細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所課件

1、細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理研究所 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 第二章第二章 細(xì)胞的基本功能細(xì)胞的基本功能細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 細(xì)胞膜的基本化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜的基本化學(xué)組成和結(jié)構(gòu) ( (復(fù)習(xí)）；復(fù)習(xí)）； 物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的形式和原理；物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的形式和原理； 細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能；細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能； 細(xì)胞的生物電和有關(guān)現(xiàn)象；細(xì)胞的生物電和有關(guān)現(xiàn)象； 肌細(xì)胞的收縮活動(dòng)。肌細(xì)胞的收縮活動(dòng)。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所第一節(jié)第一節(jié)細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜的基

2、本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概要一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概要組組 成：成：脂質(zhì)，蛋白質(zhì)，糖類脂質(zhì)，蛋白質(zhì)，糖類 基本結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)：流體鑲嵌模型流體鑲嵌模型 （fluid mosaic model) 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所（一）脂質(zhì)雙分子層（一）脂質(zhì)雙分子層組成：組成： 7070磷脂，磷脂， 30 30 膽固醇膽固醇存在形式：存在形式：雙分子層雙分子層特點(diǎn)：特點(diǎn)： 具有流動(dòng)性具有流動(dòng)性功能功能： 1. 1. 屏障作用屏障作用 2. 2. 傳遞信息傳遞信息 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所脂質(zhì)雙分子層脂質(zhì)雙分子層細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所1. 磷脂磷脂

3、動(dòng)物細(xì)胞膜中主要的動(dòng)物細(xì)胞膜中主要的 四種磷脂：四種磷脂： 磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿( (膜外側(cè)膜外側(cè)) )、 磷脂酰乙醇胺、磷脂酰乙醇胺、 磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇、 磷脂酰絲氨酸。磷脂酰絲氨酸。2.2.鞘脂類鞘脂類 基本結(jié)構(gòu)和磷脂類似，不基本結(jié)構(gòu)和磷脂類似，不含甘油含甘油( (膜外側(cè)膜外側(cè)) ) 。3.3.膽固醇膽固醇 有一個(gè)甾體結(jié)構(gòu)（環(huán)戊烷有一個(gè)甾體結(jié)構(gòu)（環(huán)戊烷多氫菲）和一個(gè)多氫菲）和一個(gè)8 8碳支鏈。碳支鏈。 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所(二二) 細(xì)胞膜蛋白質(zhì)細(xì)胞膜蛋白質(zhì)功能：功能：酶蛋白酶蛋白 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 受體蛋白受體蛋白 轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì) 傳遞信息傳遞信息 免疫標(biāo)志免疫

4、標(biāo)志 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：主要以主要以-螺旋或球形蛋白質(zhì)的形式存在。螺旋或球形蛋白質(zhì)的形式存在。 表面蛋白表面蛋白 存在形式存在形式 整合蛋白整合蛋白 特點(diǎn)：特點(diǎn)：流動(dòng)性（橫向移動(dòng)）流動(dòng)性（橫向移動(dòng)）細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所表面蛋白表面蛋白（Peripheral proteins）占占20%30%,以靜電引力或離子鍵與整以靜電引力或離子鍵與整 合蛋白結(jié)合合蛋白結(jié)合,附著于膜表面，主要在內(nèi)表面。附著于膜表面，主要在內(nèi)表面。argp.ser.-+-細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所（三）（三）細(xì)胞膜糖類細(xì)胞膜糖類 細(xì)胞膜所含糖類細(xì)胞膜所含糖類2%10% ， 成分：成分：主要是一些寡糖

5、和多糖鏈主要是一些寡糖和多糖鏈形式：形式：共價(jià)鍵的形式和膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)共價(jià)鍵的形式和膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié) 合，形成糖脂或糖蛋白合，形成糖脂或糖蛋白部位：部位：糖鏈絕大多數(shù)是裸露在膜的外面一側(cè)。糖鏈絕大多數(shù)是裸露在膜的外面一側(cè)。功能：功能： 免疫標(biāo)志免疫標(biāo)志 傳遞信息傳遞信息 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 （一）單純擴(kuò)散（一）單純擴(kuò)散概念：概念：高濃度區(qū)域中的溶質(zhì)分子將向低濃度高濃度區(qū)域中的溶質(zhì)分子將向低濃度 區(qū)凈移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為區(qū)凈移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散。物質(zhì)的移動(dòng)方向和速度：物質(zhì)的移動(dòng)方向和速度： 決定于各該物質(zhì)的決定于各該物質(zhì)的濃度差濃度差，膜對(duì)該物，膜對(duì)該物 質(zhì)的

6、質(zhì)的通透性通透性。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所擴(kuò)散的物質(zhì)：擴(kuò)散的物質(zhì)：脂溶性高、分子量小的物質(zhì)。脂溶性高、分子量小的物質(zhì)。 O2、CO2、N2、乙醇、尿素、水等。、乙醇、尿素、水等。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 1.經(jīng)載體易化擴(kuò)散經(jīng)載體易化擴(kuò)散 特征：特征： （1 1）順梯度）順梯度 （2 2）飽和現(xiàn)象）飽和現(xiàn)象 （3 3）載體與溶質(zhì)的結(jié)合有較高）載體與溶質(zhì)的結(jié)合有較高 的化學(xué)結(jié)構(gòu)特異性。的化學(xué)結(jié)構(gòu)特異性。 （4 4）競爭性抑制）競爭性抑制細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所（二）膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)： 根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)方式的不同，根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)方式的不同，

7、 通道通道 膜蛋白分為膜蛋白分為 載體載體 離子泵離子泵 轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)體 被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：通道、載體被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：通道、載體膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) （不耗能、順梯度）（不耗能、順梯度） 原發(fā)性原發(fā)性 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：泵主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：泵 繼發(fā)性繼發(fā)性 （耗能、逆梯度）（耗能、逆梯度）細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 2經(jīng)通道易化擴(kuò)散經(jīng)通道易化擴(kuò)散 概念概念: 帶電的離子如帶電的離子如NaNa+ +、K K+ + 、 CaCa2+2+、 CICI- -等借等借 助于助于通道蛋白的介導(dǎo)通道蛋白的介導(dǎo), ,由膜的順濃度梯度由膜的順濃度梯度 或電位梯度的跨膜擴(kuò)散?；螂娢惶荻鹊目缒U(kuò)散。 特點(diǎn)特點(diǎn) :

8、 a. a. 通道具有開放和關(guān)閉狀態(tài)通道具有開放和關(guān)閉狀態(tài); ; b. b. 對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)有選擇性對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)有選擇性, ,但無載體蛋白那么嚴(yán)格但無載體蛋白那么嚴(yán)格細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 分類分類: 化學(xué)門控通道：化學(xué)門控通道： 膜兩則（外測）出現(xiàn)膜兩則（外測）出現(xiàn) 化學(xué)信號(hào)時(shí)開放?；瘜W(xué)信號(hào)時(shí)開放。電壓門控通道電壓門控通道：膜兩則電位差改變決膜兩則電位差改變決定定其開放或關(guān)門。其開放或關(guān)門。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所離子通道功能狀態(tài)：離子通道功能狀態(tài)： 靜息狀態(tài)靜息狀態(tài)- -通道關(guān)閉通道關(guān)閉： ( (備用狀態(tài)備用狀態(tài)) )刺激能開放刺激能開放激活狀態(tài)激活狀態(tài)- -通

9、道開放：通道開放： 離子擴(kuò)散離子擴(kuò)散失活狀態(tài)失活狀態(tài)- -通道關(guān)閉通道關(guān)閉: : 刺激不能開放刺激不能開放細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所離子通道功能狀態(tài)的調(diào)控：離子通道功能狀態(tài)的調(diào)控：通道蛋白質(zhì)有別于載體的重要特點(diǎn)之一，通道蛋白質(zhì)有別于載體的重要特點(diǎn)之一， 結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)可以結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)可以因細(xì)胞內(nèi)外各種理化因素因細(xì)胞內(nèi)外各種理化因素膜電位、化學(xué)信號(hào)、機(jī)械刺激膜電位、化學(xué)信號(hào)、機(jī)械刺激的影響而迅速改變。的影響而迅速改變。通道蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中可能存在著類似閘門（通道蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中可能存在著類似閘門（gategate）一類的基團(tuán)，由它決定通道的功能狀態(tài)。一類的基團(tuán)，由它決定通道的功能狀態(tài)。-

10、 -門控門控 電壓門控通道電壓門控通道- -膜兩側(cè)電位差膜兩側(cè)電位差 化學(xué)門控通道化學(xué)門控通道- -化學(xué)物質(zhì)（化學(xué)物質(zhì)（AchAch） 機(jī)械門控通道機(jī)械門控通道機(jī)械刺激機(jī)械刺激細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所3.原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)概念概念: : 指細(xì)胞通過直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物指細(xì)胞通過直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物 質(zhì)質(zhì)( (離子離子) )逆濃度梯度或電位梯度進(jìn)行跨膜逆濃度梯度或電位梯度進(jìn)行跨膜 轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。轉(zhuǎn)運(yùn)的過程?；瘜W(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)： 鈉泵是鈉泵是NaNa+ +-K-K+ +依賴式酶的蛋白質(zhì)。依賴式酶的蛋白質(zhì)。 也稱也稱NaNa+ +-K-K+ +- -酶。酶。啟動(dòng)機(jī)制

11、啟動(dòng)機(jī)制： 啟動(dòng)和活動(dòng)強(qiáng)度與膜內(nèi)多啟動(dòng)和活動(dòng)強(qiáng)度與膜內(nèi)多NaNa+ +和膜外多和膜外多K K+ +有關(guān)。有關(guān)。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 鈉泵活動(dòng)時(shí)鈉泵活動(dòng)時(shí) 泵出泵出Na+和泵入和泵入K +同時(shí)進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行或“耦聯(lián)耦聯(lián)”在一起在一起細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 細(xì)胞膜上的鈉泵活動(dòng)的意義：細(xì)胞膜上的鈉泵活動(dòng)的意義：（1 1）由鈉泵活動(dòng)造成的細(xì)胞內(nèi)高）由鈉泵活動(dòng)造成的細(xì)胞內(nèi)高K K+ + ，是許多代謝，是許多代謝 反應(yīng)進(jìn)行的必需條件；反應(yīng)進(jìn)行的必需條件；（2 2）NaNa+ +和和K K+ +濃度梯度使細(xì)胞生物電活動(dòng)產(chǎn)生的濃度梯

12、度使細(xì)胞生物電活動(dòng)產(chǎn)生的 前提條件。前提條件。（3 3）維持胞質(zhì)滲透壓和細(xì)胞容積相對(duì)穩(wěn)定。）維持胞質(zhì)滲透壓和細(xì)胞容積相對(duì)穩(wěn)定。 NaNa+ +和和ClCl- -漏入漏入K K + +漏出。漏出。哇巴因抑制鈉泵活哇巴因抑制鈉泵活 動(dòng)動(dòng)大量細(xì)胞外大量細(xì)胞外NaNa+ + 、ClCl- -漏入膜內(nèi)，胞質(zhì)滲透漏入膜內(nèi)，胞質(zhì)滲透 壓升高，過多水進(jìn)入膜內(nèi)，引起細(xì)胞的腫壓升高，過多水進(jìn)入膜內(nèi)，引起細(xì)胞的腫 脹，進(jìn)而破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)；脹，進(jìn)而破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)；細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所（4 4）維持細(xì)胞內(nèi)）維持細(xì)胞內(nèi)pHpH相對(duì)穩(wěn)定。相對(duì)穩(wěn)定。NaNa+ + -H-H+ +交換交換（5 5）維持細(xì)胞

13、內(nèi)）維持細(xì)胞內(nèi)CaCa2+2+濃度的穩(wěn)定。濃度的穩(wěn)定。Na Na + +和和K K + + 濃度梯度是濃度梯度是NaNa+ + - Ca- Ca2+2+交換動(dòng)力。交換動(dòng)力。（6 6）生電性。個(gè)）生電性。個(gè)NaNa+ +移到膜外同時(shí)個(gè)移到膜外同時(shí)個(gè)K K+ +移移 入膜內(nèi)。入膜內(nèi)。（7 7）NaNa+ +濃度梯度是其他物質(zhì)繼發(fā)轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)濃度梯度是其他物質(zhì)繼發(fā)轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng) 力。力。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所4.繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 概念：概念： 許多物質(zhì)在進(jìn)行逆濃度梯度或電位梯度的許多物質(zhì)在進(jìn)行逆濃度梯

14、度或電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，所需的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，所需的能量并不直接來自能量并不直接來自ATPATP的分解，而是來自的分解，而是來自NaNa+ +在膜兩側(cè)的濃度勢能在膜兩側(cè)的濃度勢能差差，后者是鈉泵利用分解后者是鈉泵利用分解ATPATP釋放的能量建釋放的能量建立的。立的。 這種間接利用這種間接利用ATPATP能量的主動(dòng)過程稱為繼發(fā)能量的主動(dòng)過程稱為繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 機(jī)制：機(jī)制：轉(zhuǎn)運(yùn)體（膜蛋白）利用膜兩側(cè)膜兩側(cè)NaNa+ +濃濃度梯度或電位梯度度梯度或電位梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。 沒有NaNa+ +由高濃度的膜外順濃度差進(jìn)入膜內(nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)葡萄糖、氨基酸等分子逆

15、濃度差進(jìn)入膜內(nèi)。 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 轉(zhuǎn)運(yùn)體：轉(zhuǎn)運(yùn)體：膜蛋白 同向轉(zhuǎn)運(yùn)：同向轉(zhuǎn)運(yùn)：被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)與Na +移動(dòng)的方向相同。相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)體稱為同向轉(zhuǎn)運(yùn)體同向轉(zhuǎn)運(yùn)體。 反向轉(zhuǎn)運(yùn)：反向轉(zhuǎn)運(yùn)：被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)彼此與Na +移動(dòng)的方向相反。相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)體稱為反向轉(zhuǎn)運(yùn)體或反向轉(zhuǎn)運(yùn)體或交換體。交換體。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 比較比較單純擴(kuò)散、單純擴(kuò)散、 易化擴(kuò)易化擴(kuò) 泵泵 異同點(diǎn)異同點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì) 脂溶性、小分脂溶性、小分 水溶性、小分子、離子水溶性、小分子、離子 水溶性、小分子、離子水溶性、小分子、離子動(dòng)力動(dòng)力 濃度差濃度差 濃度差、濃

16、度差、電壓電壓差差 ATPATP 順梯度順梯度 順梯度順梯度 逆梯度逆梯度特點(diǎn)特點(diǎn) 擴(kuò)散速度取決于擴(kuò)散速度取決于 膜蛋白介導(dǎo)膜蛋白介導(dǎo) 膜蛋白介導(dǎo)膜蛋白介導(dǎo) 濃度差濃度差 通道通道 載體載體 原發(fā)性、繼發(fā)性原發(fā)性、繼發(fā)性 膜通透性膜通透性 濃度差濃度差 飽和飽和 膜通透性膜通透性 特異性特異性 電壓電壓差差 競爭抑制競爭抑制 不耗能不耗能 不耗能不耗能 耗能耗能細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)與被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的區(qū)別主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)與被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的區(qū)別主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)需由細(xì)胞提供能量需由細(xì)胞提供能量不需外部能量不需外部能量逆電逆電-化學(xué)勢差化學(xué)勢差順電順電-化學(xué)勢差化學(xué)勢差使膜兩

17、側(cè)濃度差更大使膜兩側(cè)濃度差更大使膜兩側(cè)濃度差更小使膜兩側(cè)濃度差更小細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)一、一、G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 主要途徑：1.受體受體-G蛋白蛋白-AC途徑途徑: 物質(zhì) 膜表面的特異受體 Gs-(興奮性G蛋白) 激活腺苷酸環(huán)化酶 胞漿中的ATP分解 膜內(nèi)側(cè)胞漿中cAMP (有時(shí)是減少),實(shí)現(xiàn)激素對(duì)細(xì)胞內(nèi)功能的調(diào)節(jié)細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所2.受體受體-G蛋白蛋白-PLC途徑途徑 外界剌激信號(hào) 膜受體 Go的G蛋白 激活磷脂酶C磷脂酰肌醇 三磷酸肌醇(IP3) 二酰甘油 第二

18、信使 影響細(xì)胞內(nèi)過程,完成跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 二、離子通道受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)二、離子通道受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 1.離子通道受體離子通道受體-促離子型受體（化學(xué)門控通道）促離子型受體（化學(xué)門控通道） 因化學(xué)門控通道具有受體功能，也稱為通道型受體；因化學(xué)門控通道具有受體功能，也稱為通道型受體；激活時(shí)直接引起跨膜離子流動(dòng)，也稱促離子型受體。激活時(shí)直接引起跨膜離子流動(dòng)，也稱促離子型受體。 控制通道開、關(guān)的因素控制通道開、關(guān)的因素-化學(xué)物質(zhì)?；瘜W(xué)物質(zhì)。 主要分布主要分布： 肌細(xì)胞終板膜、神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜、嗅、味感受細(xì)胞膜中,使所在膜產(chǎn)生終板電位、突觸后電位以及感受器電位

19、等局部電反應(yīng)。 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所2.電壓門控通道：電壓門控通道： 主要分布主要分布: 神經(jīng)軸突、骨骼肌、 心肌細(xì)胞的一般質(zhì)膜 中, 控制這類通道開、關(guān)的因素是通道所在 膜兩側(cè)的跨膜電位的變化膜兩側(cè)的跨膜電位的變化。3.機(jī)械門控通道：機(jī)械門控通道： 細(xì)胞表面膜存在能感受機(jī)械性刺激感受機(jī)械性刺激并引起 細(xì)胞功能改變的通道樣結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 速度快、對(duì)外界刺激反應(yīng)的位點(diǎn)局限。 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所三、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)三、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 受體分子的胞質(zhì)側(cè)自身具有酶的活性，可受體分子的胞質(zhì)側(cè)自身具有酶的活性，可直接激活胞質(zhì)中

20、酶。直接激活胞質(zhì)中酶。 受體只有一跨膜-螺旋和一個(gè)較短的膜內(nèi)肽段。 酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶受體 重要的受體有重要的受體有 鳥苷酸環(huán)化酶受體鳥苷酸環(huán)化酶受體細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所（一）酪氨酸激酶受體（一）酪氨酸激酶受體特點(diǎn)：特點(diǎn)：膜外側(cè)膜外側(cè)-配位體結(jié)合點(diǎn)配位體結(jié)合點(diǎn) 深入胞質(zhì)端深入胞質(zhì)端-酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域 受體與酶是同一蛋白分子受體與酶是同一蛋白分子 肽類激素如胰島素和細(xì)胞因子 相應(yīng)的靶細(xì)胞時(shí), 激活細(xì)胞膜酪氨酸激酶細(xì)胞膜酪氨酸激酶受體 胞質(zhì)側(cè)酶活性部位活化 胞質(zhì)酪氨酪氨酸激酶結(jié)合、激活酸激酶結(jié)合、激活 完成跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 一系列細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子 細(xì)胞核內(nèi)基因轉(zhuǎn)

21、錄改變。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 （二）鳥苷酸環(huán)化酶受體（二）鳥苷酸環(huán)化酶受體 膜外側(cè)膜外側(cè)- -螺旋分子分子N端端-配位體結(jié)合點(diǎn)配位體結(jié)合點(diǎn) 膜內(nèi)側(cè)膜內(nèi)側(cè)- -螺旋分子分子C端端-鳥苷酸環(huán)化酶鳥苷酸環(huán)化酶 （GC）結(jié)構(gòu)域）結(jié)構(gòu)域,與配位體結(jié)合活化。與配位體結(jié)合活化。 機(jī)制機(jī)制 GTP CG CGMP 蛋白激酶G（ PKG ） PKG活化活化 底物磷酸化底物磷酸化細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象細(xì)胞的生物電現(xiàn)象 一、細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性一、細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性 （一）膜電容和膜電阻（一）膜電容和膜電阻 細(xì)胞膜的電纜學(xué)說細(xì)胞膜的電纜學(xué)說 細(xì)胞

22、外液和細(xì)胞內(nèi)液均為含電解質(zhì)的液體，可以細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液均為含電解質(zhì)的液體，可以看作為兩個(gè)導(dǎo)體，有一定的電阻；看作為兩個(gè)導(dǎo)體，有一定的電阻； 膜電容：膜電容：細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層類似于一個(gè)平板電容器，相對(duì)地視作絕緣體，因此細(xì)胞膜具有顯著的電容特性。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 跨膜電位：跨膜電位：當(dāng)膜上的離子通道開放離子通道開放而引起帶電離子的跨膜流動(dòng)時(shí)，就相當(dāng)于在電容電容器上充電或放電器上充電或放電而產(chǎn)生的電位差，稱為跨膜電位或簡稱為膜電位。 膜電阻：膜電阻：通常用它的倒數(shù)膜電導(dǎo)G來表示。對(duì)帶電離子而言，膜電導(dǎo)就是膜對(duì)離子的膜電導(dǎo)就是膜對(duì)離子的通透性。通透性。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)

23、院生理學(xué)研究所細(xì)胞膜相當(dāng)于一條電纜一點(diǎn)細(xì)胞膜相當(dāng)于一條電纜一點(diǎn)給予膜一個(gè)突然的電流，從另給予膜一個(gè)突然的電流，從另一點(diǎn)記錄膜電位變化：一點(diǎn)記錄膜電位變化：在電源附近電位上升快，達(dá)在電源附近電位上升快，達(dá) 到的最高電位也較大；到的最高電位也較大；離開電源越遠(yuǎn)，則不但電位離開電源越遠(yuǎn)，則不但電位 上升的慢，而且最終的最高上升的慢，而且最終的最高 電位也較低。電位也較低。電位改變變慢，是膜電容引電位改變變慢，是膜電容引 起的后果；電位依距離變起的后果；電位依距離變 小，是膜外電阻、膜電阻及小，是膜外電阻、膜電阻及 膜內(nèi)電阻引起的后果。膜內(nèi)電阻引起的后果。 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所細(xì)胞

24、膜的被動(dòng)電學(xué)特性與電學(xué)特性細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性與電學(xué)特性 相同點(diǎn)： 歐姆定律 電阻、電容、電流、電緊張 異同點(diǎn)：膜離子通道-離子流 泵電流-生電性Na+-K+泵泵細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所（二）電緊張電位（二）電緊張電位 概念：概念：細(xì)胞膜的電學(xué)特性相當(dāng)于并聯(lián)的阻容耦合電路，跨膜電流隨著距原點(diǎn)距離的增加而逐漸衰減，膜電位也逐漸衰減，形成一個(gè)規(guī)律的膜電位分布，這種由膜的被動(dòng)電學(xué)特性決定其空間分布的膜電位稱為電緊張電位。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 產(chǎn)生：產(chǎn)生： 向神經(jīng)纖維的某一點(diǎn)注入不同方向的電流； 用正、負(fù)電極從膜外側(cè)施加電刺激，胞質(zhì)內(nèi)的負(fù)電荷流向正極下方，正電荷流向

25、負(fù)極的下方，因而在正、負(fù)電極下分別產(chǎn)生一個(gè)彼此方向相反的電緊張電位。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所二、細(xì)胞的靜息電位二、細(xì)胞的靜息電位 安靜時(shí)安靜時(shí) 靜息電位靜息電位 受刺激時(shí)受刺激時(shí) 動(dòng)作電位動(dòng)作電位細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 （一）電生理學(xué)研究方法：（一）電生理學(xué)研究方法： 1. 細(xì)胞內(nèi)記錄：微電極細(xì)胞內(nèi)記錄：微電極細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所細(xì)胞內(nèi)記錄：微電極細(xì)胞內(nèi)記錄：微電極細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 (二二) 靜息電位靜息電位(resting potential) 1.概念：概念：是指細(xì)胞未受刺

26、激時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩 側(cè)的電位差。2.測量方法：測量方法：細(xì)胞內(nèi)電位記錄方法細(xì)胞內(nèi)電位記錄方法 靜息電位表現(xiàn)為膜內(nèi)較膜外為負(fù)。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所記錄裝置記錄裝置 記錄儀器記錄儀器: : 電極電極: :一對(duì)測量電極一對(duì)測量電極一個(gè)放在細(xì)胞的外表面，一個(gè)放在細(xì)胞的外表面，另一個(gè)連接玻璃微電極。另一個(gè)連接玻璃微電極。當(dāng)微電極刺入膜內(nèi)時(shí)，記當(dāng)微電極刺入膜內(nèi)時(shí)，記錄儀器上顯示一個(gè)突然錄儀器上顯示一個(gè)突然的電位躍變，表明細(xì)胞的電位躍變，表明細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在著電位膜內(nèi)外兩側(cè)存在著電位差。差。存在于安靜細(xì)胞的存在于安靜細(xì)胞的表面膜兩側(cè)的，故稱為表面膜兩側(cè)的，故稱為跨膜靜息電位，簡稱靜

27、跨膜靜息電位，簡稱靜息電位。息電位。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 特征：特征： 靜息電位在大多數(shù)細(xì)胞是一種穩(wěn)定的直流電位,但不同細(xì)胞的靜息電位數(shù)值可以不同; 只要細(xì)胞未受刺激、生理?xiàng)l件不變,這種電位將持續(xù)存在。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 靜息電位時(shí)膜兩側(cè)所保持的外正內(nèi)負(fù)狀態(tài)稱為膜的極化極化(polarization)； 膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值加大的方向變化時(shí)，稱為膜的超極化超極化(hyperpolarization)； 膜內(nèi)電位向負(fù)值減小的方向變化，稱為去極化去極化或除極化除極化(depolarization)；細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 去極化至

28、零電位后膜電位進(jìn)一步變?yōu)檎等O化至零電位后膜電位進(jìn)一步變?yōu)檎捣Q為反極化反極化，膜電位高于零電位的部位稱膜電位高于零電位的部位稱為為超射（超射（overshoot）。 細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時(shí)膜內(nèi)所處的負(fù)值恢復(fù)，則稱作復(fù)極化復(fù)極化(repolarization)細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 研究方法研究方法 1902年年-Bernstein膜學(xué)說膜學(xué)說 安靜狀態(tài)下膜只對(duì)安靜狀態(tài)下膜只對(duì)K K+ +有通透性，靜息電位相當(dāng)于有通透性，靜息電位相當(dāng)于K K+ +平衡電位平衡電位。 1936年年-Young 發(fā)現(xiàn)直徑發(fā)現(xiàn)直徑1mm1mm頭足類軟體動(dòng)物槍烏賊的巨大神經(jīng)軸突頭足類

29、軟體動(dòng)物槍烏賊的巨大神經(jīng)軸突 1939年英國生理學(xué)家年英國生理學(xué)家Hodgkin 、Huxley 將直徑將直徑0.1mV0.1mV充滿海水的毛細(xì)玻璃管縱向插入烏賊大神經(jīng)軸充滿海水的毛細(xì)玻璃管縱向插入烏賊大神經(jīng)軸 突的斷端。突的斷端。 細(xì)胞外電極細(xì)胞外電極: : 置于浸泡細(xì)胞的海水中置于浸泡細(xì)胞的海水中. .實(shí)測膜內(nèi)電位約實(shí)測膜內(nèi)電位約-60-60mVmV細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 (二二)靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制：靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制：1.K1.K+ +驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力： K K+ +濃度、電位勢能。濃度、電位勢能。2.2.基礎(chǔ)條件：基礎(chǔ)條件：安靜狀態(tài)下膜對(duì)安靜狀態(tài)下膜對(duì)K K+ +有通透性

30、，有通透性，K K+ +外流外流 鉀外流，帶負(fù)電的蛋白不能外流，使膜外帶正電荷鉀外流，帶負(fù)電的蛋白不能外流，使膜外帶正電荷 ，膜內(nèi)，膜內(nèi)帶負(fù)電荷。帶負(fù)電荷。 當(dāng)促使鉀外流的濃度勢能差同阻礙鉀外流的電勢能差相等時(shí)，當(dāng)促使鉀外流的濃度勢能差同阻礙鉀外流的電勢能差相等時(shí)，鉀跨膜凈移動(dòng)量為零，相當(dāng)于鉀跨膜凈移動(dòng)量為零，相當(dāng)于EkEk。膜兩側(cè)的電位差也穩(wěn)定于。膜兩側(cè)的電位差也穩(wěn)定于某一數(shù)值不變，這個(gè)電位差稱為某一數(shù)值不變，這個(gè)電位差稱為K K+ +的電化學(xué)平衡。的電化學(xué)平衡。 3.3.少量的少量的NaNa+ +和和ClCl- -內(nèi)流內(nèi)流 抵消一部分由抵消一部分由K K+ +外流引起的膜內(nèi)電位外流引起的膜

31、內(nèi)電位 。4. Na4. Na+ +一一K K+ +泵泵 外流外流K K+ +和漏入的和漏入的NaNa+ +可激活鈉泵，生電作用。可激活鈉泵，生電作用。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所三、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制三、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制(一一)細(xì)胞的動(dòng)作電位細(xì)胞的動(dòng)作電位 概念：概念： 在靜息電位的基礎(chǔ)上，可興奮組織或細(xì)胞受在靜息電位的基礎(chǔ)上，可興奮組織或細(xì)胞受到一個(gè)適當(dāng)刺激時(shí)，其膜電位發(fā)生迅速的一到一個(gè)適當(dāng)刺激時(shí)，其膜電位發(fā)生迅速的一過性的波動(dòng)，這種短暫可逆的、擴(kuò)布性電變過性的波動(dòng)，這種短暫可逆的、擴(kuò)布性電變化稱為動(dòng)作電位化稱為動(dòng)作電位(action potential)(action

32、potential)。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所特征：特征：“全或無全或無”性質(zhì)。當(dāng)刺激未達(dá)閾值時(shí)，動(dòng)作電位性質(zhì)。當(dāng)刺激未達(dá)閾值時(shí)，動(dòng)作電位不會(huì)出現(xiàn)，一旦達(dá)到閾電位水平不會(huì)出現(xiàn)，一旦達(dá)到閾電位水平 ，動(dòng)作電位便迅，動(dòng)作電位便迅速產(chǎn)生，并達(dá)到最大值，其幅度和波形不隨刺激速產(chǎn)生，并達(dá)到最大值，其幅度和波形不隨刺激的強(qiáng)度增強(qiáng)而增大。的強(qiáng)度增強(qiáng)而增大。動(dòng)作電位能沿細(xì)胞膜向周圍不衰減性傳導(dǎo)，其幅動(dòng)作電位能沿細(xì)胞膜向周圍不衰減性傳導(dǎo)，其幅度和波形始終保持不變。度和波形始終保持不變。具有不應(yīng)期，峰電位不可融合疊加。具有不應(yīng)期，峰電位不可融合疊加。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所stim

33、ulatr0mV0mV神經(jīng)纖維神經(jīng)纖維AP興奮的共有標(biāo)志興奮的共有標(biāo)志: 動(dòng)作電位動(dòng)作電位細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 上升支 去極化 （-70 到0 mV） 峰電位 超射 （0到+30 mV ） 動(dòng)作電位 下降支 復(fù)極化 （+30到-70 mV ） 負(fù)后電位-后去極化 后電位 正后電位-后超極化 （負(fù)值大于-70 mV） 細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所（二）產(chǎn)生機(jī)制：（二）產(chǎn)生機(jī)制：研究方法研究方法間接法：間接法：1949. Hodgkin1949. Hodgkin和和HuxleyHuxley葡葡萄糖溶液替代海水。萄糖溶液替代海水。同位素同位素24 24 Na+定量研究

34、計(jì)算定量研究計(jì)算每次動(dòng)作電位進(jìn)入膜內(nèi)每次動(dòng)作電位進(jìn)入膜內(nèi)Na+ 2100021000個(gè)個(gè)/ /m m2 2膜電容算出膜電容算出Na+流量使去極流量使去極化達(dá)化達(dá)100mV100mV以上。以上。直接法：直接法： 電壓鉗電壓鉗細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所1.電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力： 它決定離子跨膜流動(dòng)的方向和速度。它決定離子跨膜流動(dòng)的方向和速度。動(dòng)力：電動(dòng)力：電- -化學(xué)梯度化學(xué)梯度; ;基礎(chǔ)條件：基礎(chǔ)條件： 膜對(duì)離子的通透性增大，當(dāng)膜電位等于某離子膜對(duì)離子的通透性增大，當(dāng)膜電位等于某離子的平衡電位時(shí)，該離子的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力為零，因的平衡電位時(shí)，該離子的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力為零，因此，某離子的

35、電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力等于膜電位與該離子此，某離子的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力等于膜電位與該離子的平衡電位之差。的平衡電位之差。假定靜息電位假定靜息電位E Em m 為為-70mV-70mV， E ENaNa為為+60mV+60mV，E EK K為為-90mV-90mV： NaNa+ +驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力:E:Em m-E-ENaNa=-70mV-(+60mV)=-130mV=-70mV-(+60mV)=-130mV K K+ +驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力: E: Em m-E-ENaNa=-70mV-(-90mV)=+20mV=-70mV-(-90mV)=+20mV細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所2.動(dòng)作電位期間膜電導(dǎo)的變化動(dòng)

36、作電位期間膜電導(dǎo)的變化電壓鉗（電壓鉗（voltage clamp）技術(shù)）技術(shù) 直接測定動(dòng)作電位期間膜對(duì)離子通透性動(dòng)態(tài)變化。直接測定動(dòng)作電位期間膜對(duì)離子通透性動(dòng)態(tài)變化。原理：原理： 根據(jù)通道膜電流的大小和時(shí)間，可精確測定細(xì)胞根據(jù)通道膜電流的大小和時(shí)間，可精確測定細(xì)胞 生物電過生物電過程中，各種離子流的大小、方向和時(shí)程、方向和時(shí)程利用程中，各種離子流的大小、方向和時(shí)程、方向和時(shí)程利用歐姆定律來計(jì)算膜電導(dǎo)。歐姆定律來計(jì)算膜電導(dǎo)。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)： 適用于各種直徑較大的細(xì)胞，只能觀察膜電流的方向和幅適用于各種直徑較大的細(xì)胞，只能觀察膜電流的方向和幅度，不能區(qū)分那種離子電流。度，不能區(qū)分那種離子電流。細(xì)胞

37、的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所電壓鉗技術(shù)裝置方法：方法： 負(fù)反饋電路使膜負(fù)反饋電路使膜電位鉗制在一個(gè)設(shè)電位鉗制在一個(gè)設(shè)定的水平定的水平. 記錄記錄膜電流膜電流變化變化作為作為膜電導(dǎo)膜電導(dǎo)的觀察的觀察指標(biāo)。指標(biāo)。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)： 離子跨膜移動(dòng)時(shí)形成跨膜離子電流（I）， 膜對(duì)離子通透性（難易程度）是膜的電阻 （R）或其倒數(shù)電導(dǎo)（G）， 膜電導(dǎo)是通透性同義詞。 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律 I = V G 固定V，測定I，作為作為膜電導(dǎo)變化的度量。膜電導(dǎo)變化的度量。 記錄膜電位記錄膜電位Vm高阻抗前極放大細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所

38、 電導(dǎo)及動(dòng)作電位電導(dǎo)及動(dòng)作電位GNa和和GK變化曲線的特點(diǎn)：變化曲線的特點(diǎn)：電壓依從性，由電壓依從性，由去極化激活，去極化激活， GNaGNa激活早，是激活早，是動(dòng)作電動(dòng)作電位位上升支基礎(chǔ)；上升支基礎(chǔ)；GKGK激活晚，是激活晚，是動(dòng)作電動(dòng)作電位位下降支基礎(chǔ)。下降支基礎(chǔ)。 G GNaNa有失活狀態(tài)而有失活狀態(tài)而G GK K沒有此特性沒有此特性細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 記錄膜電流變化作為膜電導(dǎo)的觀察指標(biāo)：記錄膜電流變化作為膜電導(dǎo)的觀察指標(biāo)： 記錄膜電位記錄膜電位(Vm)(Vm) 高阻抗前極放大（高阻抗前極放大（x1x1） 反饋放大器（反饋放大器（FBAFBA） 電極與電極與FBAF

39、BA 輸出端連接輸出端連接，向細(xì)胞內(nèi)注入電流（指令電位），向細(xì)胞內(nèi)注入電流（指令電位）， FBAFBA兩者電位相等兩者電位相等 I = 0I = 0 FBAFBA兩者出現(xiàn)差異兩者出現(xiàn)差異 FBA FBA經(jīng)電極輸出端向細(xì)胞內(nèi)注入電流，在膜兩側(cè)產(chǎn)經(jīng)電極輸出端向細(xì)胞內(nèi)注入電流，在膜兩側(cè)產(chǎn) 生趨向于指令電位變化，構(gòu)成一個(gè)使膜電位生趨向于指令電位變化，構(gòu)成一個(gè)使膜電位 = = 指令電位反饋電指令電位反饋電 路，路，此時(shí)記錄電流反映膜電導(dǎo)此時(shí)記錄電流反映膜電導(dǎo)G G的變化。的變化。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所利用藥理學(xué)分析膜電流利用藥理學(xué)分析膜電流的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用應(yīng)用Na+通道阻斷劑通

40、道阻斷劑TTXTTX（河（河豚毒）豚毒）, ,內(nèi)向電流消失。內(nèi)向電流消失。 應(yīng)用應(yīng)用K+通道阻斷劑通道阻斷劑TEATEA（四乙（四乙胺），外向電流消失。胺），外向電流消失。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所膜電流的記錄和分析膜電流的記錄和分析細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所3.膜電導(dǎo)與離子通道膜電導(dǎo)與離子通道 膜片鉗實(shí)驗(yàn)技術(shù)膜片鉗實(shí)驗(yàn)技術(shù)(Neder和和Sakmann等等)（1 1）直接觀察單一的離子通道蛋白質(zhì)分子對(duì)）直接觀察單一的離子通道蛋白質(zhì)分子對(duì)相應(yīng)離子通透活動(dòng)的特征相應(yīng)離子通透活動(dòng)的特征. .（2 2）記錄單個(gè)離子通道開放后的電流）記錄單個(gè)離子通道開放后的電流. .（3

41、3）計(jì)算出通道的開放概率和單通道電導(dǎo)。）計(jì)算出通道的開放概率和單通道電導(dǎo)。（4 4）證明在完整細(xì)胞上記錄到的膜電流）證明在完整細(xì)胞上記錄到的膜電流是許多單通道電流總和的結(jié)果，單通道的開是許多單通道電流總和的結(jié)果，單通道的開放概率或單通道電導(dǎo)增加，或離子通道的放概率或單通道電導(dǎo)增加，或離子通道的數(shù)目增加，都會(huì)使膜電導(dǎo)增大。數(shù)目增加，都會(huì)使膜電導(dǎo)增大。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 70年代的膜片鉗實(shí)驗(yàn)技術(shù)年代的膜片鉗實(shí)驗(yàn)技術(shù) 膜片鉗記錄方法和單通道電流膜片鉗記錄方法和單通道電流細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 鈉鈉 電電 流流細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所閾電位閾電位

42、當(dāng)剌激引起膜內(nèi)去極化達(dá)到引起正反饋Na+ 內(nèi)流的臨界膜電位稱為閾電位(threshold potential)。它一般比靜息電位小1020mV。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 動(dòng)作電位上升支：動(dòng)作電位上升支： 1.細(xì)胞受剌激剌激時(shí)，迅速增加Na+電導(dǎo)電導(dǎo)， 2.動(dòng)力：動(dòng)力：Na+在很強(qiáng)的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力作用下，形成Na+內(nèi)向電流，膜內(nèi)負(fù)電位的迅速消失； 3.超射超射:膜外Na+較高的濃度勢能，Na+在膜內(nèi)負(fù)電位減小到零時(shí)仍可繼續(xù)內(nèi)移，出現(xiàn)超射。 4.阻力阻力:內(nèi)移的Na+在膜內(nèi)形成的正電位足以阻止的Na+靜移動(dòng)為止；這時(shí)膜內(nèi)所具有的電位值，理論上應(yīng)相當(dāng)于根據(jù)膜內(nèi)、外Na+濃度差代入Ner

43、nst公式時(shí)所得出的Na+平衡電位值平衡電位值。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 動(dòng)作電位降支：動(dòng)作電位降支： Na+通道失活，Na+電導(dǎo)減小形成峰電位降支，同時(shí)K+電壓門控性通道的開放。在膜內(nèi)電-化學(xué)梯度的作用下,出現(xiàn)了K+外向電流，使膜內(nèi)電位變負(fù)，加速了膜的復(fù)極，參與峰電位降支的形成。 后電位后電位：正后電位一般認(rèn)為是生電性鈉泵作用的結(jié)果。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所局部反應(yīng)或局部興奮特征局部反應(yīng)或局部興奮特征：1.1.不表現(xiàn)不表現(xiàn)“全或無全或無”特征；特征；2.2.不能向遠(yuǎn)處傳播不能向遠(yuǎn)處傳播, ,只能以電緊張的方式只能以電緊張的方式, , 使鄰近的膜也產(chǎn)生類使鄰近的

44、膜也產(chǎn)生類似的去極化。電緊張擴(kuò)布隨擴(kuò)布距離增加而衰減；似的去極化。電緊張擴(kuò)布隨擴(kuò)布距離增加而衰減；3. 3. 電緊張電位電緊張電位( (局部興奮局部興奮) )沒有不應(yīng)期沒有不應(yīng)期, ,一次閾下剌激引起一個(gè)局一次閾下剌激引起一個(gè)局部反應(yīng)雖然不能引發(fā)動(dòng)作電位部反應(yīng)雖然不能引發(fā)動(dòng)作電位, ,可疊加或總和后導(dǎo)致膜去極化可疊加或總和后導(dǎo)致膜去極化到閾電位到閾電位, ,從而爆發(fā)動(dòng)作電位。從而爆發(fā)動(dòng)作電位。 空間性總和：空間性總和： 多個(gè)閾下刺激在相鄰部位同時(shí)多個(gè)閾下刺激在相鄰部位同時(shí)發(fā)生，發(fā)生，疊加起來。疊加起來。 時(shí)間總和：時(shí)間總和： 閾下剌激在同一部位連續(xù)發(fā)生，后一次反應(yīng)可在前一次反應(yīng)閾下剌激在同一部

45、位連續(xù)發(fā)生，后一次反應(yīng)可在前一次反應(yīng) 尚未完全消失的基礎(chǔ)上發(fā)生，多個(gè)局部反應(yīng)在時(shí)間上疊加。尚未完全消失的基礎(chǔ)上發(fā)生，多個(gè)局部反應(yīng)在時(shí)間上疊加。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 局部反應(yīng)或局部興奮特征局部反應(yīng)或局部興奮特征：1.1.不表現(xiàn)不表現(xiàn)“全或無全或無”特征；特征；2.2.不能向遠(yuǎn)處傳播不能向遠(yuǎn)處傳播, ,只能以電緊張的方式只能以電緊張的方式, , 使鄰近的膜也產(chǎn)生類使鄰近的膜也產(chǎn)生類似的去極化。電緊張擴(kuò)布隨擴(kuò)布距離增加而衰減；似的去極化。電緊張擴(kuò)布隨擴(kuò)布距離增加而衰減；3. 3. 電緊張電位電緊張電位( (局部興奮局部興奮) )沒有不應(yīng)期沒有不應(yīng)期, ,一次閾下剌激引起一個(gè)一次閾

46、下剌激引起一個(gè)局部反應(yīng)雖然不能引發(fā)動(dòng)作電位局部反應(yīng)雖然不能引發(fā)動(dòng)作電位, ,可疊加或總和后導(dǎo)致膜去極可疊加或總和后導(dǎo)致膜去極化到閾電位化到閾電位, ,從而爆發(fā)動(dòng)作電位。從而爆發(fā)動(dòng)作電位。 空間性總和：空間性總和： 多個(gè)閾下刺激在相鄰部位同時(shí)多個(gè)閾下刺激在相鄰部位同時(shí)發(fā)生，發(fā)生，疊加起來。疊加起來。 時(shí)間總和：時(shí)間總和： 閾下剌激在同一部位連續(xù)發(fā)生，后一次反應(yīng)可在前一次反應(yīng)閾下剌激在同一部位連續(xù)發(fā)生，后一次反應(yīng)可在前一次反應(yīng) 尚未完全消失的基礎(chǔ)上發(fā)生，多個(gè)局部反應(yīng)在時(shí)間上疊加。尚未完全消失的基礎(chǔ)上發(fā)生，多個(gè)局部反應(yīng)在時(shí)間上疊加。細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所電緊張擴(kuò)布電緊張擴(kuò)布細(xì)胞的基本功能山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)研究所 局部興奮與動(dòng)作電位的區(qū)別局部興奮與動(dòng)作電位的區(qū)別: :不衰減擴(kuò)布不衰減擴(kuò)布電緊張擴(kuò)布電緊張擴(kuò)布傳播特點(diǎn)傳播特點(diǎn)無無有有總和現(xiàn)象總和現(xiàn)象有有無無全或無全或無特點(diǎn)特點(diǎn)大大小小膜電位變化幅度膜電位變化幅度多多少少鈉通道開放數(shù)鈉通道開放數(shù)