生物電以及電壓門控性離子通道

1、關(guān)于生物電及電壓門控性離子通道1第一張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2本節(jié)的主要內(nèi)容靜息電位(resting potential)動(dòng)作電位(action potential)電壓門控性離子通道（重點(diǎn)：Na+通道）第二張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3細(xì)胞的生物電現(xiàn)象靜息電位(resting potential)動(dòng)作電位(action potential)第三張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4靜息電位(resting potential) AL HodgKin and AF Huxley, two famous physiologists at University

2、 of Cambridge in EnglandWinners of the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963第四張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5第五張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6第六張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7第七張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8 靜息電位（RP）：細(xì)胞在安靜狀態(tài)下， 存在于膜內(nèi)外的電位差, 又稱跨膜靜息電位。 RP為膜內(nèi)較膜外為負(fù)，且長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定在此相對(duì) 固定水平，此種內(nèi)負(fù)外正的狀 態(tài)又稱極化（polarization）狀態(tài)。 第八張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月

3、9靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制Julius Bernstein 1839-19171902年，Bernstein就提出膜學(xué)說(shuō)：由膜結(jié)構(gòu)中鈉泵在消耗ATP的情況下形成的膜內(nèi)高K+和膜外高Na+狀態(tài)，是產(chǎn)生各種細(xì)胞生物電現(xiàn)象的基礎(chǔ)。靜息電位的產(chǎn)生是由于K+進(jìn)行跨膜擴(kuò)散，外移達(dá)到其電-化學(xué)平衡電位的結(jié)果第九張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月10一、膜內(nèi)外離子的不平衡分布第十張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月11二、細(xì)胞膜對(duì)離子的選擇性通透第十一張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月12三、生電性鈉鉀泵維持濃度差第十二張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月13第十三張，PPT共四十二頁(yè)，

4、創(chuàng)作于2022年6月14膜在安靜狀態(tài)下，K+以易化擴(kuò)散的形式外移：K+外移動(dòng)力： 濃度差。 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：膜在安靜狀態(tài)下只對(duì)K+有通透性。K+外移阻力：移到膜外的K+所造成的外正內(nèi)負(fù)的電場(chǎng)力。當(dāng)K+外移的動(dòng)力與阻力相等時(shí)，膜內(nèi)外不再有K+的凈移動(dòng)，而此時(shí)膜兩側(cè)的電位差穩(wěn)定在某一數(shù)值，稱為K+平衡電位。也是RP。K+平衡電位的數(shù)值，由膜兩側(cè)初始存在的K+濃度差的大小決定的。第十四張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月15Nernst方程第十五張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月16動(dòng)作電位（action potential)第十六張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月17 動(dòng)作電位：是

5、指細(xì)胞受到有效刺激后，在原有的靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位快速的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原。第十七張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月18Properties of the AP“全或無(wú)”（最重要）是可以沿細(xì)胞膜向周圍迅速傳播，直至整個(gè)細(xì)胞的質(zhì)膜都依次發(fā)生動(dòng)作電位，而且在傳播的過(guò)程中是不衰減的，其幅度和波形始終保持不變發(fā)生后的一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)任何強(qiáng)度的刺激都不再發(fā)生反應(yīng)，這段時(shí)間稱為不應(yīng)期，大致與鋒電位持續(xù)的時(shí)間相當(dāng)。第十八張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月19動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制Na+的不均勻分布電壓門控性Na+通道安靜時(shí)內(nèi)負(fù)外正的電場(chǎng)引起Na+快速、大量?jī)?nèi)流Na+的平衡電位（全或無(wú)）第十九

6、張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月20Experiments from Hodgkin & Kats第二十張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月21Experiments from Hodgkin & Huxley電壓鉗技術(shù)藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)向電流外向電流第二十一張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月22第二十二張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23動(dòng)作電位的傳導(dǎo)第二十三張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月24是以“局部電流”的形式傳導(dǎo)的。局部電流：在已興奮的細(xì)胞膜和與它相鄰的未興奮的細(xì)胞膜之間，由于電位差的出現(xiàn)而發(fā)生電荷移動(dòng)，稱為局部電流（local current）

7、。運(yùn)動(dòng)方向是：在膜外的正電荷由未興奮段移向已興奮段，而膜內(nèi)的正電荷由已興奮段移向未興奮段。結(jié)果：造成鄰近未興奮的細(xì)胞膜去極化達(dá)閾電位，出現(xiàn)它自己的動(dòng)作電位。第二十四張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月25動(dòng)作電位在有髓神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)第二十五張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月26有髓纖維受到外來(lái)刺激時(shí)，動(dòng)作電位只能在鄰近刺激點(diǎn)的郎飛結(jié)處產(chǎn)生，因而局部電流也只能發(fā)生在相鄰的郎飛結(jié)之間，其外電路要通過(guò)髓鞘外面的組織液。使動(dòng)作電位的傳導(dǎo)表現(xiàn)為跨過(guò)每一段髓鞘而在相鄰的郎飛結(jié)處相繼出現(xiàn)，這稱為興奮的跳躍式傳導(dǎo)（saltatory conduction）。跳躍式傳導(dǎo)時(shí)的興奮傳導(dǎo)速度快得多；還

8、是一種更“節(jié)能”的傳導(dǎo)方式。第二十六張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月27 離子通道第二十七張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月28History In 1955, Alan Hodgkin and Richard Keynes of Cambridge University first proposed that cell membranes contain ion channels.Hodgkin第二十八張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月29History During the late 1960s and 1970s, Bertil Hille of the Uni

9、versity of Washington and Clay Armstrnog of the University of Pennsylvania began to obtain evidence for the existence of such channels. HilleArmstrong第二十九張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月30History The final “proof” emerged through the work of Bert Sakmann and Erwin Neher at the Max Planck Institute in the late

10、1970s and 1980s who developed techniques to monitor the ion current passing through a single ion channel.NeherSakmann第三十張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月31離子通道的基本特性不同的離子通道是相互獨(dú)立的。通道是孔洞而不是載體。離子通道的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。通道對(duì)離子通透的特異性依賴于孔洞大小、離子形成氫鍵的能力及通道內(nèi)位點(diǎn)相互作用的強(qiáng)度。第三十一張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月32第三十二張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月33第三十三張，PPT共四

11、十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月34電壓門控性離子通道第三十四張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月35a-亞單位（Na+、Ca2+、K+通道)第三十五張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月364 domains Na+ & Ca+ channels: In single polypeptide chain K+ channel: Tetramer of 4 similar subunits Each domain has 6 membrane spanning regions S4 sequence（電壓傳感裝置，起開關(guān)作用） Contains positive charged amin

12、o acids (lysine and/or arginine) Senses voltage across membrane: Regulates pore openingP loop（S5和S6之間的環(huán)，構(gòu)成通道內(nèi)襯，分子篩）Ion selectivity第三十六張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月37第三十七張，PPT共四十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月38Voltage-gated Na+ channelsIn 1978, these channels were first purified (Agnew et al.) from electric eel electric organs.Sodium channels were the first voltage-gated ion channels to be cloned (Noda et al. 1984). It has been shown that the sodium channel from rat brain is a heterotrimeric protein containing subunits , 1 and 2.Whereas heart and skeletal muscle contain just and 1 sub