生理学-细胞的基本功能

生理学Physiology第8版第二章细胞的基本功能第三节细胞的电活动细胞的生物电现象一切活细胞无论处于静息或活动状态都存在着电活动，这种电活动称为生物电。细胞膜内外在静息状态下存在着电位差（静息电位）在一定的刺激下，膜内外的电位差会发生变化，产生动作电位。记录方法：细胞外记录法细胞内微电极记录法第三节细胞的电活动5++++++一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都是存在电活动，这种电活动称为生物电现象。其中包括静息电位和动作电位。细胞的生物电现象第三节细胞的电活动细胞的跨膜电位：（transmembranepotential,TMP，MP）指存在于细胞膜两侧的电位差。MP：静息电位（restingpotential,RP）动作电位（actionpotential,AP）第三节细胞的电活动Amplifier0-30-60-90mVReferenceelectrodeRecordingelectrode<0.1mmicroelectrodeZeropotentialdifferencewhentwoelectrodesareinthebath.第三节细胞的电活动Amplifier0-30-60-90mVReferenceelectrodeRecordingelectrodeZeropotentialdifferencewhentwoelectrodesareinthebath.第三节细胞的电活动Amplifier0-30-60-90mVWhentherecordingelectrodeenterstheaxon,anegativepotentialdifferenceisseen.----++++----++++Insideaxon第三节细胞的电活动RP的概念：安静时存在于细胞膜两侧外正内负的电位差。RP范围：﹣10～﹣100mV.骨骼肌细胞：﹣90mV，神经细胞：﹣70mV，平滑肌细胞：﹣55mV，RBC：﹣10mV静息电位第三节细胞的电活动膜电位变化中的几种状态极化（Polarization）：膜两侧存在的内负外正的电位状态。去极化（Depolarization）：膜电位绝对值逐渐减小的过程。复极化（Repolarization）：膜电位去极化后逐步恢复极化状态的过程。超极化（Hyperpolarization）：膜电位绝对值高于静息电位的状态。超射（Overshoot）：膜电位去极化到0电位如进一步变为正值则称为反极化，膜电位高于0电位的部分称为超射。第三节细胞的电活动TimeMembranepotential(mV)600-70-90RestingpotentialDepolarizationHyperpolarizationRepolarization

Overshoot第三节细胞的电活动静息电位产生机制1、膜两侧的离子浓度差[Na+]O是膜内的10倍，[K+]i是膜外的30倍（一）离子跨膜扩散的两个条件2、膜对离子的通透性安静时，膜主要对K+通透电化学驱动力：跨膜的离子浓度差和电位差的代数和。第三节细胞的电活动（二）静息电位形成的离子机制第三节细胞的电活动静息电位形成的机制在上述条件下，K+顺浓度差从膜内向膜外扩散（负电物质不能外移，极少Na+内移）→膜外侧形成一层正电荷（正电位）、膜内侧为一层负电荷（负电位）→膜外侧的正电场力与[K+]差的动力达到平衡时，K+的净通量为零，此时的MP即RP，相当于K+的平衡电位（EK）。第三节细胞的电活动（三）RP机制的证明1、用Nernst公式计算的EK理论值与实测的RP非常接近。Nernst公式：Ex=RT/ZF·ln[x+]o/[x+]iR气体常数，T绝对温度，F法拉第常数，Z原子价在温度为29.2℃，离子价位单价时，上式简化为Ex=60lg[x+]o/[x+]i则EK=60lg[K+]o/[K+]i(mV)第三节细胞的电活动Amplifier0-30-60-90mVChangingK+

concentration2、改变膜外[K+]→MP？一定范围，[K+]o

RP

，反之则反第三节细胞的电活动EK=60log[K+]o140Measuredvalue第三节细胞的电活动偏差解释：①有少量Na+内漏（极少;Cl-）；②钠泵生电作用的影响第三节细胞的电活动RP机制的证明3、用四乙铵（TEA）阻断K+通道

RP

或消失4、测离子电流（I）或电导（G）

安静时主要是GK（PK）GK=IK/(EM－EK)第三节细胞的电活动因为细胞膜在安静状态下对K＋的通透性最大，所以细胞膜电位最接近K＋的平衡电位（EK）。结论RP—K+顺化学梯度由膜内向膜外扩散所形成的电-化学平衡电位第三节细胞的电活动当达到K+平衡电位时：A、细胞膜两侧K+浓度梯度为零B、细胞膜外K+浓度大于膜内C、细胞膜两侧电位梯度为零D、细胞膜内较膜外电位相对较正E、细胞膜内侧K+的净外流为零EBA、Na+

B、K+

C、Ca2+

D、CI-当神经细胞处于静息电位时，电化学驱动力最小的离子是：当神经细胞处于静息电位时，电化学驱动力最大的离子是：C第三节细胞的电活动动作电位（actionpotential，AP）指膜受刺激后在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原。第三节细胞的电活动AP的波形及构成AP，锋电位（spikepotential,SP）构成：AP=去极相（上升支）+复极相（下降支）/=SP+后电位（负后电位+正后电位）幅度：|-70|

+50mV=|120|Mv(-70

-90

+30

+50mV)；

=|RP|+超射值(E)=|EK|+ENa

第三节细胞的电活动第三节细胞的电活动AP的特性

（1）“全或无”特性

“无”：刺激小于阈值，不能产生AP；

“全”：刺激达到或＞阈值

MP（RP）

阈电位

爆发AP.

AP一旦产生，其不再随阈上刺激而改变，也不随传播距离的增加而减小。

（2）不衰减传导

（3）互不融合，即SP不会发生总合

第三节细胞的电活动AP的概念、意义概念：指给细胞一次有效刺激，在细胞膜RP基础上发生的一次快速而可逆的、可向远处传播的电位波动。意义：兴奋的标志，传播信息，触发各种外部活动。AP产生条件①RP；②膜两侧的离子浓度差；③膜对离子的通透性：先Na+后K+。第三节细胞的电活动膜去极化达到使Na+(或Ca2+)通道突然大量开放而爆发AP的临界膜电位值。一般比RP小10～20mV.对Na+的驱动力：

EM－ENa=﹣70mV－(+60mV)=﹣130mV阈电位（thresholdpotential,TP）第三节细胞的电活动电紧张电位（electrotonicpotential）

定义：指由膜的被动电学特性决定其空间分布的膜电位。（物理因素造成的MP变化）

特征：（1）其幅度与刺激相关，无“全或无”特征；（2）呈衰减性扩布；（3）无不应期，可发生空间总和时间总和。第三节细胞的电活动局部电位

具有等级性：局部电位值随刺激强度增强而增大，不是“全或无”的电紧张性扩布：向周围呈衰减性传导具有总和效应：没有不应期时间总和，多个刺激在同一部位连续给予空间总和，多个刺激同时在相邻部位给予

去极化的局部电位多是由于去极化电紧张电位和少量离子通道开放产生的主动反应叠加而形成。第三节细胞的电活动局部电位与动作电位的区别具有电紧张电位特征的电信号：终板电位、突触后电位、感受器电位局部电位动作电位阈下刺激引起阈（上）刺激引起钠通道少量开放钠通道大量开放反应等级性“全或无”有总和效应无衰减性传播非衰减性传播第三节细胞的电活动AP产生机制刺激膜上少量Na+通道开放Na+顺浓度差少量内流→局部电位

阈电位→Na＋通道大量开放再生式内流[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵AP上升支Na+内流停+同时K+通道激活K＋迅速外流（AP下降支）离子恢复到兴奋前水平第三节细胞的电活动（１）用Nernst公式计算的ENa

AP超射值AP产生机制的证明第三节细胞的电活动（２）改变膜外［Na+］，观察AP变化AP产生机制的证明第三节细胞的电活动（３）用阻断剂TTX(或TEA)，观察AP变化；河豚毒（TTX）：钠通道特异性阻断剂四乙胺（TEA）：钾通道特异性阻断剂①观察AP变化？？②观察膜电流（Im）:INa、IK（用电压钳，宏膜电流）→膜电导（Gm）:GNa、GK．显示：AP上升支，Na+电导增大，为内向Na+电流；

AP下降支，K+电导增大，为外向K+电流。第三节细胞的电活动离子通道与细胞电活动一、离子通道的功能状态1、钠通道2、三种功能状态：m门（激活门）h门（失活门）

静息态：m门关、h门开激活态：m门开、h门将关失活态：h门关、m门开第三节细胞的电活动钠通道的开闭受膜电位控制第三节细胞的电活动2、钾通道的两种状态：（无失活状态）激活态（激活门，n门开）、静息态（n门关）第三节细胞的电活动神经细胞动作电位上升支形成的离子基础是：A、K+外流B、Na+外流C、Ca2+内流D、Na+内流E、Cl-内流DA神经细胞在兴奋过程中，Na+内流和K+外流的量取决于：

A、各自平衡电位B、细胞的阈电位

C、钠泵活动程度D、所给刺激强度第三节细胞的电活动下列关于电压门控Na＋通道与K＋通道共同点的叙述，错误的是：A、都有开放状态B、都有关闭状态C、都有激活状态D、都有失活状态D第三节细胞的电活动下列关于动作电位的描述中，哪一项是正确的：A、刺激强度低于阈值时，出现低幅度的动作电位B、刺激强度达到阈值后，再增加刺激强度能使动作电位幅度增大C、动作电位的扩布方式是电紧张性的D、动作电位随传导距离增加而变小E、在不同的可兴奋细胞，动作电位的幅度和持续时间是不同的E第三节细胞的电活动X用哇巴因抑制钠泵活动后，细胞功能发生的变化有：A、静息电位绝对值减小B、动作电位幅度降低C、Na+-Ca2+

交换增加D、胞质渗透压升高ABD能以不衰减的形式沿可兴奋细胞膜传导的电活动是：A、静息膜电位B、锋电位C、终板电位D、感受器电位E、突触后电位B第三节细胞的电活动下列关于动作电位的描述，正确的是:A、刺激强度小于阈值时，出现低幅度动作电位B、刺激强度达到阈值后，再增加刺激强度能使动作电位幅度增大C、动作电位一经产生，便可沿细胞膜作电紧张性扩布D、传导距离较长时，动作电位的大小不发生改变D第三节细胞的电活动44下列情况下，能加大神经细胞动作电位幅度的是

A.降低细胞膜阈电位

B.增大刺激强度

C.延长刺激持续时间

D.增加细胞外液中Na+浓度D动作电位的传播局部电流学说：兴奋在神经纤维上是以兴奋部位与未兴奋部位形成的局部电流的形式传导传导：单一细胞膜上动作电位的传播。神经冲动：传导的动作电位发生在神经纤维上。动作电位在单一细胞上的传导特点①不衰减性传导②双向传导③受结构、功能完整性影响④具相对不疲劳性第三节细胞的电活动局部电流学说第三节细胞的电活动郎飞氏结跳跃式传导兴奋在有髓神经纤维上的传导第三节细胞的电活动决定和影响传导速度的因素（1）纤维直径（D）一定范围，传导速度与D成正比

（2）有无髓鞘无髓慢，有髓快。后者“跳跃式传导”（3）AP的除极速度与幅度（4）温度一定范围，二者成正比第三节细胞的电活动可兴奋细胞及其兴奋性可兴奋细胞及其共同特征（1）可兴奋细胞：神经细胞、肌肉细胞、腺细胞（2）共同特征：受St而兴奋时均产生AP兴奋性（excitability）：指可兴奋细胞接受刺激后产生动作电位（或兴奋反应）的能力。第三节细胞的电活动刺激引起兴奋的条件刺激：引起细胞发生反应的内外环境变化刺激强度（intensity）刺激的持续时间（duration）强度对时间的变化率（intensity-duration）阈强度：指固定时间（和变化率）、改变强度，刚能引起细胞兴奋即产生AP的最小刺激强度。相当于阈强度的刺激称为阈刺激。组织的兴奋性与阈强度呈反比。第三节细胞的电活动细胞兴奋及其恢复过程中兴奋性的变化-体内不同组织具有不同的兴奋性，且即使是同一组织，其兴奋性也不是永远不变的，当组织所处的环境发生改变（如Ca2+浓度、酸碱度等）或自身状态改变时，兴奋性也会发生改变。绝对不应期：兴奋性为零相对不应期：阈上刺激产生反应超常期：兴奋性高于