第三章神经元兴奋和传导_人体与动物生理学

一、 静息膜电位的形成和维持
静息电位 (Resting Potential, RP)
概念：细胞未受刺激时，即处于“静息”状态下存 在于细胞膜两侧的电位差。
膜内较负，哺乳动物神经和肌肉细胞为-50~ -100mV In the resting state and without stimulation, cells
静息膜电位形成的基础：Na+、K+等关键离子 在细胞膜内外的不均等分布及选择性透膜移动。
电扩散：离子的跨膜渗透，与①膜内外离子的 浓度、②跨膜电势差、③某离子的渗透系数等 因素有关。
离子运动的独立性法则——每种离子的跨膜运 动都是相互独立的
表3-1 哺乳动物骨骼肌细胞内外离子浓度和电位
————————————————————————
A +++ ---
-90mV
0mV
++++++++ ++++++++ -------- --------
极化：活细胞的细胞膜膜内外存在电位 差的现象。
生理学中将细胞膜外侧的电位定为0电位， 大多动物神经纤维、各种肌细胞的膜电 位-50—-100mV的直流电位，表现为膜内 为负，膜外为正。
静息电位产生的机制:
K+顺浓度差(化学驱动力)跨膜外+ 流,
+建立起内负外正的+跨膜+ 电A-位。 +
+
＋
++ ++ ++ + A-
+
A+
A-
－ + ++ +
++
+
A-
++ ++ +
++ +
+ A-
+
+
A-
+
+
+
A-
A-
+
+
A++
+
++ ++ ++ + A-
+
A+
A-
+
＋
+ ++ +
++
+
A-
++ ++ +
++ +
若知道K+在胞内外分布的浓度，可以利用 Nernst方程来计算静息膜电位。
Nernst公式(1889):
EX=—RZ—FT
log—[X—+]o [X+]i
简化公式：
EX=
61 log—[X—+]o (mV) [X+]i
如哺乳动物骨骼肌细胞:
[K+]i : 155mmol/L, [K+]o: 4mmol/L,
细胞生物电活动的产生主要是由于
✓ 带电离子跨膜分布的不均衡性 [Na+]o ＞[Na+]i ≈10∶1, [K+]i ＞[K+]o ≈ 30∶1
✓ 细胞膜在不同条件下对离子通透性的变化
Two characteristics of cells contribute to their ability to maintain this electrical potential. First, different types of ions are unequally distributed across the cell membrane. Second, the cell membrane is differentially permeable to ions.
K+-Na+泵的作用：将胞内Na+泵出，将胞外K+ 泵入，从而抵消了两种离子的膜渗漏通量。
总结:
① 由于膜内外存在不同的离子浓度，膜对这 些离子具有不同的通透性，导致了静息电位的 形成；
（一） K+的扩散对膜电位的作用：K+平衡电位
条件： ① 静息状态下膜内、外离子分布不均衡
[Na+]o ＞[Na+]i ≈10∶1, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 ② 静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性:
K+ 通透性大而Na+基本不通透
机制： 膜内K+浓度高于膜外，安静时膜对K+通透性大， K+顺浓度差外流，而细胞内的有机负离子不能 透出细胞，便产生了内负外正的电位差。当促 进K+向外移动的化学力（K+的扩膜浓度梯度）与 阻止K+向外移动的电场力（跨膜电位梯度）达 到平衡时，则K+的净通透量等于零，此时的电 位差称为K+的平衡电位，等于静息电位。
+ A-
+
当促使K+外流力与阻止K+外+ 流力A- 平衡时,
+
+
即, K+的电化学驱动力为零时+, A-
A-
K+的净通量为零 →K+平衡电位(RP)
大量实验证明：当细胞外的K+浓度降低时，静 息电位增大；膜外K+浓度增高时，静息电位减 小，而改变Na+浓度对其无明显影响，说明静 息电位主要是由K+的平衡电位决定的。
离子
细胞外液 胞 质
平衡电位
(mmol/L) (mmol/L)
(mV)
————————————————————————
Na+
145
12
+65
K+
4
155
-95
Cl-
120 .
3.8
-90
A-
0
155
________________________________________________
A-代表带负电荷的有机大分子
在活细胞中， K+、Na+是共同对膜电位的形成 发挥作用的。
但在静息状态下， K+通透性是Na+ 50-75倍。 相对较大量K+的净外流建立了一个-90mV的膜 电位，相对少的Na+内流部分消除或中和了K+的 平衡电位，这时的静息膜电位为-70mV。
（四）、K+-Na+泵和静息膜电位的维持
静息状态下， K+和Na+的扩散时刻在进行， 但胞内K+浓度没有持续下降， Na+浓度也没 有持续增加，为什么？
第三章
神经元的兴奋和传导
第一节 细胞膜的电生理
细胞膜电位：脂质双分子层构成绝缘层，细胞膜内、 外带电离子的不均等分布，使细胞膜两侧产生了一定 的电位差。
细胞膜的生物电现象：细胞膜受刺激后产生的电化学 性质的变化。
静息状态 静息电位 兴奋状态 动作电位
静息电位和动作电位的离子基础 (生物电现象的离子学说)
则—[K—+]o≈0.026, log —[K—+]o= -1.59
[K+]i
[K+]i
Ek=61对膜电位的作用
假定膜仅对Na+通透，膜外Na+流向膜内，建立 起膜内为正、膜外为负的平衡电位，其值为 +60mV，幅度小于K+的平衡电位。
（三）、K+和Na+对膜电位的协同作用
maintain a negative electrical potential inside in relative to the outside.
电位计
0
+
-
B
A 微电极
细胞膜
细胞
0
+
-
B +++ ---
本实验提示:
0mV
1.跨膜有电位差 2.膜内低于膜外 3.稳定直流电位
++++++++ --------