第二章 第三節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象

第二章第三節(jié)細胞的生物電現(xiàn)象第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五細胞的生物電現(xiàn)象

第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五細胞的生物電現(xiàn)象●靜息電位：細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存在的恒定電位差?！駝幼麟娢唬杭毎顒訒r，細胞膜內(nèi)外存在的變化的電位波動。2.RP實驗現(xiàn)象：第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機制化學現(xiàn)象要在膜兩側(cè)形成電位差，必須具備兩個條件：①膜兩側(cè)的離子分布不均，存在濃度差；②對離子有選擇性通透的膜。

膜兩側(cè)[K+]差是促使K+擴散的動力，但隨著K+的不斷擴散，膜兩側(cè)不斷加大的電位差是K+繼續(xù)擴散的阻力，當動力和阻力達到動態(tài)平衡時，K+的凈擴散通量為零→膜兩側(cè)的平衡電位。通透膜選擇性通透膜第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五二、靜息電位(restingpotentialRP)及其產(chǎn)生機制(一)靜息電位的概念

1.概念：細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存在的電位差。2.實驗現(xiàn)象：第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五3.證明RP的實驗：（甲）當A、B電極都位于細胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差。（乙）當A電極位于細胞膜外，B電極插入膜內(nèi)時，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。（丙）當A、B電極都位于細胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差。第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五

4.與RP相關(guān)的概念：靜息電位:細胞處于相對安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外存在的電位差。膜電位:因電位差存在于膜的兩側(cè)所以又稱為膜電位（membranepotential）。

RP值:哺乳動物的神經(jīng)、骨骼肌和心肌細胞為-70～-90mV，紅細胞約為-10mV左右。

RP值描述:RP↑→膜內(nèi)負電位↑(-70→-90mV)=超極化RP↓→膜內(nèi)負電位↓(-70→-50mV)=去極化第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五極化內(nèi)外兩側(cè)電位維持內(nèi)負外正的穩(wěn)定狀態(tài)去極化或除極化膜內(nèi)負電位減小甚至由負轉(zhuǎn)正超極化膜內(nèi)負電位增大復極化先去極化，再向靜息電位水平恢復第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五(1)靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)、外離子分布不勻

[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）靜息電位的產(chǎn)生機制1.靜息電位的產(chǎn)生條件主要離子分布：膜內(nèi)：膜外：第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五(2)靜息狀態(tài)下細胞膜對離子的通透性具有選擇性

通透性：K+＞Cl-＞Na+＞A-第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五

靜息狀態(tài)下細胞膜內(nèi)外主要離子分布及膜對離子通透性第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五2.RP產(chǎn)生機制的膜學說:∵靜息狀態(tài)下①細胞膜內(nèi)外離子分布不均；②細胞膜對離子的通透具有選擇性:K+＞Cl-＞Na+＞A-∴[K＋]i順濃度差向膜外擴散[A-]i不能向膜外擴散[K+]i↓、[A-]i↑→膜內(nèi)電位↓(負電場)[K+]o↑→膜外電位↑(正電場)膜外為正、膜內(nèi)為負的極化狀態(tài)當擴散動力與阻力達到動態(tài)平衡時=RP結(jié)論:RP的產(chǎn)生主要是K＋向膜外擴散的結(jié)果。

∴RP=K+的平衡電位第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五二、動作電位(AP)及其產(chǎn)生機制(一)動作電位的概念

1.概念：可興奮細胞受到刺激，細胞膜在靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生一次短暫的、可逆的,并可向周圍擴布的電位波動稱為動作電位。2.AP實驗現(xiàn)象：第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五細胞的動作電位

動作電位(AP）——可興奮細胞受閾(閾上)刺激后，在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的短暫的、可擴布的膜電位波動。動作電位是細胞興奮的過程和標志。

動作電位的過程：

鋒電位上升支(去極相)下降支(復極相)后電位動作電位*其中鋒電位是動作電位的主要部分。第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五去極化上升支下降支3.動作電位的圖形刺激局部電位閾電位去極化零電位反極化（超射）復極化（負、正）后電位第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五ab:鋒電位上升支---去極化

bc：鋒電位下降支---復極化

abc：鋒電位

cd：后電位-90mv-70mvab0mv+40mvcd第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五4.動作電位的特征：①是非衰減式傳導的電位。②具有“全或無”的現(xiàn)象：即同一細胞上的AP大小不隨刺激強度和傳導距離而改變的現(xiàn)象。

5.動作電位的意義：

AP的產(chǎn)生是細胞興奮的標志。

第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五6.與AP相關(guān)的概念:極化:以膜為界，外正內(nèi)負的狀態(tài)。去極化:膜內(nèi)外電位差向小于RP值的方向變化的過程。超極化:膜內(nèi)外電位差向大于RP值的方向變化的過程。復極化:去極化后再向極化狀態(tài)恢復的過程。反極化:細胞膜由外正內(nèi)負的極化狀態(tài)變?yōu)閮?nèi)正外負的極性反轉(zhuǎn)過程。閾電位:引發(fā)AP的臨界膜電位數(shù)值。局部電位:低于閾電位的去極化電位。后電位：鋒電位下降支最后恢復到RP水平以前，一種時間較長、波動較小的電位變化過程。

第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五1.AP產(chǎn)生的基本條件:①膜內(nèi)外存在[Na+]差:[Na+]i：[Na+]O≈1∶10；②膜在受到閾刺激而興奮時，對離子的通透性增加：

即電壓門控性Na+、K+通道激活而開放。（二）動作電位的產(chǎn)生機制第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五2.AP的產(chǎn)生機制:AP上升支AP下降支第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五當細胞受到刺激細胞膜上少量Na+通道激活而開放Na+順濃度差少量內(nèi)流→膜內(nèi)外電位差↓→局部電位當膜內(nèi)電位變化到閾電位時→Na＋通道大量開放Na+順電化學差和膜內(nèi)負電位的吸引→再生式內(nèi)流∵[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵2.AP的產(chǎn)生機制:膜內(nèi)負電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支）Na+通道關(guān)→Na+內(nèi)流停+同時K+通道激活而開放K＋順濃度差和膜內(nèi)正電位的吸引→K＋迅速外流膜內(nèi)電位迅速下降，恢復到RP水平（AP下降支）Na+泵出、K+泵回，∴離子恢復到興奮前水平→后電位第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：

①AP的上升支由Na＋內(nèi)流形成；下降支由K＋外流形成；后電位由Na＋－K＋泵活動引起。

②AP的產(chǎn)生不消耗能量；AP的恢復消耗能量（Na＋－K＋泵的活動）。

③AP=Na＋的平衡電位。第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五（三）、動作電位的引起

1、閾電位閾電位（TP)定義：引起膜對Na+通透性突然增大的臨界膜電位數(shù)值。閾電位的特性：引起膜上電壓門控性Na+通道大量開放。

第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五膜上電壓門控Na+通道快速大量開放的原因Na+再生性循環(huán)(正反饋)

閾強度刺激

膜去極化達閾電位

一定數(shù)量Na+通道開放

Na+內(nèi)流膜進一步去極化

大量的Na+通道開放（Na+通道的激活）+第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五（2）、TP的大小：比RP小10—20mv（3）、AP與TP關(guān)系：

AP是TP所觸發(fā)的。（4）、TP與RP關(guān)系：距離大小影響興奮性高低，興奮性的高低與細胞的靜息電位和閾電位的差值呈反變關(guān)系。第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五2、局部電位及其特性

1）.局部電位（局部反應）：

閾下刺激引起膜上Na+通道少量開放，在受刺激膜的局部出現(xiàn)較小的去極化。第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五特點：①不具有“全或無”現(xiàn)象(具有等級性)。其幅值可隨刺激強度的增加而增大。②電緊張方式擴布（不能遠傳）。其幅值隨著傳播距離的增加而減小。③具有總和效應：時間性和空間性總和。第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五時間性總和空間性總和第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五(四)動作電位的傳導1、傳導原理：局部電流第三十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五靜息部位膜內(nèi)為負電位，膜外為正電位興奮部位膜內(nèi)為正電位，膜外為負電位在興奮部位和靜息部位之間存在著電位差膜外的正電荷由靜息部位向興奮部位移動膜內(nèi)的負電荷由興奮部位向靜息部位移動形成局部電流膜內(nèi)：興奮部位相鄰的靜息部位的電位上升膜外：興奮部位相鄰的靜息部位的電位下降去極化達到閾電位，觸發(fā)鄰近靜息部位膜爆發(fā)新的AP局部電流：第三十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五動作電位與局部電位的主要區(qū)別動作電位局部興奮所受刺激閾或閾上刺激

閾下刺激膜去極化程度達閾電位不達閾電位與刺激強度關(guān)系全或無正比傳播范圍不