解剖生理学第二章课件

第三节 细胞的电活动 （ Bioelectricity Phenomena Bioelectricity Phenomena of the cellof the cell) 第三章 细胞的基本功能 概述 生物电（bioelectricity） ：一切活细胞无论处于静 息状态还是活动状态都存在的电现象。 跨膜电位：膜内外两侧带电离子的不均匀分布和一定 条件下离子的跨膜移动而产生的细胞膜两侧的电位差 u两种表现形式：安静时具有的静息电位和受刺激时产 生的动作电位。 u细胞的生物电活动是器官生物电产生的基础。临床上 用于辅助性诊断 大量细胞的总和表现 u细胞外电位记录：如心电图、脑电图等 u细胞内电位记录：单细胞电位测定 一、细胞生物电及其产生机制 u静息电位（resting potential，RP）是指细胞处于静息状态 时，细胞膜两侧存在的电位差。是动作电位产生的基础。 大小一般在-10 -100 mV 骨骼肌细胞：-90 mV; 神经细胞：-70 -90 mV; 平滑肌细胞 ： -50 -60 mV; 红细胞：-10 mV 绝大多数细胞的静息电位是一种均匀分布的、稳定的直流位 静息电位是活细胞的一种表现 各种细胞的静息电位 （一）静 息 电 位 膜电位几种状态 u极 化：安静时存在于膜两侧的稳定的内负、外正的状态。 u超极化：膜内负电位增大。 u去极化：膜内负电位减小。 u超 射：膜电位高于零电位的部分。 u复极化：细胞发生去极化后，膜电位有恢复到极化状态。 静息电位产生的原因： u钠泵引起的细胞内外各种离子的浓度分布不均。 离子细胞外（mmol/L）细胞内（mmol/L） Na+14518 K+3140 Cl- 1207 Ca2+ 1.20.0001 细胞内细胞内KK 浓度比细胞外高 浓度比细胞外高20204040倍，细胞外倍，细胞外NaNa 浓度比细胞内高 浓度比细胞内高7 71414倍倍 （一）静 息 电 位 离子分布不均产生电化学驱动力 K的电化学驱动力：K有向细胞外扩散的动力 膜两侧的离子浓度梯度膜两侧的电位差形成的电位梯度 K+净外流量0时达到K+平衡电位(EK) = -90 -100 mV Na+平衡电位(EK) = +50 +70 mV 细胞内细胞外 K+(140 mM)K+(3 mM) u在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。 安静时膜对K+的通透性高，K+外流，故静息电位接近K+ 平衡电位！ 为什么静息电位小于K+平衡电位而不是等于? 影响静息电位的主要因素：膜内、外K+浓度差；膜对K+和 Na的相对通透性；Na-K泵活动的水平。 （二）动 作 电 位 u概念：动作电位(action potential,AP)是指细胞受刺激时 在静息电位基础上产生的可扩布的电位变化。 u意义：是细胞处于兴奋状态的标志。 动作电位的产生的基本条件 膜两侧对离子的电化学驱动力 膜内外存在Na+差:Na+iNa+O 110 膜对离子的通透性 膜在受到阈刺激而兴奋时，对Na+的通透性增加 心肌与骨骼肌细胞动作电位的比较 骨骼肌细胞 4 3 1 0 4 2 3 1 0 4 4 2 3 0 1 ms 300 ms 神经细胞 Na+ channelsK+ channels 1. Resting state 2. Depolarization 3. Depolarization 4. Repolarization Threshold Resting Resting Resting Resting Resting Threshold Threshold Threshold Threshold 5. Hyperpolarization Na+再生性循环 动作电位 (action potential) 峰电位: 上升支 下降支 后电位 负后电位 正后电位 单一神经纤维的动作电位示意 图 阈电位：足够的刺激强度使膜去极化到膜电位的一个临界值。 备用状态 开放状态 关闭状态 Na+通道激活快，失活快。K+通道激活慢，失活慢。 动作电位的特点 u动作电位呈“全或无”现象：动作电位一旦产生就达到它 的最大值，其变化幅度不会因刺激的加强而增大； u不衰减性传导：动作电位一旦在细胞膜的某一部位产生 ，就会立即向整个细胞膜传布，而它的幅度不会因为传布 距离的增加而减小，可迅速扩布到整个细胞膜； 局部反应的基本特性 （1）不是“全或无”的，随着阈下 刺激的增大而增大； （2）不能在膜上作远距离传播； （3）局部兴奋可以互相叠加 包括 空间性总和 时间性总和 局部反应或局部兴奋局部反应或局部兴奋 概念： 局部电流：兴奋部位和尚未兴奋部位之间存在电位差，引起由 正极向负极的小电流。 局部电流提高邻近部位膜电位达阈电位，产生AP 特点： 1、局部电流 阈电位 2、双向传导 3、不衰减 4、有髓鞘神经纤维的传导：“跳跃式传导” 影响传导速度的因素： 1、细胞直径 2、动作电位去极化幅度 3、神经纤维有无髓鞘 动作电位的传播动作电位的传播 （二）传导方式： u无髓鞘N纤维的兴奋传导为近距离局部电流； u有髓鞘NF的兴奋传导为远距离局部电流(跳跃式) 可兴奋细胞和兴奋性 兴奋=动作电位 可兴奋细胞：受刺激后产生动作电位的细胞。神经细胞 、腺细胞和肌细胞等。 兴奋性：可兴奋细胞受刺激后产生动作电位的能力。 刺激：细胞所处环境因素的变化。 兴奋产生的条件 刺激强度(intensity) 刺激的持续时间(duration) 强度对时间的变化率(intensity-duration) 阈强度 阈值 (threshold) * 组织的excitability 与 threshold 呈反比 为衡量组织兴奋性 高低的标准 组织excitable及其恢复过程中excitability的变化 绝对不应期: 兴奋性为零 相对不应期: 阈上刺激产生反应 超常期: 阈下刺激产生反应 低常期 ：超常期后一段时间