神经元膜静息电位

大家可能听说过“生物电”现象，如一种名叫电鳗的鱼能
放电击昏猎物或来犯之敌。
图片1Biblioteka 意大利科学家Luigi Galvani证明神经受到电刺激时会引起
肌肉的颤动，也就是神经具备了电兴奋性，揭开了神经元的
传递电信号特性。
图片2
神经元电特性的化学基础
电流的本质是电荷在电场中的移动，神经的电活动不像金 属中电子的移动，而是带电离子在电场中移动。神经元膜 （membrane)上的跨膜电流由三个要素组成：
币ATP）
图片2
返回
离子的运动
离子通过离子通道进行跨膜运动受两个因 素影响:扩散和电学
1、扩散（diffusion)：从浓度高向浓度低区 域的净移动。
离子跨膜进行扩散要有两个条件 1.膜两侧有浓度差 2.离子通道打开（若关闭，离子不能通过膜）
２、电学：离子在电场作用下发生净移动。 与两个因素有关。
蛋白质是由20种氨基酸排列组合而成的分子。 一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基相互连接形成肽
键，许多个氨基酸互相连接就形成了蛋白质，也称多肽。 不同的按基酸组合形成不同的空间结构和形状。
通道蛋白——具有独特的三维结构
蛋白质形成了独特空间结构，有些膜上的蛋白质能形成像通 道一样形状，以使特定离子通过。主要有两种类型。
１）电位：又称电压。是施加在带电粒子 上力，电位越大，流过的电流越多。
２）电导：电阻的倒数。电荷从一点迁移 到另一点的相对能力，电导越大，流过的电 流越多。
离子跨膜进行电学运动要有两个条件 1.膜两侧要有电位差 2.离子通道打开（若关闭，离子不能
通过膜）
离子跨膜运动小结
由于磷脂双层中间的疏水性，单纯的磷脂双层的细胞膜对 水溶性离子（ Na+ ,K+，Ca+和Cl-）不具通透性。
若胞内浓度为100mmol/L Ｋ离子，膜外的浓度为5mmol/L， 两者相差20倍，达到-80mV的平衡电位，只需要胞内很少的 Ｋ离子流到胞外，胞内浓度只降低了0.00001。
已知某一离子跨膜浓度差，可以计算其平衡电位。
静息电位——K离子的平衡电位
静息条件下，神经元膜内外存 在着各种不同浓度的离子。 胞内为高钾、低钠。 胞外为低钾、高钠。
静息时，只有K通道处于开放， 此时的电位为K离子平衡电位， 大约为-80mV。
实际静息电位为-65mV，原因是 还有少量的Na持续漏入细胞。
平衡电位
钾通道的发现
钾通道的选择性通透是决定静息电位的重要因素。 加州大学旧金山分校的Jan等成功的测定了一类钾通道的氨
基酸序列。
他们在培育果蝇时发现了一种对乙醚产生晃动的果蝇， 称为Shaker。进一步研究表明，这种异常行为是一种钾通 道受损伤引起的。利用分子生物学技术，Jan等找到了大量 不同的钾通道，包括维持神经元膜电位的钾通道。
基础篇之二 讲神经元膜静息电位
引言
传递和处理信息是神经元的独特之处， 神经元是通过产生电信号来实现信息传导的， 那么神经元如何才能实现这一目标呢？
第三讲 神经元膜的静息电位
一、化学特性 二、离子的运动 三、静息膜电位的离子基础
神经元电特性的起源
1751年，Franklin（弗兰克林）出版了《Experiment and Observations on Electricity》，宣告了对电现象一次全新的 认识。
此电位是由电荷的跨膜不均衡 分布引起的。
电压计 微电极
内
外
平衡电位（equilibrium potential)
a图，胞内的钾盐浓度为胞外的20倍，而此时没有离子 通道存在，膜电位是多少？
b图，在此基础上在膜上加入K离子通道，并且是开放 状的， 胞内的K离子由穿过细胞膜到达胞外，此时膜 电位怎么变化？（以胞外为0）胞内的K离子会一直流 下去吗？
神经元膜上存离子通道蛋白，在其打开时能形成通道让水 溶性的离子通过。
离子通过离子通道进行跨膜运动受三个因素影响 浓度差 电位差 离子通道的开放（电导增大，若关闭则电导为０）
返回
什么是静息电位
膜电位:是指在任何状态下神 经元膜内外差用符号Vm。
静息电位：静息（相对于电信 号传递的时期）时神经元的膜 电位。一般为—65mV（膜外 当作０），也就是说静息时膜 内比膜外低65mV。
1、神经元膜内外的盐溶液：提供带电离子 2、神经元膜：将内外隔开形成电场 3、跨膜蛋白质：离子在膜内外电场移动的通道
1、膜内外的盐溶液
水: 是神经元膜内外溶液的主 要成份。带电的原子（离子） 溶解其中。水分子最重要的特 性是它不均衡的电荷分布，因 此具有极性。
离子(ion)：带有电荷的原子或 分子称为离子。带正电荷的称 为阳离子（cation),带负电荷的 称为阴离子（anion)。生物体 内常见阳离子有：Na+ ,K+和 Ca2 + 。常见阴离子为Cl-
极性共价键 固体NaCl溶解过程
2、神经元膜——由磷脂组成
磷脂：是神经元膜的主要化学构件。 既含有亲水的极性“头”（含磷酸）和 又含有另一疏水性的非极那“尾”（含 碳氢链）。尾尾相对的双层磷脂将细胞 质和细胞外液分隔开来。
（细胞外）
（磷脂双层）
（极性“头”） （非极性“尾”）
（细胞内）
3、跨膜蛋白质
离子通道（ion channel)：打开时，只允许特定离子通过，如 钾通道(只允许钾离子通过）,钠通道（只允许钠离子通过）， 钙通道等。打开时让离子从高浓度流向低浓度，不需能量。
图片1
离子泵(ion pump)：不仅允许离子通过，而且还能像泵一样
将离子从低浓度向高浓度转运，需要消耗能量（分解能量货
另一个例子是被称为Weaver鼠，该鼠难以保持正常姿势和 运动，是由于小脑神经元中钾通道一个氨基酸突变，导致 钾通道空间结构的变化，使得Na+和K+都能通过通道。
许多遗传性神经疾病，如某种类型的癫痫，可能是由特定 K通道突变引起的。
c图， K离子不再进行扩散，进出达到平衡，为什么？
电位差与浓度差的驱动力正好相反，达到平衡。此时的 膜电位称为平衡电位。精确平衡某种离子的浓度差的电 位称为该离子平衡电位，简称平衡电位。
平衡电位的特点
只要膜内外存在浓度差，当离子通道开放后，Ｋ+的净运动， 膜电位便逐步达到Ｋ+的平衡电位。