生理学第二章生物电现象及肌肉收缩
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T：Absolute temperature
Z：Charge number of the ion
F：Faraday’s number (=96500)
ln: Nature log of concentration
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
If T=27°C
Ek= 59.5• ln〔K+〕o /〔K+〕i If T=37°C
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
(mM)
K+ 140 Na+ 12 A- -135
K+ 4.5 Na+ 145 Cl - -150
（3）细胞外主要离子是Na+和 Cl-
细胞内主要离子是K+ 和 A- 、 PO4
都是大分子物质，不能扩散出细胞外
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
K+离子顺浓度 差扩散出细胞外
效应器酶 第二信使数量变化 第二信使 包括cAMP、cGMP、IP3、
DG、Ca2+等
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
(一) cAMP信号通路
神经递质、激素等（第一信使）
与G蛋白偶联受体结合
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cA MP
激活蛋白激酶A
细胞内生物效应 生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
图.细胞外K+浓度生对理学蛙第二肌章生静物电息现象电及肌位肉收的影响
静息电位:细胞处于安静状态时，膜内外存在 的电位差
极 化:以膜为界，外正内负的状态。静息电位 和极化是一个现象的两种表达方式
静息电位的范围生理：学第二-章1生0物电～现象及-肌1肉0收0mV之间 缩
animal
cell
Rp
—————————————————
frog
muscle
-50~-70mV
（2）电压门控通道 有对膜电位变 化敏感的亚单位和基团
（3）机械门控通道
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
3.酪氨酸蛋白激酶信号转导
配体 +酪氨酸激酶受体 酪氨酸残 基磷酸化 产生效应
生长因子、胰岛素等 与受体酪氨酸激酶结合
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
(二) 磷脂酰肌醇信号通路
激素（第一信使）
与G蛋白偶联受体结合
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活磷脂酶C(PLC)
PIP2
(第二信使）
IP3 和 DG
内质网 释放Ca2+
激活 蛋白激酶
C
细胞内生物效应 生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
2.通道跨膜信号转导
（1）化学门控通道 如Ach门控通 道，由α2、β、γ、δ五个亚基组成
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
A- 、 PO4不能扩散出细胞外 K+
A-
A-
A-
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
（4） 浓差力推动K+离子扩散出细胞外， 电场力阻止K+离子扩散出细胞外。两力
相等时K+净移动 为零，此时膜内 外电位差为K+的 平衡电位（Ek）
Diffusion force
人体及其他生物体的可兴奋 细胞在安静和活动时都存在电活 动，这种电活动称为生物电现象 （bioelectricity）。 如：心电图、脑电图、肌电图等
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
静息电位 Resting Potential（Rp）
细胞未受到 刺激时，存 在于细胞膜 内外的电位 差
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
细胞内生物效应 生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
硝酸甘油治疗心绞痛
硝酸甘油→NO↑→结合可溶性鸟苷酸环 化酶（GC）→三磷酸鸟苷（GTP）转变成 cGMP →激活PKG→舒张血管，增加血流量.
弗奇戈特、伊格纳罗及穆拉德1998 年获诺贝尔生生理理学/第医二章学生缩物电奖现象!及肌肉收
细胞的生物电现象
〔Na+〕i /〔Na+〕o = 1：12~14
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
静息状态下质膜内、外离子分布不均匀
生理学第二章生物电现象及肌肉收
膜外缩：
2.静息时K+的通透性 远大于Na+的通透性. C K+：CNa+= 50~100：1
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
静息状态下质膜对离子的通透性不同
Ek= 61.5• ln〔K+〕o /〔K+〕i
= – 94mV
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
结论: 1. Rp 由 K+扩散出细胞外所产生 2. Rp ≈ Ek 问题: 如果细胞外K+增高， Rp 的绝对
值会有什么变化？
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
1.第二信使跨膜信号Hale Waihona Puke Baidu导
有三类蛋白质涉及其中
（1）受体 第七个α-螺旋是识别 结合部位
（2）G蛋白 有十几种 由α、β、γ三个亚基组成 （3）效应器酶
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
G蛋白 + GDP 激活 G蛋白 + GTP α 与β、γ亚单位分离 激活
生理学第二章生物电现象及肌肉收
electrical attractive缩force
(3)机制:RP主要是由K+外流形成的；接近K+平衡电位
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
Ek= RT/ZF • ln〔K+〕o /〔K+〕i
R：Gas Constant ( 8.31 joule/ degree • gram molecule or 2 calorie/ degree • gram molecule)
squid
nerve
-50~-70mV
mammal red blood cell
-10mV
smooth muscle -50~-60mV
muscle
-70~-90mV
nerve
-70~-90mV
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
Bernstein 的膜学说（1902年）
1.细胞内外离子 不均匀分布 〔K+〕i /〔K+〕o = 28 ~ 35：1
细胞跨膜信号转导
人体要实现自身复杂 的功能及适应环境 的各种变化，细胞 之间必须有完善的 信息联系，即具有 信号转导功能。
（signal transduction）
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
分类
1. 第二信使跨膜信号转导 2. 通道跨膜信号转导 3. 酶耦联受体介导信号转导
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
Z：Charge number of the ion
F：Faraday’s number (=96500)
ln: Nature log of concentration
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
If T=27°C
Ek= 59.5• ln〔K+〕o /〔K+〕i If T=37°C
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
(mM)
K+ 140 Na+ 12 A- -135
K+ 4.5 Na+ 145 Cl - -150
（3）细胞外主要离子是Na+和 Cl-
细胞内主要离子是K+ 和 A- 、 PO4
都是大分子物质，不能扩散出细胞外
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
K+离子顺浓度 差扩散出细胞外
效应器酶 第二信使数量变化 第二信使 包括cAMP、cGMP、IP3、
DG、Ca2+等
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
(一) cAMP信号通路
神经递质、激素等（第一信使）
与G蛋白偶联受体结合
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cA MP
激活蛋白激酶A
细胞内生物效应 生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
图.细胞外K+浓度生对理学蛙第二肌章生静物电息现象电及肌位肉收的影响
静息电位:细胞处于安静状态时，膜内外存在 的电位差
极 化:以膜为界，外正内负的状态。静息电位 和极化是一个现象的两种表达方式
静息电位的范围生理：学第二-章1生0物电～现象及-肌1肉0收0mV之间 缩
animal
cell
Rp
—————————————————
frog
muscle
-50~-70mV
（2）电压门控通道 有对膜电位变 化敏感的亚单位和基团
（3）机械门控通道
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
3.酪氨酸蛋白激酶信号转导
配体 +酪氨酸激酶受体 酪氨酸残 基磷酸化 产生效应
生长因子、胰岛素等 与受体酪氨酸激酶结合
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
(二) 磷脂酰肌醇信号通路
激素（第一信使）
与G蛋白偶联受体结合
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活磷脂酶C(PLC)
PIP2
(第二信使）
IP3 和 DG
内质网 释放Ca2+
激活 蛋白激酶
C
细胞内生物效应 生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
2.通道跨膜信号转导
（1）化学门控通道 如Ach门控通 道，由α2、β、γ、δ五个亚基组成
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
A- 、 PO4不能扩散出细胞外 K+
A-
A-
A-
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
（4） 浓差力推动K+离子扩散出细胞外， 电场力阻止K+离子扩散出细胞外。两力
相等时K+净移动 为零，此时膜内 外电位差为K+的 平衡电位（Ek）
Diffusion force
人体及其他生物体的可兴奋 细胞在安静和活动时都存在电活 动，这种电活动称为生物电现象 （bioelectricity）。 如：心电图、脑电图、肌电图等
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
静息电位 Resting Potential（Rp）
细胞未受到 刺激时，存 在于细胞膜 内外的电位 差
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
细胞内生物效应 生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
硝酸甘油治疗心绞痛
硝酸甘油→NO↑→结合可溶性鸟苷酸环 化酶（GC）→三磷酸鸟苷（GTP）转变成 cGMP →激活PKG→舒张血管，增加血流量.
弗奇戈特、伊格纳罗及穆拉德1998 年获诺贝尔生生理理学/第医二章学生缩物电奖现象!及肌肉收
细胞的生物电现象
〔Na+〕i /〔Na+〕o = 1：12~14
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
静息状态下质膜内、外离子分布不均匀
生理学第二章生物电现象及肌肉收
膜外缩：
2.静息时K+的通透性 远大于Na+的通透性. C K+：CNa+= 50~100：1
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
静息状态下质膜对离子的通透性不同
Ek= 61.5• ln〔K+〕o /〔K+〕i
= – 94mV
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
结论: 1. Rp 由 K+扩散出细胞外所产生 2. Rp ≈ Ek 问题: 如果细胞外K+增高， Rp 的绝对
值会有什么变化？
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
1.第二信使跨膜信号Hale Waihona Puke Baidu导
有三类蛋白质涉及其中
（1）受体 第七个α-螺旋是识别 结合部位
（2）G蛋白 有十几种 由α、β、γ三个亚基组成 （3）效应器酶
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
G蛋白 + GDP 激活 G蛋白 + GTP α 与β、γ亚单位分离 激活
生理学第二章生物电现象及肌肉收
electrical attractive缩force
(3)机制:RP主要是由K+外流形成的；接近K+平衡电位
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
Ek= RT/ZF • ln〔K+〕o /〔K+〕i
R：Gas Constant ( 8.31 joule/ degree • gram molecule or 2 calorie/ degree • gram molecule)
squid
nerve
-50~-70mV
mammal red blood cell
-10mV
smooth muscle -50~-60mV
muscle
-70~-90mV
nerve
-70~-90mV
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
Bernstein 的膜学说（1902年）
1.细胞内外离子 不均匀分布 〔K+〕i /〔K+〕o = 28 ~ 35：1
细胞跨膜信号转导
人体要实现自身复杂 的功能及适应环境 的各种变化，细胞 之间必须有完善的 信息联系，即具有 信号转导功能。
（signal transduction）
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩
分类
1. 第二信使跨膜信号转导 2. 通道跨膜信号转导 3. 酶耦联受体介导信号转导
生理学第二章生物电现象及肌肉收 缩