生物电及电压门控性离子通道精选课件.ppt

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1、关于生物电及电压门控性离子通道1第一页，本课件共有42页2本节的主要内容w静息电位(resting potential)w动作电位(action potential)w电压门控性离子通道（重点：Na+通道）第二页，本课件共有42页3细胞的生物电现象w静息电位(resting potential)w动作电位(action potential)第三页，本课件共有42页4静息电位(resting potential)AL HodgKin and AF Huxley,two famous physiologists at University of Cambridge in EnglandWinner

2、s of the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963第四页，本课件共有42页5第五页，本课件共有42页6第六页，本课件共有42页7第七页，本课件共有42页8 静息电位（RP）：细胞在安静状态下，存在于膜内外的电位差,又称跨膜静息电位。RP为膜内较膜外为负，且长时稳定在此相对 固定水平，此种内负外正的状 态又称极化（polarization）状态。第八页，本课件共有42页9静息电位的产生机制Julius Bernstein 1839-1917w1902年，Bernstein就提出膜学说：由膜结构中钠泵在消耗ATP的情况下形成的膜内高K+和膜外高N

3、a+状态，是产生各种细胞生物电现象的基础。w静息电位的产生是由于K+进行跨膜扩散，外移达到其电-化学平衡电位的结果第九页，本课件共有42页10一、膜内外离子的不平衡分布第十页，本课件共有42页11二、细胞膜对离子的选择性通透第十一页，本课件共有42页12三、生电性钠钾泵维持浓度差第十二页，本课件共有42页13第十三页，本课件共有42页14膜在安静状态下，K+以易化扩散的形式外移：wK+外移动力：浓度差。结构基础：膜在安静状态下只对K+有通透性。wK+外移阻力：移到膜外的K+所造成的外正内负的电场力。w当K+外移的动力与阻力相等时，膜内外不再有K+的净净移动，而此时膜两侧的电位差稳定在某一数值，

4、称为K+平衡电位。也是RP。wK+平衡电位的数值，由膜两侧初始存在的K+浓度差的大小决定的。第十四页，本课件共有42页15Nernst方程第十五页，本课件共有42页16动作电位（action potential)第十六页，本课件共有42页17 动作电位：是指细胞受到有效刺激后，在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位快速的倒转和复原。第十七页，本课件共有42页18Properties of the APw“全或无”（最重要）w是可以沿细胞膜向周围迅速传播，直至整个细胞的质膜都依次发生动作电位，而且在传播的过程中是不衰减的，其幅度和波形始终保持不变w发生后的一段时间内，对任何强度的刺激都不再发

5、生反应，这段时间称为不应期，大致与锋电位持续的时间相当。第十八页，本课件共有42页19动作电位的产生机制wNa+的不均匀分布w电压门控性Na+通道w安静时内负外正的电场引起Na+快速、大量内流wNa+的平衡电位（全或无）第十九页，本课件共有42页20Experiments from Hodgkin&Kats第二十页，本课件共有42页21Experiments from Hodgkin&Huxley电压钳技术电压钳技术药理学实验药理学实验内内向电流向电流外外向电流向电流第二十一页，本课件共有42页22第二十二页，本课件共有42页23动作电位的传导第二十三页，本课件共有42页24w是以“局部电流”

6、的形式传导的。w局部电流：在已兴奋的细胞膜和与它相邻的未兴奋的细胞膜之间，由于电位差的出现而发生电荷移动，称为局部电流（local current）。w运动方向是：在膜外的正电荷由未兴奋段移向已兴奋段，而膜内的正电荷由已兴奋段移向未兴奋段。w结果：造成邻近未兴奋的细胞膜去极化达阈电位，出现它自己的动作电位。第二十四页，本课件共有42页25动作电位在有髓神经纤维上的传导第二十五页，本课件共有42页26u有髓纤维受到外来刺激时，动作电位只能在邻近刺激点的郎飞结处产生，因而局部电流也只能发生在相邻的郎飞结之间，其外电路要通过髓鞘外面的组织液。u使动作电位的传导表现为跨过每一段髓鞘而在相邻的郎飞结处相

7、继出现，这称为兴奋的跳跃式传导（saltatory conduction）。u跳跃式传导时的兴奋传导速度快得多；还是一种更“节能”的传导方式。第二十六页，本课件共有42页27 离子通道第二十七页，本课件共有42页28History In 1955,Alan Hodgkin and Richard Keynes of Cambridge University first proposed that cell membranes contain ion channels.Hodgkin第二十八页，本课件共有42页29History During the late 1960s and 1970s,B

8、ertil Hille of the University of Washington and Clay Armstrnog of the University of Pennsylvania began to obtain evidence for the existence of such channels.HilleArmstrong第二十九页，本课件共有42页30History The final“proof”emerged through the work of Bert Sakmann and Erwin Neher at the Max Planck Institute in t

9、he late 1970s and 1980s who developed techniques to monitor the ion current passing through a single ion channel.NeherSakmann第三十页，本课件共有42页31离子通道的基本特性w不同的离子通道是相互独立的。w通道是孔洞而不是载体。w离子通道的化学本质是蛋白质结构。w通道对离子通透的特异性依赖于孔洞大小、离子形成氢键的能力及通道内位点相互作用的强度。第三十一页，本课件共有42页32第三十二页，本课件共有42页33第三十三页，本课件共有42页34电压门控性离子通道第三十四页，本

10、课件共有42页35a-亚单位（亚单位（Na+、Ca2+、K+通道通道)第三十五页，本课件共有42页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（电压传感装置，起开关作用电压传感装置，起开关作用）Contains positive charged amino acids(lysine and/or arginine)Senses volta

11、ge across membrane:Regulates pore openingP loop（S5和和S6之间的环，构成通道内衬，分子筛之间的环，构成通道内衬，分子筛）uIon selectivity第三十六页，本课件共有42页37第三十七页，本课件共有42页38Voltage-gated Na+channelsuIn 1978,these channels were first purified(Agnew et al.)from electric eel electric organs.uSodium channels were the first voltage-gated ion c

12、hannels to be cloned(Noda et al.1984).uIt has been shown that the sodium channel from rat brain is a heterotrimeric protein containing subunits,1 and 2.uWhereas heart and skeletal muscle contain just and 1 subunits.uTTX can block it and inhibit the transport of Na+.第三十八页，本课件共有42页39第三十九页，本课件共有42页40第四十页，本课件共有42页41第四十一页，本课件共有42页01.03.2023感感谢谢大大家家观观看看第四十二页，本课件共有42页