第二章静息电位第三章动作电位资料

一、产生静息电位的条件 1.细胞内外K+的不均衡分布 2. 细胞膜在静息状态时主要只对K+有通透性的假设
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钠泵的活动，细胞内液的K+浓度较细胞外液高，而 Na+和Cl-的浓度则细胞外液比细胞内液高，这是细胞 生物电的产生基础。
K+平衡电位形成的离子机制
极化（polarization)：神经元膜内负外正的带电状态
Characteristics of carrier-mediated diffusion net movement always depends on the concentration gradient –Specificity
–Saturation
–Competition
Glucose Amino acid
C C RT outside RT outside E ln E ln RR= zF C zF C inside
inside
• • • • •
R 气体常数（8.31） joules/Kelvin/mole T是绝对温度 Z 是离子价数（K+为+1价） F 是法拉第常数（96500） [K+]o 和 [K+]i 分别代表细胞内外K+的浓度 EK =61.5log
第二章
神经元膜的电学特 征和静息电位
Chapter 2 Bioelectrical phenomenon and Rest potential
第一节
细胞膜的功能：
神经元膜的物质转运
1. 隔离细胞内外液 2. 跨膜物质转运，完成细胞内外细胞物质交换 3. 电离子跨膜运动，是神经元电活动的基础 物质转运的基本原则： 简单的可直接扩散 小分子物质通过膜蛋白转运 复杂的要通过膜运动
Endocytosis and Exocytosis
Endocytosis
生物电记录的技术概述
第一阶段：离子机制学说 生物电现象：18世纪末，Galvani 的凉台实验 1902年Bernstain提出了生物电现象产生机制： 膜学说 （membrane theory)
第二阶段：离子机制的证明和离子通道学说 1939年，Hodgin and Huxley 用枪乌鰂的神经轴突记录到了跨膜电位 证实了静息电位产生机制的正确性的同时提出了动作电位的Na+ 学说 第三阶段：离子通道机制的证明 1976年，成功建立膜片钳和单通道记录技术
由转运体（transporter)来介导，逆浓度差或电位差转运时， 并不直接消耗ATP，能量来源于膜内外Na+浓度差。
转运的物质： 葡萄糖，氨基酸 离子交换 神经递质
symtransport（同向转运）
(e.g. Na+-glucose, Na+-amino acid cotransport)
Countertransport(反向转运）
Section１．Membrane Transport
Lipid Bilayer -- primary barrier, selectively permeable
一、 通过脂质双层的物质扩散
单纯扩散 Simple Diffusion 条件：膜两侧浓度差的大小， 膜通透性 膜通透性： • • • 物质的脂溶性 分子的大小 带点状态
– Channel-mediated
（三）离子泵（ion pump) 介导的主动转运
原发性主动转运：膜蛋白离子泵介导的主动转运
特点：直接利用ATP功能，逆浓度差/电位差进行离子跨膜转运。
离子泵：钠泵，钙泵，质子泵。 最重要的离子泵：钠泵(钠-钾泵，Na+ K+-ATP酶）
（四）转运体介导的继发性主动转运
O2 CO2 N2 NO 乙醇，尿素， 类固醇激素
二、通过膜蛋白介导的物质转运 膜蛋白包括：通道，载体，离子泵和转运体。
– Carrier-mediated
被动转运：不耗能，顺浓度差/电位差。 包括载体和通道介导的易化扩散。
主动转运：耗能，逆浓度差/电位差 包括离子泵介导的原发性主动转运 和转运体介导的继发性主动转运
（一）载体（carrier) 介导的易化扩散 载体：属贯穿脂质双层的整合蛋白，转运机制不清。 在高浓度侧与被转运物质结合，载体结构蛋白变构， 低浓度侧解离，完成转运。 转运特性：1 顺浓度转运，不耗能。 2 具有化学结构的特异性 3 载体数目有限，具有饱和性 4 竞争性
主要转运物质：葡萄糖，氨基酸等。
(e.g. Na+-Ca2+, Na+-H+ exchange)
三、通过膜“运动”的物质转运 大分子物质或物质团块，特定功能性物质转运。 出胞（exocytosis)： 将胞内的大分子物质通过分泌囊泡的 胞吐 方式向胞外排出的过程。 神经递质的释放，受体，通道蛋白镶 嵌入膜 入胞 (endocytosis)： 将胞外的大分子物质甚至团块运入胞内 内化（internalization) 入胞是固体称吞噬（phagocytosis),是 液体称胞饮（pinocytosis)，受体介导的 入胞（receptor-mediated endocytosis) 细胞膜上的蛋白质如离子通道，受体 可内化。
去极化(depolarization)：膜电位的数值向负值减少的方向变化
超极化(hyperpolarization)：向负值增大的方向变化
反极化：变成内正外负的状态 复极化(repolarization)：当膜电位从去极化或反极化状态 恢复到极化状态
2. K+的平衡电位（Ek）与Nernst方程 equilibrium potential • The Nernst equation ：
（二）通道（channel) 介导的易化扩散
通道主要转运Na+ K+，Ca2+，Cl-等带电离子，又称离子通道 （ion channel)。 结构特点：贯穿脂质双层，中央有亲水性孔道。
转运特性： 1 顺浓度差转运，不耗能 2 离子选择性 （孔道口径，内壁的带电状态） 3 具有开和关的门控电性 4 产生跨膜离子电流
第三节 静息电位 Resting potentials（RP）
静息电位（resting potential，RP）：指未受刺激时神经元末内外 两侧的电位差。
Microelectrode 0.5um diameter
Measuring the resting membrane potential
第四节 静息电位的离子机制