第二章細(xì)胞的基本功能13

第二節(jié)細(xì)胞(xìbāo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）

細(xì)胞的基本功能第一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件靶細(xì)胞感受器細(xì)胞(xìbāo)化學(xué)(huàxué)信號(hào)激素(jīsù)或其他體液性調(diào)節(jié)因子

(遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié))遞質(zhì)或調(diào)質(zhì)（近距離調(diào)節(jié)）細(xì)胞因子（中距離調(diào)節(jié)）其他性質(zhì)的刺激機(jī)械的、電的、一定波長(zhǎng)的電磁波跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念第二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑分為3類：根據(jù)細(xì)胞膜上感受信號(hào)物質(zhì)的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)(fēnzǐjiéɡòu)和功能的不同：1、離子通道受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)2、G-蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)3、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件一、離子通道受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

根據(jù)通道蛋白質(zhì)感受(gǎnshòu)外來(lái)刺激信號(hào)的不同，可將之分為：化學(xué)門(mén)控通道電壓門(mén)控通道機(jī)械門(mén)控通道

細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件1．化學(xué)門(mén)控通道：由某些化學(xué)物質(zhì)控制其開(kāi)或關(guān)的通道。具有(jùyǒu)結(jié)構(gòu)上的相似性。如：N2型Ach受體陽(yáng)離子通道

細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件分布效應(yīng)骨骼肌細(xì)胞(xìbāo)終板膜(N2受體)神經(jīng)細(xì)胞(shénjīnɡxìbāo)的突觸后膜(N1受體)某些嗅、味覺(jué)感受(gǎnshòu)細(xì)胞的膜中終板電位突觸后電位感受器電位細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能(只能引起局部反應(yīng))第六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件研究細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能始于：運(yùn)動(dòng)神經(jīng)(yùndòngshénjīng)乙酰膽堿骨骼肌興奮(xīngfèn)（神經(jīng)(shénjīng)沖動(dòng)）（終板膜）終板電位（ACh）分子結(jié)構(gòu)化學(xué)本質(zhì)N-型乙酰膽堿門(mén)控通道蛋白質(zhì)（化學(xué)門(mén)控通道）分子量為290KD的五聚體蛋白質(zhì)(2)在膜中形成梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)

兩個(gè)-亞單位可與兩分子ACh特異性結(jié)合

通道蛋白質(zhì)N-受體煙堿第七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件①由4種不同的亞單位組成的5聚體蛋白質(zhì)，形成一種結(jié)構(gòu)(jiégòu)為α2βγδ的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)；②每個(gè)亞單位的肽鏈都要反復(fù)貫穿膜4次；③在5個(gè)亞單位中，Ach的結(jié)合位點(diǎn)在α亞單位上，結(jié)合后可引起通道結(jié)構(gòu)的開(kāi)放,然后靠相應(yīng)離子的易化擴(kuò)散而完成跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能AChACh第十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件化學(xué)性胞外信號(hào)(xìnhào)(Ach)Ach+化學(xué)(huàxué)門(mén)控通道終板膜上離子通道開(kāi)放(kāifàng)Na+內(nèi)流終板膜電位骨骼肌收縮細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能信息傳遞過(guò)程（以運(yùn)動(dòng)終板為例）（電位變化）第十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能兼有兩方面(fāngmiàn)作用：1、化學(xué)(huàxué)門(mén)控通道——與ACh結(jié)合后通道開(kāi)放2、受體蛋白質(zhì)——兼有受體樣功能(gōngnéng)化學(xué)門(mén)控通道的特點(diǎn)既是通道同時(shí)又有受體功能被激活時(shí)直接引起跨膜離子流動(dòng)通道型受體促離子型受體配體門(mén)控通道

（能與受體特異性結(jié)合的化學(xué)信號(hào)）第十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能2、電壓(diànyā)門(mén)控通道分布效應(yīng)神經(jīng)細(xì)胞(shénjīnɡxìbāo)、骨骼肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞的表面膜中細(xì)胞(xìbāo)興奮（產(chǎn)生和傳導(dǎo)動(dòng)作電位）特點(diǎn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與化學(xué)門(mén)控通道相似，但存在對(duì)跨膜電位敏感的亞單位，使其開(kāi)放與關(guān)閉受電位控制。第十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件心肌細(xì)胞T管膜上的L型鈣通道：T管膜的去極化→L型鈣通道激活→鈣離子內(nèi)流→內(nèi)流鈣離子作為第二信使激活肌質(zhì)網(wǎng)的鈣釋放通道→胞質(zhì)鈣離子濃度升高(shēnɡɡāo)→肌細(xì)胞收縮→細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能3、機(jī)械(jīxiè)門(mén)控通道(mechanically-gatedchannel)分布效應(yīng)特點(diǎn)內(nèi)耳(nèiěr)毛細(xì)胞感受器電位(diànwèi)存在于一些特殊細(xì)胞的膜上，能感受機(jī)械性刺激并改變細(xì)胞的功能活動(dòng)第十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件對(duì)血管(xuèguǎn)壁的牽張刺激-機(jī)械門(mén)控通道開(kāi)放----Ca++內(nèi)流------血管收縮第十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能通道(tōngdào)蛋白質(zhì)完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)速度較快對(duì)外來(lái)信號(hào)起反應(yīng)的位點(diǎn)較局限(júxiàn)（與通道蛋白質(zhì)分布有關(guān)）較為少見(jiàn)第十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件

二、G-蛋白(dànbái)耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件(一)主要的信號(hào)蛋白G蛋白耦聯(lián)受體(Gprotein-linkreceptor):胞外側(cè)和跨膜螺旋內(nèi)部有配體的結(jié)合部位，膜內(nèi)胞質(zhì)側(cè)有結(jié)合G蛋白的部位。促代謝型受體：腎上腺素能α和β受體Ach受體5－羥色胺受體嗅覺(jué)(xiùjué)受體視紫紅質(zhì)以及多肽類受體細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第二十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件G蛋白耦聯(lián)受體：1000種左右每種受體都是由一條(yītiáo)7次穿膜的肽鏈構(gòu)成,故也稱為7次跨膜受體蛋白耦聯(lián)受體與配體結(jié)合后，通過(guò)構(gòu)象變化結(jié)合并激活G蛋白.細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能作用第二十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第二十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件受體空間結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件2．G蛋白(dànbái)：

鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白（guaninenucleotide-bindingprotein），簡(jiǎn)稱G-蛋白，通常是指由α、β、γ三個(gè)亞單位形成的異源三聚體G蛋白。此外,還有一類單一亞單位的G蛋白，稱為小G蛋白。細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第二十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件G蛋白(dànbái)分類：根據(jù)亞單位基因序列的同源性：Gs、Gp、Gq、G12細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第二十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件特點(diǎn)：是其中的α亞單位同時(shí)具有結(jié)合GTP或GDP的能力和GTP酶活性。分型：失活型和激活(jīhuó)型能互相轉(zhuǎn)化，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)中起著分子開(kāi)關(guān)的作用。*G蛋白激活后，可進(jìn)一步激活膜的效應(yīng)器蛋白，把信號(hào)向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)。細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能作用第二十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件失活型激活型細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第二十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件小G蛋白：分子結(jié)構(gòu)(fēnzǐjiéɡòu)上相當(dāng)于G蛋白的α亞單位具有結(jié)合GTP和GDP的能力和GTP酶活性有結(jié)合GTP的激活型和結(jié)合GDP的失活型，可相互轉(zhuǎn)換。激活過(guò)程中GDP的解離非常緩慢，需鳥(niǎo)苷酸釋放因子GTP酶活性較低，需GTP酶激活蛋白第二十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件3.G蛋白效應(yīng)器（Gproteineffector）：指催化生成（或分解）第二信使的酶。主要(zhǔyào)有:腺苷酸環(huán)化酶（AC）磷脂酶C（PLC）磷脂酶A2(PLA2)cGMP磷酸二酯酶(PDE)它們生成第二信使物質(zhì)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第二十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件作用通過(guò)(tōngguò)生成或分解第二信使，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞外信號(hào)向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)；細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件4.第二信使:是指激素、遞質(zhì)、細(xì)胞因子等信號(hào)分子(fēnzǐ)（第一信使）作用于細(xì)胞膜后產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子，能把細(xì)胞外信號(hào)分子攜帶的信息轉(zhuǎn)入胞內(nèi)。如:環(huán)-磷酸腺苷（cAMP，簡(jiǎn)稱環(huán)磷腺苷）三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油（DG）環(huán)-磷酸鳥(niǎo)苷（cGMP）Ca2+細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件作用調(diào)節(jié)靶蛋白（蛋白激酶、離子通道），產(chǎn)生以靶蛋白構(gòu)象變化為基礎(chǔ)的基聯(lián)反應(yīng)和細(xì)胞(xìbāo)功能的改變；細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（二）主要的G蛋白(dànbái)耦聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能1.受體-G蛋白(dànbái)-AC（腺苷酸環(huán)化酶）途徑2.受體-G蛋白-PLC（磷脂酶C）途徑第三十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件配體：能與受體發(fā)生特異性結(jié)合(jiéhé)的活性物質(zhì)（ligand）生物胺類激素：腎上腺素、去甲腎上腺素、組胺、5－羥色胺肽類激素：緩激肽、黃體生成素、甲狀腺激素氣味分子、光量子細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能分類(fēnlèi)

第三十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能1.受體-G蛋白-AC（腺苷酸環(huán)化酶）途徑Gs家族(jiāzú)G蛋白→激活腺苷酸環(huán)化酶（AC）→催化ATP→cAMPGi家族G蛋白→抑制AC→降低cAMP第三十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件腺苷酸環(huán)化酶（AC）位于細(xì)胞膜上的G蛋白效應(yīng)器，催化活性部位位于胞質(zhì)側(cè)，可催化ATP生成cAMPcAMP細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)物質(zhì)(wùzhì)，通過(guò)激活蛋白激酶A（PKA）來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件蛋白激酶A：肝細(xì)胞：PKA激活磷酸化酶激酶，促進(jìn)肝糖原分解；心肌細(xì)胞：PKA使鈣通道磷酸化，增加有效鈣通道的數(shù)量，增強(qiáng)心肌(xīnjī)的收縮；胃粘膜壁細(xì)胞：PKA激活可促進(jìn)胃酸的分泌；海馬錐體細(xì)胞：PKA可抑制鈣激活的鉀通道，使細(xì)胞去極化，放電時(shí)間延長(zhǎng)；細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件2.受體-G蛋白-PLC（磷脂酶C）途徑配體與受體結(jié)合→Gｉ或Gq家族某些亞型→激活磷脂酶C（PLC）→分解二磷酸磷脂酰肌醇→三磷酸肌醇IP3和二酰甘油DG→IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌質(zhì)網(wǎng)上的受體結(jié)合可導(dǎo)致鈣離子釋放和鈣離子濃度(nóngdù)升高DG可激活蛋白激酶C細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件特點(diǎn)：效應(yīng)出現(xiàn)較慢反應(yīng)較靈敏(línɡm(xù)ǐn)作用較廣泛細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第三十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件膜外N端：識(shí)別(shíbié)、結(jié)合第一信使膜內(nèi)C端：具有酪氨酸激酶活性三、酶耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第四十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件酶耦聯(lián)受體：分子的胞質(zhì)側(cè)自身具有(jùyǒu)酶的活性，或者可直接結(jié)合并激活胞質(zhì)中的酶而不需要G蛋白。酪氨酸激酶(jīméi)受體（TKR）鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶受體分類細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第四十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能由酪氨酸激酶(jīméi)受體完成的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

特點(diǎn)是一些肽類激素(jīsù)、細(xì)胞因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式結(jié)構(gòu)有多種類型，與相應(yīng)(xiāngyīng)配體有特異性結(jié)合能力只有一個(gè)跨膜α-螺旋膜外側(cè)的長(zhǎng)肽段：受體膜內(nèi)側(cè)的短肽段：蛋白激酶受體+化學(xué)信號(hào)激活蛋白激酶（引起細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)）第四十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件酪氨酸激酶(jīméi)受體TKR第四十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶受體細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能第四十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件第三節(jié)細(xì)胞(xìbāo)的生物電現(xiàn)象細(xì)胞的生物電現(xiàn)象電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力：決定離子(lízǐ)跨膜流動(dòng)的方向和速度Em-70mVENa+60mVEk-90mVNa＋驅(qū)動(dòng)力:Em-ENa=-70mV–(+60mV)=-130mVK＋驅(qū)動(dòng)力:Em-ENa=-70mV-(-90mV)=+20mV第四十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件

一切活細(xì)胞無(wú)論處于安靜或活動(dòng)狀態(tài)都存在(cúnzài)電的活動(dòng)，這種電的活動(dòng)稱為生物電。靜息電位動(dòng)作電位細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第四十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件不同形式(xíngshì)的生物電現(xiàn)象：肌電圖、心電圖、腦電圖不同部位(bùwèi)的生物電現(xiàn)象：感受器受刺激產(chǎn)生(chǎnshēng)感受器電位傳入、傳出神經(jīng)纖維產(chǎn)生的電脈沖神經(jīng)原細(xì)胞和效應(yīng)器細(xì)胞的跨膜電變化細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第四十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件一、細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性膜的被動(dòng)電學(xué)特性：細(xì)胞膜作為一個(gè)靜態(tài)的電學(xué)元件時(shí)所表現(xiàn)的電學(xué)特性；包括靜息狀態(tài)下膜的電容(diànróng)、電阻以及它們所決定的膜電流、膜電位的變化特征。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第四十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（一）膜電容：細(xì)胞膜具有顯著的電容特性，且膜電容較大；當(dāng)膜上的離子通道開(kāi)放而引起帶電離子的跨膜流動(dòng)時(shí)，就相當(dāng)于在電容器上充電或放電(fàngdiàn)而產(chǎn)生電位差，即跨膜電位（transmembranepotential），或簡(jiǎn)稱膜電位。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第四十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（二）膜電阻通常用膜電容的倒數(shù)膜電導(dǎo)（membraneconductance）G來(lái)表示。膜電導(dǎo)對(duì)帶電離子而言，膜對(duì)某種離子的電導(dǎo)，就是(jiùshì)膜對(duì)它的通透性；細(xì)胞膜對(duì)某離子電導(dǎo)的變化與其對(duì)該離子的通透性的變化是完全一致的。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第五十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（三）電緊張電位：由膜的被動(dòng)電學(xué)特性決定(juédìng)其空間分布的膜電位稱為電緊張電位（electrotonicpotential）。單純的電緊張電位產(chǎn)生過(guò)程中沒(méi)有離子通道的激活，因而也沒(méi)有膜電導(dǎo)的改變，完全是由膜固有的電學(xué)性質(zhì)決定的。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第五十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件電緊張電位(diànwèi)：隨距離逐漸衰減的跨膜電流引起的膜電位(diànwèi)變化細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第五十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件二、靜息電位及其產(chǎn)生機(jī)制(jīzhì)（一）細(xì)胞的靜息電位1．概念：（restingpotential）。細(xì)胞未受刺激時(shí)（靜息狀態(tài)下）存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第五十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件2.證明RP的實(shí)驗(yàn)：（甲）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜外，無(wú)電位改變，證明膜外無(wú)電位差。（乙）當(dāng)A電極位于細(xì)胞膜外，B電極插入膜內(nèi)時(shí)，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。（丙）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜內(nèi)，無(wú)電位改變，證明膜內(nèi)無(wú)電位差。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第五十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜電變化

記錄方法

示波器＋－0mv-70mvSR第五十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件RP的特點(diǎn)(tèdiǎn)

①一般(yībān)相當(dāng)穩(wěn)定，呈直流電位②不同(bùtónɡ)細(xì)胞的RP值不同(bùtónɡ)（膜外為0，膜內(nèi)電位都在－10~－100mv之間）槍烏賊巨大神經(jīng)軸突蟾蜍骨骼肌細(xì)胞－50~－70mv哺乳動(dòng)物的神經(jīng)、肌肉細(xì)胞－70~－90mv人的紅細(xì)胞－10mv細(xì)胞的跨膜電變化第五十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件注意：①細(xì)胞處于靜息電位時(shí)，膜內(nèi)電位較膜外電位為負(fù)，這種膜內(nèi)為負(fù)，膜外為正的狀態(tài)稱為膜的極化；②當(dāng)靜息時(shí)膜內(nèi)、外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值加大的方向(fāngxiàng)變化時(shí)，稱為膜的超極化；細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第五十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件③當(dāng)靜息時(shí)膜內(nèi)、外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值減小的方向變化時(shí)，稱為膜的去極化或除極化；④去極化至零電位后膜電位如進(jìn)一步變?yōu)檎?，則稱為反極化或倒極化，膜電位高于零電位的部分(bùfen)稱為超射；⑤細(xì)胞膜去極化后再向靜息電位方向恢復(fù)的過(guò)程，稱為復(fù)極化。

細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第五十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（二）靜息電位(diànwèi)產(chǎn)生的機(jī)制*1902年Bernstein→膜學(xué)說(shuō)*電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力（electrochemicaldrivingforce）

1離子跨膜擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力和平衡電位濃度差和電位差

細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第五十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件①靜息狀態(tài)(zhuàngtài)下細(xì)胞膜內(nèi)、外離子分布不勻

（1）靜息(jìnɡxī)電位的產(chǎn)生條件:主要離子(lízǐ)分布：膜內(nèi)：膜外：細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第六十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜電變化②K+平衡(pínghéng)電位當(dāng)：K+外移造成的電場(chǎng)力＝細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)的高K+勢(shì)能不再有K+的跨膜凈移動(dòng)膜兩側(cè)的電位差穩(wěn)定(wěndìng)在某一數(shù)值——K+的平衡電位Nernst公式：K+平衡電位EK＝59.5log————〔K+〕o〔K+〕i（mv）（EK計(jì)算值與RP實(shí)測(cè)值接近）EK計(jì)算值RP實(shí)測(cè)值槍烏賊巨大神經(jīng)軸突-87mv-77mv哺乳動(dòng)物骨骼肌細(xì)胞-95mv-90mv（RP）（阻止K+外移）(促進(jìn)K+外移)第六十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件2膜對(duì)離子的通透性和靜息單位(dānwèi)具有選擇性細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第六十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的跨膜電變化靜息電位(diànwèi)和K+平衡電位K+Na+細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)細(xì)胞(xìbāo)外CI﹣A﹣細(xì)胞膜內(nèi)外離子分布細(xì)胞膜的選擇性通透只對(duì)K+有通透性（IK1）對(duì)其他離子通透性極低安靜時(shí)K+K+K+K+K+A﹣A﹣A﹣A﹣A﹣⑴RP的產(chǎn)生機(jī)制——K+外流K+外流的動(dòng)力：膜內(nèi)的高K+勢(shì)能K+外流的條件：安靜時(shí)膜對(duì)有K+通透性第六十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件RP產(chǎn)生(chǎnshēng)機(jī)制:[K＋]i順濃度(nóngdù)差向膜外擴(kuò)散[A-]i不能向膜外擴(kuò)散[K+]i↓→膜內(nèi)電位(diànwèi)↓(負(fù)電場(chǎng))[K+]o↑→膜內(nèi)電位↑(正電場(chǎng))膜外為正、膜內(nèi)為負(fù)的極化狀態(tài)當(dāng)擴(kuò)散動(dòng)力與阻力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)=RP結(jié)論:

靜息電位主要是由K+外流形成的；接近于K+外流的平衡電位。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第六十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件靜息電位的影響因素(yīnsù)：①細(xì)胞外K+濃度的改變；②膜對(duì)K+和Na+的相對(duì)通透性：

③鈉-鉀泵活動(dòng)的水平。3鈉泵的生電作用鈉泵：分解一個(gè)分子的ATP可使3個(gè)分子的Na+排除，將2個(gè)分子的K+進(jìn)入細(xì)胞。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第六十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件三、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制（一）細(xì)胞(xìbāo)的動(dòng)作電位（actionpotential）1．概念：細(xì)胞的生物電現(xiàn)象——在RP的基礎(chǔ)上細(xì)胞受到適當(dāng)刺激(cìjī)膜電位會(huì)發(fā)生迅速的一過(guò)性的波動(dòng)，這種膜電位的波動(dòng)稱為動(dòng)作電位。第六十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件2.動(dòng)作電位的組成(zǔchénɡ):細(xì)胞的生物電現(xiàn)象＋50第六十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件0mv+20mv-70mv以神經(jīng)纖維(shénjīnɡxiānwéi)為例將AP分為1、上升(shàngshēng)支（去極相）去極化-70mv~0mv反極化(jíhuà)（超射）0mv~+20mv2、下降支（復(fù)極相）+20mv~-70mv復(fù)極化神經(jīng)纖維的AP：幅度：120mv超射值：50mv時(shí)程：0.5ms~2.0ms細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第六十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件刺激(cìjī)偽跡局部(júbù)電位閾電位(diànwèi)負(fù)后電位正后電位從AP的形態(tài)上劃分①鋒電位（0.5～2.0ms）構(gòu)成AP的主要部分呈短促而尖銳的脈沖樣變化（興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)）②后電位鋒電位之后膜電位的低幅、緩慢的波動(dòng)（興奮性的恢復(fù)）負(fù)后電位（5~30ms）——后去極化正后電位（40~60ms）——后超極化0mv+20mv-70mv-55mv細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第六十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（二）動(dòng)作電位產(chǎn)生(chǎnshēng)機(jī)制1.電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力：決定離子(lízǐ)跨膜流動(dòng)的方向和速度Em-70mVENa+60mVEk-90mVNa＋驅(qū)動(dòng)力:Em-ENa=-70mV–(+60mV)=-130mVK＋驅(qū)動(dòng)力:Em-ENa=-70mV-(-90mV)=+20mV細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件內(nèi)向電流：電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力為負(fù)值(fùzhí)，方向指向膜內(nèi)，推動(dòng)正電荷由膜外流入膜內(nèi)；外向電流：電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力為正值，方向指向膜外，推動(dòng)正電荷由膜內(nèi)流出膜外；細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件2.動(dòng)作電位期間(qījiān)膜電導(dǎo)的變化動(dòng)作電位的產(chǎn)生(chǎnshēng)：Na+電導(dǎo)迅速增加，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，細(xì)胞膜迅速去極化，構(gòu)成鋒電位的升支Na+電導(dǎo)減小，形成鋒電位的降支，K+電導(dǎo)的增大使K+外向電流增強(qiáng)，加速膜的復(fù)極，也參與鋒電位降支的形成。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件3動(dòng)作電位產(chǎn)生(chǎnshēng)過(guò)程0mv+20mv-70mv細(xì)胞(xìbāo)受刺激產(chǎn)生AP時(shí)：①膜對(duì)Na+通透性突然(tūrán)增大（PNa+＞PK+）②Na+大量?jī)?nèi)流并達(dá)Na+平衡電位(AP的頂點(diǎn))⑴AP上升支的產(chǎn)生機(jī)制——Na+快速內(nèi)流Na+內(nèi)流的動(dòng)力：膜外的高Na+勢(shì)能＋膜內(nèi)負(fù)電吸引Na+內(nèi)流的條件：Na+通道大量開(kāi)放（順電-化學(xué)梯度）當(dāng)膜內(nèi)正電產(chǎn)生的電場(chǎng)力足以阻止Na+內(nèi)流時(shí)，即達(dá)ENa細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件⑵膜對(duì)離子(lízǐ)通透性變化的機(jī)制①膜內(nèi)、外的Na+濃度之比決定(juédìng)鋒電位的高度②用Na+通道的阻斷劑河豚毒處理后，細(xì)胞(xìbāo)不能再產(chǎn)生AP（人工改變細(xì)胞外液的Na+濃度，AP的幅度隨之改變）③膜片鉗實(shí)驗(yàn):用來(lái)直接觀察記錄單一的離子通道蛋白質(zhì)分子的通透性，從分子水平研究跨膜離子移動(dòng)，離子通道的開(kāi)放、關(guān)閉條件及失活。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件膜片鉗技術(shù)(jìshù)的基本原理和方法微電極（直徑(zhíjìng)0.5~3μm）負(fù)壓吸引(xīyǐn)與膜形成緊密封接可記錄單一通道的帶電離子跨膜移動(dòng)將跨膜電位人為地設(shè)定維持在一定數(shù)值（鉗制）以便分析和確定通道是否為電壓門(mén)控式的①超極化②去極化1234當(dāng)膜電位向RP的去極化方向改變時(shí)（-80→-10mv），可記錄到Na+通道（電壓門(mén)控性）開(kāi)放形成的離子流。當(dāng)膜電位向RP的超極化方向改變時(shí)，Na+通道一般很少開(kāi)放；細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件1、開(kāi)放(kāifàng)和關(guān)閉都是突然的（方波狀電流曲線）通道(tōngdào)蛋白質(zhì)構(gòu)象之間可躍變2、通道的開(kāi)放(kāifàng)具有“全或無(wú)”性質(zhì)3、隨機(jī)性（開(kāi)放的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間）膜去極化程度愈大，Na+通道的開(kāi)放概率愈大。每個(gè)通道每次開(kāi)放的電流強(qiáng)度很固定（2pA）4、開(kāi)放后進(jìn)入“失活”狀態(tài)，再次開(kāi)放的概率減小多種離子通道的共同特征細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件膜片鉗實(shí)驗(yàn)技術(shù)(jìshù)的意義：整段膜去極化時(shí)，參與開(kāi)放的Na+通道很多，所以AP的上升(shàngshēng)支是由眾多Na+通道隨機(jī)開(kāi)放造成的電流物理疊加的結(jié)果。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件Na+通道(tōngdào)的失活和膜電位的復(fù)極①激活(jīhuó)激活(jīhuó)失活復(fù)活（備用）②失活③復(fù)活（備用）當(dāng)膜去極化達(dá)一定水平（閾電位）時(shí)，可引起Na+通道迅速開(kāi)放，之后迅速關(guān)閉。表現(xiàn)為當(dāng)膜的去極化仍然存在或再進(jìn)一步去極化，都不會(huì)使Na+通道再次開(kāi)放。（1）Na+通道的三種狀態(tài)（蛋白質(zhì)構(gòu)象）只有當(dāng)去極化消除（復(fù)極）后，Na+通道才恢復(fù)到備用狀態(tài)，當(dāng)新的膜去極化出現(xiàn)時(shí)才能再次激活、開(kāi)放。迅速?gòu)?fù)極去極化達(dá)閾電位細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第七十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（2）膜電位的復(fù)極（AP的下降(xiàjiàng)支）復(fù)極的產(chǎn)生(chǎnshēng)在Na+通道失活的同時(shí)，膜的去極化電位會(huì)激活膜結(jié)構(gòu)中的K+通道（電壓門(mén)控式），使之開(kāi)放，產(chǎn)生(chǎnshēng)K+外流，膜復(fù)極化。復(fù)極的機(jī)制——K+外流K+外流的動(dòng)力：順電-化學(xué)梯度K+外流的條件：K+通道的大量開(kāi)放證據(jù)使用K+通道的阻斷劑四乙胺后，AP的復(fù)極相延長(zhǎng)，很難下降。細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第八十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（3）后電位(diànwèi)①負(fù)后電位(diànwèi)：復(fù)極時(shí)迅速外流的K+蓄積在膜外側(cè)(wàicè)附近，暫時(shí)阻礙了K+的外流，使復(fù)極減慢。②正后電位：生電性鈉泵活動(dòng)的結(jié)果。（Na+：K+為3：2）外出的正電荷多，膜超極化。綜上所述，AP的產(chǎn)生及形態(tài)特征是由膜中的離子通道決定的。不同的細(xì)胞因?yàn)橛胁煌碾x子通道存在而使其AP的形態(tài)及產(chǎn)生機(jī)制有所不同。（如：心肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞）細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第八十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（三）動(dòng)作電位的傳導(dǎo)(chuándǎo)：

細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第八十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件無(wú)髓神經(jīng)纖維(shénjīnɡxiānwéi)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－＋＋＋＋＋＋＋－－＋＋－－＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－＋＋－－－－－－－＋＋－－＋＋－－－①安靜(ānjìng)時(shí)，極化狀態(tài)（外正內(nèi)負(fù)）②受刺激的局部，膜電位翻轉(zhuǎn)（倒極化、反極化），而鄰近部位仍處于(chǔyú)極化狀態(tài)。已興奮部位和未興奮部位之間存在電位差，產(chǎn)生了電荷的移動(dòng)（局部電流localcurrent）。③未興奮部位的膜內(nèi)去極化達(dá)閾電位水平時(shí)，該部位的Na+通道大量激活也產(chǎn)生AP，并以同樣方式向兩端下傳（雙向性）?！?xì)胞的生物電現(xiàn)象第八十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件靜息部位(bùwèi)膜內(nèi)為負(fù)電位，膜外為正電位興奮部位膜內(nèi)為正電位，膜外為負(fù)電位在興奮部位和靜息(jìnɡxī)部位之間存在著電位差膜外的正電荷由靜息部位(bùwèi)向興奮部位(bùwèi)移動(dòng)膜內(nèi)的負(fù)電荷由興奮部位向靜息部位移動(dòng)形成局部電流膜內(nèi)：興奮部位相鄰的靜息部位的電位上升膜外：興奮部位相鄰的靜息部位的電位下降去極化達(dá)到閾電位，觸發(fā)鄰近靜息部位膜爆發(fā)新的AP細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第八十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件在無(wú)髓鞘的神經(jīng)纖維(shénjīnɡxiānwéi)上:細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第八十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第八十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件2.在有髓鞘的神經(jīng)纖維(shénjīnɡxiānwéi)上:跳躍式傳導(dǎo)(saltatoryconduction)

速度(sùdù)快、耗能少生物進(jìn)化的結(jié)果細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第八十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件（四）縫隙連接兩個(gè)細(xì)胞靠的很近，每側(cè)細(xì)胞膜上都有一些孔道蛋白相對(duì)，形成(xíngchéng)縫隙連接。AP通過(guò)縫隙傳播。第八十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件四．局部(júbù)電位(localresponse)

細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第八十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件1、概念(gàiniàn)（局部(júbù)興奮、局部電位）在細(xì)胞(xìbāo)受到閾下刺激的局部所產(chǎn)生的小于閾電位的去極化。局部反應(yīng)的組成：①少量Na+內(nèi)流引起的去極化②電刺激（膜內(nèi)正極）造成的去極化細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第九十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件特點(diǎn)：①反應(yīng)幅度隨刺激強(qiáng)度(qiángdù)的增加而增大：不是“全或無(wú)”細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第九十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件②電緊張傳播(chuánbō)(在局部形成衰減的傳播電位)：

③可以總和：細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第九十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第九十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。編輯課件局部電位(diànwèi)與動(dòng)作電位