1、神经元的电生理特性动作电位（ Action Potential）动作电位（ Action Potential）概念 可兴奋细胞在受到有效刺激后产生的一过性的电位活动特点 瞬时、可逆、可扩布动作电位（ AP）组成去极相、超射、复极相、峰电位、后电位(后去极化和后超级化 )mV+200- 20- 40- 60- 80膜内电位 去极化超射峰电位零电位复极化负后电位正后电位不同心肌细胞动作电位- 70 极化超极化动作电位（ AP）的机制内向离子流 带正电的离子由膜外流入膜内，膜电位减小，膜去极化。外向离子流 带正电的离子由膜内流出膜外或带负电的离子由膜外流入膜内，膜电位增大。提问：Ca2+ Na+K
2、+Cl-因此：mV+200- 20- 40- 60- 80膜内电位刺激去极化超射峰电位零电位复极化负后电位正后电位动作电位的去极化相： 内向离子流动作电位的复极化相： 外向离子流动作电位（ AP）的机制静息状态下 K+ 和 Na+ 受到电化学驱动力分析K+ ： CF与 EF大小相等，方向相反，电化学驱动力为 0Na+ ： CF与 EF方向相同，向细胞内扩散的电化学驱动力很大。RPEK但膜对 Na+ 的通透性很小。ECF = Vm-EECF(Na+) = RP-E(Na+) = -70-(+60 mV) = -130 mV动作电位（ AP）的机制AP期间细胞膜通透性的变化1963年， Hodgk
3、in 和 Huxley 发明电压钳（ The voltage clamp）技术获诺贝尔奖。Alan Lloyd Hodgkin Andrew Fielding Huxley 应用 负反馈 原理，使跨膜电位维持恒定，记录到的补偿电流可以反映出细胞跨膜离子电流的大小。 根据 欧姆定律， I=VG。 计算出膜电导的变化情况。 对于带电离子来说， 膜电导 就是 膜通透性 的同义语 。动作电位（ AP）的机制电压钳 -药理学实验动作电位期间的膜电流包括钠电流和钾电流两种成分应用 K+ 通道阻断剂 TEA（四乙胺），外向电流消失。应用 Na+ 通道阻断剂 TTX（河豚毒），内向电流消失。动作电位（ AP）
4、的机制动作电位的钠学说： AP形成的离子基础是膜上 Na+ 通道通透性突然增大，Na+ 内流；随后 K+ 通道通透性增加， K+ 外流形成的。证明实验动作电位期间两种离子通透性的变化改变细胞外的钠离子浓度，可影响AP的速度和幅度。动作电位（ AP）的机制电压门控离子通道与膜通透性的关系电压门控通道（ Volage-gated Channel）化学门控通道（ Chemical-gated Channel）机械门控通道（ Mechanical-gated Channel）漏通道（ Leak Channel）膜离子通道的类型 outsideSelectivityfilterNa+insideK+ “
5、leak”channels K+K+动作电位（ AP）的机制膜片钳（ Patch clamp）技术和单通道离子电流的记录1976年，德国 Neher & Sakmann 发明了膜片钳技术1991年，获诺贝尔奖。Neher Sakmann膜片钳技术 可以记录到单通道的电流，观测单个离子通道的活动规律。动作电位（ AP）的机制膜片钳（ Patch clamp）记录Electrode and a cellA. 记录方法B. 大鼠肌细胞 Na通道电流动作电位（ AP）的机制电压门控 Na+ 和 K+ 通道电导与 AP的关系电压门控 Na+ 通道的特点： 电压依赖特性 时间依赖特性：快激活、快失活电压门
6、控 K+ 通道的特点：电压依赖特性时间依赖性：延迟激活、几乎不失活inactivation(-90 mV) Activated(-90 to +35 mV) (+35 to -90 mV,delayed)Resting(-90 mV)ActivationgateNa+ Na+inactivationNa+SelectivityfilterResting(-90 mV)insideK+ K+Slow activation(+35 to -90 mV)动作电位（ AP）的机制 AB段 ，神经细胞静息时，非门控的 K 渗漏通道一直开放， K 外流，膜两侧的电位表现为 外正内负 ； BC段 ，神经细胞
7、受刺激时，受刺激部位的膜上门控的 Na 通道打开，Na 大量内流，膜内外的电位出现反转，表现为 外负内正 ； CD段 ，门控的 Na 通道关闭，门控的 K 通道打开， K 大量外流，膜电位恢复为静息电位后，门控的 K通道关闭；一次兴奋完成后， 钠钾泵 将细胞内的 Na+泵出，将细胞外的 K 泵入，维持细胞内 K 浓度高和细胞外 Na浓度高的状态，为下次兴奋做好准备。K+K+SelectivityfilterNa+insideoutsideK+ “leak”channels SelectivityfilterNa+Activated(-90 to +35 mV)2K+3Na+K+Na+ATP A
8、DPNa+ -K+ pumpinsideoutside动作电位（ AP）的传播动作电位在无髓鞘神经纤维上的 传导 形式： 局部电流（ local current） 双向性 安全性 不衰减性传导的特点图 动作电位在神经纤维上的传导动作电位（ AP）的传播AP在有髓鞘神经纤维上的传导形式： 跳跃式传导（ Saltatory conduction）动作电位从一个郎飞氏结跨越区间“跳跃”到下一个郎飞结。意义 传导速度大大增加 节约能量动作电位（ AP）的传播不同神经纤维的传导速度动作电位（ AP）的传播脱髓鞘疾病 多发性硬化、格林 -巴利综合征动作电位（ AP）的特点当刺激未达阈值时 ， 动作电位不会出现 ， 一旦达到阈电位水平 ， 动作电位便迅速产生 ， 并达到最大值 ， 其幅度和波形不随刺激的强度增强而增大 。“全或无”现象（“ all or none” )在同一细胞上的传播不衰减 ， 幅度和波形始终不变 。不衰减传播多个动作电位以脉冲式发放 ， 不会相互融合 。脉冲式发放总结动作电位的组成1动作电位的产生机制2动作电位的特点4动作电位的传播3
