际值实际值实际值实际值 理论值理论值理论值理论值NaNaNaNa+进入进入进入进入(jnr)(jnr)(jnr)(jnr)细胞内细胞内细胞内细胞内第十五页，共六十五页。NaNa+-K-K+泵在维持泵在维持(wich)(wich)(wich)(wich)RPRP中的特殊作用中的特殊作用静息电位时，静息电位时，静息电位时，静息电位时，K K K K+不断漏出、不断漏出、不断漏出、不断漏出、NaNaNaNa+不断漏入细胞。当细胞内不断漏入细胞。当细胞内不断漏入细胞。当细胞内不断漏入细胞。当细胞内NaNaNaNa+升高升高升高升高(shn(shn(shn(shn o)o)o)o)，激活，激活，激活，激活NaNaNaNa+泵，不断将泵，不断将泵，不断将泵，不断将3 3 3 3个个个个NaNaNaNa+搬出，将搬出，将2 2个个K K+搬入，使膜内电位负值增大。搬入，使膜内电位负值增大。第十六页，共六十五页。K+外流形成的电外流形成的电-化学平衡电位化学平衡电位(din wi)(din wi)。少量少量Na+离子内流。离子内流。钠钠-钾泵（生电性泵）参与细胞内负电位的形成。钾泵（生电性泵）参与细胞内负电位的形成。RPRP形成机制形成机制(jzh)(jzh)(jzh)(jzh)总结总结第十七页，共六十五页。影响影响(yngxing)(yngxing)静息电位水平的因素静息电位水平的因素细胞外细胞外K+浓度：浓度：n nK+浓度EK负值(f zh)(f zh)静息电位膜对膜对Na+、K+的相对通透性的相对通透性n n膜对K+通透性相对静息电位n n膜对Na+通透性相对静息电位钠泵活动的水平：钠泵活动的水平：n n活动活动静息电位（膜产生一定超极化）第十八页，共六十五页。2.2.2.2.RPRP 主要主要主要主要(zhyo)(zhyo)(zhyo)(zhyo)(zhyo)(zhyo)是是是是KK+外流所形成的电外流所形成的电外流所形成的电外流所形成的电外流所形成的电外流所形成的电-化学平衡电位化学平衡电位化学平衡电位化学平衡电位化学平衡电位化学平衡电位。4.4.4.4.4.4.NaNaNaNaNaNa+-K-K-K-K-K-K+泵的活动泵的活动泵的活动泵的活动泵的活动泵的活动(hu dng)(hu dng)(hu dng)(hu dng)(hu dng)(hu dng)也参与静息电位的也参与静息电位的也参与静息电位的也参与静息电位的也参与静息电位的也参与静息电位的形成形成形成形成形成形成。静息电位静息电位静息电位静息电位(din wi)(din wi)(din wi)小小小小结结结结3.3.3.3.3.3.少量少量少量少量少量少量NaNaNaNaNaNa+内流内流内流内流内流内流,参与静息电位的形成。参与静息电位的形成。参与静息电位的形成。参与静息电