细胞生理 细胞的生物电现象课件.ppt

《细胞生理 细胞的生物电现象课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三节细胞的生物电现象在生物体内，处于安静或活动过程中，所具有的电变化，称为生物电现象。细胞是人体最基本的结构功能单位，从细胞水平观察和理解生物电现象及其产生机制，对于了解细胞、器官以及整体机能活动至关重要。神经、肌肉和腺体对刺激的反应表现特别明显，这三种可兴奋组织的组成细胞称为可兴奋细胞。可兴奋细胞在受到刺激时可产生兴奋，三种可兴奋细胞虽然在兴奋时有不同的外部表现，但在受刺激处的细胞膜有一个共同的、最先出现的、可传导的生物电活动变化，即动作电位的产生。不同的细胞或同一细胞在不同的功能状态下接受刺激时，产生动作电位的能

2、力不同，即兴奋性的高低不同。一、生物电现象的观察和记录方法（一）何谓生物电现象活的细胞或组织不论在安静时还是在活动时，都具有的电活动变化，称为生物电现象。（二）人类对生物电现象的认识过程1.生物电现象认识的起源人类对于生物电现象的注意已有很长的历史，早在古埃及已有关于电鱼击人的记载。2.生物电现象的观察和记录随着电测量技术和仪器的不断发展，人们对于生物电现象的一般规律和本质的认识也日趋深入，对于生物电现象的研究已从多层次、多手段进行全面的展开。十九世纪中叶，用电位计观察神经干或其它组织的电变化，但电位计对微弱的电变化不

3、够灵敏，不能够精确地记录微弱而变化快速的生物电现象。阴极射线示波器观察生物电现象示意图近代电生理研究中用阴极射线示波器，能够比较精确地记录和测量神经细胞的电位变化，但所得结果往往是该神经干的复合动作电位。微电极的发明为从细胞水平进行观察和分析生物电现象成为可能，采用细胞内记录方法在单一神经纤维或细胞上记录生物电变化，测定细胞在安静或活动时细胞膜内外的电位差及其兴奋时的电位变化。电压钳工作原理示意图20世纪50年代（Hodgkin和Hux1ey）在微电极技术上发展的电压钳技术研究了枪乌贼巨轴突电压门控Na+通道和K+通道

4、，提出生物电产生的离子学说，阐明了动作电位的机制。计算机及其相关软件与电测量仪器的精密化、一体化使生物电变化的测定，记录以及分析更精细、更客观、更方便。也使一些极微弱的生物电现象经计算机叠加而得以显现出来。电压钳的技术只能测量含有大量离子通道的膜行为，不能测定个别离子流的特征，并且对小细胞的离子电流记录比较困难。20世纪70年代中期由Neher和sakmann建立并发展出一种膜片钳技术，它可以记录细胞膜结构中单一离子通道的离子电流和电导。膜片钳技术可测量1pA的电流灵敏度，1μm的空间分辨率和10μs的时间分辨率，为从

5、分子水平了解生物膜离子通道的开启和关闭、动力学选择性和通透性等膜信息提供了直接的手段，从而使生物电现象观察分析进入分子水平的新阶段。膜片钳工作原理示意图电压门控Na+通道的膜片钳实验玻璃微电极紧密封接Na+通道Na+细胞膜3.生物电现象在临床上的应用目前，临床上对健康人和患者在体表无创地进行的心电图、脑电图、肌电图、视网膜电图、胃肠电图等检查，是人体不同器官生物电活动综合表现的记录，这些已经成为发现、诊断和估量疾病进程与治疗效果的重要手段。人体和各器官表现的电现象，是以细胞水平的生物电现象为基础的，深入对生物电现象的认

6、识，有利于促进医学的更大发展。二、静息电位及其产生原理跨膜电位的概念跨膜电位:生物细胞以膜为界，膜内外的电位差称为跨膜电位，简称膜电位。跨膜电位的表现形式：静息电位:安静状态下的膜电位动作电位:兴奋时膜电位的变化过程（一）细胞静息电位的概念1.概念静息电位:细胞安静时，存在于细胞膜内外两侧的电位差。2.表现极化：细胞安静状态下，膜内带负电、膜外带正电的相对稳定状态。3.表示方法通常规定:膜外电位为零，膜内电位为负值，即为静息电位，各种不同的细胞都有相对稳定的静息电位值，大都在-10～-100mV之间。1.两个因素a.在

7、安静情况下，细胞膜内外离子分布不相同，各种离子的不均衡分布为离子被动跨膜移动提供了势能储备。b.在安静情况下，细胞膜对不同离子的通透性不同，膜对K+的通透性最大，对Cl-次之，对Na+的通透性很小，对带负电的大分子有机物则几乎不通透。（二）静息电位的产生原理安静时神经纤维膜内外离子分布细胞内(mmol/L)细胞外(mmol/L)离子平衡电位(mV)K+40020-75Na+50440+55Cl-52560-60A-385--安静状态下细胞膜上不同离子通道的功能状态2.静息电位的产生过程正常时细胞膜内K+浓度高于膜外，N

8、a+浓度膜外高于膜内。在这种情况下，K+必然有一个向膜外扩散的趋势，而Na+有向膜内扩散的趋势。但是在安静时细胞膜只对K+有选择通透，因此，只允许K+向膜外扩散。由于膜内K+浓度高于膜外，而膜对K+有通透性，因而K+将不断向膜外扩散，使膜两侧电位差逐渐加大；随着K+外流的增加，这种逐渐加大的膜两侧的电位差，使同性电荷相斥和异性电荷