细胞的生物电现象

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1、第三节细胞的生物电现象本节学习要求(医学本科）1.掌握静息电位；2.掌握动作电位的概念、过程、特性及基本产生机制，了解膜电导，熟悉动作电位的传导；3.熟悉局部兴奋(局部电位)；4.熟悉细胞兴奋过程兴奋性的变化。一、静息电位及其产生机制(一)细胞的静息电位静息电位(RestingPotential，RP）——细胞静息（未受刺激）时存在于细胞膜两侧的电位差。细胞静息电位的特征：(1)（动物细胞的静息电位）内负外正；(2)为一稳定的直流电位。膜电位的记录相关链接：直流电位与膜电位变化相关的生理学术语(1)极化(polarization)状态——细胞静息时细胞膜两侧电荷的

2、分极（内负外正）状态。(2)去极化(除极化)(de-)——膜电位向减小方向变化。(3)反极化(reverse-)——膜电位变为内正外负状态。(4)超极化(hyper-)——在静息电位基础上，膜电位向增大方向变化。(5)复极化(re-)：——膜电位发生去极化后，再向静息电位恢复的过程。(二)静息电位的产生机制（离子学说）细胞内外的主要离子浓度1.相关基础：(1)细胞膜两侧K+的浓度梯度（细胞内K+浓度高于细胞外）。(2)细胞膜上钾通道开放，细胞膜对K+具通透性。相关链接：(二)静息电位的产生机制（离子学说）离子的电-化学平衡电位2.静息电位产生的主要机制：(1)K+

3、外流：K+顺浓度梯度经钾通道外流，细胞内有机负离子不能外流而留在膜内侧，形成内负外正的跨膜电位差；(2)外流的K+在细胞膜外侧建立起正电场，阻碍K+外流；(3)当促使K+外流的化学驱动力与阻碍K+外流的电场驱动力相等时，K+跨膜净通量为零，形成稳定的K+-平衡电位(即静息电位)(可由Nernst公式计算出）。相关链接：细胞静息时的跨膜离子流:①K+外流(主要离子流)：增大电位差;②少量的Na+内流(明显小于K+外流)：减小电位差(去极化)；③钠泵的活动:生电性作用，增大电位差(超极化)。影响静息电位水平的因素:①膜两侧的[K+]差值:正相关;若细胞外K+浓度升高时

4、,RP值减小。②膜对K+和Na+相对通透性:对K+通透性增大,RP增大(超极化);对Na+通透性增大,RP减小(去极化)。③钠泵的活动:钠泵活动增强,生电性作用增强，RP增大。二、动作电位及其产生机制(一)细胞的动作电位动作电位(ActionPotential,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（包括负后电位和正后电位）动作电位*其中锋电位是动作电位的主要部分。(1)“全或无(allornone)”特性：动作电位要就不

5、一点发生，一旦发生即最大幅值。如：阈下刺激时，AP一点也不产生；阈(上)刺激时，AP产生，一产生即达最大幅值。(2)不衰减传导性：AP一旦产生及迅速传播至整个细胞，动作电位的幅度不会随传导距离增大而衰减。(3)具有不应期：此期内不会发生新的动作电位，因此动作电位总是保持彼此分离而不融合。★（单一细胞）动作电位的特征:绝对不应期相关链接：(二)动作电位的产生机制锋电位产生的主要机制(1)上升支:细胞膜对Na+通透性(钠电导)增大，Na+迅速内流，接近Na+平衡电位值。相关基础：细胞静息时，Na+具有很强的内向驱动力。①细胞膜两侧Na+的浓度梯度(细胞外K+浓度高于胞

6、质)；②静息电位时，膜外正电场驱使Na+内流。(2)下降支:K+快速外流,Na+内流停止。钠通道具有时间依赖性，开放瞬间后即失活关闭；因去极化而使膜电位变为内正外负，阻碍K+外流的力量减小，K+外流增强。细胞内外的主要离子浓度相关链接：离子通透性(膜电导)变化的机制——电压钳和膜片钳技术实验相关结果*(膜)某离子电导＝细胞膜对某离子的通透性。*锋电位上升支由钠电导增大、钠内流形成；锋电位下降支由钾电导增大、钾外流形成。*电压门控性Na+通道的特性(1)具有电压依赖性：①膜去极化到一定程度时才能被激活开放;②膜去极化程度越大，钠通道开放的概率和数量越大，膜对钠离子的

7、通透性(钠电导)越大，Na+内流越多。(2)具有时间依赖性:功能状态随时间而变，由激活(开放)→失活(关闭)。电压钳实验技术膜片钳实验技术相关链接：3.动作电位的产生过程当刺激强度等于或大于阈强度时，引起细胞膜去极化达阈电位水平，此时细胞膜上较多钠通道开放，较多Na+内流，大于同时发生的K+外流而膜去极化，膜的去极化能进一步加大膜中Na+通道开放的概率，结果使更多Na+通道开放，更多Na+内流而造成膜进一步去极化，如此反复促进，出现一个使膜上钠通道开放、Na+快速内流与膜去极化之间的正反馈过程（Na+内流的再生性循环）,直至接近Na+平衡电位，形成动作电位的上升支

8、。阈电位(