生理學(xué)細(xì)胞生物電現(xiàn)象

關(guān)于生理學(xué)細(xì)胞生物電現(xiàn)象一、興奮性(excitability)

一切有生命活動(dòng)的細(xì)胞、組織或機(jī)體能接受刺激產(chǎn)生興奮的能力或特性。刺激(stimulus)與反應(yīng)(response)

反應(yīng)有兩種形式:興奮

(excitation)

抑制

(inhibition)

可興奮細(xì)胞(組織):神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞和腺細(xì)胞興奮的共同特征是產(chǎn)生動(dòng)作電位。第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天(一)刺激和反應(yīng)

1.刺激：細(xì)胞和組織所處的內(nèi)外環(huán)境的變化。

①刺激的種類：物理化學(xué)生物社會(huì)心理。

②刺激的三要素：強(qiáng)度；持續(xù)時(shí)間；強(qiáng)度-時(shí)間變化率。

2.反應(yīng)：細(xì)胞或機(jī)體感受刺激后發(fā)生的一切變化。第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天一、興奮性(excitability)

一切有生命活動(dòng)的細(xì)胞、組織或機(jī)體能接受刺激產(chǎn)生興奮的能力或特性。刺激(stimulus)與反應(yīng)(response)

反應(yīng)有兩種形式:興奮

(excitation)

抑制

(inhibition)

可興奮細(xì)胞(組織):神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞和腺細(xì)胞興奮的共同特征是產(chǎn)生動(dòng)作電位。第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天閾強(qiáng)度(閾值)(value)

刺激的持續(xù)時(shí)間固定,引起細(xì)胞或組織發(fā)生反應(yīng)(產(chǎn)生AP)的最小刺激強(qiáng)度。

·衡量興奮性高低的指標(biāo)——閾值興奮性∝————————

閾刺激:具有閾強(qiáng)度的刺激。閾上刺激：刺激強(qiáng)度高于閾強(qiáng)度的刺激

閾下刺激：刺激強(qiáng)度低于閾強(qiáng)度的刺激

閾值1第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

概述恩格斯在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(shí)顯示出電的變化”。人體及生物體活細(xì)胞在安靜和活動(dòng)時(shí)都存在電活動(dòng)，這種電活動(dòng)稱為生物電現(xiàn)象（bioelectricity）。第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第6頁,共31頁，2024年2月25日，星期天一、靜息電位及其產(chǎn)生機(jī)制(一)靜息電位Restingpotential，RP

細(xì)胞在未受刺激時(shí)(靜息狀態(tài)下),存在于細(xì)胞膜內(nèi)負(fù)、外正的電位差。第7頁,共31頁，2024年2月25日，星期天證明RP的實(shí)驗(yàn)：（甲）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差。（乙）當(dāng)A電極位于細(xì)胞膜外，B電極插入膜內(nèi)時(shí)，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。（丙）當(dāng)A、B電極都位于細(xì)胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差。第8頁,共31頁，2024年2月25日，星期天(二)靜息電位產(chǎn)生機(jī)制1、

鈉泵活動(dòng)造成膜內(nèi)、外離子不均衡分布:

[Na+]o>[Na+]i,[K+]i>[K+]o[Cl-]i>[Cl-]o,[A-]i>[A-]o2、不同狀態(tài)下，細(xì)胞膜對(duì)各種離子的通透性不同。

安靜狀態(tài)下,膜主要對(duì)K+通透

①擴(kuò)散（化學(xué)）驅(qū)動(dòng)力：濃度差

②擴(kuò)散平衡：電場(chǎng)力=濃度差,驅(qū)動(dòng)力=0，即為K+平衡電位。第9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜內(nèi)外主要離子分布及膜對(duì)離子通透性第10頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

膜主要對(duì)K+通透，K＋順濃度差向膜外擴(kuò)散,膜外的正電場(chǎng)阻止K+向膜外擴(kuò)散↓當(dāng)擴(kuò)散動(dòng)力與阻力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)↓形成膜外為正、膜內(nèi)為負(fù)的極化狀態(tài)↓靜息電位靜息電位RestingPotential:第12頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

結(jié)論:

靜息電位的產(chǎn)生主要是K＋向膜外擴(kuò)散的結(jié)果。

靜息電位是

K+的電-化學(xué)平衡電位。第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天影響靜息電位因素：

①細(xì)胞膜內(nèi)、外的K+濃度差。②細(xì)胞膜對(duì)K+通透性:K+的通透性↑,則靜息電位↑。③Na+-K+泵的活動(dòng)水平。RestingPotential第14頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

二、動(dòng)作電位和及其產(chǎn)生機(jī)制

AP實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天(一)細(xì)胞的動(dòng)作電位Actionpotential,AP1.在RP基礎(chǔ)上，細(xì)胞受到一個(gè)適當(dāng)刺激時(shí)，其膜電位所發(fā)生的一次可擴(kuò)布、迅速的、短暫的波動(dòng)。

實(shí)質(zhì)：是膜電位在RP基礎(chǔ)上發(fā)生的一次可擴(kuò)布、快速的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原；是細(xì)胞興奮的本質(zhì)表現(xiàn)。第16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天1.動(dòng)作電位產(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(shí)，對(duì)離子的通透性增加：即電壓門控性Na+通道激活而開放。③閾電位—能使細(xì)胞膜去極化達(dá)到產(chǎn)生動(dòng)作電位的臨界膜電位的數(shù)值(二)動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制第17頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)細(xì)胞受到閾刺激細(xì)胞膜上少量Na+通道激活而開放Na+順濃度差少量?jī)?nèi)流→膜去極化→局部電位當(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時(shí)→Na＋通道大量開放Na+大量?jī)?nèi)流→Na+再生性循環(huán)膜內(nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢唬ˋP上升支）Na+平衡電位膜對(duì)K+通透性增大→K＋迅速外流膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)到RP水平（AP下降支）膜內(nèi)Na+↑、膜外K+↑→激活Na+－K+泵細(xì)胞內(nèi)外離子分布恢復(fù)到興奮前水平2.AP的產(chǎn)生機(jī)制:第19頁,共31頁，2024年2月25日，星期天去極化上升支下降支3.動(dòng)作電位(actionpotential)刺激局部電位閾電位去極化零電位反極化（超射）復(fù)極化后電位第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天結(jié)論：①AP的上升支由Na＋內(nèi)流形成，下降支是K＋外流形成的（上升支和下降支形成的尖峰狀電位變化稱為峰電位），后電位是Na＋－K＋泵活動(dòng)引起的。②AP的產(chǎn)生是不消耗能量的，AP的恢復(fù)是消耗能量的（Na＋－K＋泵的活動(dòng)）。③AP的去極相之末是Na＋的電-化學(xué)平衡電位。第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天動(dòng)作電位的意義：動(dòng)作電位的產(chǎn)生是細(xì)胞興奮的標(biāo)志。

動(dòng)作電位的特征：

①具有“全或無”的現(xiàn)象②是非衰減式傳導(dǎo)的電位③脈沖式第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天(三)動(dòng)作電位的傳播1、傳導(dǎo)原理(方式)：局部電流無髓鞘N纖維第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天無髓鞘N纖維為近距離局部電流第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天跳躍式傳導(dǎo)：提速、節(jié)能有髓鞘神經(jīng)纖維AP傳導(dǎo)：第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天有髓鞘N纖維為遠(yuǎn)距離(跳躍式)局部電流第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天2、興奮傳導(dǎo)的特點(diǎn)

1、雙向性2、絕緣性3、不衰減性

4、相對(duì)不易疲勞

5、不融合性第27頁,共31頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞興奮后興奮性的變化絕對(duì)不應(yīng)期(相當(dāng)于鋒電位)

興奮性=0相對(duì)不應(yīng)期(負(fù)后電位)

正常>興奮性>0

超常期(負(fù)后電位)

興奮性>正常

低常期(正后電位)

興奮性<正常第28頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、局部電