-细胞的生物电现象.ppt

三、刺激与兴奋 第一节 细胞膜的生理 第二节 细胞的信号传导 第四节 肌细胞的收缩功能 第三节 生物电现象和兴奋性 第二节 生物电现象和兴奋性 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）。 一、静息电位(resting potential RP) (一)概 念 ：静息时存在于细胞膜两侧的外正内负的电位差。  (二)实验现象： (三）静息电位的产生机制 1、化学现象 膜两侧形成电位差的必备条件： ①膜两侧的离子分布不均，即浓度差 ②膜的离子选择性通透 平衡电位：当动力和阻力达到动态平衡时，K+的净扩散通量为零的膜两侧电位差。 通透膜 选择性通透膜 （1）细胞膜内、外离子分布不匀--Na+-K+泵 [Na+]i＜[Na+]o≈1∶10 [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-]i＜[Cl-]o≈1∶14 [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1 2、机制 （2）细胞膜对离子选择性通透 K+＞Cl-＞Na+＞A- 3、K+平衡电位证据 ①Nernst公式的计算 EK= 60 lg[K+]o/[K+]I ② Hodgkin 和 Huxley的实验 在枪贼巨大神经纤维测得RP值为-60mv,与Nernst公式的计算值（-75mv）基本符合。 ③人工改变[K+]O/[K+]i，RP也发生相应改变 影响因素： 胞外K+浓度、 膜对K+和Na +的相对通透性、 Na+-K+泵 二、动作电位(action potential AP) (一)概 念：可兴奋细胞受到刺激后，细胞膜发生一次短暂的、可逆的,并可向周围扩布的电位波动。 AP实验现象 特征： A：非衰减式传导 B：“全或无”的现象 意义： AP的产生是细胞兴奋的标志 可兴奋细胞 去 极 化 上 升 支 下降支 (二)动作电位的形状与相关概念 刺激 局部电位 阈电位 去极化 零电位 反极化（超射） 复极化 （负、正）后电位 极 化:以膜为界，外正内负的状态。 去极化:膜内外电位差向小于RP值的方向变化的过程。 超极化:膜内外电位差向大于RP值的方向变化的过程。 复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。 反极化:细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负 的极性反转过程。 峰电位：AP的去极化和复极过程的前半部分。 后电位： 包括：负后电位=去极化后电位 正后电位=超极化后电位 AP上升支: Na+通道开放， Na+内流 AP的峰值：Na+内流与K+外流的代数和 AP下降支: Na+通道失活，K+通道开放， K+外流 （三）动作电位的产生机制 （一）概念 1、刺激 (stimulus) 能被机体或细胞感受并引起反应的体内外环境变化。 类型: 物理，机械、声、电、光、磁 2、反应 (reaction) 机体受刺激后所发生的生化代谢和生理功能的变化。 形式: 兴奋 (excitation) 抑制 (inhibition) 3、兴奋性 (excitability) 细胞、组织或机体对刺激发生反应的能力。 可兴奋细胞：神经细胞、肌肉细胞、腺细胞 （二）刺激引起兴奋的条件 刺激强度、刺激持续时间、刺激强度-时间变化率 1、阈强度 (阈值，threshold):能引起组织发生兴奋的最小刺激强度。 2、阈刺激:刺激强度等于阈值的刺激。 3、阈下(subthreshold)刺激：:刺激强度小于阈值的刺激。 4、阈上(superthreshold)刺激：:刺激强度大于阈值的刺激。 特点： 1、幅度与刺激强度呈正比 2、电紧张式扩布 3、具有总和效应 局部电位 (三)局部电位和阈电位 阈电位:引发动作电位的临界膜电位数值。 A 绝对不应期:峰电位 B 相对不应期:负后电位 C 超常期:负后电位 D 低常期:正后电位 兴奋性表现为形成动作电位的主要离子通道再激活的可能性 （四）细胞兴奋后兴奋性的周期性变化 A B C D 四、动作电位的传播 （一）特点 1、绝缘性  2、双向传导  3、不衰减性  4、不可融合性  5、相对不疲劳性 （二）机制：局部电流 （三）传导方式： 1、无髓鞘N纤维上为近距离局部电流 2、有髓鞘N纤维为远距离(跳跃式)局部电流 Patch Clamp Technique（膜片钳技术） Erwin Neher and Bert Sakmann