生理学精品教学（中南大学）第二章（3）细胞的生物电.pptVIP

Inward Naand Outward KCurrents Sodium Channel Structure Depolarization Changes Configuration Polarization Opens Na Channel 生物电现象： 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、细胞的生物电现象 静息电位：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的恒定 电位差。 动作电位：细胞活动时，细胞膜内外存在的变化的电位波动。 Loligo forbesi 枪乌贼 2.RP实验现象： （一）静息电位(resting potential，RP) 概 念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。 实验现象： 证明RP的实验： 当A、B电极都位于细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差; 当A电极位于细胞膜外， B电极插入膜内时，有电位改变，证明膜内、外间有电位差。 当A、B电极都位于细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差。 与RP相关的概念： 静息电位: 细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差 膜电位: （membrane potential）因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位。因膜内电位低于膜外，习惯上RP指的是膜内负电位。 RP值: 哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为-70～-90mV，红细胞约为-10mV左右。 RP值描述: RP↑→膜内负电位↑(-70→-90mV)=超极化（hyperpolarization） RP↓→膜内负电位↓(-70→-50mV)=去极化（depolarization） （二）动作电位(action potential AP) 概 念：可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电位基础上发 生一次短暂的、可逆的,并可向周围扩布的电位波动称为 动作电位2 实验现象.AP实验现象： 去 极 化 上 升 支 下降支 3.动作电位的图形 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 4.动作电位的特征： ①是非衰减式传导的电位。 ②具有“全或无”的现象 ----即同一细胞上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象。 5.动作电位的意义： AP的产生是细胞兴奋的标志。 6.与AP相关的概念: 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。 阈电位: 引发AP的临界膜电位数值。 局部电位: 低于阈电位的去极化电位。 后电位： 锋电位下降支最后恢复到RP水平以前，一种 时间较长、波动较小的电位变化过程。 负后电位=去极化后电位， 正后电位=超去极化后电位。 （一）化学现象 膜两侧形成电位差，必须具备两个条件： ①膜两侧的离子分布不均，存在浓度差； ②对离子有选择性通透的膜。 膜两侧[K+]差是促使K+扩散的动力，但随着K+的不断扩散，膜两侧不断加大的电位差是K+继续扩散的阻力，当动力和阻力达到动态平衡时，K+的净扩散通量为零→膜两侧的平衡电位。 通透膜 选择性通透膜 (1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 [Na+]i＞[Na+]o≈1∶10, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-]i＞[Cl-]o≈1∶14, [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1 （二）静息电位的产生机制 1.静息电位的产生条件 主要离子分布： 膜内： 膜外： (2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A- 静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性 2.RP产生机制的膜学说: ∵静息状态下 ①细胞膜内外离子分布不均； ②细胞膜对离子的通透具有选择性:K+＞Cl-＞Na+＞A- ∴ [K＋]i顺浓度差向膜外扩散 [A-]i不能向膜外扩散 [K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓(负电场)  [K+]o↑→膜内电位↑(正电场) 膜外为正、膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP 结论: RP的产生主要是K＋向膜外扩散的结果。 ∴ RP=K+的平衡电位 证明： ①Nernst公式的计算 EK=