3细胞的生物电
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生理学细胞的生物电现象
动作电位与局部兴奋的主要区别
动作电位 所受刺激 膜去极化程度 与刺激强度关系 传播范围 可否叠加总和 阈或阈上刺激 达阈电位 全或无 局部兴奋 阈下刺激 不达阈电位 正比
不衰减性, 可远距传导 衰减性扩布局部膜 衰减性 否，总保持分离 可空间/时间总和 可空间 时间总和
五、组织的兴奋和兴奋性 组织的兴奋和兴奋性
(二)静息电位的产生机制 （离子学说） 离子学说）
1.相关基础： 相关基础： 相关基础 (1)细胞膜两侧离子的分布不均（细胞内K+浓度高于细胞外， 细胞膜两侧离子的分布不均（细胞内 浓度高于细胞外， 细胞膜两侧离子的分布不均 细胞外Na 浓度高于细胞内）。 细胞外 + 浓度高于细胞内）。 (2)细胞膜上钾通道开放，细胞膜对K+具通透性。 细胞膜上钾通道开放，细胞膜对 具通透性。 细胞膜上钾通道开放
二、动作电位及其产生机制
(一)细胞的动作电位 一 细胞的 细胞的动作电位 动作电位(Action Potential, AP）——可兴奋细胞受阈(阈上 刺激 可兴奋细胞受阈 阈上)刺激 动作电位 ） 可兴奋细胞受 阈上 后，在静息电位基础上产生的短暂的、可扩布的膜电位波动。 在静息电位基础上产生的短暂的、可扩布的膜电位波动。 动作电位是细胞兴奋的过程和标志。 动作电位是细胞兴奋的过程和标志。 兴奋 动作电位的过程： 动作电位的过程： 锋电位 动作电位 上升支(去极相 上升支 去极相) 去极相 下降支(复极相 下降支 复极相) 复极相
一、静息电位及其产生机制 静息电位及其产生机制 及其
(一)细胞的静息电位 一 细胞的静息电位 细胞静息（ 静息电位 (Resting Potential，RP）——细胞静息（未受 ， ） 细胞静息 刺激）时存在于细胞膜两侧的电位差。 刺激）时存在于细胞膜两侧的电位差。 细胞静息电位的特征： 细胞静息电位的特征： (1)（动物细胞的静息电位）内负外正； （动物细胞的静息电位）内负外正； (2)为一稳定的直流电位。 为一稳定的直流电位。 为一稳定的直流电位
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
第二章 第二节 细胞的生物电现象
3、影响静息电位的影响因素 、
• （1）细胞内外 +浓度差 ）细胞内外K • （2）膜对 +和Na+通透性 ）膜对K • （3）钠-钾泵的活动水平 ） 钾泵的活动水平
(二)动作电位 二 动作电位
1、定义 、 动作电位： 动作电位： 细胞受刺激而兴奋时，细胞膜在静息电位的 细胞受刺激而兴奋时， 受刺激而兴奋时 基础上产生的一次迅速短暂、可扩布的电位变化， 基础上产生的一次迅速短暂、可扩布的电位变化， 是细胞兴奋的标志 。 可兴奋细胞:神经细胞、肌细胞、 可兴奋细胞:神经细胞、肌细胞、部分腺细胞
膜电位 项目 产生机制 平衡电位 通道 阻断剂 电荷分布 状态 特点
静息 电位
K+外流
动作电位
峰电位 后电位 上升支 下降支 负后电位 正后电位 Na+内流 K+外流 K+外流↓ 钠泵活动
EK
四乙胺 极化 稳定直 流电位
ENa
河豚毒素
EK
四乙胺 四乙胺
去极化(含 复极化 未恢复到 轻度超极 RP 反极化) 化 快速、可扩布的电位变化
（四）局部兴奋及其总和
• 1、局部兴奋的概念 、 • • 由阈下刺激引起的局部细胞膜的微小去 极化。 极化。 少量内流引起， 由Na+少量内流引起，局部兴奋可提高 细胞膜的兴奋性。 细胞膜的兴奋性。减小膜电位与阈电位的 差距。 差距。
2、局部兴奋的特点（与动作电位区别） • 局部兴奋 1.等级性现象（没有“ 1.等级性现象（没有“全 等级性现象 或无”） 或无” 2.呈衰减性传导 2.呈衰减性传导 3.总和现象（无不应期） 3.总和现象（无不应期） 总和现象 • 动作电位 1.“全或无” 1.“全或无” 现象 2.不衰减性传导 2.不衰减性传导 3.脉冲式 3.脉冲式
第二章第三节 细胞的生物电现象PPT课件
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3.离子通道的活动
The activity of ion channel:(H-H model)
resting state : m gate is close and h gate is open; active state: bother all open; inactive state: m gate is open and h gate is close. Recovery:the process of ion channel change
(负后电位)
后电位
➢ 超极化后电位
(正后电位)
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（二） 动作电位形成机制
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1.电化学驱动力
膜对Na+、K+的驱动力： Em-ENa= -70mV- (+60mV)=-130mV Em-EK= -70mV-(-90mV)=+20mV 膜对Na+的驱动力>K+ 负号表示驱动力的方向是向内，正号
Na+通道失活: 在去极化开始后的几个毫秒内 开放（激活）, 随后就失活。
K+通道的开放: 膜去极化时被激活, 在Na+ 通道失活 时开放，K+外流，膜电位复极
Na+通道的失活和K+通道的激活构成锋电位的 下降支
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后电位的形成机制: Na+-K+泵的主动转运
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（三）动作电位的特点
1、不衰减性传导 2 、“全或无”现象 3 、存在不应期 （绝对不应期和相对不应期）
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二、动作电位及其产生机制
（一）动作电位（action potential) 细胞受到一个适当的刺激, 在原
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3.离子通道的活动
The activity of ion channel:(H-H model)
resting state : m gate is close and h gate is open; active state: bother all open; inactive state: m gate is open and h gate is close. Recovery:the process of ion channel change
(负后电位)
后电位
➢ 超极化后电位
(正后电位)
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（二） 动作电位形成机制
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1.电化学驱动力
膜对Na+、K+的驱动力： Em-ENa= -70mV- (+60mV)=-130mV Em-EK= -70mV-(-90mV)=+20mV 膜对Na+的驱动力>K+ 负号表示驱动力的方向是向内，正号
Na+通道失活: 在去极化开始后的几个毫秒内 开放（激活）, 随后就失活。
K+通道的开放: 膜去极化时被激活, 在Na+ 通道失活 时开放，K+外流，膜电位复极
Na+通道的失活和K+通道的激活构成锋电位的 下降支
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后电位的形成机制: Na+-K+泵的主动转运
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（三）动作电位的特点
1、不衰减性传导 2 、“全或无”现象 3 、存在不应期 （绝对不应期和相对不应期）
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二、动作电位及其产生机制
（一）动作电位（action potential) 细胞受到一个适当的刺激, 在原
第三节细胞的生物电现象及其产生.pptx
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细胞生物电
电位变化幅度 大（阈电位以上） 小（阈电位以下）
“全或无”特 点 传播特点 以局部电流形式不 呈电紧张性扩布， 衰减地向远处传播 迅速衰减， 不能远传
（五）动作电位的传导
本质：AP在细胞膜上依次发生的过程 特点：不衰减地双向传导 机制：局部电流学说
静息电位与动作电位的比较
膜电位 项目 产生机制 平衡电位
静息 电位
K+外流
动作电位
峰电位 后电位 上升支 下降支 负后电位 正后电位
Na+内流 K+外流 K+外流↓ 钠泵活动
EK
四乙胺
极化 稳定直 流电位
ENa
EK
四乙胺
通道 阻断剂
电荷分布 状态 特点
河豚毒素 四乙胺
去极化(含 复极化 未恢复到 轻度超极 RP 反极化) 化 快速、可扩布的电位变化
动作电位和局部反应的特点
动作电位 1.“全或无” 现象 2.不衰减性传导 3.脉冲式
局部反应 1.没有“全或无”现象 2.呈衰减性传导 3.有总和效应
动作电位和局部反应的比较
项目 刺激强度 开放的钠通道 不应期 总和 动作电位 阈刺激或阈上刺激 多 有 无 有 局部反应 阈下刺激 较少 无 有(时间或空间） 无
动作电位的特点 1.“全或无” 现象 2.不衰减性传导 3.脉冲式
（三）动作电位产生的机制
去极相：膜外Na+浓度高于膜内，安静时膜内 电位低于膜外。刺激→Na+ 通道少量开放，少 量Na+内流→阈电位→ Na+通道大量开放， Na+迅速内流，→膜内电位升高，达Na+的平衡 电位。 复极相： Na+通道关闭，k+通道开放， k+外流， 膜内电位下降，恢复至静息电位。 后电位： Na+ - k+泵将Na+ 、 k+分布复原，保持 细胞的兴奋性。
细胞的生物电现象
细胞的生物电现象在我们神奇的生命世界中，细胞是构成生物体的基本单位。
而细胞内部存在着一种奇妙的现象——生物电现象。
这一现象对于细胞的正常功能和生命活动起着至关重要的作用。
要理解细胞的生物电现象，首先得知道什么是生物电。
简单来说，生物电就是生物体内产生的电现象。
细胞的生物电现象主要包括静息电位和动作电位。
静息电位，就好比细胞在安静休息时的“状态”。
在细胞未受到刺激时，细胞膜内外存在着一定的电位差，一般来说，细胞内的电位比细胞外的电位低，这种电位差就被称为静息电位。
为什么会有这样的电位差呢？这主要是因为细胞膜对不同离子的通透性不同。
细胞膜对于钾离子的通透性相对较高，而对于钠离子的通透性相对较低。
于是，钾离子就会顺着浓度梯度从细胞内流向细胞外。
但是，细胞内的一些带负电的大分子物质不能通过细胞膜，这就导致细胞内留下了较多的负离子，从而形成了内负外正的电位差。
动作电位则是细胞在受到刺激时产生的快速电位变化。
当细胞受到一个足够强的刺激时，细胞膜的通透性会发生瞬间的改变。
钠离子通道会迅速打开，大量的钠离子涌入细胞内，使细胞膜内的电位迅速升高，从原来的内负外正变成内正外负。
这个过程非常迅速，就像一个闪电一样，所以被称为“动作电位”。
动作电位一旦产生，就会沿着细胞膜迅速传播，就像在一条道路上传递一个紧急的信号。
细胞的生物电现象在很多生理过程中都发挥着重要作用。
比如说，神经细胞通过产生和传导动作电位来传递信息。
当我们感觉到外界的刺激，比如触摸到一个热的物体，皮肤上的感觉神经末梢会产生动作电位，并沿着神经纤维传递到中枢神经系统，让我们产生痛觉并做出相应的反应。
肌肉细胞也依赖生物电现象来实现收缩。
当神经冲动传递到肌肉细胞时，会引起肌肉细胞产生动作电位，触发肌肉收缩，从而让我们能够完成各种动作。
在心脏中，生物电现象更是至关重要。
心脏的节律性跳动就是由心肌细胞的生物电活动所控制的。
心肌细胞的动作电位和静息电位的变化规律，决定了心脏的收缩和舒张的节奏，从而保证了血液在体内的正常循环。
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