《生理学》细胞的基本功能-3细胞的电活动课件.ppt

1、第第节：细胞的生物电现象节：细胞的生物电现象静息电位静息电位(resting potential,RP)动作电位动作电位(action potential,AP)膜电位膜电位 (Membrane Potential)Membrane Potential)（一）静息电位（一）静息电位细胞内微电极记录细胞内微电极记录The value for the resting membrane potential一、细胞的生物电活动及其产生机制一、细胞的生物电活动及其产生机制静息电位静息电位+-+-u 细胞膜在安静状态下存在于膜内外间的电位差细胞膜在安静状态下存在于膜内外间的电位差u 内负外正内负外正u 神

2、经、骨骼肌、心肌：神经、骨骼肌、心肌：-7-70 0-90 mV-90 mV 成分成分细胞内液细胞内液(mEq/L)细胞外液细胞外液(mEq/L)阳离子阳离子Na+10147K+1404Ca2+52Mg2+272阴离子阴离子Cl-25114HPO42-802HCO3-1030 1 1、细胞膜内外存在离子浓度差：膜内、细胞膜内外存在离子浓度差：膜内K K+高，膜外高，膜外NaNa+高高 2 2、细胞膜在不同情况下对各种离子通透性不同，、细胞膜在不同情况下对各种离子通透性不同，安静时对安静时对K+K+通透性大通透性大形成静息电位的离子基础形成静息电位的离子基础 静息电位的产生机制静息电位的产生机制

3、 安静状态：安静状态：膜内膜内K K+浓度高、膜对浓度高、膜对K K+的通透性大的通透性大K K+顺浓度差外流顺浓度差外流 (阴离子不能通过细阴离子不能通过细胞膜胞膜)膜外电位膜外电位、膜内电位、膜内电位(内内负外正负外正)随着随着K K+外流增多外流增多膜内外电膜内外电位差位差K K+外流阻力外流阻力K K+外流的阻力外流的阻力 (电位差电位差)和动力（浓度差）相等和动力（浓度差）相等膜电膜电位稳定于某一数值位稳定于某一数值 (K+K+平衡电位平衡电位)。Na+Cl-Organic anionsK+Na+Cl-OrganicAnionsK+电化学梯度是电荷和化学梯度的综合，二者决电化学梯度是

4、电荷和化学梯度的综合，二者决进行易化扩散的离子的流向。进行易化扩散的离子的流向。安静状态时膜对安静状态时膜对K+K+具有通透性具有通透性If K+channels are open+K+K+K K+外流形成外流形成 K K+平衡电位平衡电位神经纤维神经纤维电势能电势能30K+1 K+P-浓差势能浓差势能K K+的平衡电位的平衡电位(equilibrium potential)iOkKKZFRTElnR-R-气体常数；气体常数；T-T-绝对温度；绝对温度；Z-Z-离子价；离子价；F-F-法拉第常数法拉第常数Ek=59.5logK+oK+i(mV)实际值比计算值略小，与膜对实际值比计算值略小，与膜

5、对Na+Na+有很小的通透性有关。有很小的通透性有关。NernstNernst公式：公式：Currents during resting membrane potentialK+outward current is much stronger than Na+inward current.Lots of K+channels are open,few Na+channels are open at rest.决定决定RP的因素的因素1.1.跨膜跨膜K K+浓度差：浓度差：2.2.膜对膜对K K+的通透性的通透性KK+o o RPRPRPRP3.Na3.Na+泵活动泵活动图2-12 动 作电 位

6、 示意 图 以及 动 作电 位 期间 膜 电位 的 变化 过程m v 去极化静息电位超极化 刺激 复极化 时间 +25 -90 0记录电极在膜外记录电极进入膜内 潜伏期 动作电位5m s 反极化正后电位负后电位二、动作电位二、动作电位(action potential,AP)细胞受到刺激时，膜电位发生的一次快速、可逆的电位翻转。细胞受到刺激时，膜电位发生的一次快速、可逆的电位翻转。极化极化 去极化去极化除极化除极化 (反极化反极化)复极化复极化超极化超极化常用术语常用术语锋电位锋电位图2-12 动 作电 位 示意 图 以及 动 作电 位 期间 膜 电位 的 变化 过程m v 去极化静息电位超极

7、化 刺激 复极化 时间 +25 -90 0记录电极在膜外记录电极进入膜内 潜伏期 动作电位5m s 反极化正后电位负后电位动作电位的形成机制动作电位的形成机制NaNa+的平衡电位的平衡电位去极化去极化 细胞受到有效刺激细胞受到有效刺激NaNa+通道开通道开放放NaNa+顺电顺电-化学梯度内流化学梯度内流膜外电膜外电位位、膜内电位、膜内电位(去极化去极化)内负外正变成内内负外正变成内正外负正外负电位差成为电位差成为NaNa+内流阻力内流阻力对抗对抗NaNa+内流内流NaNa+内流的动力内流的动力 (浓度浓度差差)与阻力与阻力 (电位差电位差)相等相等Na+Na+的平的平衡电位。衡电位。阈电位阈电

8、位(threshold potential)当刺激使静息电位减小到某个临界值时，膜上的电当刺激使静息电位减小到某个临界值时，膜上的电压门控压门控Na+Na+通道突然大量开放而爆发动作电位，这个临通道突然大量开放而爆发动作电位，这个临界膜电位数值称界膜电位数值称阈电位阈电位阈电位一般比静息电位绝对阈电位一般比静息电位绝对值小约值小约10102020mVmV。复极化复极化 膜电位达到膜电位达到NaNa+平衡电位时，平衡电位时，NaNa+通道关闭、通道关闭、K K+通道开通道开放，放，K K+外流外流形成动作电位的下降支，并最终恢复到静息电形成动作电位的下降支，并最终恢复到静息电位水平。位水平。超极

9、化超极化 动作电位复极化达到静息电位水平后，产生超极化动作电位复极化达到静息电位水平后，产生超极化后电位（正后电位），是由于钠钾泵对离子的不对称转运后电位（正后电位），是由于钠钾泵对离子的不对称转运所至（生电性钠泵）所至（生电性钠泵）。兴兴 奋奋 性性1 1、兴奋性、兴奋性 (excitability)(excitability)：细胞对外界刺激发生反应的能力。细胞对外界刺激发生反应的能力。细胞受刺激时产生动作电位的能力。细胞受刺激时产生动作电位的能力。兴奋兴奋 (excitation)(excitation)：细胞产生了动作电位。细胞产生了动作电位。时间时间强度强度 强度强度 持续时间持续时

10、间 强度强度-时间变化率时间变化率2.2.刺激的三要素刺激的三要素3.3.*阈刺激（阈强度、阈值）阈刺激（阈强度、阈值）兴奋性兴奋性 阈值阈值1 概念概念：固定后两个参数，固定后两个参数，引起组织产生引起组织产生 反应（反应（动作电位动作电位）所需的最小刺激强度。）所需的最小刺激强度。意义：意义：动作电位或兴奋产生的条件动作电位或兴奋产生的条件(1)(1)细胞必须具有兴奋性：细胞必须具有兴奋性：通道处于可激活状态。通道处于可激活状态。(2)(2)刺激必须是有效刺激：使膜电位降低到阈电位。刺激必须是有效刺激：使膜电位降低到阈电位。阈强度阈强度(threshold intensity)：又称阈值。

11、阈值。u 能引起组织兴奋的最小刺激强度。能引起组织兴奋的最小刺激强度。u 使膜的静息电位去极化达到阈电位的最小刺激强度。使膜的静息电位去极化达到阈电位的最小刺激强度。u 低于或高于阈强度的刺激分别称为阈下刺激或阈上刺激。低于或高于阈强度的刺激分别称为阈下刺激或阈上刺激。u 兴奋性与阈强度成反比。兴奋性与阈强度成反比。u 阈强度是衡量组织兴奋性的指标。阈强度是衡量组织兴奋性的指标。1 1绝对不应期绝对不应期 2 2相对不应期相对不应期 3 3超常期超常期4 4低常期低常期细胞在兴奋后兴奋性的变化细胞在兴奋后兴奋性的变化分期分期 兴奋性兴奋性 原因原因 持续时间持续时间绝对不应期绝对不应期 钠通道

12、均失活钠通道均失活 0-60mV0-60mV相对不应期相对不应期 正常正常 少数钠通道复活少数钠通道复活 -60-80-60-80mVmV超常期超常期 正常正常 多数钠通道复活多数钠通道复活 -80-90-80-90mVmV 低常期低常期 正常正常 超极化超极化 -90-90mVmV兴奋性变化分期兴奋性变化分期局部电流局部电流局部电流局部电流 (local current)（二）局部兴奋及其特征（二）局部兴奋及其特征 No summation时间总和时间总和空间总和空间总和动作电位的传导动作电位的传导1.1.无髓纤维和一般可兴奋细胞无髓纤维和一般可兴奋细胞2.2.有髓纤维：跳跃式传导有髓纤维：

13、跳跃式传导 (saltatory conduction)局部电流发生在相局部电流发生在相邻的郎飞氏结之间。邻的郎飞氏结之间。传导速度快。传导速度快。Spread of the action potential along an unmyelinated(A)and a myelinated(B)axon动作电位的动作电位的“全或无全或无”现象现象 在同一细胞上，动作电位大小不随刺激强度和在同一细胞上，动作电位大小不随刺激强度和传导距离而改变。传导距离而改变。（1 1）动作电位的形态和大小与刺激强度无关）动作电位的形态和大小与刺激强度无关 （2 2）不衰减传导）不衰减传导局部反应与局部反应与APAP的区别的区别区别区别 局部反应局部反应 APAP刺激强度刺激强度 阈下刺激阈下刺激 阈或阈上刺激阈或阈上刺激钠通道开放数钠通道开放数 少少 多多膜电位变化幅度膜电位变化幅度 小小 大大全或无特点全或无特点 无无 有有总和现象总和现象 有有 无无传播特点传播特点 电紧张扩布电紧张扩布 不衰减扩布不衰减扩布