细胞的电活动专家讲座

恩格斯在100多年前就指出：“地球上几乎没有一个改变发生而不一样时显示出电改变”。人体及生物体活细胞在平静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象（bioelectricity）。细胞生物电现象是普遍存在，临床上广泛应用心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不一样器官和组织活动时生物电改变表现。1细胞的电活动专家讲座第1页（一）膜电容和膜电阻细胞膜电缆学说细胞外液和细胞内液均为含电解质液体，能够看作为两个导体，有一定电阻；膜电容：

细胞膜脂质双层类似于一个平板电容器，相对地视作绝缘体，所以细胞膜含有显著电容特征。一、细胞膜被动电学特征2细胞的电活动专家讲座第2页跨膜电位：

当膜上离子通道开放而引发带电离子跨膜流动时，就相当于在电容器上充电或放电而产生电位差，称为跨膜电位或简称为膜电位。膜电阻：对带电离子而言，膜电导就是膜对离子通透性。3细胞的电活动专家讲座第3页二、静息电位(restingpotential，RP)

1.概念：

指细胞未受刺激时细胞膜两侧存在外正内负电位差。

2.测量方法：

细胞内电位统计方法。

4细胞的电活动专家讲座第4页统计装置：一对测量电极一个放在细胞外表面，另一个连接玻璃微电极。当微电极刺入膜内时，统计仪器上显示一个突然电位跃变，表明细胞膜内外两侧存在着电位差。存在于平静细胞表面膜两侧，简称静息电位。5细胞的电活动专家讲座第5页

细胞外电位统计细胞内电位统计6细胞的电活动专家讲座第6页数值:骨骼肌约-90;神经约-70;平滑肌约-55;红细胞约为-10mV.7细胞的电活动专家讲座第7页静息电位特征：①通常是平稳直流电位（但在一些神经细胞和平滑肌细胞也可出现自发性静息电位波动）；②不一样细胞静息电位数值能够不一样，而且只要细胞未受刺激、生理条件不变，这种电位将连续存在。

8细胞的电活动专家讲座第8页极化：静息时膜两侧所保持外正内负状态；超极化：膜内外电位差数值向膜内负值加大方向改变时，称为膜超极化；去极化：膜内电位向负值减小方向改变，称为去极化；反极化：去极化至零电位后膜电位深入变为正值称为反极化。膜电位高于零电位部位称为超射。复极化：细胞先发生去极化，然后再向正常平静时膜内所处负值恢复。与静息电位相关概念9细胞的电活动专家讲座第9页(二)静息电位产生机制：膜学说：1902年Bernstein认为生物电现象各种表现，主要是因为细胞内外离子分布不均匀以及在不一样状态下，细胞膜对不一样离子通透性不一样→离子跨膜扩散。10细胞的电活动专家讲座第10页1.离子跨膜扩散驱动力：

浓度差

＋→方向和速度

电位差

电化学驱动力11细胞的电活动专家讲座第11页(1)静息状态下质膜内、外离子分布不均匀2.静息电位形成

12细胞的电活动专家讲座第12页①K+通透性较高：非门控钾通道

神经纤维、心肌细胞膜②Na+有一定通透性;③Cl-不存在原发性主动转运→被动分布;④Ca2+通透性很低→忽略⑤有机负离子几乎不通透(2)静息状态下质膜对离子通透性不一样13细胞的电活动专家讲座第13页静息状态下质膜对离子通透性不一样14细胞的电活动专家讲座第14页

(3)静息电位产生机制:主要是由K+外流形成；靠近K+平衡电位。15细胞的电活动专家讲座第15页3.钠泵生电作用:钠泵生电作用对RP贡献并不很大16细胞的电活动专家讲座第16页4.影响静息电位原因①细胞外K+浓度改变；②膜对K+和Na+相对通透性;③钠-钾泵活动水平。

17细胞的电活动专家讲座第17页三、动作电位及其产生机制(一)细胞动作电位(actionpotential，AP)。

在静息电位基础上，可兴奋组织或细胞受到一个适当刺激时，其膜电位发生一次快速、可逆、并有扩布性电位改变,称为动作电位。它是细胞兴奋标志。18细胞的电活动专家讲座第18页19细胞的电活动专家讲座第19页1.动作电位波形:峰电位：动作电位主要部分后电位：

低幅而迟缓负后电位（后去极化）正后电位（后超极化）20细胞的电活动专家讲座第20页2.动作电位特征：①“全或无”性质当刺激未达阈值时，动作电位不会出现，一旦到达阈电位水平，动作电位便快速产生，并到达最大值，其幅度和波形不随刺激强度增强而增大。②可传输性动作电位能沿细胞膜向周围不衰减性传导，其幅度和波形一直保持不变。21细胞的电活动专家讲座第21页（二）动作电位产生机制

当膜受到刺激而发生通透性改变时，带电离子将沿着电化学驱动力方向发生跨膜运动，并引发膜电位改变。

22细胞的电活动专家讲座第22页

内向电流:正电荷由膜外流入膜内;

内向电流→膜去极化；

外向电流:正电荷由膜内流出膜外;

外向电流→膜复极化或超极化。

在静息电位条件下→Na+受到很强内向驱动力

在锋电位期间→K+受到很强外向驱动力23细胞的电活动专家讲座第23页1.锋电位上升支：细胞受刺激时→膜对Na+通透性突然增大→Na+快速内流→造成膜内负电位快速消失,因为膜外Na+较高势能,Na+继续内移,出现超射。

锋电位上升支是Na+快速内流造成,靠近于Na+平衡电位。24细胞的电活动专家讲座第24页2.锋电位下降支：

因为Na+通道激活后快速失活→Na+电导↓,同时膜结构中电压门控性K+通道开放→K+电导↑；在很强外向驱动力作用下→K+快速外流。锋电位下降支是K+外流所致。25细胞的电活动专家讲座第25页26细胞的电活动专家讲座第26页

AP上升支AP下降支27细胞的电活动专家讲座第27页3.后电位

负后电位:

复极时快速外流K+蓄积在膜外侧附近，暂时妨碍了K+

外流。

正后电位:

生电性钠泵作用。28细胞的电活动专家讲座第28页（三）动作电位传输

29细胞的电活动专家讲座第29页（1）在无髓鞘神经纤维上：局部电流30细胞的电活动专家讲座第30页图2-16无髓鞘神经纤维兴奋传输原理31细胞的电活动专家讲座第31页（2）有髓鞘神经纤维上：跳跃式传导32细胞的电活动专家讲座第32页（四）缝隙连接6个连接蛋白单体(亲水性孔道)33细胞的电活动专家讲座第33页缝隙连接特征：通常是开放→允许水溶性分子和离子经过膜电阻很低→AP经过流经缝隙连接局部电流直接传输到另一个细胞

缝隙连接意义：

使相临细胞对一些信号作出协同反应,出现同时化活动。34细胞的电活动专家讲座第34页四、可兴奋细胞及其兴奋性（一）兴奋和兴奋性概念变迁

活组织或细胞对刺激发生反应能力，称为兴奋性，而由刺激引发反应，称为兴奋。其中刺激是因，反应是果。35细胞的电活动专家讲座第35页

在近代生理学中：兴奋性是指细胞受到刺激时产生动作电位能力。兴奋就是指产生了动作电位，或者说产生了动作电位才是兴奋。36细胞的电活动专家讲座第36页（二）可兴奋细胞凡在接收刺激后能产生动作电位细胞，称为可兴奋细胞。

全部可兴奋细胞都必定含有电压门控钠通道或电压门控钙通道，它们在受刺激后这些离子通道被激活产生动作电位。

神经冲动肌肉电改变（AP）收缩腺体分泌37细胞的电活动专家讲座第37页（三）阈刺激刺激：指细胞所处环境原因改变。

阈刺激：在刺激连续时间以及刺激强度对时间改变率不变情况下，刚能引发细胞兴奋或产生动作电位最小刺激强度。

阈下刺激阈上刺激阈刺激→衡量细胞兴奋性指标38细胞的电活动专家讲座第38页（四）细胞兴奋后兴奋性改变

39细胞的电活动专家讲座第39页绝对不应期：当出现锋电位时期内，不能再接收任何强大刺激而出现新锋电位。此时Na+通道是失活状态，细胞兴奋性降低到零。相对不应期：

绝对不应期之后一定时间内，细胞对阈上剌激可发生兴奋。标志着一些失活Na+通道已