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1、第二节细胞的生物电现象掌握内容：细胞的兴奋性和生物电静息电位和动作电位及其产生机制兴奋的引起、阈值、局部电位、阈电位和锋电位兴奋在同一细胞上传导的机制一、组织的兴奋和兴奋性(一)刺激和反应1.刺激stimulation：细胞和组织所处的内外环境的变化。①刺激的形式：物理化学机械等②刺激的三要素：强度；持续时间；强度-时间变化率(方波刺激时不变)③阈强度(阈值)thresholdintensity(value):刺激的持续时间固定,引起细胞或组织发生反应(产生AP)的最小刺激强度④阈刺激thresholdstimulus:具有阈强度的刺激
2、2.反应:可兴奋组织或细胞对刺激所发生的应答。①兴奋②抑制(二)可兴奋细胞或组织和兴奋性1.可兴奋细胞或组织:受刺激后能产生反应(即AP)的细胞或组织。神经、肌肉、腺体的细胞或组织属于此类。2.兴奋性excitability:可兴奋组织、细胞对刺激发生反应(即产生动作电位)的能力。衡量兴奋性高低的指标——阈值Excitability∝————————阈上刺激阈下刺激1thresholdintensity二、静息电位及其产生机制(一)静息电位Restingpotential，RP细胞在未受刺激时(静息状态下),存在于细胞膜内外的电位差。1
3、.在微电极尖刚插入膜内的瞬间,记录仪器显现一个突然的电位跃变；2.静息电位是一个稳定的直流电位；3.范围:-10mV~-100mV(随细胞种类而不同);极化:外正内负去极化:
4、RP
5、值减小超极化:
6、RP
7、值增大反极化:去极到正值复极化:去极后向RP恢复超射:膜电位高于0电位部分(二)静息电位产生机制1.生物电活动的基础:钠泵活动造成膜内外离子不均衡分布:胞外[Na+]>胞内[Na+]，胞内[K+]>胞外[K+]2.离子扩散与离子平衡电位：①扩散驱动力：浓度差和电位差②膜通透性：安静状态下,膜只对K+通透③扩散平衡：电位差=浓度差,驱动力
8、=0④根据Nernst公式可计算出离子平衡电位膜对K+通透↓细胞内外K+势能差↓K+经通道易化扩散↓扩散出的K+形成阻碍K+继续扩散的电场力↓K+的浓度差动力和电场力阻力平衡RestingPotential:影响RP因素：①胞内、外的[K+]:∵[K+]o与[K+]i的差值决定EK，∴[K+]o↑→EK↓②膜对K+、Na+通透性:K+的通透性↑,则RP↑,更趋向于EKNa+的通透性↑,则RP↓,更趋向于ENa③Na+-K+泵的活动水平RestingPotential四、动作电位及其产生机制(一)动作电位Actionpotential,A
9、P1.在RP基础上，细胞受到一个适当刺激时，其膜电位所发生的一次可扩布、迅速的、短暂的波动。实质：是膜电位在RP基础上发生的一次可扩布、快速的倒转和复原；是细胞兴奋的本质表现。2.动作电位的波形:1.离子跨膜流动的电化学驱动力电化学驱动力=Em-E离子=动力为负值：推动正电荷流入膜内(内向电流如Na+,Ca2+内流)动力为正值时：推动正电荷出胞(外向电流如K+外流,Cl-内流)∴RP条件下，Na+受到很强的内向驱动力(二)动作电位的产生机制Na+=-130mVK+=+20mV2.动作电位期间Gm的变化用电压钳(voltageclamp,
10、固定膜电位,测量膜电流)技术的研究结果表明:动作电位期间,膜GNa首先增加,随即又衰减,在其衰减的同时GK增大。3.Gm变化的机制是离子通道的活动膜片钳(patchclamp):钳制一小片膜，记录单个通道离子电流的技术。膜片钳技术用膜片钳技术研究的结果说明：膜电导变化的实质是实质是膜上离子通道随机开放和关闭的总和效应AP期间的离子通道活动：膜片钳的实验研究表明，AP期间有两种离子通道活动：①Na+通道：通道特异性阻断剂河豚毒(tetrodotoxin,TTX)②K+通道：通道特异性阻断剂四乙铵(tetraethylammonium,TE
11、A)刺激后,膜对Na+通透↓膜内外Na+势能贮备↓Na+经通道易化扩散↓扩散的Na+抵消膜内负电位,形成正电位↓直至正电位增加到足以对抗由浓度差所致的Na+内流ActionPotential：∴AP的超射值等于Na+平衡电位Na+通道去极化↓激活↓失活↓恢复↓再激活ActionPotential：Na+通道激活开放,Na+内流形成AP上升支ActionPotential:K+通道激活开放,K+内流形成AP下降支K+通道关闭↓激活小结—AP的形成的离子基础：①升支:Na+内流；②降支:K+外流；③静息水平:Na+-K+泵活动,离子恢复静息
12、时的分布状态；④负后电位(后去极化,afterdepolarization):复极时外流的K+蓄积在膜外,阻碍了K+外流；⑤正后电位(后超极化,afterhyperpolarization):生电性钠泵作用
