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细胞电生理的课件资料 第1页/共20页 生物电信号的产生和传播都是在细胞膜两侧进行的，所以要了解细胞电活动的机制和各种体表电图的产生原理，首先需要了解跨膜电位的特性及其产生机制。 细胞的跨膜电位基本上有两种形式，即安静状态下相对稳定的静息电位和受到刺激时发生的可远距离传播的、迅速波动的动作电位。 第2页/共20页 极化：生理学中细胞在静息状态下，膜外为正电位，膜内为负电位的状态。 去极化：静息电位减小的过程或状态称为。 超极化：静息电位增大的过程或状态称为。 复极化：细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复的过程。 反极化：去极化至零电位后膜电位进一步变为正值。膜电位高于零电位的部分称为超射。 第3页/共20页 离子跨膜扩散的条件： 一是钠泵的活动形成了膜内外离子的浓度差细胞外。 Na+浓度是细胞内的10倍左右，而细胞内的K+浓度相当于细胞外液的30倍左右； 二是膜对不同离子具有不同的通透性。 通透性的大小决定了该离子跨膜扩散对静息电位的作用大小。 第4页/共20页 离子跨膜扩散的平衡电位 某种离子跨膜扩散时，受到来自浓度差和电位差的双重驱动力，两驱动力的代数和称为电化学驱动力。 平衡电位：即某离子电位差驱动力等于浓度差驱动力时的跨膜电位差，此时没有离子的跨膜净移动。 10mv → 660离子 1mol → 6.02×1023 Na+ 145 mmol K+ 155mmol 第5页/共20页 静息电位 第6页/共20页 一、静息电位的记录 静息时，细胞膜两侧存在着外正内负的电位差，称为静息电位。这一电位差仅存在于膜的内外表面之间。 记录细胞跨膜电位时，置于细胞外的电极是接地的，因此记录到的电位是以细胞外为零电位的膜内电位，范围在-10~-100mV之间。 第7页/共20页 二、静息电位的形成机制 神经细胞静息时的膜电位Em为-70mv，ENa和EK分别为+60mv和-90mv。 对Na+的驱动力为：Em-ENa = -70mv - (+60mv) = -130mv 对K+的驱动力则为：Em-EK = -70mv - (-90mv) = +20mv 神经和骨骼肌的静息电位都在-70~-90mv，总是不同程度地小于K+平衡电位，这是因为膜对Na+也有一定的通透性，扩散内流的Na+可以部分抵消由K+外流所形成的膜内负电位。 第8页/共20页 三、钠泵的生电作用 通过钠泵活动，既可以建立和维持膜两侧的离子浓度差，又可直接影响静息电位。 钠泵每分解一分子的ATP，可使3个Na+排出细胞外和2个K+进入细胞内，结果使膜内电位的负值增大，但这种生电作用对静息电位的影响不是很大，并因细胞的种类和状态而有所差异。 第9页/共20页 动作电位 第10页/共20页 一、细胞的动作电位 在静息电位的基础上，给细胞一个合适的刺激，能使其产生可传播的膜电位波动，称为动作电位。不同细胞的动作电位具有不同的形态。 第11页/共20页 阈电位、锋电位、负后电位（后去极化）、正后电位（后超极化） 局部电位 绝对不应期、超常期、低常期 第12页/共20页 动作电位有两个重要的特征，即“全或无”特性和可传播性。 刺激引发动作电位需要一定的强度。能引发动作电位的最小刺激强度，称为刺激的阈值。刺激强度未达到阈值，动作电位不会发生；刺激强度达到阈值后，可触发动作电位，而且其幅度达到该细胞动作电位的最大值，再不会因刺激强度的逐渐增加而随之增大，这一现象就是动作电位的“全或无”特性。 动作电位产生后，并不局限于受刺激部位，而是沿细胞膜迅速向周围传播，直至整个细胞都依次产生一次动作电位，这就是动作电位的可传播性；并且动作电位在同一个细胞上的传播是不衰减的，其幅度和波形始终不变。 第13页/共20页 二、动作电位的产生机制 神经细胞静息时的膜电位Em为-70mv，ENa和EK分别为+60mv和-90mv。 对Na+的驱动力为：Em-ENa = -70mv - (+60mv) = -130mv 对K+的驱动力则为：Em-EK = -70mv - (-90mv) = +20mv 当膜电位去极化至+30mv的锋电位水平时。 对Na+的驱动力为：Em-ENa= +30mv - (+60mv) = -30mv 对K+的驱动力则为：Em-EK = +30mv - (-90mv) = +120mv 第14页/共20页 （一）动作电位时膜对离子的电-化学驱动力变化 在动作电位期间，尽管离子发生跨膜流动，但离子的平衡电位不会有明显变化。驱动力的改变主要是由膜电位变化而引起的。 10mv → 660离子 1mol → 6.02×1023 Na+