生物电现象产生机制 (一)RP形成原理—K平衡电位 1.细胞内外K浓度分布不均 (胞内>>胞外) K外流 2.静息膜对K有选择的通透性 膜两侧电位差稳定某 3.带负电荷的蛋白质(A)留在胞内→K与 数值(K平衡电位) A隔膜相吸呈极化→对抗K的净流动 可见,RP主要由K平衡电位所形成,其大小取决于膜两侧K浓度差和膜对K*通透性。 K平衡电位(Ek)可用 Nernst公式计算 Ek=RTIZF In(K J/(K]=59.5 log[ k JK)(mv) 式中R为通用常数,T是绝对温度,Z是离子价,F是 Faraday常数,K为胞外钾离子浓 度,〖K勹为胞内钾离子浓度。 实际上,K平衡电位的实测值较理论计算值略小。这是因为构成静息电位除K外流外, 可能还有其他离子的少量流动有关。 (二)AP的产生机制 AP的产生—锋电位和Na平衡电位 (1)AP上升支:当细胞受刺激时,膜上Na通道被激活而开放,Na顺浓度梯度和电位 梯度瞬间大量内流,细胞内正电荷迅速增加,电位上升,膜内电位由负到0再到正(+30mv), 形成AP上升支(去极化和反极化)。即 ①[Nalo>Naj(12倍) ②静息时的电位差(外正内负)}Na内流↑→AP上升支 ③膜对Na的通透性↑ 膜内正电位↑≈浓度差 膜两侧电位差稳定某一数值(Na平衡电位) (2)AP下降支:当膜内正电荷足以抵抗Na内流,膜电位达到一个新的平衡点+30mv (即Na的平衡电位),Na通道逐渐失活而关闭,K通道逐渐被激活开放→Na内流停止, K快速外流,胞内电位迅速下降,恢复到兴奋前负电位状态(复极化)。负后电位由于复极 开始K外流↑→K在膜外蓄积↑→K外流↓所致:而正后电位可能是电压门控的K通 道在膜电位恢复到静息电位后,延迟一段时间后才关闭,或是生电性钠泵所致。 2.AP过程中膜电导的变化及测量 膜电导是指膜电阻的倒数,即G=1/R。它是膜允许离子从一侧运动到另一侧的能力的大 小,可理解为通透性。 膜片钳( patch clamp)实验:膜片钳是用负反馈电子线路装置,保持跨膜电位维持在特 定的去极化数值下,测定单个或几个通道蛋白中跨膜离子流( lon current),再计算出膜电 导的实验技术。该技术是由 Neher和 Sakmann等(1975年)建立的,1980 Clanp amplifier 10 8 年后被应用于离子通道的研究。膜片 钳可记录单通道离子电流,证实了膜 对离子通透性的改变其实质是离子通 道的开放和关闭,从而说明离子电流 的形成机制。与分子生物学技术和形 态学方法在离子通道研究中的联合应 用,证实了通道蛋白的分子结构和结二、生物电现象产生机制 （一）RP形成原理——K+ 平衡电位 1.细胞内外K+ 浓度分布不均 （胞内＞＞胞外） →K+ 外流 2.静息膜对K+ 有选择的通透性 3.带负电荷的蛋白质（A- ）留在胞内→K+ 与 → A- 隔膜相吸呈极化 → 对抗K+ 的净流动 可见，RP主要由K+ 平衡电位所形成，其大小取决于膜两侧K+ 浓度差和膜对K+ 通透性。 K+ 平衡电位（EK）可用Nernst公式计算： EK=RT/ZF·ln[K+ ]o/[K+ ]i=59.5 log[K+ ]o/[K+ ]i (mv) 式中R为通用常数，T是绝对温度，Z是离子价，F是Faraday常数，[K+ ]o为胞外钾离子浓 度，[K+ ]i为胞内钾离子浓度。 实际上，K+ 平衡电位的实测值较理论计算值略小。这是因为构成静息电位除K+ 外流外， 可能还有其他离子的少量流动有关。 （二）AP 的产生机制 1.AP的产生——锋电位和Na+ 平衡电位 （1）AP上升支：当细胞受刺激时，膜上Na+ 通道被激活而开放，Na+ 顺浓度梯度和电位 梯度瞬间大量内流，细胞内正电荷迅速增加，电位上升，膜内电位由负到 0 再到正(+30 mv)， 形成AP上升支（去极化和反极化）。即 ① [Na + ]o>>[Na+ ]i（12 倍） ②静息时的电位差（外正内负） →Na+ 内流↑→AP上升支 ③膜对Na+ 的通透性↑ ↓ 膜两侧电位差稳定某 一数值（K+ 平衡电位） 膜内正电位↑≈浓度差 ↓ 膜两侧电位差稳定某一数值（Na+ 平衡电位） （2）AP下降支：当膜内正电荷足以抵抗Na+ 内流，膜电位达到一个新的平衡点+30 mv （即Na+ 的平衡电位），Na+ 通道逐渐失活而关闭，K+ 通道逐渐被激活开放→Na+ 内流停止， K+ 快速外流，胞内电位迅速下降，恢复到兴奋前负电位状态（复极化）。负后电位由于复极 开始K+ 外流↑→ K+ 在 膜外蓄积↑→ K+ 外流↓所致；而正后电位可能是电压门控的K+ 通 道在膜电位恢复到静息电位后，延迟一段时间后才关闭，或是生电性钠泵所致。 2.AP 过程中膜电导的变化及测量 膜电导是指膜电阻的倒数，即 G =1/R。它是膜允许离子从一侧运动到另一侧的能力的大 小，可理解为通透性。 膜片钳（patch clamp）实验：膜片钳是用负反馈电子线路装置，保持跨膜电位维持在特 定的去极化数值下，测定单个或几个通道蛋白中跨膜离子流（ion current），再计算出膜电 导的实验技术。该技术是由 Neher 和 Sakmann 等（1975 年）建立的，1980 年后被应用于离子通道的研究。膜片 钳可记录单通道离子电流，证实了膜 对离子通透性的改变其实质是离子通 道的开放和关闭，从而说明离子电流 的形成机制。与分子生物学技术和形 态学方法在离子通道研究中的联合应 用，证实了通道蛋白的分子结构和结 10