22细胞的生物电现象.ppt

第二节第二节 细胞的生物电现象和兴奋性细胞的生物电现象和兴奋性2021/6/161生物电现象生物电现象n静息电位静息电位0-70mV+ + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制2021/6/162记录到静息电的实验示意图记录到静息电的实验示意图2021/6/163静息电位存在的证据：静息电位存在的证据：（（甲甲））当当A A、、B B电电极极都都位位于于细细胞胞膜膜外外，，无无电电位位改改变变，，证明膜外无电位差证明膜外无电位差乙乙））当当A A电电极极位位于于细细胞胞膜膜外外，， B B电电极极插插入入膜膜内内时时，，有有电电位位改改变变，，证证明明膜膜内内、、外间有电位差外间有电位差丙丙））当当A A、、B B电电极极都都位位于于细细胞胞膜膜内内，，无无电电位位改改变变，，证明膜内无电位差证明膜内无电位差2021/6/164静息电位静息电位(resting (resting potential)potential)n概念概念－细胞处于相对安静状态时，－细胞处于相对安静状态时，细胞细胞膜内外膜内外存在的存在的电位差电位差。

n神经细胞神经细胞 -70 -70～～-90mV-90mVn骨骼肌细胞骨骼肌细胞 -70 -70～～-90mV-90mVn心肌细胞心肌细胞 -90mV -90mVn红细胞红细胞 -10mV -10mV2021/6/165§ 极化极化－安静时存在于膜两侧内负外正的状态－安静时存在于膜两侧内负外正的状态§ 超极化超极化－膜内负值加大－膜内负值加大§ 去（除）极化去（除）极化－膜内负值减小－膜内负值减小§ 复极化－复极化－去极化去极化→极化极化相关概念相关概念2021/6/166n产生机制－产生机制－膜的离子流学说膜的离子流学说n细胞膜两侧带电离子的不均衡分布细胞膜两侧带电离子的不均衡分布n细胞膜对各种离子通透性不同细胞膜对各种离子通透性不同静息电位的静息电位的产生机制产生机制2021/6/167哺乳动物神经轴突内外的离子浓度哺乳动物神经轴突内外的离子浓度哺乳动物神经轴突内外的离子浓度哺乳动物神经轴突内外的离子浓度2021/6/168举例：离子的平衡电位举例：离子的平衡电位2021/6/169平衡电位的计算与静息电位的实验证明平衡电位的计算与静息电位的实验证明①Nernst①Nernst公式的计算公式的计算 E EK K=RT/ZF=RT/ZF• •ln[Kln[K+ +] ]O O/[K/[K+ +] ]i i =59.5 log[K=59.5 log[K+ +] ]O O/[K/[K+ +] ]i i EK ≈ -90mV ENa≈+50mV② Hodgkin ② Hodgkin 和和 Katz Katz的实验的实验 在在枪枪贼贼巨巨大大神神经经纤纤维维测测得得RPRP值值为为-77mv,-77mv,与与NernstNernst公公式式的的计算值（计算值（-87mv-87mv）基本符合。

基本符合③③人工改变人工改变[K[K+ +] ]O O/[K/[K+ +] ]i i，，RPRP也发生相应改变也发生相应改变 如：轴突管内置换等张如：轴突管内置换等张Nacl,RPNacl,RP消失（即消失（即[K[K+ +] ]i i↓→RP↓↓→RP↓））2021/6/1610静息电位形成机制：细胞膜对的离子选择性通透和静息电位形成机制：细胞膜对的离子选择性通透和离子的吸附作用离子的吸附作用 通透性：通透性：K K+ + ＞＞ Cl Cl- - ＞＞ Na Na+ + ＞＞ A A- -2021/6/1611形成阻止K+外流电场力形成促进K+外流浓差力细细胞胞内内钾钾浓浓度度高高于于细细胞胞外外膜外正电荷↑膜内负电荷↑K+外流A-滞留在膜内表面K+外流达到平衡,形成静息电位=2021/6/1612关于静息电位的小结关于静息电位的小结1.1.定义和相关概念定义和相关概念2.2.产生机制：产生机制：A A：细胞膜内外离子分布不均衡：细胞膜内外离子分布不均衡B B：细胞膜对离子具有选择通透性：细胞膜对离子具有选择通透性C C：静息电位接近钾离子的平衡电位：静息电位接近钾离子的平衡电位D D：钠泵的生电活动建立和维持膜两侧的离：钠泵的生电活动建立和维持膜两侧的离子浓度差子浓度差2021/6/1613关于静息电位的小结关于静息电位的小结3.3.影响因素影响因素A A：血钾（相当于细胞外钾）浓度：血钾（相当于细胞外钾）浓度B B：细胞膜对钾离子和钠离子的通透性：细胞膜对钾离子和钠离子的通透性C C：钠泵的生电活动水平：钠泵的生电活动水平2021/6/1614+ + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + +0-70mV-5540动作电位动作电位动作电位动作电位( ( ( (锋电位锋电位锋电位锋电位) ) ) )超射超射n过程过程n上升支－去极化上升支－去极化n下降支－复极化下降支－复极化n后电位后电位二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制2021/6/1615动作电位动作电位(action potential AP)(action potential AP)可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电位基础可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电位基础上发生一次短暂的、可逆的上发生一次短暂的、可逆的, ,并可向周围扩布并可向周围扩布的电位波动称为动作电位。

的电位波动称为动作电位APAP实验现象实验现象2021/6/1616！记忆！记忆- -与与APAP相关的概念相关的概念: :极极 化化: :以膜为界，外正内负的状态以膜为界，外正内负的状态 去极化去极化: :膜内外电位差向小于膜内外电位差向小于RPRP值的方向变化的过程值的方向变化的过程超极化超极化: :膜内外电位差向大于膜内外电位差向大于RPRP值的方向变化的过程值的方向变化的过程复极化复极化: :去极化后再向极化状态恢复的过程去极化后再向极化状态恢复的过程反极化反极化: :细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负 的极性反转过程的极性反转过程后电位：后电位：锋电位下降支最后恢复到锋电位下降支最后恢复到RPRP水平以前，一种水平以前，一种时间较长、波动较小的电位变化过程时间较长、波动较小的电位变化过程 包括：包括：负后电位负后电位= =去极化后电位，去极化后电位，后去极化后去极化 正后电位正后电位= =超极化后电位，超极化后电位，后超极化后超极化2021/6/1617n机制机制n上升支－上升支－NaNa+ +内流（内向电流）内流（内向电流）n下降支－下降支－K K+ +外流（外向电流）外流（外向电流）n后电位－后电位－NaNa+ +－－K K+ +泵泵动作电位动作电位动作电位动作电位( action potential)( action potential)( action potential)( action potential)2021/6/16180-70mV-5540 + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - -NaNa+ +KK+ + - - - -- - - -+ + + ++ + + +- - - -KK+ + 钠泵钠泵KK+ +NaNa+ + ATP2021/6/1619动作电位机制的实验证据动作电位机制的实验证据2021/6/1620动作电位机制的实验证据动作电位机制的实验证据2021/6/1621阈下刺激阈下刺激阈刺激阈刺激阈上刺激阈上刺激局部电位：局部电位：局部兴奋局部兴奋动作电位：动作电位：可传播的兴可传播的兴奋奋刺激与膜电位刺激与膜电位2021/6/1622n阈电位：阈电位：能产生动作电位的临界膜电位能产生动作电位的临界膜电位数值。

数值n局部电位局部电位：可兴奋细胞受到阈下刺激时，：可兴奋细胞受到阈下刺激时，产生的小于阈电位的电位产生的小于阈电位的电位动作电位的相关概念动作电位的相关概念动作电位的相关概念动作电位的相关概念2021/6/1623特征：特征： A：是非衰减（疲劳）式传导的电位是非衰减（疲劳）式传导的电位 B：具有：具有“全或无全或无”的现象：即同一细胞的现象：即同一细胞上的上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象变的现象 C：动作电位的产生是细胞自身的特点，：动作电位的产生是细胞自身的特点，与刺激无关（非刺激相关性）与刺激无关（非刺激相关性）意义：意义： AP的产生是的产生是细胞兴奋的标志细胞兴奋的标志 概念：概念：兴奋，兴奋性兴奋，兴奋性动作电位的特点和意义动作电位的特点和意义2021/6/1624特点：特点： A A：：具具有有刺刺激激相相关关性性，，非非““全或无全或无””现象现象B B：：电电紧紧张张方方式扩布式扩布C C：：具具有有总总和和效应效应局部电位局部电位2021/6/1625阈下刺激的时间性和空间性总和阈下刺激的时间性和空间性总和2021/6/1626提醒！提醒！：： 1.1.刺刺激激：：①①在在细细胞胞膜膜内内施施加加负负相相电电流流（（或或膜膜外外施施加加正正相相电电流流））刺刺激激时时，，会会引引起起超超极极化化，，不不会会引发引发APAP；相反，会引起去极化，引发；相反，会引起去极化，引发APAP；； ②②刺刺激激分分：：阈阈刺刺激激、、阈阈上上刺刺激激、、阈阈下下刺刺激激，，前前二二者者能能使使膜膜电电位位去去极极化化达达到到阈阈电电位位引引发发APAP；；后后者者只只能能引引起起低低于于阈阈电电位位的的去去极极化化（（即即局局部电位）不会引发部电位）不会引发APAP。

2. 2.阈电位：是激活阈电位：是激活电压门控性电压门控性NaNa+ +通道通道的临的临界值即阈电位先引发一定数量的界值即阈电位先引发一定数量的NaNa+ +通道开放，通道开放，NaNa+ +迅速大量内流后，再引发更多数量的迅速大量内流后，再引发更多数量的NaNa+ +通道通道开放，爆发开放，爆发APAP 因此，因此，当膜电位达到阈电位后，导致当膜电位达到阈电位后，导致NaNa+ +通通道开放与道开放与NaNa+ +内流之间出现再生性循环内流之间出现再生性循环2021/6/1627n无髓神经纤维－局部电流无髓神经纤维－局部电流动作电位的传导动作电位的传导动作电位的传导动作电位的传导＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋ ＋＋ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－＋＋ ＋＋ ＋＋－－ －－ －－＋＋ ＋＋ ＋＋－－ －－ －－＋＋ ＋＋ ＋＋2021/6/1628动作电位的传导动作电位的传导动作电位的传导动作电位的传导n有髓神经纤维－跳跃式有髓神经纤维－跳跃式2021/6/1629动作电位传导特点动作电位传导特点 （（1 1）绝缘性）绝缘性  （（2 2）双向性）双向性   （（3 3）不衰减性）不衰减性  （（4 4）不可融合性）不可融合性  （（5 5）相对不疲劳性）相对不疲劳性动作电位传递速度的影响动作电位传递速度的影响 （（1 1）生物材料的导电性）生物材料的导电性  （（2 2）动作电位的特性）动作电位的特性2021/6/1630细胞兴奋及其恢复过程中兴奋性的变化细胞兴奋及其恢复过程中兴奋性的变化2021/6/1631组织兴奋后兴奋性变化过程示意图组织兴奋后兴奋性变化过程示意图组织兴奋后兴奋性变化过程示意图组织兴奋后兴奋性变化过程示意图100%0兴兴 奋奋 性性 水水 平平abcde2021/6/1632动作电位动作电位动作电位动作电位与与与与兴奋性变化兴奋性变化兴奋性变化兴奋性变化的关系的关系的关系的关系时间（时间（ms)ms)细细胞胞內內电电位位(mV)(mV)兴兴奋奋性性水水平平静息电位静息电位兴奋水平兴奋水平动作电位曲线动作电位曲线兴奋性变化曲线兴奋性变化曲线 0 0-90-90 100% 100%-80-80a ad db bc ce e2021/6/1633Resting静息静息Activation激活激活Inactivation失活失活电压依赖性电压依赖性Voltage-dependence时间依赖性时间依赖性Time-dependence复活复活reactivation细胞兴奋及其恢复过程中兴奋性变化的原因细胞兴奋及其恢复过程中兴奋性变化的原因2021/6/1634动作电位动作电位动作电位动作电位与与与与兴奋性变化兴奋性变化兴奋性变化兴奋性变化的关系的关系的关系的关系时间（时间（ms)ms)细细胞胞內內电电位位(mV)(mV)兴兴奋奋性性水水平平静息电位静息电位兴奋水平兴奋水平动作电位曲线动作电位曲线兴奋性变化曲线兴奋性变化曲线 0 0-90-90 100% 100%-80-80a ad db bc ce e2021/6/1635神经纤维动作电位的细胞外记录神经纤维动作电位的细胞外记录n神经干复合动作电位神经干复合动作电位n双向动作电位双向动作电位n单相动作电位单相动作电位2021/6/1636小结小结小结小结n掌握静息电位和动作电位的概念及形成机制；极化、去极化、复极化和超极化等相关概念；动作电位的特点和传导方式。

n熟悉细胞兴奋后兴奋性的变化过程；阈电位的概念；局部电位的特点n了解细胞膜两侧离子分布的特点和膜的离子流学说2021/6/1637 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！。