生理学细胞生物电现象

关于生理学细胞生物电现象一、兴奋性(excitability)

一切有生命活动的细胞、组织或机体能接受刺激产生兴奋的能力或特性。刺激(stimulus)与反应(response)

反应有两种形式:兴奋

(excitation)

抑制

(inhibition)

可兴奋细胞(组织):神经细胞、肌细胞和腺细胞兴奋的共同特征是产生动作电位。第2页,共31页，2024年2月25日，星期天(一)刺激和反应

1.刺激：细胞和组织所处的内外环境的变化。

①刺激的种类：物理化学生物社会心理。

②刺激的三要素：强度；持续时间；强度-时间变化率。

2.反应：细胞或机体感受刺激后发生的一切变化。第3页,共31页，2024年2月25日，星期天一、兴奋性(excitability)

一切有生命活动的细胞、组织或机体能接受刺激产生兴奋的能力或特性。刺激(stimulus)与反应(response)

反应有两种形式:兴奋

(excitation)

抑制

(inhibition)

可兴奋细胞(组织):神经细胞、肌细胞和腺细胞兴奋的共同特征是产生动作电位。第4页,共31页，2024年2月25日，星期天阈强度(阈值)(value)

刺激的持续时间固定,引起细胞或组织发生反应(产生AP)的最小刺激强度。

·衡量兴奋性高低的指标——阈值兴奋性∝————————

阈刺激:具有阈强度的刺激。阈上刺激：刺激强度高于阈强度的刺激

阈下刺激：刺激强度低于阈强度的刺激

阈值1第5页,共31页，2024年2月25日，星期天

概述恩格斯在100多年前就指出：“地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的变化”。人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象（bioelectricity）。第三节细胞的生物电现象第6页,共31页，2024年2月25日，星期天一、静息电位及其产生机制(一)静息电位Restingpotential，RP

细胞在未受刺激时(静息状态下),存在于细胞膜内负、外正的电位差。第7页,共31页，2024年2月25日，星期天证明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8页,共31页，2024年2月25日，星期天(二)静息电位产生机制1、

钠泵活动造成膜内、外离子不均衡分布:

[Na+]o>[Na+]i,[K+]i>[K+]o[Cl-]i>[Cl-]o,[A-]i>[A-]o2、不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。

安静状态下,膜主要对K+通透

①扩散（化学）驱动力：浓度差

②扩散平衡：电场力=浓度差,驱动力=0，即为K+平衡电位。第9页,共31页，2024年2月25日，星期天

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10页,共31页，2024年2月25日，星期天第11页,共31页，2024年2月25日，星期天

膜主要对K+通透，K＋顺浓度差向膜外扩散,膜外的正电场阻止K+向膜外扩散↓当扩散动力与阻力达到动态平衡时↓形成膜外为正、膜内为负的极化状态↓静息电位静息电位RestingPotential:第12页,共31页，2024年2月25日，星期天

结论:

静息电位的产生主要是K＋向膜外扩散的结果。

静息电位是

K+的电-化学平衡电位。第13页,共31页，2024年2月25日，星期天影响静息电位因素：

①细胞膜内、外的K+浓度差。②细胞膜对K+通透性:K+的通透性↑,则静息电位↑。③Na+-K+泵的活动水平。RestingPotential第14页,共31页，2024年2月25日，星期天

二、动作电位和及其产生机制

AP实验现象：第15页,共31页，2024年2月25日，星期天(一)细胞的动作电位Actionpotential,AP1.在RP基础上，细胞受到一个适当刺激时，其膜电位所发生的一次可扩布、迅速的、短暂的波动。

实质：是膜电位在RP基础上发生的一次可扩布、快速的倒转和复原；是细胞兴奋的本质表现。第16页,共31页，2024年2月25日，星期天1.动作电位产生的基本条件: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+通道激活而开放。③阈电位—能使细胞膜去极化达到产生动作电位的临界膜电位的数值(二)动作电位的产生机制第17页,共31页，2024年2月25日，星期天第18页,共31页，2024年2月25日，星期天当细胞受到阈刺激细胞膜上少量Na+通道激活而开放Na+顺浓度差少量内流→膜去极化→局部电位当膜内电位变化到阈电位时→Na＋通道大量开放Na+大量内流→Na+再生性循环膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支）Na+平衡电位膜对K+通透性增大→K＋迅速外流膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支）膜内Na+↑、膜外K+↑→激活Na+－K+泵细胞内外离子分布恢复到兴奋前水平2.AP的产生机制:第19页,共31页，2024年2月25日，星期天去极化上升支下降支3.动作电位(actionpotential)刺激局部电位阈电位去极化零电位反极化（超射）复极化后电位第20页,共31页，2024年2月25日，星期天结论：①AP的上升支由Na＋内流形成，下降支是K＋外流形成的（上升支和下降支形成的尖峰状电位变化称为峰电位），后电位是Na＋－K＋泵活动引起的。②AP的产生是不消耗能量的，AP的恢复是消耗能量的（Na＋－K＋泵的活动）。③AP的去极相之末是Na＋的电-化学平衡电位。第21页,共31页，2024年2月25日，星期天动作电位的意义：动作电位的产生是细胞兴奋的标志。

动作电位的特征：

①具有“全或无”的现象②是非衰减式传导的电位③脉冲式第22页,共31页，2024年2月25日，星期天(三)动作电位的传播1、传导原理(方式)：局部电流无髓鞘N纤维第23页,共31页，2024年2月25日，星期天无髓鞘N纤维为近距离局部电流第24页,共31页，2024年2月25日，星期天跳跃式传导：提速、节能有髓鞘神经纤维AP传导：第25页,共31页，2024年2月25日，星期天有髓鞘N纤维为远距离(跳跃式)局部电流第26页,共31页，2024年2月25日，星期天2、兴奋传导的特点

1、双向性2、绝缘性3、不衰减性

4、相对不易疲劳

5、不融合性第27页,共31页，2024年2月25日，星期天细胞兴奋后兴奋性的变化绝对不应期(相当于锋电位)

兴奋性=0相对不应期(负后电位)

正常>兴奋性>0

超常期(负后电位)

兴奋性>正常

低常期(正后电位)

兴奋性<正常第28页,共31页，2024年2月25日，星期天三、局部电