中职康复专业解剖生理学基础细胞的生物电现象

,第三节细胞生物电现象,授课教师,刘彤,中职康复专业解剖生理学基础,物质转运方式,方式,被动转运,主动转运,（高低）,（低高）,单纯扩散,异化扩散,载体,通道,O2、CO2等,GAA等,Na+k+等,泵转运,Na+-k+依赖式ATP酶,Ca2+-Mg2+依赖式ATP酶,出胞和入胞,出胞,入胞,吞噬,吞饮,顺浓度差不耗能,逆浓度差耗能,复习,易化扩散物质根据细胞膜的需要，根据不同的功能状态，对各种离子的通透性有差异。,单纯和易化扩散的异同,相同,顺浓度差不耗能,不同,扩散的物质不同,单,脂溶性,易,非脂溶性,细胞膜的通透性不同,单,无选择性,易,安静时，K+通透性大,接受刺激后Na+通透性增大,复习,4,第三节细胞生物电现象,恩格斯,恩格斯在100多年前总结自然科学成就时指出：“地球几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的现象”。,生物电,一切活组织的细胞，不论在安静状态还是在活动过程中均表现有电的变化，这种电的变化是伴随着细胞生命活动出现的，称之为生物电。,脑电图,9,概念,产生机制,概念,产生机制,生物电,细胞在生命活动过程中伴随的电活动现象。,10,细胞的生物电现象,【学习要求】,静息电位、动作电位、阈电位的概念；静息电位、动作电位的产生机制。,动作电位的传导与局部电流；极化；去极化；复极化；反极化,【重点难点】,静息电位、动作电位的产生机制,11,一、静息电位RP及产生机制,概念,细胞安静状态下存在于膜（内外）两侧电位差。,玻璃微电极尖端1微米（10-6米）,测量,跨膜静息电位或膜电位,实验现象,mV,0,-70,+,实验现象,静息电位的特点,(1)外正内负(膜内电位低于膜外).,记为-?mV,如:-90mV。,(2)是一相对稳定的直流电位。,神经细胞:-70mV,肌细胞:-70mV,红细胞:-10mV,RP数值变化,-70mV,-80mV,膜内负值增大,膜电位的绝对值增大,膜两侧的电位差增大,膜电位增大,-50mV,膜电位减小,细胞去极化或反极化后，再向RP方向恢复。(-70+35mV-70mV）,极化,细胞在安静状态下，膜外为正、膜内为负的状态，称为极化。,概念,超极化,RP膜内负电位(-70-90mV),去极化,RP膜内负电位(-70-50mV),反极化,膜电位由负变正时(-70+10mV）,复极化,-70mV,-80mV,极化,超极化,-50mV,去极化,+10mV,反极化,复极化,生物电产生机制,Na+内K+外,意义：RP是细胞安静的标志.,K,外,电-化学,Na+,内,27,静息电位产生的机制,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+向外移动的化学力与阻止K+向外移动的电场力达到平衡时，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。,结论:RP的产生机制：主要是K外流形成的电-化学平衡电位,RP=K+的电-化学平衡电位,意义：RP是细胞安静的标志.,第二章细胞的基本功能（二）,掌握：静息电位、动作电位、阈电位的概念；静息电位、动作电位的产生机制。,复习,【学习要求】,熟悉：动作电位的传导与局部电流；极化；去极化；复极化；反极化,静息电位、动作电位的产生机制,【重点与难点】,【知识点一】,第二章细胞的基本功能（二）,复习,一切细胞无论处于静息状态还是活动状态都存在电现象，称为生物电,生物电,辩概念,静息电位RP,动作电位AP,RP：是指细胞在_状态下，存在于细胞膜_的_,安静,两侧,电位差,恒定,第二章细胞的基本功能（二）,复习,习惯叫法:因膜内电位低于膜外，假设膜外为0，则膜内为负。习惯上RP指的是膜内负电位。,RP值:哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为-70-90mV，红细胞约为-10mV左右。,细胞在安静状态下，膜外为正、膜内为负的状态称为_。,极化,-70mV,-80mV,极化,超极化,-50mV,去极化,+10mV,反极化,复极化,第二章细胞的基本功能（二）,复习,【知识点二】静息电位形成的机制,两个条件,细胞内外离子浓度差,K+,Na+,细胞膜对离子的选择性通透,安静：通透性：K+Cl-Na+A-活动：Na+通透性增大,机制：RP的产生主要是_向膜_扩散的结果。,K,外,RP=_的_平衡电位,K+,RP是细胞安静的标志.,电-化学,通透性：K+Cl-Na+A-,K+外流,34,静息电位形成原理,细胞内,细胞外,浓度差,电场力,35,二、动作电位及产生机制,细胞接受刺激时，在静息电位的基础上发生一次短暂的、可逆的,可扩布性的电位波动称为动作电位。,(一)动作电位1.概念,2.AP实验现象：,2、AP的过程,36,上升支(去极化),下降支(复极化),反极化超射,快速去极化和快速复极化组成的短促而尖锐的波形变化,上升支(-70mV+30mV),下降支(+30mV-70mV),锋电位,锋电位,后电位,静息期泵,阈电位,极化,后电位,AP,刺激,37,(二）、AP的产生机制,1.AP产生的基本条件:,膜内外存在Na+差:Na+外Na+内101,K,Na+,受到阈刺激而兴奋时，对Na+离子的通透性增大即电压门控性Na+通道激活而开放。,动力,膜在不同的状态下对离子的通透性不同,安静时K+的通透性大,上升支,38,细胞膜电压门控性Na+通道激活开放，Na+内流,39,不同强度的刺激对细胞的影响阈值能引起组织发生反应的最小刺激强度。*阈刺激强度=阈值*阈上刺激强度阈值*阈下刺激强度阈值,有效刺激,40,通道门控性,化学门控性,电压门控性,机械门控性,静息,激活开放,失活关闭,复活,-70,mV,-55,-85,阈电位,刺激,Na+通道激活开放,Na+内流,去极化,RP,K+,Na+,正反馈,激活电压门控性Na+通道的临界值。即阈电位先引发一定数量的Na+通道开放，Na+迅速大量内流后，再引发更多数量的Na+通道开放，爆发AP。,阈电位,43,刺激必须是有效的刺激，是能使膜发生去极化，而且要有足够的强度，使膜去极化达到一临界电位值，引起膜上Na+通道突然大量开放（即通透性增大）从而爆发动作电位。,阈电位,能引起细胞膜上Na+通道突然大量开放的临界膜电位值称阈电位。,*阈电位一般比RP绝对值小1020mV,44,阈刺激、阈上刺激、阈下刺激，前二者能使膜电位去极化达到某一临界电位值引发膜上Na+通道突然大量开放，Na+大量内流，从而爆发AP；后者只能引起低于某一临界值的去极化（即局部电位）不会引发AP。,注：阈刺激可使膜去极化达到阈电位，从而使Na+通道大量开放；一旦开放，动作电位的爆发则是Na+顺浓度并和电位差内流进一步去极化的结果而与刺激的强度没有关系。,45,（二）AP的产生机制,AP上升支,AP下降支,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负电位值-去极化,当膜内电位变化到阈电位时Na通道大量开放,Na+顺化学差和膜内负电位的吸引力迅速内流,Na+内、K+外激活Na+K+泵,AP的产生机制:,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排斥K迅速外流,膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支）,Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平后电位,47,AP的产生机制,48,结论,AP的上升支由Na内流形成，下降支是K外流形成的，后电位是NaK泵活动引起的,AP的产生是不消耗能量的，AP的恢复是消耗能量的（NaK泵的活动）。,AP=Na的平衡电位。,第二章细胞的基本功能（二）,复习,【知识点三】,动作电位AP,细胞接受刺激时，在_的基础上发生的一次快速的、可扩布的电位变化。动作电位是细胞_的标志。,静息电位,有效,兴奋,能够引起细胞膜上Na+通道突然大量开放的临界电位值。,阈电位,阈电位比RP小10-20mv,阈强度：能引起膜从静息电位去极化达到阈电位的刺激强度。,阈电位,锋电位,动作电位的标志,心室肌的AP,锋电位,刺激,反极化超射,静息期泵,极化,Na+内流,K+外流,Na+电-化学平衡,AP的产生机制,AP的产生机制,第二章细胞的基本功能（二）,复习,动作电位的上升支由_流形成,相当于_的平衡电位，而下降支则是_流形成，后电位是_活动.,Na,Na,内,K,外,NaK泵,（三）动作电位的传导,细胞接受刺激时，在静息电位的基础上发生一次短暂的、可逆的,可扩布性的电位波动称为动作电位。,动作电位在同一细胞上的扩布称为,传导,动作电位在神经纤维上的传导称为,神经冲动,AP一旦在细胞膜的某一点产生,就会沿细胞膜不衰减地传导至整个细胞,传导机制：局部电流学说,刺激,传导机制,0,Na+内流-反极化,反极化,57,传导机制,AP传导的实质是通过局部电流形成有效刺激沿细胞膜流动从而不断产生新的AP的结果,任何刺激（Na+内流的刺激、局部电位的刺激）只要使膜去极化达到阈电位，即爆发动作电位，然后以局部电流形式传导。,临床上使用的局麻药物就是通过作用于细胞膜上相应的离子通道阻断动作电位在神经纤维的传导而发挥药理作用。,无髓,有髓,阈刺激可使膜去极化达到阈电位，从而使Na+通道大量开放；一旦开放，动作电位的爆发则是Na+顺浓度并和电位差内流进一步去极化的结果而与刺激的强度没有关系。,传导特点,1、不衰减性,2、“全或无”现象,3、双向传导,【课后练习】,填空,1、静息电位主要是由_外流形成的_平衡电位。,K+,电-化学,2、动作电位的上升支相当于_的平衡电位，而下降支则是_的平衡电位。,K+,Na+,3、只有当_刺激或阈上刺激作用于细胞时，使膜电位降低到_水平，才能触发AP.,阈,阈电位,4、动作电位的传导特点是_、_、_。,不衰减性,“全或无”现象,双向传导,【课后练习】,选择,1、阈电位时，膜对其通透性突然增大的离子是（）A、Na+B、K+C、Ca+D、Cl-,A,2、可兴奋细胞兴奋时共有的特征是（）A、神经活动B、肌肉收缩C、反射活动D、腺体分泌E、动作电位,E,3、关于动作电位传导特点的叙述中，哪一项是错误的（）A、不衰减传导B、“全或无”现象C、双向性传导D、单向传导E、幅度不随刺激的强度增加而增大,D,4、细胞膜内、外Na+和K+不均匀分布的原因是（）A、膜在安静时对K+通透性较大B、膜在兴奋时对Na+通透性较大C、Na+和K+跨膜易化扩散的结果D、Na+-Ca2+跨膜交换的结果E、膜上Na+泵的活动,【课后练习】,选择,E,5、产生动作电位去极化的离子电流是（）A、K+外流B、Na+内流C、Cl-内流D、Ca2+内流E、Na+外流,B,11、在动作电位的复极化过程中，K+由细胞内向细胞外移动主要是通过（）A、单纯扩散B、经载体易化扩散C、经通道易化扩散D、原发性主动转运E、继发性主动转运,【课后练习】,选择,12、在神经细胞动作电位变化过程中，复极化后细胞膜内外离子分布的恢复主要是通过（）A、单纯扩散B、经载体易化扩散C、经通道易化扩散D、原发性主动转运E、继发性主动转运,C,D,7、神经纤维静息电位的叙述，错误的是（）A、安静时，膜内外的电位差B、其大小接近钾平衡电位C、在不同细胞其大小可以不同D、它是个稳定的电位E、其大小接近钠平衡电位,【课后练习】,选择,6、使细胞膜对某种离子通透性突然增大，爆发动作电位的临界膜电位是（）A、阈电位B、局部电位C、去极化电位D、反极化电位E、超极化电位,A,E,【课后练习】,选择,9、引起动作电位的刺激必须是（）A、物理刺激B、化学刺激C、电刺激D、阈下刺激E、阈刺激或阈上刺激,8、细胞膜内负电位向减小的方向变化称为（）A、极化B、反极化C、去极化D、超极化E、复极化,C,E,【课后练习】,选择,10、在动作电位的去极化过程中，Na+由细胞外进入细胞内主要是通过（）A、单纯扩散B、经载体易化扩散C、经通道易化扩散D、原发性主动转运E、继发性主动转运,C,16、以下关于细胞静息电位形成过程的叙述，哪项是错误的？（）A细胞内高K+浓度是形成静息电位的前提B细胞在安静（未受刺激）时，细胞膜对Na+的通透性较高C细胞膜两侧形成的电场所产生的电场力是K+进一步外流的阻力D静息电位在数值上接近于K+平衡电位E降低细胞外液中的K+浓度，可使静息电位的数值增大17、在细胞静息电位形成过程中，当达到K+平衡电位时（）A膜内外K+的浓度差为零B膜内外的电位差为零C膜内K+的浓度低于膜外D膜内Na+的浓度高于膜外EK+的净通透量为零18、安静时细胞膜外带正电，膜内带负电的稳定状态称为（）A极化B超极化C反极化D复极化E去极化19、所谓细胞膜的去极化表现为（）A静息电位存在时膜两侧所保持的膜内带负电、膜外带正电的状态B静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化C静息电位的数值向膜内负值减少的方向变化D经历C项变化后，再向正常安静时膜内所处的负值恢复E经历B项变化后，再向正常安静时膜内所处的负值恢复20、在神经细胞动作电位变化过程中，由静息电位向0电位方向变化的过程称为（）A极化B超极化C反极化D复极化E去极化,21、在神经细胞动作电位变化过程中，由锋电位顶点向静息电位水平方向变化的过程称为（）A极化B超极化C反极化D复极化E去极化22、在神经细胞动作电位变化过程中，从0电位到锋电位顶点的部