第二章 第三节细胞的生物电现象

第二章第三节细胞的生物电现象第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五细胞的生物电现象

第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五细胞的生物电现象●静息电位：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的恒定电位差。●动作电位：细胞活动时，细胞膜内外存在的变化的电位波动。2.RP实验现象：第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五生物电现象的产生机制化学现象要在膜两侧形成电位差，必须具备两个条件：①膜两侧的离子分布不均，存在浓度差；②对离子有选择性通透的膜。

膜两侧[K+]差是促使K+扩散的动力，但随着K+的不断扩散，膜两侧不断加大的电位差是K+继续扩散的阻力，当动力和阻力达到动态平衡时，K+的净扩散通量为零→膜两侧的平衡电位。通透膜选择性通透膜第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期五二、静息电位(restingpotentialRP)及其产生机制(一)静息电位的概念

1.概念：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。2.实验现象：第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期五3.证明RP的实验：（甲）当A、B电极都位于细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差。（乙）当A电极位于细胞膜外，B电极插入膜内时，有电位改变，证明膜内、外间有电位差。（丙）当A、B电极都位于细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差。第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期五

4.与RP相关的概念：静息电位:细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。膜电位:因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位（membranepotential）。

RP值:哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为-70～-90mV，红细胞约为-10mV左右。

RP值描述:RP↑→膜内负电位↑(-70→-90mV)=超极化RP↓→膜内负电位↓(-70→-50mV)=去极化第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期五极化内外两侧电位维持内负外正的稳定状态去极化或除极化膜内负电位减小甚至由负转正超极化膜内负电位增大复极化先去极化，再向静息电位水平恢复第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期五(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀

[Na+]i＞[Na+]o≈1∶10,[K+]i＞[K+]o≈30∶1[Cl-]i＞[Cl-]o≈1∶14,[A-]i＞[A-]o≈4∶1（二）静息电位的产生机制1.静息电位的产生条件主要离子分布：膜内：膜外：第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性

通透性：K+＞Cl-＞Na+＞A-第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五

静息状态下细胞膜内外主要离子分布及膜对离子通透性第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五2.RP产生机制的膜学说:∵静息状态下①细胞膜内外离子分布不均；②细胞膜对离子的通透具有选择性:K+＞Cl-＞Na+＞A-∴[K＋]i顺浓度差向膜外扩散[A-]i不能向膜外扩散[K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓(负电场)[K+]o↑→膜外电位↑(正电场)膜外为正、膜内为负的极化状态当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP结论:RP的产生主要是K＋向膜外扩散的结果。

∴RP=K+的平衡电位第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五二、动作电位(AP)及其产生机制(一)动作电位的概念

1.概念：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,并可向周围扩布的电位波动称为动作电位。2.AP实验现象：第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五细胞的动作电位

动作电位(AP）——可兴奋细胞受阈(阈上)刺激后，在静息电位基础上产生的短暂的、可扩布的膜电位波动。动作电位是细胞兴奋的过程和标志。

动作电位的过程：

锋电位上升支(去极相)下降支(复极相)后电位动作电位*其中锋电位是动作电位的主要部分。第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期五去极化上升支下降支3.动作电位的图形刺激局部电位阈电位去极化零电位反极化（超射）复极化（负、正）后电位第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期五ab:锋电位上升支---去极化

bc：锋电位下降支---复极化

abc：锋电位

cd：后电位-90mv-70mvab0mv+40mvcd第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期五4.动作电位的特征：①是非衰减式传导的电位。②具有“全或无”的现象：即同一细胞上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象。

5.动作电位的意义：

AP的产生是细胞兴奋的标志。

第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期五6.与AP相关的概念:极化:以膜为界，外正内负的状态。去极化:膜内外电位差向小于RP值的方向变化的过程。超极化:膜内外电位差向大于RP值的方向变化的过程。复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。反极化: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。阈电位:引发AP的临界膜电位数值。局部电位:低于阈电位的去极化电位。后电位：锋电位下降支最后恢复到RP水平以前，一种时间较长、波动较小的电位变化过程。

第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期五1.AP产生的基本条件:①膜内外存在[Na+]差:[Na+]i：[Na+]O≈1∶10；②膜在受到阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加：

即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。（二）动作电位的产生机制第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五2.AP的产生机制:AP上升支AP下降支第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五当细胞受到刺激细胞膜上少量Na+通道激活而开放Na+顺浓度差少量内流→膜内外电位差↓→局部电位当膜内电位变化到阈电位时→Na＋通道大量开放Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引→再生式内流∵[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵2.AP的产生机制:膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支）Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放K＋顺浓度差和膜内正电位的吸引→K＋迅速外流膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支）Na+泵出、K+泵回，∴离子恢复到兴奋前水平→后电位第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五第二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五结论：

①AP的上升支由Na＋内流形成；下降支由K＋外流形成；后电位由Na＋－K＋泵活动引起。

②AP的产生不消耗能量；AP的恢复消耗能量（Na＋－K＋泵的活动）。

③AP=Na＋的平衡电位。第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五（三）、动作电位的引起

1、阈电位阈电位（TP)定义：引起膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位数值。阈电位的特性：引起膜上电压门控性Na+通道大量开放。

第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期五膜上电压门控Na+通道快速大量开放的原因Na+再生性循环(正反馈)

阈强度刺激

膜去极化达阈电位

一定数量Na+通道开放

Na+内流膜进一步去极化

大量的Na+通道开放（Na+通道的激活）+第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期五（2）、TP的大小：比RP小10—20mv（3）、AP与TP关系：

AP是TP所触发的。（4）、TP与RP关系：距离大小影响兴奋性高低，兴奋性的高低与细胞的静息电位和阈电位的差值呈反变关系。第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期五2、局部电位及其特性

1）.局部电位（局部反应）：

阈下刺激引起膜上Na+通道少量开放，在受刺激膜的局部出现较小的去极化。第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期五第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期五特点：①不具有“全或无”现象(具有等级性)。其幅值可随刺激强度的增加而增大。②电紧张方式扩布（不能远传）。其幅值随着传播距离的增加而减小。③具有总和效应：时间性和空间性总和。第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五时间性总和空间性总和第三十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五(四)动作电位的传导1、传导原理：局部电流第三十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五静息部位膜内为负电位，膜外为正电位兴奋部位膜内为正电位，膜外为负电位在兴奋部位和静息部位之间存在着电位差膜外的正电荷由静息部位向兴奋部位移动膜内的负电荷由兴奋部位向静息部位移动形成局部电流膜内：兴奋部位相邻的静息部位的电位上升膜外：兴奋部位相邻的静息部位的电位下降去极化达到阈电位，触发邻近静息部位膜爆发新的AP局部电流：第三十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五动作电位与局部电位的主要区别动作电位局部兴奋所受刺激阈或阈上刺激

阈下刺激膜去极化程度达阈电位不达阈电位与刺激强度关系全或无正比传播范围不