关于生理学细胞的生物电现象课件
合集下载
生理学静动作电位ppt课件
或无”现象。
•②电紧张方式扩 布。
•③没有不应期， 具有总和效应： 时间性和空间性 总和。。
可编辑课件PPT
45
可编辑课件PPT
46
可编辑课件PPT
47
基本概念
1、刺激 2、阈值/阈强度 3、兴奋 4．可兴奋组织 5、全或无现象 6、不应期 7、兴奋性 8、绝对不应期 9、静息电位 10、极化 11、去极化 12、超射 13、超极化 14、局部电位 15．阈电位 16．动作电位
可编辑课件PPT
3
表现在细胞水平上的生物电现象主 要有三种形式：
静息电位（resting potential, RP） 动作电位（action potential, AP） 局部电位
可编辑课件PPT
4
一、
可编辑课件PPT
5
可编辑课件PPT
6
可编辑课件PPT
7
可编辑课件PPT
8
可编辑课件PPT
可编辑课件PPT
48
• 与基本问题
• 1、什么是兴奋？其本质和特点有那些？产生兴奋的条件是
什么？
• 2．什么是兴奋性？神经细胞兴奋性的周期性是如何变化？ • 3．什么是静息电位、动作电位？其形成原理是什么？ • 4．细胞外液的钠离子、钾离子变化对细胞静息电位和动作
电位的影响是怎样的？
• 5．何谓局部电位？有何特点？ • 6．试比较局部电位与动作电位的区别。
第三节 细胞的电活动
人体及生物体活细胞在安静和活动时都 存在电活动，这种电活动称为生物电现 象（bioelectricity）。
可编辑课件PPT
1
本节内容
一、静息电位 二、动作电位 三、电紧张电位和局部电位
可编辑课件PPT
•②电紧张方式扩 布。
•③没有不应期， 具有总和效应： 时间性和空间性 总和。。
可编辑课件PPT
45
可编辑课件PPT
46
可编辑课件PPT
47
基本概念
1、刺激 2、阈值/阈强度 3、兴奋 4．可兴奋组织 5、全或无现象 6、不应期 7、兴奋性 8、绝对不应期 9、静息电位 10、极化 11、去极化 12、超射 13、超极化 14、局部电位 15．阈电位 16．动作电位
可编辑课件PPT
3
表现在细胞水平上的生物电现象主 要有三种形式：
静息电位（resting potential, RP） 动作电位（action potential, AP） 局部电位
可编辑课件PPT
4
一、
可编辑课件PPT
5
可编辑课件PPT
6
可编辑课件PPT
7
可编辑课件PPT
8
可编辑课件PPT
可编辑课件PPT
48
• 与基本问题
• 1、什么是兴奋？其本质和特点有那些？产生兴奋的条件是
什么？
• 2．什么是兴奋性？神经细胞兴奋性的周期性是如何变化？ • 3．什么是静息电位、动作电位？其形成原理是什么？ • 4．细胞外液的钠离子、钾离子变化对细胞静息电位和动作
电位的影响是怎样的？
• 5．何谓局部电位？有何特点？ • 6．试比较局部电位与动作电位的区别。
第三节 细胞的电活动
人体及生物体活细胞在安静和活动时都 存在电活动，这种电活动称为生物电现 象（bioelectricity）。
可编辑课件PPT
1
本节内容
一、静息电位 二、动作电位 三、电紧张电位和局部电位
可编辑课件PPT
细胞的生物电现象
细胞的生物电现象细胞的生物电现象概述：生物电现象是指生物体内各种细胞所产生的电现象。
细胞的电现象包括静电现象和动电现象。
静电现象是指细胞膜内外的电位差异，而动电现象是指细胞的离子流动和膜电位的变化。
一、细胞的静电现象细胞的静电现象是指细胞膜内外电位的差异，通常称为细胞膜电位。
细胞膜电位是细胞的基本电现象之一，它的起源主要为静息电位和动作电位。
静息电位是细胞在静态状态下所表现出的电位。
在静息电位下，细胞的内部电位为负，外部电位为正。
细胞膜上的离子通道在细胞静态状态下始终处于开放状态，这使得静息电位维持不变。
动作电位是细胞在受到刺激时所表现出的电位。
在动作电位下，细胞内部电位由负变正，外部电位由正变负。
这种变化主要源于细胞膜上钠离子通道的快速开启和关闭，以及钾离子通道的慢速开启和关闭。
二、细胞的动电现象细胞的动电现象是指离子在细胞内外之间的流动和膜电位的变化。
细胞膜上的离子通道对细胞的动电现象起着重要的调控作用。
主要的离子通道包括钠通道、钾通道和钙通道。
在细胞受刺激时，钠通道迅速开启，随后钾通道开启，同时钠通道关闭。
这使得细胞内部电位迅速升高，形成动作电位。
随着钾离子的流出，细胞内部电位逐渐降低到静息电位。
钙通道参与了很多细胞的生物学过程，如细胞分裂、囊泡的释放和细胞增殖等。
钙离子的流动能够改变细胞内的信号转导和细胞内的酶活性，从而调节细胞的代谢和功能。
总结：细胞的生物电现象被广泛地应用于药物研究、细胞生物学研究和神经科学研究等方面。
通过对细胞的电现象进行研究，人们可以更好地理解细胞的生物学特性和生理学特性，从而开发新的药物、诊断工具和治疗方法。
动物生理学 第三节 细胞的生物电现象1
可兴奋细胞的兴奋性变化
绝对不应期 在兴奋发生的当时以及兴 奋后最初的一段时间，无论施 加多强的刺激都不能使细胞再 次兴奋，这段时期称为…
相对不应期
在绝对不应期之后，细胞的 兴奋性逐渐恢复，受刺激后可发 生兴奋，但刺激强度必须大于原 来的阈强度，这段时期称为…
可兴奋细胞的兴奋性变化
超常期 相对不应期过后，有的细胞 还会出现一个兴奋性轻度高于正 常水平的时期，这段时期称为…
4. 可兴奋细胞及其兴奋性
受刺激后能产生动作电位的细胞，称为可兴奋细胞(excitable cell)，
主要包括神经细胞、肌细胞和腺细胞。神经细胞产生的动作电位能沿着细 胞膜传播，从而实现神经冲动的传导；肌细胞兴奋后，可以通过兴奋－收 缩偶联(excitation-contraction coupling)而发生收缩；腺细胞兴奋后，可以 通过兴奋－分泌偶联(excitation-secretion动作电位的传播
无 髓和 神肌 经细 纤胞 维
（4）动作电位的传播
有髓神经纤维
3.电紧张电位和局部反应
电紧张电位（自学） 局部反应 local response
当给予细胞一个阈下刺激时，可能在受刺激的局部细胞膜产 生一个幅度较小的去极化，但尚不能达到阈电位，因而不能触发 动作电位。这种产生于膜的局部、较小的去极化反应称为… 局部反应没有不应期，虽然一次阈下刺激引起的一个局部反 应不能引发动作电位，但如果在同一部位连续给予多个刺激，形 成的多个局部反应会在时间上相叠加，即发生时间总和，或者如 果在相邻部位同时给予多个刺激，形成的多个局部反应会在空间 上相叠加，即发生空间总和，都有可能导致膜去极化到阈电位， 从而爆发动作电位。
生理学静动作电位课件
负后电位 正后电位
（3）脉冲式发放
静息状态钠的电-化学驱动力大
超射状态钾的电-化学驱动力大
60
动作电位期间膜对离子通透性的变化
─ 动作电位期间膜对Na+和K+的通透性都是时间依赖和电压依赖的
（三）动作电位的触发
膜上电压门控Na+通道快速大量开放的原因
Na+ 再生性循环(正反馈)
局部电位概念：
阈下刺激引起 的低于阈电位 的去极化（即 局部电位）， 称局部兴奋。
阈下刺激 阈刺激
阈上刺激
特点： ①不具有“全
或无”现象。
•②电紧张方式扩 布。
•③没有不应期， 具有总和效应： 时间性和空间性 总和。。
基本概念
1、刺激 2、阈值/阈强度 3、兴奋 4．可兴奋组织 5、全或无现象 6、不应期 7、兴奋性 8、绝对不应期 9、静息电位 10、极化 11、去极化 12、超射 13、超极化 14、局部电位 15．阈电位 16．动作电位
局部电流电紧张电位 （波前）引起新的动
作电位
• 传导方式：ຫໍສະໝຸດ 无髓鞘N纤维或细胞膜上近距离局部电流
有髓鞘N纤维为远距离(跳跃式)局部电流
2、动作电位在细胞间的传播-缝隙连接（gap junction）
图2-3-2 细胞 间的电传递
（五）兴奋性及其变化
• 2、细胞兴奋后兴奋性的变化
三.局部电位
• 与基本问题
• 1、什么是兴奋？其本质和特点有那些？产生兴奋的条件是 什么？
• 2．什么是兴奋性？神经细胞兴奋性的周期性是如何变化？ • 3．什么是静息电位、动作电位？其形成原理是什么？ • 4．细胞外液的钠离子、钾离子变化对细胞静息电位和动作
生理学：第二章 3节细胞的电活动
影响RP水平的因素
1）跨膜K+浓差： Ek [K+ ]o ↑→RP↓
2）膜对K+ 和Na+的通透性：
K+通透性↑→RP↑ Na+ 通透性↑，则静息电位↓ 3）钠泵活动水ion potential)
(一)动作电位的概念和特点
• 概念：细胞在静息电位的基础上接受有效刺激后产生的一 个迅速的可向远处传播的膜电位波动。
• A：电—化学驱动力：某种离子在膜两侧的 电位差和浓度差两个驱动力的代数和
• B：平衡电位：当电化学驱动力为零，离子 净扩散为零时的跨膜电位差为该离子的平 衡电位。
平衡电位可由Nernst 公式计算
EK= RT/ZF• ln [K+]o / [K+]i
EK = 60 log
[K+]o [K+]i
兴奋的共有标志: 动作电位
0mV
AP
stimulator
神经纤维
-70～- 55mV：膜电位逐步去极化 达到阈电位水平
-55～+30mV：动作电位快速去极相 +30 峰电位
+30～- 55mV：动作电位快速复极相
-55～- 70mV：负后电位
后电位
（后去极化）
负值大于-70 mV : 正后电位 （后超级化）
= -95mV
Em-Ek: K+离子流动的驱动力
1944年 Hodgkin 在枪乌贼神经纤维上实测值为-77mV.
RP实测值略＜计算值 why？
静息状态下,存在处于开放状态的非门控钾通道： 神经纤维的钾漏通道,心肌内向整流钾通道
对K＋通透性 >> Na+的通透性
-90 mV
第五章 细胞膜电位
刺激引起兴奋的条件和阈刺激
具有兴奋性的组织和细胞，并不对任何程度的刺激都 能表现兴奋或出现动作电位。
刺激可以泛指细胞所处环境因素的任何改变；亦即各 种能量形式的理化因素的改变，都可能对细胞构成刺 激。
电刺激
在实验室中，常用各种形式的电刺激作为人工刺激， 用来观察和分析神经或各种肌肉组织的兴奋性，度量 兴奋性在不同情况下的改变。
目前，对健康人和患者进行心电图、脑电图、肌 电图，甚至视网膜电图、胃肠电图的检查，已经 成为发现、诊断和估量疾病进程的重要手段；
人体和各器官的电现象的产生，是以细胞水平的 生物电现象为基础的，
第1节 刺激与反应
知识点：
刺激、兴奋、兴奋性 可兴奋细胞或可兴奋组织 动作电位 刺激引起兴奋的条件、阈刺激
刺激的强度 刺激的持续时间 刺激强度对于时间的变化率（即强度对时间的微分）
不仅如此，这三个参数对于引起某一组织和细胞的兴 奋并不是一个固定值，它们存在着相互影响的关系。
在神经和肌组织进行的实验表明，在强度-时间变化率 保持不变的情况下，在一定的范围内，引起组织兴奋 所需的最小刺激强度，与这一刺激所持续的时间呈反 变的关系
397
20
Na+
50
43nst电位为：
测量得到乌贼轴突细胞的静息电位约为-70mV，因 此在静息时K+是接近（但不完全是）平衡的。
1939年Hodgkin等利用了枪乌贼的巨大神经纤维 和较精密的示波器等测量仪器，第一次精确地测 出此标本的静息电位值，结果发现此值和计算所 得的K+平衡电位值非常接近而略小于后者；如在 一次实验中测得的静息电位值为－77mV，而按当 时[K+]o和[K+]i值算出的Ek为－87mV。
细胞的生物电现象(精)
负后电位 正Байду номын сангаас电位
AP与局部反应的主要区别
动作电位 所受刺激 膜去极程度 阈或阈上 达阈电位 局部反应 阈下 不达阈电位
与强度关系 全或无 正比 传播 不衰减性,远距 电紧张,局部 可否叠加 否 可
(三)动作电位的传导
*细胞任一部位的膜产生的AP,都会沿细胞膜
不衰减地传导至整个细胞。
*传导机制：“局部电流(local current)”
K+
Cl-
4
120
155
4
-98
-90
有机负离子 155 ___________________________________________
★ 二、静息电位及其产生机制
(一)细胞的静息电位(RP) 静息电位——细胞在未受刺激时(即静
息状态下)存在于细胞膜内外两侧的电位差。
★ 1. 静息电位的特点： (1)外正内负(膜内电位低于膜外). 一般以膜外电位零电位,则膜内电 位为负电位,记为-?mV, 如:-90mV。 (2)是一相对稳定的直流电位。
锋电位下降支：钾电导(gK) 增大，
K+迅速外流。
3.膜电导与离子通道
AP上升支: 膜上电压门控Na+通道开 放→膜Na+电导 (即膜对Na+通透性)增 大→Na+内流(内向电流) →膜去极化. AP下降支: 膜上电压门控K+通道开放
→膜K+电导(即膜对K+通透性)增大→
K+外流(外向电流) →膜复极化.
学驱动力为零，该离子的跨膜净移动量
为零,此时的膜电位即为该离子的电-化
学平衡电位，可利用Nernst公式出。
Nernst公式(1889):
第三节细胞的生物电现象
*锋电位上升支由钠电导增大、钠内流形成； 锋电位下降支由钾电导增大、钾外流形成。
*电压门控性Na+通道的特性 (1)具有电压依赖性： ①膜去极化到一定程度时才能被激活开放; ②膜去极化程度越大，钠通道开放的概率和数量越大，膜对
钠离子的通透性(钠电导)越大，Na+内流越多。 (2)具有时间依赖性: 功能状态随时间而变，由激活(开放)→
失活(关闭)。
相关链接： 电压钳实验技术
膜片钳实验技术
3.动作电位的产生过程
当刺激强度等于或大于阈强度时，引起细胞膜去极化 达阈电位水平，此时细胞膜上较多钠通道开放，较多Na+内 流，大于同时发生的K+外流而膜去极化，膜的去极化能进 一步加大膜中Na+通道开放的概率，结果使更多Na+通道开 放，更多Na+内流而造成膜进一步去极化，如此反复促进， 出现一个使膜上钠通道开放、Na+快速内流与膜去极化之间 的正反馈过程（Na+内流的再生性循环）,直至接近Na+平衡 电位，形成动作电位的上升支。
不能外流而留在膜内侧，形成内负外正的跨膜电位差； (2)外流的K+在细胞膜外侧建立起正电场，阻碍K+外流； (3)当促使K+外流的化学驱动力与阻碍K+外流的电场驱动力相
等时， K+跨膜净通量为零，形成稳定的K+-平衡电位(即静 息电位)(可由Nernst公式计算出）。
相关链接： 离子的电-化学平衡电位
(二)静息电位的产生机制 （离子学说）
1.相关基础： (1)细胞膜两侧K+的浓度梯度（细胞内K+浓度高于细胞外）。 (2)细胞膜上钾通道开放，细胞膜对K+具通透性。
相关链接： 细胞内外的主要离子浓度
细胞的生物电现象
第二章 细胞的基本功能
天津中医学院基础医学院生理教研室
E-mail : zhou4715@
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞跨膜物质转运
第二节 细胞跨膜信号转导功能 第三节 细胞生物电现象
第四节 肌细胞的收缩功能
基本要求
掌握: 1、细胞静息电位和动作电位的产生原理 2、动作电位的引起及兴奋在同一细胞上的传导机制
超极化（hyperpolarization）：增加、加强
静息电位增大的过程
（二）动作电位（ Na+的平衡电位）
1、概念：细胞受刺激后，膜两侧电位发生的一次快速倒转和复 原，动作电位是细胞产生兴奋的标志。 2、组成：锋电位(spike)与后电位
锋电位 后电位
上升支：去极相
下降支：复极相
负后电位 正后电位
2）局部兴奋
概念：细胞受到阈下刺激时，只能在受刺激的局部 出现一个较小的去极化过程，也称局部电位
特点： 受刺激后去极化未达到阈电位水平 不是“全或无”，呈现等级性 可以总合 不是“不衰减性传导”，呈现电紧张性扩布
多个阈下刺激在同 一部位连续给予
多个阈下刺激在相 邻部位同时给予
兴奋性: （Excitability）
活细胞、组织或有机体接受刺激发生反应的能力 可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的能力
可兴奋组织 : 神经、肌肉和腺体 反应 ： 兴奋或抑制
兴奋：可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的过程， 兴奋产生的标志就是爆发了一次动作电位
3、刺激（stimulus）
定义：引起机体发生反应的内、外环境的变化
复习思考题
基本概念：
天津中医学院基础医学院生理教研室
E-mail : zhou4715@
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞跨膜物质转运
第二节 细胞跨膜信号转导功能 第三节 细胞生物电现象
第四节 肌细胞的收缩功能
基本要求
掌握: 1、细胞静息电位和动作电位的产生原理 2、动作电位的引起及兴奋在同一细胞上的传导机制
超极化（hyperpolarization）：增加、加强
静息电位增大的过程
（二）动作电位（ Na+的平衡电位）
1、概念：细胞受刺激后，膜两侧电位发生的一次快速倒转和复 原，动作电位是细胞产生兴奋的标志。 2、组成：锋电位(spike)与后电位
锋电位 后电位
上升支：去极相
下降支：复极相
负后电位 正后电位
2）局部兴奋
概念：细胞受到阈下刺激时，只能在受刺激的局部 出现一个较小的去极化过程，也称局部电位
特点： 受刺激后去极化未达到阈电位水平 不是“全或无”，呈现等级性 可以总合 不是“不衰减性传导”，呈现电紧张性扩布
多个阈下刺激在同 一部位连续给予
多个阈下刺激在相 邻部位同时给予
兴奋性: （Excitability）
活细胞、组织或有机体接受刺激发生反应的能力 可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的能力
可兴奋组织 : 神经、肌肉和腺体 反应 ： 兴奋或抑制
兴奋：可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的过程， 兴奋产生的标志就是爆发了一次动作电位
3、刺激（stimulus）
定义：引起机体发生反应的内、外环境的变化
复习思考题
基本概念：