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1、學習要求：學習要求：掌握細胞膜物質(zhì)被動與主動轉(zhuǎn)掌握細胞膜物質(zhì)被動與主動轉(zhuǎn)運的機制；由運的機制；由G G蛋白和離子通道偶聯(lián)受體介蛋白和離子通道偶聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導；生物電特性、產(chǎn)生及導的跨膜信號轉(zhuǎn)導；生物電特性、產(chǎn)生及傳導的機制。傳導的機制。學習內(nèi)容：學習內(nèi)容：1.1.細胞膜的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的細胞膜的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運跨膜轉(zhuǎn)運；2 2. .細胞的跨膜信號傳遞功細胞的跨膜信號傳遞功能能；3 3. .細胞的興奮性和生物電現(xiàn)象細胞的興奮性和生物電現(xiàn)象。 1 1. .細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能( (transmembranetransmembrane transport )transpor

2、t )1.1 1.1 細胞膜結(jié)構(gòu)細胞膜結(jié)構(gòu)(Structure of cell membrane)(Structure of cell membrane) 1.1.11.1.1脂質(zhì)雙分子層脂質(zhì)雙分子層 (Lipid (Lipid bilayerbilayer) ) 以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，具有穩(wěn)定性和流動性。以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，具有穩(wěn)定性和流動性。 1.1.2 1.1.2 膜蛋白質(zhì)膜蛋白質(zhì)(protein)(protein) 內(nèi)在蛋白內(nèi)在蛋白(integral protein)(integral protein)外周蛋白外周蛋白(extrinsic protein)(extrins

3、ic protein)Carbohydrate chainproteins 1.1.3 1.1.3 膜糖膜糖(carbohydrates)(carbohydrates)1.2 1.2 細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(Transport of (Transport of substances through the cell membrane) substances through the cell membrane) 1.2.11.2.1被動轉(zhuǎn)運被動轉(zhuǎn)運(Passive transport)(Passive transport) 物質(zhì)順電化學梯度的轉(zhuǎn)運過程。物質(zhì)順電化學梯度的轉(zhuǎn)運過程

4、。特點：特點： 不耗能不耗能(no consumption of (no consumption of energy); energy); 順電化學梯度順電化學梯度(down the (down the electro-chemical gradient)electro-chemical gradient) 分類分類: :單純擴散單純擴散(simple (simple diffusion)diffusion)；易化擴散；易化擴散(facilitated diffusion)(facilitated diffusion) 概念：概念：一些一些脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)由膜的高濃由膜的高濃度一側(cè)向低度一

5、側(cè)向低濃度一側(cè)移濃度一側(cè)移動的過程。動的過程。單純擴散單純擴散( (simple diffusion)simple diffusion) CharacteristicsCharacteristics：擴散速率高擴散速率高無飽和性無飽和性不依靠膜蛋白質(zhì)不依靠膜蛋白質(zhì)“幫助幫助”不消耗能量不消耗能量擴散量與濃度梯度、溫擴散量與濃度梯度、溫度和膜通透性呈正相關(guān)度和膜通透性呈正相關(guān) SubstanceSubstance： O O2 2、COCO2 2、NHNH3 3 、N N2 2 、尿尿素、乙醚、乙醇、類固醇素、乙醚、乙醇、類固醇類激素類激素 等等. . O O2 2 o o OO2 2 i i C

6、OCO2 2 i i COCO2 2 o o 易化擴散易化擴散( (facilitated diffusion)facilitated diffusion) ConceptConcept：一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物質(zhì)一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物質(zhì), ,需需特殊膜蛋白質(zhì)的特殊膜蛋白質(zhì)的“幫助幫助”下下, ,由膜的高濃度一側(cè)向低由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程。濃度一側(cè)移動的過程。 Subtypes:Subtypes: 經(jīng)載體的易化擴散經(jīng)載體的易化擴散( (carrier mediated diffusioncarrier mediated diffusion ) ) 經(jīng)通道的易化擴散

7、經(jīng)通道的易化擴散( (Channel mediated diffusionChannel mediated diffusion )轉(zhuǎn)運的物質(zhì)轉(zhuǎn)運的物質(zhì): :各種帶電離子各種帶電離子 K K+ + i i KK+ + o o NaNa+ + o o NaNa+ + i iChannel mediated diffusionChannel mediated diffusioncharacteristicselectivity 選擇性選擇性high velocity 高速率高速率The channel can opened or closed by gateTypes of channelTypes

8、 of channelchemical-gated channelchemical-gated channel ( (化學門控通道化學門控通道) ) Voltage-gated channelVoltage-gated channel ( (電壓門控通道電壓門控通道) ) mechanical gated channel)mechanical gated channel) ( (機械門控通道機械門控通道) )carrier mediated diffusioncarrier mediated diffusion 特異特異性性( (specificity) 飽和性飽和性( (saturation

9、 ） 竟爭性（竟爭性（competitive inhibition ）Characteristics:Characteristics: 1.2.2 1.2.2 主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運( (active transport)active transport)ConceptConcept：指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運過程指物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度的轉(zhuǎn)運過程CharacteristicsCharacteristics： consumption of energy(consumption of energy(消耗能量消耗能量) ) helped by membrane protein(helped by

10、 membrane protein(膜蛋白質(zhì)膜蛋白質(zhì)“幫幫助助”) ) uphill against electrical or concentration uphill against electrical or concentration gradient (gradient (逆電逆電- -化學梯度化學梯度) )Classification:Classification:Primary active transport (Primary active transport (原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運):):能量直接來源于能量直接來源于ATP.ATP.如：如：Na+-K+Na+-K+泵泵

11、Secondary active Secondary active ransportransport ( (繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運):): 能量間接來源于能量間接來源于ATP.ATP. 1.2.1.2.2.1 2.1 Primary active transportPrimary active transport -Na-Na+ +-K-K+ +泵泵( (NaNa+ +-K-K+ + Pump)Pump)Transport of sodium and potassium Transport of sodium and potassium ions through protein ions

12、 through protein channalschannals 鈉鈉- -鉀泵的這種活動還為其它一些物質(zhì)轉(zhuǎn)運的提供鉀泵的這種活動還為其它一些物質(zhì)轉(zhuǎn)運的提供了動力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：了動力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：NaNa+ +- -載體載體- -葡萄葡萄糖、糖、NaNa+ +- -載體載體- -氨基酸的復合體形式進行的聯(lián)合轉(zhuǎn)氨基酸的復合體形式進行的聯(lián)合轉(zhuǎn)運）。運）。維持維持 NaNa+ + o o高高、 K K+ + i i高高原先的不均勻分布狀態(tài)原先的不均勻分布狀態(tài)2 2K K+ +泵至細胞內(nèi)泵至細胞內(nèi);3 ;3NaNa+ +泵至細胞外泵至細胞外分解分解ATPATP產(chǎn)生能量產(chǎn)生能量

13、當當 NaNa+ + i i/K/K+ + o o激活激活鈉鈉- -鉀泵：鉀泵： 1.2.1.2.2.2 2.2 Secondary active transportSecondary active transport conceptconcept：間接利用間接利用ATPATP能量的主動轉(zhuǎn)運過程能量的主動轉(zhuǎn)運過程The ion gradients established by primary The ion gradients established by primary active transport permits the transport of active transport pe

14、rmits the transport of other substances against their concentration other substances against their concentration gradients.gradients.葡葡萄萄糖糖1.2.1.2.2.32.3 ExocytosisExocytosis and Endocytosis and Endocytosis Endocytosis( (入胞入胞): ): Very large particles enter the cell by a specialized function of the

15、cell membrane called endocytosis. 細胞外的大分子物質(zhì)或團塊進入細胞的過程細胞外的大分子物質(zhì)或團塊進入細胞的過程. . 分為吞噬和吞飲分為吞噬和吞飲Exocytosis( (出胞出胞):): A stimulus to secrete causes the intracellular vesicles to fuse with the plasma membrane and to release the vesicles contents is called exocytosis. 指細胞把成塊的內(nèi)容物由細胞內(nèi)排出指細胞把成塊的內(nèi)容物由細胞內(nèi)排出的過程的過程 主

16、要見于細胞的分泌過程主要見于細胞的分泌過程分泌物排出分泌物排出融合處出現(xiàn)裂口融合處出現(xiàn)裂口囊泡向質(zhì)膜內(nèi)側(cè)移動囊泡向質(zhì)膜內(nèi)側(cè)移動膜性結(jié)構(gòu)包被膜性結(jié)構(gòu)包被= =分泌囊泡分泌囊泡高爾基復合體高爾基復合體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成蛋白性分泌物粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成蛋白性分泌物 出胞：出胞：囊泡膜與質(zhì)膜的某點接觸并融合囊泡膜與質(zhì)膜的某點接觸并融合囊泡的膜成為細胞膜的組成部分囊泡的膜成為細胞膜的組成部分細胞膜上的受體對物質(zhì)的細胞膜上的受體對物質(zhì)的“辨認辨認”發(fā)生特異性結(jié)合發(fā)生特異性結(jié)合= =復合物復合物復合物向膜表面的復合物向膜表面的“有被小窩有被小窩”移動移動“有被小窩有被小窩”處的膜凹陷處的膜凹陷凹陷膜與細胞膜斷離凹陷膜

17、與細胞膜斷離= =吞食泡吞食泡吞食泡吞食泡與與胞內(nèi)體胞內(nèi)體的膜性結(jié)構(gòu)相融合的膜性結(jié)構(gòu)相融合 入胞入胞: :Mechanicalsignal extracellularhormonePhysical signal intracellularresponsionmembrane2 2 細胞的跨膜信號傳遞功能細胞的跨膜信號傳遞功能TransmembraneTransmembrane Signal Transduction Signal Transductionw跨膜信號轉(zhuǎn)導：跨膜信號轉(zhuǎn)導：通過引起細胞膜上一種或數(shù)通過引起細胞膜上一種或數(shù)種特異蛋白分子的變構(gòu)作用，將外界環(huán)境變種特異蛋白分子的變構(gòu)作用，

18、將外界環(huán)境變化的信息以一種新的信號形式傳遞到膜內(nèi)，化的信息以一種新的信號形式傳遞到膜內(nèi)，再引起作用細胞（靶細胞）相應功能的改變。再引起作用細胞（靶細胞）相應功能的改變。w主要涉及：主要涉及：胞外信號的識別與結(jié)合、信號轉(zhuǎn)胞外信號的識別與結(jié)合、信號轉(zhuǎn)導、胞內(nèi)效應等三個環(huán)節(jié)導、胞內(nèi)效應等三個環(huán)節(jié)。TypeType： signal transduction mediated by G protein-linked receptor G G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導Signal transduction mediated by ion channel-linked recept

19、or離子通道偶聯(lián)受體介導的信號離子通道偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導轉(zhuǎn)導 signal transduction mediated by enzyme-linked receptor 酶偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導酶偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導1957 年 Sutherland 實驗腎上腺素、胰高血糖素腎上腺素、胰高血糖素(第一信使）第一信使）肝細胞肝細胞肝糖元肝糖元 葡萄糖葡萄糖cAMPATP第二信使第二信使1971年年Sutherland 第二信第二信使學說使學說 諾貝爾獎諾貝爾獎 2.1 2.1 G G蛋白偶聯(lián)受體介導的跨膜信號傳遞系統(tǒng)蛋白偶聯(lián)受體介導的跨膜信號傳遞系統(tǒng) 2.1.1 2.1.1 受體受體(R

20、eceptor) 概念：概念：細胞中存在能專一性結(jié)合激素、神經(jīng)遞質(zhì)以及其它化細胞中存在能專一性結(jié)合激素、神經(jīng)遞質(zhì)以及其它化學介質(zhì)，并能觸發(fā)特定效應的蛋白質(zhì)，稱為受體學介質(zhì)，并能觸發(fā)特定效應的蛋白質(zhì)，稱為受體。乙酰膽堿受體模式圖乙酰膽堿受體模式圖A protein molecule in A protein molecule in the cell membrane or the cell membrane or within cells that within cells that selectively binds to a selectively binds to a specific c

21、hemical specific chemical (hormone, growth factor, (hormone, growth factor, nourotransmitternourotransmitter, drug) , drug) and produces a specific and produces a specific physiologic effect.physiologic effect.inactivated stateinactivated state: :+GDP+GDP activated state: portion portion separates f

22、rom separates from and portions as and portions as well as GDT well as GDT + GTP + GTP 2.1.2 G Protein2.1.2 G Protein-GTPGTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白( (GTP-binding GTP-binding regulatory protein)regulatory protein) 2.1.3 Main signal pathways2.1.3 Main signal pathways(1)cAMP-PKA pathway(1)cAMP-PKA pathwaycAMP-cAM

23、P-蛋白激酶蛋白激酶A A信號通路信號通路(2)Ip(2)Ip3 3-Ca-Ca2+2+ pathway pathway 三磷酸肌醇三磷酸肌醇-鈣離子信號通路鈣離子信號通路(3)DG-PKC pathway(3)DG-PKC pathway二酰甘油二酰甘油-蛋白激酶蛋白激酶C C信號通路信號通路膜外膜外N N端：識別、結(jié)合第一信使端：識別、結(jié)合第一信使膜內(nèi)膜內(nèi)C C端：激活端：激活G G蛋白蛋白 2.1.3 G2.1.3 G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導 cAMPcAMP信號通路信號通路神經(jīng)遞質(zhì)、激素等神經(jīng)遞質(zhì)、激素等( (第一信使第一信使) )興奮性興奮性G G蛋白蛋白

24、( (G GS S) )激活腺苷酸環(huán)化酶激活腺苷酸環(huán)化酶( (AC)AC)ATPATPcAMPcAMP( (第二信使第二信使) )細胞內(nèi)生物效應細胞內(nèi)生物效應激活激活cAMPcAMP依賴的蛋白激酶依賴的蛋白激酶A A結(jié)合結(jié)合G G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體激活激活G G蛋白蛋白( (與與 、 亞單位分離亞單位分離) ) Hormone (first messenger)Adenylyl cyclase(AC) activatedATPcAMP(second messenger)Cellular responseActivate cAMP-dependent protein kinase ABin

25、d to G protein-linked receptor Gprotein activatedcAMP-PKA pathwaycAMP-PKA pathway膜外膜外N N端：識別、結(jié)合第一信使端：識別、結(jié)合第一信使膜內(nèi)膜內(nèi)C C端：激活端：激活G G蛋白蛋白 磷脂酰肌醇與信息傳遞通路磷脂酰肌醇與信息傳遞通路激素（第一信使）激素（第一信使）興奮性興奮性G G蛋白蛋白( (G GS S) )激活磷脂酶激活磷脂酶C C(PLC)(PLC)PIPPIP2 2( (第二信使）第二信使）IPIP3 3 和和 DGDG激激 活活蛋白激酶蛋白激酶C C內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放釋放CaCa2+2+激活激活G G蛋

26、白蛋白細胞內(nèi)生物效應細胞內(nèi)生物效應結(jié)合結(jié)合G G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體PLC activated (激活磷脂酶激活磷脂酶C)PIP2IP3 &DGActivate protein kinase CRelease of Ca2+Cells responseIP3-CaIP3-Ca2 2+ + pathway and DG-PKC pathway pathway and DG-PKC pathway Hormone (first messenger)Bind to G protein-linked receptor Gprotein activated 2.2.2 2 離子通道離子通道偶聯(lián)受體偶

27、聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導介導的信號轉(zhuǎn)導 離子通道大體有：離子通道大體有：化學、電壓、機械性門控通道化學、電壓、機械性門控通道化學性胞外信號化學性胞外信號( (AChACh) )Ach+Ach+受體受體= =復合體復合體終板膜變構(gòu)終板膜變構(gòu)= =離子通道開放離子通道開放NaNa+ +內(nèi)流內(nèi)流終板膜電位終板膜電位骨骼肌收縮骨骼肌收縮First messenger(Ach)Ach+receptor=complexIon channel open2.2 Signal transduction mediated by ion channelCells response 2.2.3 3 酶偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)

28、酶偶聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導導w受體本身具有酪氨酸蛋受體本身具有酪氨酸蛋白激酶活性白激酶活性. .當配體與受當配體與受體結(jié)合后體結(jié)合后, ,激活了受體的激活了受體的酪氨酸蛋白激酶活性酪氨酸蛋白激酶活性, ,隨隨即引起一系列磷酸化級即引起一系列磷酸化級聯(lián)反應聯(lián)反應, ,終致細胞生理和終致細胞生理和基因表達的改變基因表達的改變. .特點：信號轉(zhuǎn)導與特點：信號轉(zhuǎn)導與G G蛋白蛋白無關(guān)；無第二信使的產(chǎn)無關(guān)；無第二信使的產(chǎn)生；無細胞質(zhì)中蛋白激生；無細胞質(zhì)中蛋白激酶的激活。酶的激活。IntroductionIntroduction 人體及生物體活細胞在安靜和活動時都存在電活人體及生物體活細胞在安靜和活動時都存

29、在電活動 ， 這 種 電 活 動 稱 為 生 物 電 現(xiàn) 象動 ， 這 種 電 活 動 稱 為 生 物 電 現(xiàn) 象（bioelectricitybioelectricity）。）。細胞生物電現(xiàn)象是普遍存在細胞生物電現(xiàn)象是普遍存在的，臨床上廣泛應用的心電圖、腦電圖、肌電圖及的，臨床上廣泛應用的心電圖、腦電圖、肌電圖及視網(wǎng)膜電圖等就是這些不同器官和組織活動時生物視網(wǎng)膜電圖等就是這些不同器官和組織活動時生物電變化的表現(xiàn)。電變化的表現(xiàn)。 3 3 細胞的興奮性和生物電現(xiàn)象細胞的興奮性和生物電現(xiàn)象( (Excitation Excitability and Excitation Excitability

30、and bioelectricity bioelectricity of Cellof Cell) ) 3.1.1 3.1.1 興奮性與興奮興奮性與興奮 Excitability and Excitation ( (videovideo）（）（videovideo） 興奮性興奮性( (excitability)excitability)（videovideo） 指活組織或細胞對刺激能夠發(fā)生反應（動作電位）的指活組織或細胞對刺激能夠發(fā)生反應（動作電位）的能力或特性能力或特性(Ability of living tissues or cells to response to external st

31、imuli ) 興奮興奮( (excitationexcitation) )（videovideo） 3.1 3.1 細胞的興奮性細胞的興奮性和和刺激引起興奮的條件刺激引起興奮的條件from rest to activate or weaker activity to stronger activity 活組織或細胞受刺激后產(chǎn)生的反應活組織或細胞受刺激后產(chǎn)生的反應。 Stimulus ( (刺激刺激) )The changes in internal or external environment that cause the body to response. 凡是能引起細胞出現(xiàn)反應的內(nèi)外環(huán)

32、境變化凡是能引起細胞出現(xiàn)反應的內(nèi)外環(huán)境變化。3.1.2 Stimulus and excitation3.1.2 Stimulus and excitation Factors of eliciting excitation by stimulus（1）intensity （2）duration （3）changes frequency of stimulus-time 1 1）刺激的強度）刺激的強度 閾值閾值(threshold )(threshold ) 閾 刺 激閾 刺 激 ( t h r e s h o l d ( t h r e s h o l d stimulus)stimulus

33、) 閾下刺激閾下刺激( (subthresholdsubthreshold stimulus)stimulus) 2 2）刺激時間）刺激時間 3 3）強度）強度時間時間曲線曲線 基強度基強度(basic intensity)(basic intensity)時值時值( (chronaxiechronaxie) ) 強強 度度 時時 間間 曲曲 線線興奮性的周期性變化返 回 絕對不應期絕對不應期 (2) (2) relative refractory period 相對不應期相對不應期 (3)(3) supernormal period 超常期超常期 (4)(4) subnormal perio

34、d 低常期低常期3.1.3Changes in excitability of the cell during the excitation and recovery states 組織在興奮后發(fā)生的興奮性規(guī)律性變化組織在興奮后發(fā)生的興奮性規(guī)律性變化(1)absolute refractory period 3.2.1 3.2.1 靜息電位靜息電位( (Resting potential RP)Resting potential RP) 概概 念念 ：細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存在的電位細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存在的電位差差。At the resting condition,

35、 the potential difference existing between the outside and inside of the membranes is called resting potential 3.2 3.2 細胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制細胞的生物電現(xiàn)象及其產(chǎn)生機制 Bioelectrical Phenomenon of cell 證明證明RPRP的實驗：的實驗：（甲）當甲）當A A、B B電極都位于電極都位于細胞膜外，無電位改變，細胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差證明膜外無電位差（乙）當乙）當A A電極位于細胞電極位于細胞膜外，膜外， B B電極插入膜內(nèi)時，電

36、極插入膜內(nèi)時，有電位改變，有電位改變，證明膜內(nèi)、證明膜內(nèi)、外間有電位差外間有電位差（丙）當丙）當A A、B B電極都位于電極都位于細胞膜內(nèi)，無電位改變，細胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差證明膜內(nèi)無電位差 3.2.2 3.2.2 動作電位動作電位( (action potential AP)action potential AP) 概念：概念：可興奮可興奮細胞受到細胞受到刺激刺激，細胞膜在靜息電位基，細胞膜在靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生一次短暫的、可逆的礎(chǔ)上發(fā)生一次短暫的、可逆的, ,并可向周圍擴布的電并可向周圍擴布的電位波動稱為動作電位。位波動稱為動作電位。 When the cell is sti

37、mulated ,the membrane When the cell is stimulated ,the membrane potential happens a sudden change from the potential happens a sudden change from the normal resting negative membrane potential normal resting negative membrane potential to a positive potential and then ends with to a positive potenti

38、al and then ends with an almost equally rapid change back to the an almost equally rapid change back to the negative potential, that is the action negative potential, that is the action potential.potential.動作電位的實驗現(xiàn)象動作電位的實驗現(xiàn)象去極化去極化上升支上升支下降支下降支 動作電位的圖形動作電位的圖形 刺激刺激局部電位局部電位閾電位閾電位去極化去極化零電位零電位反極化（超射）反極化（超

39、射）復極化復極化（負、正）后電位負、正）后電位A typical action potentialPolarization( (極化極化) )The state of resting membrane potential that is, negative potential exists inside of the membrane, positive potential outside of the membrane. Depolarization: ( (去極化去極化) )negative potential value inside the membrane decreases A t

40、ypical action potentialRepolarization ( (復極化復極化) )After depolarization, the potential recovers in the resting membrane potential direction.Hyperpolarization: ( (超極化超極化) )negative potential value inside the membrane increases Threshold potential ( (閾電位閾電位) )Level of depolarization needed to trigger a

41、n action potential 極極 化：化：以膜為界，外正內(nèi)負的狀態(tài)。以膜為界，外正內(nèi)負的狀態(tài)。 去極化：去極化：膜內(nèi)外電位差向小于膜內(nèi)外電位差向小于RPRP值的方向變化的過程值的方向變化的過程 超極化：超極化：膜內(nèi)外電位差向大于膜內(nèi)外電位差向大于RPRP值的方向變化的過程值的方向變化的過程 復極化：復極化：去極化后再向極化狀態(tài)恢復的過程去極化后再向極化狀態(tài)恢復的過程 反極化：反極化：細胞膜由外正內(nèi)負的極化狀態(tài)變?yōu)閮?nèi)正外負細胞膜由外正內(nèi)負的極化狀態(tài)變?yōu)閮?nèi)正外負的極性反轉(zhuǎn)過程的極性反轉(zhuǎn)過程 后電位：后電位：鋒電位下降支最后恢復到鋒電位下降支最后恢復到RPRP水平以前，一種水平以前，一種

42、時間較長、波動較小的電位變化過程時間較長、波動較小的電位變化過程 包括：包括：負后電位負后電位= =去極化后電位去極化后電位 正后電位正后電位= =超去極化后電位超去極化后電位閾電位：引發(fā)AP的臨界膜電位數(shù)值 動作電位的特征動作電位的特征(Properties of action potential) 非衰減式傳導非衰減式傳導( (propagates without decrement) 具有具有“全或無全或無”的現(xiàn)象的現(xiàn)象( ( all- or- none) 動作電位的意義：動作電位的意義： AP AP的產(chǎn)生是細胞興奮的標志的產(chǎn)生是細胞興奮的標志 3.2.3 3.2.3 生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機

43、制生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機制 化學現(xiàn)象：化學現(xiàn)象： 要在膜兩側(cè)形成電位差，必要在膜兩側(cè)形成電位差，必須須具備兩個條件具備兩個條件： 膜兩側(cè)的離子分布不均，存膜兩側(cè)的離子分布不均，存在濃度差；在濃度差； 對離子有選擇性通透的膜。對離子有選擇性通透的膜。 通透膜通透膜選擇性通透膜選擇性通透膜 1 1）靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)、外離子分布不勻）靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)、外離子分布不勻unequal ion distribution (chemical gradient) across the membrane NaNa+ + i iNaNa+ + o o110110，KK+ + i iKK+ + o o301301

44、Cl Cl- - i iClCl- - o o114114，AA- - i iAA- - o o 41 41 3 3.2.3.1 .2.3.1 靜息電位和靜息電位和K K+ +離子平衡電位離子平衡電位 靜息電位的產(chǎn)生靜息電位的產(chǎn)生(Origin of resting potential ) 2 2）靜息狀態(tài)下細胞膜對離子的通透性具有選擇性）靜息狀態(tài)下細胞膜對離子的通透性具有選擇性 通透性：通透性：K K+ + ClCl- - Na Na+ + A A- - 3 3）RPRP產(chǎn)生機制產(chǎn)生機制(K(K+ +的平衡電位的平衡電位) ) KK i i順濃度差向膜外擴散順濃度差向膜外擴散 A A- -

45、i i不能向膜外擴散不能向膜外擴散 K K+ + i i、AA- - i i膜內(nèi)電位膜內(nèi)電位(負電場負電場) ) K K+ + o o膜外電位膜外電位(正電場正電場) )膜外為正、膜內(nèi)為負的極化狀態(tài)膜外為正、膜內(nèi)為負的極化狀態(tài)當擴散動力與阻力達到動態(tài)平衡時當擴散動力與阻力達到動態(tài)平衡時= =RPRP 結(jié)論：結(jié)論：RPRP的產(chǎn)生主要是的產(chǎn)生主要是K K向膜外擴散的結(jié)果向膜外擴散的結(jié)果 RP=KRP=K+ +的平衡電位的平衡電位 1 1）APAP產(chǎn)生的基本條件：產(chǎn)生的基本條件： 膜內(nèi)外存在膜內(nèi)外存在 NaNa+ + 差：差： NaNa+ +iiNaNa+ +O 110O 110； 膜在受到膜在受到

46、閾刺激閾刺激而興奮時，對離子的通透性增加而興奮時，對離子的通透性增加 即電壓門控性即電壓門控性NaNa+ +、K K+ +通道激活而開放。通道激活而開放。 3.2.3.2 3.2.3.2 動作電位和動作電位和NaNa+ +離子平衡電位離子平衡電位2)AP2)AP的的產(chǎn)生機制產(chǎn)生機制: : Mechanism of APMechanism of AP （videovideo）APAP上升支上升支APAP下降支下降支當細胞受到激當細胞受到激細胞膜上少量細胞膜上少量NaNa+ +通道激活而開放通道激活而開放NaNa+ +順濃度差少量內(nèi)流順濃度差少量內(nèi)流膜內(nèi)外電膜內(nèi)外電位差位差局部電位局部電位當膜內(nèi)電

47、位變化到閾電位時當膜內(nèi)電位變化到閾電位時NaNa通道大量開放通道大量開放NaNa+ +順電化學差和膜內(nèi)負電位的吸引順電化學差和膜內(nèi)負電位的吸引再生式內(nèi)流再生式內(nèi)流膜內(nèi)負電位減小到零并變?yōu)檎娢荒?nèi)負電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋPAP上升支）上升支）NaNa+ +通道關(guān)通道關(guān)NaNa+ +內(nèi)流停內(nèi)流停+ +同時同時K K+ +通道激活而開放通道激活而開放K K順濃度差和膜內(nèi)正電位的排斥順濃度差和膜內(nèi)正電位的排斥K K迅速外流迅速外流膜內(nèi)電位迅速下降，恢復到膜內(nèi)電位迅速下降，恢復到RPRP水平水平（APAP下降支）下降支） Na Na+ + O O、KK+ + i i 激活激活NaNa+ + K

48、K+ +泵泵NaNa+ +泵出、泵出、K K+ +泵回，泵回，離子恢復到興奮前水平離子恢復到興奮前水平后電位后電位 結(jié)論：結(jié)論： APAP的上升支由的上升支由NaNa內(nèi)流形成，下降支內(nèi)流形成，下降支是是K K外流形成的，外流形成的，后電位是后電位是NaNaK K泵泵活動引起的活動引起的 APAP的產(chǎn)生是不消的產(chǎn)生是不消耗能量的，耗能量的，APAP的恢的恢復是消耗能量的復是消耗能量的（NaNaK K泵的活動）泵的活動） AP=NaAP=Na的平衡電的平衡電位位 3.2.3.3 3.2.3.3 局部興奮局部興奮(local response)(local response)概念概念(concept

49、)(concept)： 閾下刺激引起的低閾下刺激引起的低于閾電位的去極化于閾電位的去極化（即局部電位），稱（即局部電位），稱局部反應或局部興奮。局部反應或局部興奮。 特點：特點： 無無“全或無全或無”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 電緊張方式擴布。電緊張方式擴布。 具有總和效應具有總和效應. .時間性總和時間性總和空間性總和空間性總和3.2.3.2.4 4 動作電位在同一個細胞上的傳導動作電位在同一個細胞上的傳導Propagation of action potentials in both Propagation of action potentials in both direction along a c

50、onductive fiberdirection along a conductive fiber 傳導機制：傳導機制：局部電流學說局部電流學說 傳導方式傳導方式： 有髓鞘有髓鞘N N纖維的興奮傳導為遠距離局部電流纖維的興奮傳導為遠距離局部電流( (跳躍跳躍式式) ) 無髓鞘無髓鞘N N纖維的興奮傳導為近距離局部電流纖維的興奮傳導為近距離局部電流 傳導特點：傳導特點： 1 1. .生理完整性生理完整性 2 2. .雙向性雙向性 3 3. .相對不疲勞性相對不疲勞性 4 4. .絕緣性絕緣性 5 5. .不衰減性或不衰減性或“全或無全或無”現(xiàn)象現(xiàn)象復習思復習思考題考題 1. 1.靜息電位產(chǎn)生的原理是什么？如何證明？靜息電位產(chǎn)生的原理是什么？如何證明？ 2. 2.動作電位是怎么發(fā)生的？如何證明動作電位是鈉動作電位是怎么發(fā)生的？如何證明動作電位是鈉的平衡電位？的平衡電位？ 3. 3.發(fā)生興奮過程中，如何證明有興奮性的變化？為發(fā)生興奮過程中，如何證明有興奮性的變化？為什么會發(fā)生這些變化？什么會發(fā)生這些變化？ 4. 4.興奮是如何傳導的？影響傳導速度的因素有哪些？興奮是如何傳導的？影響傳導速度的因素有哪些？ 5. 5.試比較局部電位和動作電位的區(qū)別。試比較局部電位和動作電位的區(qū)別。返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回