电场作用下细胞膜电压时空特性的研究

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1、摘要＼／＼、、l细胞膜电压是生物细胞所独有的一个重要电学参数，主要是由细胞膜内外离子浓度的不同造成的。在外界电场、磁场或其它刺激之后，由于细胞自身的生物机制，这些离子在细胞膜内外不断的转运，从而形成动作电位：)／研究外电场作用下的细胞膜电压的变化规律是当前的一个热点。以往建立的细胞膜电压模型没有考虑细胞自身的膜电压和动作电位，而只是将细胞看成一个普通的物理模型，这种物理模型不能很好的反映真实的细胞膜电压变化规律。本文结合细胞膜内外Na+、K+、CI+、Ca2+等离子通道的丌闭和离子泵的运行机理，建立了外电场作用下细胞膜电压的生物模型，并在该模型的基

2、础上，更详尽地解释了外电场作用下细胞膜电压的变化规律。其研究方法是将外电场作用下的膜电压分为两部分：一部分是由外电场在细胞膜上形成的膜电压，它通过物理模型即可求得：另一部分是由细胞膜内外的离子浓度差所产生的膜电压，并且由于外电场的作用，这些离子的运动规律发生改变，它们所形成的膜电压已不同于无外电场作用的情况。最终，外电场作用下的膜电压等于这两部分膜电压的有机集成。从本文研究得知，通过所建立的生物模型得到的细胞膜电压具有复杂的时空特性，这与物理模型下的细胞膜电压有着显著的区别。从而更加逼近了外电场作用下真实细胞膜电压的变化规律。关键字：细胞膜电压动作

3、电位!￡暂离子通道时空特性AbstractTransmembranevoltageisanimportantelectricparameterofcell，whichiscausedbythedifferenceofionicconcentrationbetweenthemembrane’Sinsideandoutside．Afterthestimulationofexternalelectricfields，magneticfieldsortherestfactors，theseionstransportacrossthecellmembrane

4、andformtheactivepotential，whichijdeterminedbythebiologicmechanism．Whenacellisexposedintheexternalelectricfields，thechangingmleoftransmembranevoltagebecomesareasearchhotspotoftoday．Theoldmodelsofcelldon’tconsiderthetransmembranevoltageandactivepotential．Cellistreatedasageneralp

5、hysicalmodel，SOthesephysicalmodelsdon’treflectthereallawoftransmembranevoltage．ThispaperputforwardabiologicmodelbylinkingthemechanismoftheNa+，K+，CI+Ca2+ionicchannelsandionicpumps．OntIlebaseofthebiologicmodel．thereallawoftransmembranevoltagewhenaeelliSexposedintheextemalelectri

6、cfieldsiSclearlyelaborated．Thewayisthatthetransmembranevoltageisdividedintotwoparts：Oneisproducedbytheexternalelectricfields，whichisgainedthroughthephysicalmodel．Theotherisproducedbythedifferentionicconcentrationbetweenthemembrane’Sinsideandoutside．And，becausethemotionallawoft

7、heseionsexposedintheexternalelectricfieldsischanged，thetransmembranevoltageisdifferentfromtheonewithouttheexternalelectricfields．Finally,thetransmembranevoltagewhenacellisexposedintheexternalelectricfieldsequaltotheintegrationofthetwovoltages．Bytheargumentationofthepaper,thetr

8、ansmembranevoltageobtainedbythebiologicmodelhascomplicatedspa