生物物理作业5.doc

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1、1、通过Nernst方程计算下列离子的平衡电位钾：钠：，氯：，取温度为解：，当温度为时，上式变为，求解得到钾离子的平衡电位为-101.4mV；同理可得，2、用Nernst方程推导Donnan平衡。答：钾离子的Nernst方程为，；氯离子的Nernst方程为，，由得，即，即Donnan平衡3、说明泵的作用及其不平衡转运产生的重要后果。答：在静息状态时，虽然膜对钠离子的通透性比钾离子低，但驱动力是高的，因此，钠离子的内流，可以近似地看成钾离子的外流。这种流动在短期内不会对膜电位产生影响，但如果没有离子泵的作用，一段时间后，膜

2、内外的离子浓度梯度会发生变化，电位将趋于零。静息电位的梯度是由离子泵来维持的。泵对钠离子和钾离子的转运是不平衡的，每水解一分子的ATP，通常转运3个钠离子出细胞，转运2个钾离子入细胞，这种不平衡的转运产生了一些重要的后果：1、产生了净电荷的跨膜转运，因而说离子泵是生电的，由泵产生的电流使膜超极化。2、由于钠离子和钾离子的跨膜被动移动是不等的，为了维持浓度梯度，钠离子通过离子通道的内流必须等于泵产生的外流。3、由于可通透离子在电化学梯度的作用下跨膜做被动转运，但细胞内的大的阴离子不能做跨膜转运，如果没有泵的作用，离子本身的

3、分布将造成细胞内的渗透压高于细胞外，水将逆着渗透梯度进入细胞内。由于泵的有效转运，平衡了细胞内外离子的不均衡分布，使细胞维持稳定的渗透压。4、简述动作电位产生的离子机制。答：根据Hodgkin、Huxley和Katz的离子学说，动作电位产生的离子机制可以概括为如下几要点：1、处于静息状态时时，由于细胞内、外存在着各种离子的浓度差（如，有机离子等），，而膜对这些离子通透性不同，，使得轴突膜内外维持着-70mV的静息电位。2、当轴突受到电刺激是，膜产生去极化，使得膜对钠离子、钾离子的通透性发生变化。首先是钠离子的电控门通道活

4、化，膜对钠离子的通透性大大增强，，允许钠离子大量涌入，使膜内电位变正，这更加速了膜的去极化。这种再生式的正反馈，产生很大的内向，使得膜爆发式的去极化，出现超射，这便构成了动作电位的上升相。3、紧接着钠离子通道失活，使得向内下降。4、钠离子通道失活化的同时，钾离子通道活化，钾电导大大增加，，钾离子外流形成很大的外向，这就构成了动作电位的下降相。5、依靠膜上的钠泵（）完成排钠离子，摄入钾离子的任务，维持膜内外离子浓度差，从而恢复静息水平。5、Hodgkin的双通道模型的数学表达式和各参数的意义是什么？答：为一常数，是钾电导的

5、最大值，也是一常数，是钠电导的最大值；n是一无量纲的变量，代表了某种粒子或过程处于正确位置时才能打开钾通道的概率；m和h分别描述钠离子电导的增加和减少过程。m为钠通道活化过程参数，表示激活过程中某一特性粒子处于钠通道中的正确位置时的概率为m，即打开通道中一个“门闩”的概率，所以m又称开门参数，取值在[0,1]中变化。h为钠通道失活过程参数，表示某一特性粒子或集团移动的结果关闭钠通道的概率为h，取值在【0，1】中变化。