生理学――细胞的生物电现象

1、第三节细胞的生物电现象biologicalelectricactivityofthecell，生物电，所有活的组织的细胞，无论是在安静的状态还是在活动中都显示出电变化，这种电变化伴随着细胞的生命活动，被称为生物电。恩格斯、恩格斯在100多年前总结自然科学的成果时，指出“地球几乎没有变化，同时没有发电的现象”。 一、生物电现象的记录Recording biological activity，(一)细胞外记录，(二)细胞内记录，凌宁和Gerard，二，神经和骨骼肌细胞的生物电现象，(一)单一细胞的跨膜静定电位和动作电位，一.静定电位一般是内外正。thebininelectollopentialca

2、rsthembraneofanundisturbedcell brogingaportivesignontheoutsidesurfaceandanegativesignintheinterior 、，transmembranerestingpotentialrestingpotentialmembranepotential，极化：静定电位时，保持在膜两侧的正负的状态称为膜的极化。 超极化：静定电位的数值向膜内负值变大的方向变化的过程。 除去极化：静定电位的数值向膜内负值减少的方向变化的过程。 逆(逆)极化：膜内电位从零变为正值的过程与静定电位的极性相反。 复极化：细胞膜去极化或逆极化后，回到

3、原来的极化状态的过程。 2、工作电位(action potential )在兴奋细胞受到有效刺激时，膜电位根据静定电位发生快速、可逆且扩散的电位变化。 称为动作电位。 是细胞兴奋的信号。 anactionporticalisarapidchangeinthemberpotential.eachactionporticalityswithasdasddenchangfromthenormalrestinganegativepo ten tenti al (de polarization ) andthenendswithanalmostequallyrapidchangebacktotheneg

4、ativepotential (re polarization )。 工作电位的时相，1 .静稳相-70-90mv，2 .去极化相-70-90mv 20 40mv，过冲值：膜内电位从零变化为正值。 3、复极相20 40mv-70-90mv，前线电位：构成动作电位波形主要部分的短尖锐的脉冲状电位变化。 后电位：前线电位完全恢复到静止电位前经历的微小缓慢的电位变动。 负后电位(去极化后电位):前线电位后的降支达到静态电位前所经历的微小缓慢的电位变动。 正后电位(超极化后电位):前线电位后的下降枝达到静态电位后所经历的微小缓慢的电位变动。 动作电位的“全”或“无”现象，同一细胞上的动作电位的大小不随

5、刺激的强度和传导距离变化的现象称为“全”或“无”现象。 (二)生物电现象的发生机理，在Na - K泵消耗能量的情况下确立的膜内高k膜外高Na状态，是各种细胞生物电现象发生的基础。 但这两种离子容易通过膜结构中的电压控制k通道和Na通道扩散，是形成神经和骨骼肌细胞静定电位和动作电位的直接原因。 1、静定电位的发生机制(Bernstein学说)，(1)细胞内外k的不均匀分布，细胞内k高，在安静状态下细胞膜主要对k有渗透性。 (2)促进k流出的驱动力和阻止k流出的电阻平衡k平衡电位(Nernst式)，(3) Na - K泵维持细胞内外Na，k不对称分布。，AAAAAAAAAAAAAAR，AAAAAA

6、AR:1.solution : AAAAAACACACCCCCCACCCACCCC 、Ek=ln，RT，r : gasconstantt : absolutemperaturez : valancef : Faraday .Nernst formula，in，out，in，on note:netdiffusionofk为zero .supose:1.solution : KCl2. permeabletokconly，nernst格式，discussing :1.doperme 2 .解决方案容器na，how about EK？electrolchemicaldrivingforcefork

7、: em-ek，supose:1.solution : KCl2. permeabletokconly，Nernst formula， summary ek : keinscurhactionthenetmovementofkuacrossmemranisezero.resting potential : mmmmmmmanatitinscontenthechar nacrossthemembraneiszero.thehigherthekrelativepermeabilityis theclosertoektherpis.na-kpopmintmaintatinsnandkconcentr

8、ationgr usionforce .二，工作电位的产生机制formationmechanismofactionpotential，工作电位的产生机制formationmechanismofactionpotential， 1 .电化学驱动力Electrochemical driving force，70，mV，2 .动作电位之间的膜电导的变化，INa=GNa (Em-ENa )，膜电导=膜的离子透过性，Voltage clamp，Voltage clamp，2 .动作电位之间的膜电导的变化3 .膜电导的变化机制为离子通道的活动的宏膜电流macroscopial current I=iP0N

9、，动作电位发生机制：为： (1)细胞被有效刺激，膜的去极化达到阈值电位时，电压栅极Na沟道(2) Na沟道的快速失活和电压门k沟道的断开是工作电位再极化的主要原因。 (3) Na - K泵的活动使Na、k恢复到原来的分布状态。 负后电位的形成原因、多极时，急速流出的k蓄积在膜的外侧，暂时阻碍k的流出，正后电位的形成原因、发电性Na - K泵的活动、三、兴奋的诱发和兴奋的传导机构(1)刺激引起的兴奋的条件、刺激强度、刺激持续时间、时间强度变化率、逆变化关系， 阈值强度： (threshold intensity )，在固定刺激的时间和强度时间变化率后，使组织产生动作电位的最小刺激强度。 强度-时

10、间曲线(strength-duration curve )、基础强度：刺激强度低于该强度时，刺激时间怎么长都不能引起组织细胞的兴奋，这种刺激强度叫做基础强度。 时间：两倍的基强度刺激引起组织兴奋的最短刺激持续时间。 (2)刺激电流(outward stimulus current )，-，施加外向的电流后细胞膜的极化被解除，细胞外电刺激，外向的电流，内向的电流，细胞外刺激兴奋被阴极，阴极兴奋阳极抑制，细胞内刺激阳极兴奋，外向的电流，细胞内刺激阴极抑制， 细胞内电刺激(3)由电应激电位和局部电位、1、电应激电位(electronic potential )、细胞的电缆特性所决定的膜电位的分布。

11、施加电流的作用引起细胞膜固有电位的被动变化。 按照电定律向周围扩展，指数衰减。 (3)由电应力电位和局部电位、1、电应力电位(electronic potential )、细胞的电缆特性决定的膜电位的分布。 施加电流的作用引起细胞膜固有电位的被动变化。 施加电流的强度不足，使膜的离子透过性发生变化，只对细胞膜起到充电和放电的作用。 细胞外刺激在阳极引起超极化电紧张电位，在阴极引起超极化电紧张电位。 两者是镜影对称的。 按照电定律向周围扩展，指数衰减。2、局部反应(local response )局部电位(local potential )之外，外向电流逐渐增大，少量的Na通道开放，引起少量的N

12、a内流，在膜上发生微小的去极化反应。 把阈值下外向电流刺激时产生的去极化电位和少量的Na通道开放引起的电位变化重合的去极化电位称为局部反应。 这种阈值下刺激引起的局部、小的去极化反应被称为局部反应或局部兴奋。 局部反应时的电位值称为局部电位。 局部反应的特征、等级性、随着阈值下的刺激强度的增强而增大，随着衰减性、扩散距离的增加而急速衰减消失，电紧张性扩散：的局部电位只能沿膜近距离扩散，随着扩散距离的增加而急速扩散总和：-70，mV，-55，-85，threshold potential，Electrotonic propagation，(4)阈值电位和兴奋的原因，阈值电位(threshold

13、potential )，膜的Na透过性急剧急剧膜的去极化达到阈值电位时，电压门Na通道被开放，Na内流、Na内流的Na通道被更大地开放，Na内流到Na平衡电位出现了被称为正反馈或回生性循环的过程。 (5)同一细胞兴奋的传导机制，1 .无髓神经纤维局部电流说”local current theory，同一细胞兴奋的传导是基于局部电流(local current )的传导过程，具有安全性。 安静部位的膜内是负电位，膜外是正电位的兴奋部位的膜内是正电位，膜外是负电位，在兴奋部位和安静部位之间存在电位差，膜外的正电荷从安静部位移动到兴奋部位，膜内的正电荷从兴奋部位移动到安静部位，形成局部电流， 膜内：

14、兴奋部位相邻的安静部位的电位在膜外：兴奋部位相邻的安静部位的电位降低，去极化达到阈值电位的相邻安静部位的膜使新的AP爆炸，局部电流：2 .有髓神经纤维的兴奋的传导过程跳跃式传导，Ii，Im，跳式传导，Im 、， the local-croticaturcentrurrentandpropagationofapalongthecellmembrane 3360，跳跃式传导(saltatory conduction )，有髓神经纤维与髓鞘具有绝缘性兴奋的传播布只能在两个朗飞氏结合之间形成局部电流，这种工作电位传导出现在越过髓鞘，相继出现在相邻的朗飞氏结合上，被称为兴奋的跳跃式传导。thepasin

15、gofanactionpotinentalfornodetonode (nodeofranvier ) iscalledsaltstorycondition .3 .影响动作电位传输的因素，(1)细胞膜的无源电特性，(2)动作电位的去极化2、不衰减的传导。 3 .脉冲传导。 四、组织兴奋性(Excitability of tissue )，(一)兴奋性，细胞受到刺激产生动作电位的能力。 (2)评价兴奋性的指标，强度时间曲线反映最兴奋性的大小，1、阈值强度(阈值)，在固定了刺激的时间和强度时间变化率后，使组织产生动作电位的最小刺激强度。 2，时值，(3)影响兴奋性的因素，1，静态定电位电平，2，阈值电位电平，3，通道的性状，预备，激活，失活，(4)神经细胞兴奋后兴奋性的周期性变化，1，绝对不反应期细胞兴奋性为零。 相当于神经