《细胞的电活动》word版

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1、第三节细胞的电活动恩格斯在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）。细胞生物电现象是普遍存在的，临床上广泛应用的心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不同器官和组织活动时生物电变化的表现。一、细胞膜的被动电学特性（一）膜电容和膜电阻细胞膜的电缆学说细胞外液和细胞内液均为含电解质的液体，可以看作为两个导体，有一定的电阻；膜电容：细胞膜脂质双层类似于一个平板电容器，相对地视作绝缘体，因此细胞膜具有显著的电容特性。n跨膜电位：当膜上的离子通道开放而引起带电

2、离子的跨膜流动时，就相当于在电容器上充电或放电而产生的电位差，称为跨膜电位或简称为膜电位。n膜电阻：对带电离子而言，膜电导就是膜对离子的通透性。二、静息电位(restingpotential，RP)1.概念：指细胞未受刺激时细胞膜两侧存在的外正内负的电位差。2.测量方法：细胞内电位记录方法。记录装置：一对测量电极一个放在细胞的外表面，另一个连接玻璃微电极。当微电极刺入膜内时，记录仪器上显示一个突然的电位跃变，表明细胞膜内外两侧存在着电位差。存在于安静细胞的表面膜两侧的，简称静息电位。数值:骨骼肌约-90;神经约-70;平滑肌约-55;红细胞约为-10mV.静息电位特征：①通常是平稳的直流电

3、位（但在某些神经细胞和平滑肌细胞也可出现自发性的静息电位波动）；②不同细胞静息电位的数值可以不同，并且只要细胞未受刺激、生理条件不变，这种电位将持续存在。与静息电位有关的概念u极化：静息时膜两侧所保持的外正内负的状态；u超极化：膜内外电位差的数值向膜内负值加大的方向变化时，称为膜的超极化；u去极化：膜内电位向负值减小的方向变化，称为去极化；u反极化：去极化至零电位后膜电位进一步变为正值称为反极化。膜电位高于零电位的部位称为超射。u复极化：细胞先发生去极化，然后再向正常安静时膜内所处的负值恢复。(二)静息电位的产生机制：膜学说：1902年Bernstein认为生物电现象的各种表现，主要是由于

4、细胞内外离子分布不均匀以及在不同状态下，细胞膜对不同离子的通透性不同→离子跨膜扩散。1.离子跨膜扩散的驱动力：电化学驱动力：浓度差＋电位差→方向和速度2.静息电位的形成(1)静息状态下质膜内、外离子分布不均匀(2)静息状态下质膜对离子的通透性不同①K+的通透性较高：非门控钾通道神经纤维、心肌细胞膜②Na+有一定通透性;③Cl-不存在原发性主动转运→被动分布;④Ca2+通透性很低→忽略⑤有机负离子几乎不通透静息状态下质膜对离子的通透性不同(3)静息电位产生的机制:u主要是由K+外流形成的；u接近K+平衡电位。3.钠泵的生电作用:钠泵的生电作用对RP的贡献并不很大4.影响静息电位的因素①细胞外

5、K+浓度的改变；②膜对K+和Na+的相对通透性;③钠-钾泵活动的水平。三、动作电位及其产生机制(一)细胞的动作电位(actionpotential，AP)。在静息电位的基础上，可兴奋组织或细胞受到一个适当刺激时，其膜电位发生的一次快速、可逆、并有扩布性的电位变化,称为动作电位。它是细胞兴奋的标志。1.动作电位的波形:u峰电位：动作电位的主要部分u后电位：低幅而缓慢负后电位（后去极化）正后电位（后超极化）2.动作电位的特征：①“全或无”的性质当刺激未达阈值时，动作电位不会出现，一旦达到阈电位水平，动作电位便迅速产生，并达到最大值，其幅度和波形不随刺激的强度增强而增大。②可传播性动作电位能沿细

6、胞膜向周围不衰减性传导，其幅度和波形始终保持不变。（二）动作电位的产生机制当膜受到刺激而发生通透性改变时，带电离子将沿着电化学驱动力的方向发生跨膜运动，并引起膜电位的变化。内向电流:正电荷由膜外流入膜内;内向电流→膜去极化；外向电流:正电荷由膜内流出膜外;外向电流→膜复极化或超极化在静息电位条件下→Na+受到很强的内向驱动力在锋电位期间→K+受到很强的外向驱动力1.锋电位的上升支：细胞受刺激时→膜对Na+通透性突然增大→Na+迅速内流→造成膜内负电位的迅速消失,由于膜外Na+的较高势能,Na+继续内移,出现超射。锋电位的上升支是Na+快速内流造成的,接近于Na+的平衡电位。2.锋电位的下降

7、支：由于Na+通道激活后迅速失活→Na+电导↓,同时膜结构中电压门控性K+通道开放→K+电导↑；在很强的外向驱动力作用下→K+迅速外流。锋电位的下降支是K+外流所致。AP上升支AP下降支3.后电位负后电位:复极时迅速外流的K+蓄积在膜外侧附近，暂时阻碍了K+外流。正后电位:生电性钠泵的作用。（三）动作电位的传播（1）在无髓鞘的神经纤维上：局部电流图2-16无髓鞘神经纤维兴奋的传播原理（2）有髓鞘的神经纤维上：跳跃式传导（