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细胞生物电现象
去极化膜电容电流所引起； ●局部反应是由于电刺激造成的去极化和
少量Na+内流造成的去极化叠加所引起;是动作 电位前身
2 阈电位和动作电位
阈电位： 当刺激增强到阈值;使
膜电位减小到临界水平神 经 肌肉细胞约在50至 70mv;便爆发动作电位 这 一临界膜电位水平称为阈 值膜电位或简称阈电位
阈刺激与阈电位关系
2 实验证明
1无Na+细胞浸浴液：神经浸浴 于无Na+溶液时;动作电位不出 现
2降低细胞浸浴液Na+浓度：用 蔗糖或氯化胆碱替代细胞浸浴 液中Na+;使细胞外液Na+浓度 减小而渗透压 静息电位保持不 变;发生的动作电位幅度或其超 射值减小;减小的程度和Na+平 衡电位减小的预期值相一致
3 动作电位主要特点
4 什么是条件测试法 可兴奋细胞兴奋后其兴奋性 变化可分成哪几个时期
5 锋电位与后电位分别具有何生理意义 它们与兴 奋性周期是什么对应关系
6 什么是内向电流与外向电流 它们对细胞的兴奋 性将会产生什么影响
7 电紧张性电位 局部电位 动作电位分别具有什 么特点
8 局部反应与动作电位有何关系 9 何谓时间总和与空间总和 它们分别具有何生理
兴奋性分期 测试刺激强度 兴奋性变化 可能机制
绝对不应期
无限大
兴奋性降至 零
相对不应期 ＞条件刺激强 兴奋性逐渐
度
恢复
Na+通道处 于被激活后 暂时失活状
态
Na+通道部 分开放
超常期 ＜条件刺激强 兴奋性超过 膜处于部分
度
正常水平
去极化状态
低常期 ＞条件刺激强 兴奋性低于 膜处于复极
度
正常水平 化状态
少量Na+内流造成的去极化叠加所引起;是动作 电位前身
2 阈电位和动作电位
阈电位： 当刺激增强到阈值;使
膜电位减小到临界水平神 经 肌肉细胞约在50至 70mv;便爆发动作电位 这 一临界膜电位水平称为阈 值膜电位或简称阈电位
阈刺激与阈电位关系
2 实验证明
1无Na+细胞浸浴液：神经浸浴 于无Na+溶液时;动作电位不出 现
2降低细胞浸浴液Na+浓度：用 蔗糖或氯化胆碱替代细胞浸浴 液中Na+;使细胞外液Na+浓度 减小而渗透压 静息电位保持不 变;发生的动作电位幅度或其超 射值减小;减小的程度和Na+平 衡电位减小的预期值相一致
3 动作电位主要特点
4 什么是条件测试法 可兴奋细胞兴奋后其兴奋性 变化可分成哪几个时期
5 锋电位与后电位分别具有何生理意义 它们与兴 奋性周期是什么对应关系
6 什么是内向电流与外向电流 它们对细胞的兴奋 性将会产生什么影响
7 电紧张性电位 局部电位 动作电位分别具有什 么特点
8 局部反应与动作电位有何关系 9 何谓时间总和与空间总和 它们分别具有何生理
兴奋性分期 测试刺激强度 兴奋性变化 可能机制
绝对不应期
无限大
兴奋性降至 零
相对不应期 ＞条件刺激强 兴奋性逐渐
度
恢复
Na+通道处 于被激活后 暂时失活状
态
Na+通道部 分开放
超常期 ＜条件刺激强 兴奋性超过 膜处于部分
度
正常水平
去极化状态
低常期 ＞条件刺激强 兴奋性低于 膜处于复极
度
正常水平 化状态
细胞的生物电现象课件
一、静息电位（resting potential） 细胞未受刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差。
极化：静息电位存在时膜两侧所保持的内负外正状态 称为膜的极化。 超极化：当静息时膜内外电位差的数值向膜内负值加 大的方向变化时,RP由 -70→-90mV ，称为膜的超极化。 去极化（除极化）：与超极化相反，膜内电位向负值 减少的方向变化,RP由 -70→-50mV 。 复极化：细胞先发生去极化，然后再向正常安静时膜 内所处的负值恢复，则称为复极化。 动作电位 ： 可兴奋细胞兴奋时细胞内产生的可扩布的 电位变化过程。 “全或无”现象：在同一细胞上动作电位大小不随刺 激强度和传导距离而改变的现象。
PDE
ATP
cAM P
PKA
5’-AMP 蛋白激酶A
7. IP3-Ca2+ /DG-PKC pathway
Ligan d
recepto r
Gq PLC
PIP2
IP3
DG
PK
C
四、酶耦联受体介导的信号转导
1. 具有酪氨酸激酶的受体
• 特点： 酶与受体是同一膜蛋白 这类受体一般只有一个α-螺旋，膜外 侧肽链有与配体结合位点， 膜内侧肽链有 蛋白激酶的活性。
配体
受体
信号转导过程
ANP心房钠尿肽
GC
GTP
cGMP
PKG
五、离子通道介导的信号转导
信号转导过程
信号
胞膜上的通道蛋白
通道打开或关闭
离子跨膜流动
膜电位变化（去极化、超极化）
细胞功能改变
离子
1. 化学信号—化学门控离子通道
神经肌肉接头 乙酰胆硷 神经突触谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
运动神经末梢
细胞的生物电现象及兴奋的引起和传导 课件
阈下刺激、局部反应及其总和
• 阈下刺激可引起局部兴奋 • 不表现全或无现象，可随刺激强度增加而增大
• 局部膜电位变化只能以电紧张方式向临近细胞膜 扩布，随距离增大而逐渐减小，不能传导到远处
• 可以总和，即几个阈下刺激引起的局部反应可以 叠加
兴奋的引起
阈电位（threshold potential）和动作电位 阈下刺激、局部反应及其总和
➢是细胞膜在静息电位基础上发生一次膜两侧电位快速 而可逆的倒转和复原
生物电现象产生的机制
细胞膜内外的离子分布 及膜对离子的通透性
膜内K+、带负电的大分 子有机物
• 膜外Na+、Cl-
• 静息状态下，膜对K+ 的通透性最大，Cl-次 之，对Na+的通透性很 小，对带负电的大分子 有机物几乎不通透
• 兴奋时，膜对Na+的通 透性突然增大
生物电现象产生的机制
细胞膜内外的离子分布及膜对离子的通透性
静息电位与K+平衡电位
• 安静时细胞膜只对K+有选择性通透 • 当浓度差促使K+外移的力量与电位差阻止K+外移的
力量达到平衡时，膜对K+的净通量为零，此时，膜 两侧的电位差稳定于某一数值不变，即静息电位， 又称K+的平衡电位
动作电位与Na+平衡电位
• 动作电位具有“全或无”现象
动作电位的幅度不随刺激强度的增强而增大，动作 电位在传导过程中其幅度不衰减
当细胞受到刺激 细胞膜上少量Na+通道激活而开放 Na+顺浓度差少量内流→膜内外电位差↓ 当膜内电位变化到阈电位时→Na＋通道大量开放 Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引→迅速内流 膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支） Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K＋顺浓度差和膜内正电位的作用→K＋迅速外流 膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支） ∵ [Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+-K+泵 Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平
• 阈下刺激可引起局部兴奋 • 不表现全或无现象，可随刺激强度增加而增大
• 局部膜电位变化只能以电紧张方式向临近细胞膜 扩布，随距离增大而逐渐减小，不能传导到远处
• 可以总和，即几个阈下刺激引起的局部反应可以 叠加
兴奋的引起
阈电位（threshold potential）和动作电位 阈下刺激、局部反应及其总和
➢是细胞膜在静息电位基础上发生一次膜两侧电位快速 而可逆的倒转和复原
生物电现象产生的机制
细胞膜内外的离子分布 及膜对离子的通透性
膜内K+、带负电的大分 子有机物
• 膜外Na+、Cl-
• 静息状态下，膜对K+ 的通透性最大，Cl-次 之，对Na+的通透性很 小，对带负电的大分子 有机物几乎不通透
• 兴奋时，膜对Na+的通 透性突然增大
生物电现象产生的机制
细胞膜内外的离子分布及膜对离子的通透性
静息电位与K+平衡电位
• 安静时细胞膜只对K+有选择性通透 • 当浓度差促使K+外移的力量与电位差阻止K+外移的
力量达到平衡时，膜对K+的净通量为零，此时，膜 两侧的电位差稳定于某一数值不变，即静息电位， 又称K+的平衡电位
动作电位与Na+平衡电位
• 动作电位具有“全或无”现象
动作电位的幅度不随刺激强度的增强而增大，动作 电位在传导过程中其幅度不衰减
当细胞受到刺激 细胞膜上少量Na+通道激活而开放 Na+顺浓度差少量内流→膜内外电位差↓ 当膜内电位变化到阈电位时→Na＋通道大量开放 Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引→迅速内流 膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支） Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K＋顺浓度差和膜内正电位的作用→K＋迅速外流 膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支） ∵ [Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+-K+泵 Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平
细胞的生物电现象(精)PPT课件
(mV)
————————————————————————
Na+
145
12
+67
K+
4
155
-98
Cl-
120
4
-90
有机负离子
155
___________________________________________
6
离子跨膜移动的驱动力：
1.浓度梯度——化学驱动力 顺浓度梯度：易化扩散
2.电位梯度——电场驱动力 顺电场力： 正离子：正电场→负电场 负离子：负电场→正电场
20
AP的过程
锋电位
AP 后电位
+35
上升支(-70mV→+35mV)
下降支(+35mV→-70mV)
锋电位
0
-55 -70
刺激
负后电位 正后电位
21
★单一细胞动作电位的特点:
(1)具“全或无(all-or-none)”性质: 阈下刺激时，AP一点也不产生； 阈(上)刺激时,AP一产生即达最大.
(实测值：-90mV)
17
细胞静息时的其他跨膜离子流:
① 一恒定的Na+内流(小于K+外流): 作用：中和一部分膜内的负电荷，而使膜 内电位负值减小, 静息电位的值小 于Ek (即去极化)。
② 钠泵的活动: 钠泵的生电性作用 作用：增大膜两侧电位差(超极化)
18
影响静息电位水平的因素:
① 膜两侧的[K+]差值: 正相关; 例如, [K+]o升高时,RP值减小.
(1)如膜电位由-70mV变为-80mV, 称为: 膜电位的绝对值增大， 膜内负值增大， 膜两侧的电位差增大， 膜电位增大。
细胞的生物电现象
阈电位：引起膜对 阈电位：引起膜对Na+通透性突然增大的 临界膜电位。 临界膜电位。
（2）下降支（复极化过程）：当上升相达峰值时，膜 ）下降支（复极化过程）：当上升相达峰值时， ）：当上升相达峰值时 上Na+通道关闭，K＋通道开放， K＋快速外流 ，膜内电 通道关闭， 通道开放， 位迅速下降（膜内电位变负），达静息电位水平。 ），达静息电位水平 位迅速下降（膜内电位变负），达静息电位水平。 3）复极化末期：此时，膜电位恢复， （3）复极化末期：此时，膜电位恢复，但膜内外离子 分布却发生了变化（膜内 有所增多， 有所减少） 分布却发生了变化（膜内Na+有所增多， K＋有所减少） 钠泵被激活而转运， 泵出膜外， 泵进膜内， 钠泵被激活而转运，把Na+泵出膜外， K＋泵进膜内， 而转运 使细胞内外离子分布恢复到兴奋前的水平。 使细胞内外离子分布恢复到兴奋前的水平。
骨骼肌细胞
静息电位的数值因细胞的种类不同而有差异,如神经 静息电位的数值因细胞的种类不同而有差异 如神经 细胞的静息电位为-70mV，骨骼肌细胞静息电位 细胞的静息电位为 ，骨骼肌细胞静息电位-90mV
2、有关概念 、
（1）极化：细胞在安静时，膜两侧维持内负外正 极化：细胞在安静时，膜两侧维持内负外正 的稳定状态称为极化，它是细胞处于静息状态 标志。 细胞处于静息状态的 的稳定状态称为极化，它是细胞处于静息状态的标志。 去极化：以静息电位为准， （2）去极化：以静息电位为准，膜内电位向负值 减小的方向变化（膜内外电位差减小），表示细胞处 ），表示 减小的方向变化（膜内外电位差减小），表示细胞处 于兴奋过程。 于兴奋过程。 超极化： （3）超极化：膜内电位向负值增大的方向变化 膜内外电位差增大），表示细胞处于抑制状态 ），表示细胞处于抑制状态。 （膜内外电位差增大），表示细胞处于抑制状态。 复极化：细胞兴奋后（去极化后）， ），向原来 （4）复极化：细胞兴奋后（去极化后），向原来 的极化状态（静息状态）恢复的过程 的过程。 的极化状态（静息状态）恢复的过程。
细胞的生物电现象
细胞的生物电现象
静息电位及其产生机制：静息电位是指细胞在未受刺激时存在于细胞膜内、外两侧的电位差。
多数细胞的静息电位是稳定的负电位。
机制：①钠泵主动转运造成的细胞膜内、外Na+和K+ 的不均匀分布是形成生物电的基础。
②静息状态下细胞膜主要是K+通道开放，K+受浓度差的驱动向膜外扩散，膜内带负电荷的大分子蛋白质与K+隔膜相吸，形成膜外为正，膜内为负的跨膜电位差。
当达到平衡状态时，K+电―化学驱动力为零，此时的跨膜电位称为K+平衡电位。
动作电位及其产生机制：在静息电位
的基础上，可兴奋细胞膜受到一个适当的刺激，膜电位发生迅速的一过性的波动，这种膜电位的波动称为动作电位。
锋电位、去极化、复极化和后电位。
产生机制：①上升支的形成：当细胞受到阈刺激时，引起Na+内流，去极化达阈电位水平时，Na+通道大量开放，Na+迅速内流的再生性循环，造成膜的快速去极化，使膜内正电位迅速升高，形成上升支。
当Na+内流达到平衡时，此时存在于膜内外的电位差即Na+的平衡电位。
动作电位的幅度相当于静息电位的绝对值与超射值之和。
动作电位上升支主要是Na+的平衡电位。
②下降支的形成：钠通道为快反应通道，激活后很快失活，随后膜上的电压门控K+通道开
放，K+顺梯度快速外流，使膜内电位由正变负，迅速恢复到刺激前的静息电位水平，形成动作电位下降支。
(医实医检生理)细胞的生物电现象
❖ AP是由锋电位和后电位组成的 o 峰电位(spike):相当于绝对不应期 上升支:去极化 下降支:复极化 o 后电位(after potential): 负后电位或去极化后电位：相当于超常期 正后电位或超极化后电位：相当于低常期
Action potential(AP) 形成的离子基础
膜片钳技术(patch clamp)的应用 I=V/R, G(膜电导)=1/R
----
Inside of cell
+++++
[K+]↑
-----
[K+]↑
[Na+]↑
+++
---
+++
---
少量通透
实验研究（１）
Changing K+ concentration
0 -30 mV -60 -90
Amplifier
mV
-20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180
刺激引起反应必备三个条件
go
1.刺激强度(intensity) 2.刺激的持续时间(duration) 3.强度对时间的变化率(intensity-duration)
阈值 (threshold) 阈强度(threshold intensity)
衡量组织兴奋性
高低的指标
go
阈下刺激 阈上刺激
** 组织的excitability 与threshold 呈反比
0.1
Measured value
EK=61.5log
[K+]o 139
1
10
100
[K+]o (mmol/L)
Action potential(AP) 形成的离子基础
膜片钳技术(patch clamp)的应用 I=V/R, G(膜电导)=1/R
----
Inside of cell
+++++
[K+]↑
-----
[K+]↑
[Na+]↑
+++
---
+++
---
少量通透
实验研究（１）
Changing K+ concentration
0 -30 mV -60 -90
Amplifier
mV
-20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180
刺激引起反应必备三个条件
go
1.刺激强度(intensity) 2.刺激的持续时间(duration) 3.强度对时间的变化率(intensity-duration)
阈值 (threshold) 阈强度(threshold intensity)
衡量组织兴奋性
高低的指标
go
阈下刺激 阈上刺激
** 组织的excitability 与threshold 呈反比
0.1
Measured value
EK=61.5log
[K+]o 139
1
10
100
[K+]o (mmol/L)