细胞生物电现象课件

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1、细胞的生物电现象细胞生物电现象主要有两种表现形式：静息电位动作电位体内各种器官或多细胞结构所表现的多种形式生物电现象，大多数可根据细胞水平的这些基本电现象来解释。1、静息电位●概念：指细胞在安静时，存在于细胞膜内外两侧的电位差，称为跨膜静息电位，简称静息电位。●极化：细胞静息时膜内侧带负电，外侧带正电的状态称为极化。体内所有细胞的静息电位都表现为膜内侧带负电，外侧带正电。各种不同的细胞有各自稳定的静息电位：哺乳动物神经、骨骼肌、平滑肌、心肌细胞静息电位为-70~-90mV；人红细胞静息电位为-10mV等。2、动作电位●在神经纤维一端记录静息电位

2、同时，在纤维另一端给予电刺激，经过极短潜伏期后，记录电极部位在静息电位基础上出现一个快速的生物电变化。●图形：上升相去极化动作电位下降相复极化生物电现象产生的机制（一）生物电现象的离子学说生物电的产生依赖于细胞膜对化学离子严格选择性的通透性及其在不同条件下的变化。1、细胞膜内外离子分布的不均匀膜内有较多的K+和带负电的大分子有机物，膜外有较多的Na+和Cl-。据测定，各类细胞在膜内的K+浓度约为膜外的20-40倍，而Na+浓度则膜外约为膜内的7-12倍。2、膜对离子的选择通透性镶嵌于脂质双分子层中的各种通道蛋白质，分别对某种离子有选择性通透能力

3、。在不同生理条件下，通道的机能状态（离子通道开放、关闭、开放数量等）可以迅速改变，从而使细胞膜对各种离子的通透性发生改变。例如：安静情况下，膜对K+通透性最大，对Cl-次之，对Na+通透性很小，对带负电的大分子有机物则几乎不通透。（二）静息电位与K+平衡电位1、过程细胞安静时，K+顺化学浓度剃度向膜外扩散，膜内带负电大分子有机物留在膜内。K+外流加大膜两侧电场力，使同性电荷相斥和异性电荷相吸的力量也在不断增加。当浓度差和电场力对K+移动的效应达到平衡时，膜对K+的净通量为零。K+平衡电位（Ek）。2、实验证明●改变细胞浸浴液K+浓度●枪乌贼巨轴

4、突灌流实验结论：静息电位主要取决于K+平衡电位，膜内K+向膜外扩散至维持膜内外动态平衡的水平是形成静息电位的主要离子基础。(三)动作电位与Na+平衡电位1、过程去极化：细胞受刺激发生兴奋时：钠通道被“激活”而开放，Na+流入膜内，膜内负电位随着正电荷的进入而迅速被抵消，膜内出现正电位，形成动作电位上升相。Na+内流动力：膜两侧Na+浓度差与静息电位。Na+平衡电位（ENa）：Na+内流造成膜内正电位，是Na+进一步内流的阻力。当Na+内流的动力与阻力达到平衡时，膜上Na+净通量为零，膜两侧电位差达到了一个新的平衡电位。复极化：钠通道进入“失活”

5、状态时，膜对K+的通透性进一步增大，膜内K+顺浓度差和电位差（膜内带正电）推动向膜外扩散，使膜内电位由正值向负值发展，直至回到原初安静时电位水平。此时钠通道失活状态解除，回复到可被激活或备用状态，细胞又能接受新的刺激。复极后的恢复期：据估计，神经纤维每兴奋一次，进入细胞内Na+量大约使膜内Na+浓度增加八万分之一，逸出的K+量也近似这个数值。这种状态激活细胞膜上钠-钾泵，将细胞内多余Na+运至细胞外，将细胞外多余K+运回细胞内，从而使细胞膜内外离子浓度恢复到原初安静时的水平，重建膜的静息电位。说明：除Na+、K+以外，其他离子如Ca2+、Cl-

6、与静息电位及动作电位也有关：●静息电位的维持除了K+外流外，Na+、Cl-的内流也起了一定的作用。●动作电位发生时，除Na+内流、K+外流外，至少还有Ca2+内流。Ca2+内流量虽不多，但很重要，特别是对神经末梢和肌纤维激活，Ca2+是必不可少的。（1）无Na+细胞浸浴液：神经浸浴于无Na+溶液时，动作电位不出现。（2）降低细胞浸浴液Na+浓度：用蔗糖或氯化胆碱替代细胞浸浴液中Na+，使细胞外液Na+浓度减小而渗透压、静息电位保持不变，发生的动作电位幅度或其超射值减小，减小的程度和Na+平衡电位减小的预期值相一致。2、实验证明3、动作电位主要特

7、点（1）全或无（2）非递减性传导（四）细胞兴奋后兴奋性的变化与动作电位1、兴奋性变化条件-测试法：先用一条件刺激（阈上刺激）作用于组织，再用测试刺激测定阈值变化。测试刺激阈值＜条件刺激阈值测试刺激阈值＝条件刺激阈值测试刺激阈值＞条件刺激阈值当组织发生兴奋后其兴奋性变化依次经历四个时期（依哺乳动物粗神经纤维为例）。兴奋性分期测试刺激强度兴奋性变化可能机制绝对不应期无限大兴奋性降至零Na+通道处于被激活后暂时失活状态相对不应期＞条件刺激强度兴奋性逐渐恢复Na+通道部分开放超常期＜条件刺激强度兴奋性超过正常水平膜处于部分去极化状态低常期＞条件刺激强度

8、兴奋性低于正常水平膜处于复极化状态不应期存在，意味着在单位时间内只能发生一定次数的兴奋。哺乳动物神经的动作电位绝对不应期一般为1ms，从理论上讲每秒最