神经元电信号传导.ppt

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1、第二章电信号在神经元上的产生和传导(ImpulseFormationandConduction)一.生物电研究简史二.神经元的细胞膜结构特点三.静息膜电位四.动作电位五.神经元整合Neurobiology一.发展简史：DuBoisReymond(1849)记录到静息电位和动作电位。Helmholtz(1850)测量了神经干上的冲动传导速度，证明了神经活动不同于电活动。JuliusBernstein(1871)提出膜学说来解释神经和肌肉的电现象。一.发展简史：J.Z.Young（1936）发现枪乌贼的巨轴突，直径1mm,长数百mm。1939年

2、美国的H.J.Curtis,K.S.Cole和英国的A.L.Hodgkin,A.F.Huxley发明了微电极技术，用细胞内记录方法，显示动作电位出现时，膜电导的变化。A.L.Hodgkin,A.F.Huxley和Eccles共获1963年诺贝尔生理学、医学奖。1949年A.L.Hodgkin和B.Katz提出离子学说。1976年ErwinNeher,BertSakmann建立了膜片钳（patchclamp）技术，使记录单离子通道的活动成为可能。获1991年诺贝尔生理学、医学奖。简介几个常用的生理学术语应激性（irritability）：有机

3、体对环境变化能给出相应反应的能力。刺激（stimulus）：内、外环境的变化。阈值（threshold）：能引起有机体（组织、细胞）发生反应的最小刺激强度。阈上刺激：大于阈值的刺激。阈下刺激：小于阈值的刺激。兴奋性（excitability）：有机体（神经元）对刺激发生反应（产生动作电位）的能力，包括兴奋（excitation）和抑制（inhibitory）两种表现形式。兴奋（excitation）：有机体（细胞）受到阈上刺激时，其反应表现为由不动到动（产生动作电位），由动的慢到动的快，称为兴奋。抑制（inhibitory）：有机体（细胞）

4、受到阈上刺激时，其反应表现为由动到不动（产生超极化电位），由动的快到动的慢，称为抑制。二.神经元的细胞膜结构特点神经元的细胞膜是由脂质双层分子为支架其内镶嵌着蛋白质构成的。细胞膜的作用：界膜：运输：易化扩散（离子通道、运载体）主动运输（离子泵、质子泵）通道运输在膜上的通道蛋白质帮助下完成。如钠离子通道、钾离子通道、钙离子通道等。离子扩散通量的多少，与膜两侧离子的浓度差及电场力有关。通道的开放（激活）或关闭（失活）由“闸门”调控，闸门开、关迅速。化学门控通道:：由化学物质引起闸门开、关。电压门控通道：由膜电位变化引起闸门开、关。钠-钾泵（钠泵

5、）：转运Na+和K+，为两个亚单位组成的二聚体蛋白质。具有ATP酶活性，能分解ATP供能，也就是Na+-K+依赖式ATP酶。生物泵：为镶嵌在细胞膜中的特殊蛋白质。活动时，需提供能量，逆浓度差转运。如钠泵、钾泵、钙泵等。钠泵的生理意义：形成和维持膜内高K＋，膜外高Na＋的不均衡离子分布状态。这一不均衡分布是对生物电产生、维持神经肌肉的正常兴奋性所必需的。三、静息电位(RP)（一）概念及测量1、★概念：★特征：膜外为正，膜内为负。（外正内负）细胞静息时，细胞膜两侧存在的电位差。++++++++++++++++三.静息电位(restingpote

6、ntialRP)2.RP实验现象：3.证明RP的实验：（甲）当A、B电极都位于细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差。（乙）当A电极位于细胞膜外，B电极插入膜内时，有电位改变，证明膜内、外间有电位差。（丙）当A、B电极都位于细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差。4、测量：数值：多在-10～-100mV之间哺乳动物肌细胞或神经细胞：-70～-90mV红细胞：-6～-10mV负值是指膜内电位低于膜外电位的数值。5.静息电位的产生机制A.静息电位的产生条件(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性通透

7、性：K+＞Cl-＞Na+＞A-B.RP产生机制的膜学说:膜内：静息状态下细胞膜内外主要离子分布及膜对离子通透性(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性通透性：K+＞Cl-＞Na+＞A-B.RP产生机制的膜学说:[K＋]i顺浓度差向膜外扩散[A-]i不能向膜外扩散[K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓(负电场)[K+]o↑→膜外电位↑(正电场)膜外为正、膜内为负的极化状态当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP结论:RP的产生主要是K＋向膜外扩散的结果。∴RP=K+的平衡电位（二）★产生机制（以神经细胞为例）——离子流学说1.产生条件：（1

8、）膜两侧离子分布不均衡；细胞内：K+、蛋白质离子(A-)浓度高；细胞外：Na＋和Cl－的浓度高。细胞静息时，膜对K+通透性大对Na＋通透性很小对A-几乎没有通透性（2）膜对各种离