生物医学工程-人体解剖生理和生物电现象课件.ppt

1、生物医学工程生物医学工程_人体解剖生理和生人体解剖生理和生物电现象物电现象Anatomy and physiology（解剖-生理）Bioelectric ponomena（生物电现象）2第二节第二节 细胞生物电现象细胞生物电现象生物电现象：生命活动中表现的电生物电现象：生命活动中表现的电现象。现象。心脏心脏 心电图心电图脑脑 生物电总和生物电总和 脑电图脑电图骨骼肌骨骼肌 肌电图肌电图胃肠平滑肌胃肠平滑肌 胃肠电图胃肠电图3电压钳技术（voltage clamp technique）Hodgkin 和Huxley 离子学说 检测含大量离子通道行为膜片钳技术（patch clamp techn

2、ique）Neher 和Sakmann 生物电分子机制 检测单一离子电流和电导4静息电位（resting potential）细胞安静状态下存在细胞膜内外两侧的电位差。膜内为负电位，膜外为正电位。维持在某一特定水平：肌细胞-70-90mV 腺细胞-40-70mV 红细胞-10mV56Nernst公式Ek=RTln K+o=59.5log K+o (mV)ZF K+I K+IE=59.5log PkK+o+PNaNa+o+PClCl-o PkK+i+PNaNa+i+PClCl-i7动作电位：指可兴奋细胞受到阈值以上的刺 激后，在静息电位基础上产生的 一个连续的膜电位瞬态变化。极化：指处于静息电位

3、状态 心肌细胞：-90mV 去极化：在静息电位基础上，膜电位减小 -70mV 超极化：在静息电位基础上，膜电位增大 -100mV 复极化：去极化 极化 反极化：在去极化过程中，膜电位倒转为正 +20mV8各种可兴奋细胞动作电位波形的形状、幅度和持续时间各不相同，但基本特征是均由去极相和复极相两部分组成。去极相：先慢后快 复极相：先快后慢9“全或无”定律 刺激强度太小，不能引发动作电位 刺激达到阈值时引发最大动作电位，并不因刺激 强度增加而改变幅度。可扩散性不衰减性：不因距离的增加而减弱。1011兴奋性（excitability）是指具有对刺激产生兴奋的能力或特性，兴奋性的高低可用阈值作为衡量指

4、标。阈值大表示兴奋性低，阈值小表示兴奋性高。兴奋性在同一细胞上的传导细胞膜任何一处发生兴奋而产生动作电位，都可沿着细胞膜迅速向周围传导，使整个细胞产生及原先刺激部位同样的动作电位。神经冲动传导机制12经典的神经细胞突触传递突触传递的过程及原理突触前过程 突触前神经元兴奋 前膜去极化 Ca2+通道开放 小泡外排到突触间隙 及前膜接触、融合 突触小泡前移突触后过程 递质作用后膜特异受体 后膜离子通道开/关 神经元兴奋 后膜动作电位 跨膜离子活动 13心脏的生物电活动心脏的主要功能是泵血。及骨骼肌一样，细胞膜的兴奋是触发心肌收缩的始动因素。心肌的动作电位也及骨骼肌动作电位有明显差异，使得心脏的收缩也

5、具有自身特点。因此，掌握心肌生物电活动规律，对于理解心肌的生理特性、心脏收缩活动规律及心律失常的发生机制都有重要意义。一、心肌细胞的分类14（一）工作细胞1.静息电位（resting potential）心室肌细胞的静息电位约为-90mV，普形成机制 主要是Ek，K+经IK1通道外流但Ek 为-94 mV，而RP为-90mV，表明还有其它因素参及（如Na+的内流）2.动作电位（action potential）1516机制（1）去极化过程：又称为0期（phase 0）从-90mV+30mV，约1ms去极化到阈电位（-70mV）快Na+通道开放，出现再生性Na+内流Na+顺电-化学梯度进入细胞内

6、去极化快通道（fast channel）快反应细胞（fast response cell）快反应动作电位（fast response action potential）（2）复极过程：从0期去极化静息电位1期（phase 1）从+30mV0mV 约10ms，由短暂的一过性外向电流（transient outward current,Ito）引起Ito通道在去极化到约-20mV时激活，为K+外流2期（Phase 2）：又称缓慢复极期。膜内电位停滞于0mV左右，常称平台期（plateau），持续约100150ms平台期初期，内向Ca2+电流及外向K+电流处于相对平衡状态，膜电位稳定在0mV左右。平

7、台期晚期，内向Ca2+电流逐渐减弱，外向K+电流逐渐增强，出现一种随时间推移而逐渐增强的微弱的净外向电流，导致膜电位缓慢地复极化。173期（phase 3）：又称快速复极末期。0mV左右-90mV，约100150ms。机制：L型Ca2+通道关闭，Ca+内流停止，而K+外流进行性增加所致。参及3期复极的K+通道*IK 在平台期逐渐增大的IK电流导致平台期的终止和触发3期复极，直至3期复极到-50mV左右才关闭。*IK1 去极化关闭，复极化恢复开放，膜对K+通透性进行性增大，K+外流不断增强，为再生性正反馈过程，导致膜快速复极化。4期（phase 4）：又称恢复期。膜电位稳定于-90mV，恢复细胞内外离子的正常分布Na+-K+泵 排Na+,摄K+，恢复Na+、K+的分布Na+-Ca2+交换体（Na+-Ca2+exchanger）Na+顺浓度梯度入，Ca2+逆浓度梯度外排。Na+-Ca2+交换是以跨膜Na+内向性浓度梯度为动力，最终也依赖于Na+-K+泵提供能量。18 结结 语语