細胞的電活動

細胞的電活動1第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二恩格斯在100多年前就指出：“地球上幾乎沒有一種變化發(fā)生而不同時顯示出電的變化”。人體及生物體活細胞在安靜和活動時都存在電活動，這種電活動稱為生物電現(xiàn)象（bioelectricity）。細胞生物電現(xiàn)象是普遍存在的，臨床上廣泛應用的心電圖、腦電圖、肌電圖及視網(wǎng)膜電圖等就是這些不同器官和組織活動時生物電變化的表現(xiàn)。2第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（一）膜電容和膜電阻細胞膜的電纜學說細胞外液和細胞內液均為含電解質的液體，可以看作為兩個導體，有一定的電阻；膜電容：

細胞膜脂質雙層類似于一個平板電容器，相對地視作絕緣體，因此細胞膜具有顯著的電容特性。一、細胞膜的被動電學特性3第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二跨膜電位：

當膜上的離子通道開放而引起帶電離子的跨膜流動時，就相當于在電容器上充電或放電而產(chǎn)生的電位差，稱為跨膜電位或簡稱為膜電位。膜電阻：對帶電離子而言，膜電導就是膜對離子的通透性。4第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二二、靜息電位(restingpotential，RP)

1.概念：

指細胞未受刺激時細胞膜兩側存在的外正內負的電位差。

2.測量方法：

細胞內電位記錄方法。

5第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二記錄裝置：一對測量電極一個放在細胞的外表面，另一個連接玻璃微電極。當微電極刺入膜內時，記錄儀器上顯示一個突然的電位躍變，表明細胞膜內外兩側存在著電位差。存在于安靜細胞的表面膜兩側的，簡稱靜息電位。6第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二

細胞外電位記錄細胞內電位記錄7第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)值:骨骼肌約-90;神經(jīng)約-70;平滑肌約-55;紅細胞約為-10mV.8第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二靜息電位特征：①通常是平穩(wěn)的直流電位（但在某些神經(jīng)細胞和平滑肌細胞也可出現(xiàn)自發(fā)性的靜息電位波動）；②不同細胞靜息電位的數(shù)值可以不同，并且只要細胞未受刺激、生理條件不變，這種電位將持續(xù)存在。

9第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二極化：靜息時膜兩側所保持的外正內負的狀態(tài)；超極化：膜內外電位差的數(shù)值向膜內負值加大的方向變化時，稱為膜的超極化；去極化：膜內電位向負值減小的方向變化，稱為去極化；反極化：去極化至零電位后膜電位進一步變?yōu)檎捣Q為反極化。膜電位高于零電位的部位稱為超射。復極化：細胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時膜內所處的負值恢復。與靜息電位有關的概念10第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二(二)靜息電位的產(chǎn)生機制：膜學說：1902年Bernstein認為生物電現(xiàn)象的各種表現(xiàn)，主要是由于細胞內外離子分布不均勻以及在不同狀態(tài)下，細胞膜對不同離子的通透性不同→離子跨膜擴散。11第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二1.離子跨膜擴散的驅動力：

濃度差

＋→方向和速度

電位差

電化學驅動力12第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二(1)靜息狀態(tài)下質膜內、外離子分布不均勻2.靜息電位的形成

13第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二①K+的通透性較高：非門控鉀通道

神經(jīng)纖維、心肌細胞膜②Na+有一定通透性;③Cl-不存在原發(fā)性主動轉運→被動分布;④Ca2+通透性很低→忽略⑤有機負離子幾乎不通透(2)靜息狀態(tài)下質膜對離子的通透性不同14第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二靜息狀態(tài)下質膜對離子的通透性不同15第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二

(3)靜息電位產(chǎn)生的機制:主要是由K+外流形成的；接近K+平衡電位。16第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二3.鈉泵的生電作用:鈉泵的生電作用對RP的貢獻并不很大17第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二4.影響靜息電位的因素①細胞外K+濃度的改變；②膜對K+和Na+的相對通透性;③鈉-鉀泵活動的水平。

18第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二三、動作電位及其產(chǎn)生機制(一)細胞的動作電位(actionpotential，AP)。

在靜息電位的基礎上，可興奮組織或細胞受到一個適當刺激時，其膜電位發(fā)生的一次快速、可逆、并有擴布性的電位變化,稱為動作電位。它是細胞興奮的標志。19第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二20第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二1.動作電位的波形:峰電位：動作電位的主要部分后電位：

低幅而緩慢負后電位（后去極化）正后電位（后超極化）21第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二2.動作電位的特征：①“全或無”的性質當刺激未達閾值時，動作電位不會出現(xiàn)，一旦達到閾電位水平，動作電位便迅速產(chǎn)生，并達到最大值，其幅度和波形不隨刺激的強度增強而增大。②可傳播性動作電位能沿細胞膜向周圍不衰減性傳導，其幅度和波形始終保持不變。22第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（二）動作電位的產(chǎn)生機制

當膜受到刺激而發(fā)生通透性改變時，帶電離子將沿著電化學驅動力的方向發(fā)生跨膜運動，并引起膜電位的變化。

23第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二

內向電流:正電荷由膜外流入膜內;

內向電流→膜去極化；

外向電流:正電荷由膜內流出膜外;

外向電流→膜復極化或超極化。

在靜息電位條件下→Na+受到很強的內向驅動力

在鋒電位期間→K+受到很強的外向驅動力24第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二1.鋒電位的上升支：細胞受刺激時→膜對Na+通透性突然增大→Na+迅速內流→造成膜內負電位的迅速消失,由于膜外Na+的較高勢能,Na+繼續(xù)內移,出現(xiàn)超射。

鋒電位的上升支是Na+快速內流造成的,接近于Na+的平衡電位。25第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二2.鋒電位的下降支：

由于Na+通道激活后迅速失活→Na+電導↓,同時膜結構中電壓門控性K+通道開放→K+電導↑；在很強的外向驅動力作用下→K+迅速外流。鋒電位的下降支是K+外流所致。26第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二27第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二

AP上升支AP下降支28第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二3.后電位

負后電位:

復極時迅速外流的K+蓄積在膜外側附近，暫時阻礙了K+

外流。

正后電位:

生電性鈉泵的作用。29第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（三）動作電位的傳播

30第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（1）在無髓鞘的神經(jīng)纖維上：局部電流31第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二圖2-16無髓鞘神經(jīng)纖維興奮的傳播原理32第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（2）有髓鞘的神經(jīng)纖維上：跳躍式傳導33第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（四）縫隙連接6個連接蛋白單體(親水性孔道)34第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二縫隙連接的特性：通常是開放的→允許水溶性分子和離子通過膜的電阻很低→AP通過流經(jīng)縫隙連接的局部電流直接傳播到另一個細胞

縫隙連接的意義：

使相臨的細胞對某些信號作出協(xié)同反應,出現(xiàn)同步化活動。35第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二四、可興奮細胞及其興奮性（一）興奮和興奮性概念的變遷

活組織或細胞對刺激發(fā)生反應的能力，稱為興奮性，而由刺激引起的反應，稱為興奮。其中的刺激是因，反應是果。36第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二

在近代生理學中：興奮性是指細胞受到刺激時產(chǎn)生動作電位的能力。興奮就是指產(chǎn)生了動作電位，或者說產(chǎn)生了動作電位才是興奮。37第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（二）可興奮細胞凡在接受刺激后能產(chǎn)生動作電位的細胞，稱為可興奮細胞。

所有的可興奮細胞都必然具有電壓門控鈉通道或電壓門控鈣通道，它們在受刺激后這些離子通道被激活產(chǎn)生動作電位。

神經(jīng)沖動肌肉電變化（AP）收縮腺體分泌38第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（三）閾刺激刺激：指細胞所處環(huán)境因素的變化。

閾刺激：在刺激的持續(xù)時間以及刺激強度對時間的變化率不變的情況下，剛能引起細胞興奮或產(chǎn)生動作電位的最小刺激強度。

閾下刺激閾上刺激閾刺激→衡量細胞興奮性的指標39第39頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（四）細胞興奮后興奮性的變化

40第40頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二絕對不應期：當出現(xiàn)鋒電位的時期內，不能再接受任何強大的刺激而出現(xiàn)新的鋒電位。此時Na+通道是失活狀態(tài)，細胞興奮性降低到零。相對不應期：

絕對不應期之后的一定時間內，細胞對閾上剌激可發(fā)生興奮。標志著一些失活的Na+通道已開始逐漸復活，細