第二节细胞的生物电现象

1、第二节第二节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象 17.一、概述：一、概述：1生物电现象：细胞在安静或活动时伴有的电活动。生物电现象：细胞在安静或活动时伴有的电活动。2.生物电主要发生的部位：细胞膜的两侧（跨膜电位，生物电主要发生的部位：细胞膜的两侧（跨膜电位，简称膜电位）简称膜电位）3.生物电主要包括静息电位和动作电位。生物电主要包括静息电位和动作电位。二、静息电位及其产生机制二、静息电位及其产生机制（一）静息电位：（一）静息电位：1.概念：在安静状态下，存在于细胞膜两侧的电位差。概念：在安静状态下，存在于细胞膜两侧的电位差。 2.测量：测量：（1）将与示波器相连的两个测量电极置于安静状态下的

2、神经纤维表面）将与示波器相连的两个测量电极置于安静状态下的神经纤维表面任何两点：示波器荧光屏上的光点在零电位线上扫描，说明神经细胞任何两点：示波器荧光屏上的光点在零电位线上扫描，说明神经细胞膜表面任何两点的电位相等。膜表面任何两点的电位相等。（2）如果将其中的一个微电极插入细胞内时：扫描光点立即从零电位）如果将其中的一个微电极插入细胞内时：扫描光点立即从零电位下降到一定水平，并在此水平上横向扫描，说明细胞膜内外存在电位下降到一定水平，并在此水平上横向扫描，说明细胞膜内外存在电位差，且膜内电位比膜外电位低。差，且膜内电位比膜外电位低。3表示：用膜内电位（负值）表示：用膜内电位（负值）4大小：因细

3、胞的种类不同而有差异大小：因细胞的种类不同而有差异（1）神经细胞：）神经细胞：-70mV（2）骨骼肌细胞：）骨骼肌细胞：-90mV18.19.零点位线零点位线神经细胞膜表面任何两点的电位相等神经细胞膜表面任何两点的电位相等扫描光点从零点扫描光点从零点位下降到一定水位下降到一定水平并在此水平上平并在此水平上横向扫描横向扫描细胞膜内外存在电位差且膜内比膜外低细胞膜内外存在电位差且膜内比膜外低 （一）静息电位（一）静息电位5.几个概念：几个概念：（1）极化：细胞在安静状态下，膜外为正电位，膜内为负电位的状）极化：细胞在安静状态下，膜外为正电位，膜内为负电位的状态。态。（2）超级化：静息电位增大的过程

4、或状态。（）超级化：静息电位增大的过程或状态。（-90-100mV）（3）去极化：静息电位减小的过程或状态。（）去极化：静息电位减小的过程或状态。（ -90-68 mV）（4）反极化：膜电位由负变正。（）反极化：膜电位由负变正。（-58 mV）（5）复极化：细胞去极化或反极化后，再向静息电位方向恢复的过）复极化：细胞去极化或反极化后，再向静息电位方向恢复的过程。程。（6）极化状态与静息电位：）极化状态与静息电位：相同：相同：同一种现象的两种表述方式，是细胞处于静息状态的标志同一种现象的两种表述方式，是细胞处于静息状态的标志区别：区别：极化状态表达的是膜内外电荷分布的情况（内副外正）极化状态表达

5、的是膜内外电荷分布的情况（内副外正） 静息电位表达的是膜内外的电位差。静息电位表达的是膜内外的电位差。20.（二）静息电位的产生机制1.生物电产生的前提条件：（1）细胞内外某些离子的分布和浓度不均衡（细胞内钾离子浓度高，而细胞外钠离子和氯离子浓度高）（2）细胞膜在不同状态下对离子的通透性不同： 安静状态下细胞膜对钾离子的通透性较大（钾离子通道开放），对钠离子和氯离子的通透性很小（钠离子通道、氯离子通道关闭）对膜内大分子A-没有通透性2.产生机制：钾离子外流形成的电产生机制：钾离子外流形成的电-化学平衡电位（钾离子平衡化学平衡电位（钾离子平衡电位）电位）（1）安静状态下，）安静状态下，细胞膜对钾

6、离子的通透性较大，对钠离子和细胞膜对钾离子的通透性较大，对钠离子和氯离子的通透性很小，对膜内大分子氯离子的通透性很小，对膜内大分子A-没有通透性没有通透性（2）钾离子顺着浓度差向膜外扩散）钾离子顺着浓度差向膜外扩散（3）膜外正电荷增多，膜内负电荷增多）膜外正电荷增多，膜内负电荷增多形成内负外正的电位形成内负外正的电位差差形成电场力（对钾离子的继续外流构成阻形成电场力（对钾离子的继续外流构成阻（4）当促使钾离子外流的动力（浓度差）与阻止钾离子外流的）当促使钾离子外流的动力（浓度差）与阻止钾离子外流的阻力（电位差）达到平衡时阻力（电位差）达到平衡时钾离子的净外流停止钾离子的净外流停止（5）使膜内外

7、的电位差保持在一个稳定的状态（静息电位）。）使膜内外的电位差保持在一个稳定的状态（静息电位）。22. 哺乳动物骨骼肌细胞内外离子的浓度和流动趋势哺乳动物骨骼肌细胞内外离子的浓度和流动趋势离子种类离子种类离子浓度（离子浓度（mmol/L）离子流动趋势离子流动趋势细胞内细胞内细胞外细胞外钠离子钠离子12145内流内流钾离子钾离子1554外流外流氯离子氯离子4120内流内流A-（蛋白质）（蛋白质）155外流外流23.24.24.三、动作电位及产生机制三、动作电位及产生机制(一一)动作电位（动作电位（AP）1.概念：细胞接受刺激时，在静息电位的基础上发生一次概念：细胞接受刺激时，在静息电位的基础上发生

8、一次快速快速的、的、可扩布性可扩布性的电位变化。它是细胞兴奋的标志。的电位变化。它是细胞兴奋的标志。2.波形组成：波形组成： （1）上升）上升支：膜电位支：膜电位去极化去极化和和反极化反极化过程，膜电位由过程，膜电位由-70mV +30mV （2）下降支：膜电位的）下降支：膜电位的复极化复极化过程，膜电位由过程，膜电位由+30mV -70mV 3.特点：特点：（1）历时短暂：不超过）历时短暂：不超过2ms（2）波形尖锐（锋电位）波形尖锐（锋电位） 动作电位模式图动作电位模式图25.（二）、动作电位产生机制：二）、动作电位产生机制：动作电位的上升支：动作电位的上升支：1.细胞受到刺激时，受刺激部

9、位细胞膜上少量的钠离子通道开放，钠离子细胞受到刺激时，受刺激部位细胞膜上少量的钠离子通道开放，钠离子少量内流，使膜发生局部去极化（膜电位减少）。少量内流，使膜发生局部去极化（膜电位减少）。2.当膜去极化达到阈电位（引起膜上钠离子通道突然大量开放的临界膜电当膜去极化达到阈电位（引起膜上钠离子通道突然大量开放的临界膜电位值）时，膜上钠离子通道突然大量开放，钠离子快速、大量内流（在浓位值）时，膜上钠离子通道突然大量开放，钠离子快速、大量内流（在浓度差和电位差的双重力推动下），细胞内正电荷迅速增加，使膜电位迅速度差和电位差的双重力推动下），细胞内正电荷迅速增加，使膜电位迅速升高至升高至0，进而出现内正

10、外负的反极化状态。，进而出现内正外负的反极化状态。3.当促使钠离子内流的动力（浓度差）与阻止钠离子内流的阻力（电位差）当促使钠离子内流的动力（浓度差）与阻止钠离子内流的阻力（电位差）达到平衡时，钠离子净内流停止动作电位达到最大幅度（钠离子的平衡电达到平衡时，钠离子净内流停止动作电位达到最大幅度（钠离子的平衡电位）位）动作电位的下降支： 钠离子通道关闭，钠离子内流停止，钾离子通道开放，钾离子快速外流（顺浓度差和电位差），细胞内正电荷迅速减少，膜电位迅速下降，直到恢复到静息电位水平。后电位： 动作电位发生后，膜电位虽已恢复，但膜内外的离子分布尚未恢复，激活了膜上的钠离子泵，将膜内钠离子泵出，同时将

11、膜外钾离子泵入，使细胞内外的钠离子、钾离子恢复到兴奋前的分布状态，从而维持细胞的正常兴奋性。27. （二）、动作电位产生机制：（二）、动作电位产生机制：1.阈电位：使膜的阈电位：使膜的a+通透性突然增大的临界膜电位通透性突然增大的临界膜电位值值2.上升支：上升支： Na+通道激活开放，通道激活开放，Na+大量快速内流大量快速内流 形形成成3.下降支：下降支： K+通道激活开放，通道激活开放，K+快速外流形成快速外流形成4.后电位：钠离子泵被激活（泵出后电位：钠离子泵被激活（泵出3个离子，同时泵入个离子，同时泵入2个钾离子。个钾离子。28. （三）动作电位的传导（三）动作电位的传导1.动作电位的

12、引起：动作电位的引起：（1）引起细胞产生动作电位的有效刺激：阈刺激（使膜发生去极）引起细胞产生动作电位的有效刺激：阈刺激（使膜发生去极化达到某一临界电位值，引起膜上钠离子通道突然大量开放，化达到某一临界电位值，引起膜上钠离子通道突然大量开放，钠离子大量内流）。钠离子大量内流）。（2）阈电位：引起膜上钠离子通道突然大量开放的临界膜电位值。）阈电位：引起膜上钠离子通道突然大量开放的临界膜电位值。（3）产生动作电位的必要条件：静息电位去极化达到阈电位。）产生动作电位的必要条件：静息电位去极化达到阈电位。1.动作电位的引起：动作电位的引起：（4）阈强度（阈值）：使膜去极化达到阈电位的最小）阈强度（阈值

13、）：使膜去极化达到阈电位的最小刺激强度。刺激强度。（5）动作电位的暴发：膜电位达到阈电位后其本身进）动作电位的暴发：膜电位达到阈电位后其本身进一步去极化的结果，与施加刺激的强度没有关系。一步去极化的结果，与施加刺激的强度没有关系。（6）阈刺激和阈上刺激：引起膜去极化使膜电位从静）阈刺激和阈上刺激：引起膜去极化使膜电位从静息电位达到阈电位水平息电位达到阈电位水平 动作电位的传导动作电位的传导2.动作电位的传导：动作电位的传导：（1）传导原理：）传导原理：传导：动作电位在同一细胞上的扩布。传导：动作电位在同一细胞上的扩布。神经冲动：动作电位在神经冲动：动作电位在神经纤维神经纤维上的传导。上的传导。

14、传导过程：传导过程：细胞膜的某一点受刺激而兴奋，兴奋点产生动作电位（出现内细胞膜的某一点受刺激而兴奋，兴奋点产生动作电位（出现内正外负的反极化状态）正外负的反极化状态）传导过程：传导过程：兴奋点与临近的未兴奋点产生电位差，产生电荷移动，兴奋点与临近的未兴奋点产生电位差，产生电荷移动，形成局部电流形成局部电流局部电流对未兴奋点形成刺激，使未兴奋点去极化局部电流对未兴奋点形成刺激，使未兴奋点去极化（达到阈电位水平），触发新的动作电位产生，使它转（达到阈电位水平），触发新的动作电位产生，使它转变为新的兴奋点变为新的兴奋点这样的过程沿着细胞膜连续进行下去，就表现动作电这样的过程沿着细胞膜连续进行下去，

15、就表现动作电位在整个细胞膜上的传导。位在整个细胞膜上的传导。原理：通过原理：通过局部电流局部电流形成有效刺激沿着细胞膜不断产形成有效刺激沿着细胞膜不断产生新的动作电位。生新的动作电位。细胞膜的某一点受刺激而兴奋，兴奋点产生动作电位（出现内正外负的反极化状态）细胞膜的某一点受刺激而兴奋，兴奋点产生动作电位（出现内正外负的反极化状态）兴奋点与临近的未兴奋点产生电位差，产生电荷移动，形成局部电流兴奋点与临近的未兴奋点产生电位差，产生电荷移动，形成局部电流局部电流对未兴奋点形成刺激，使未兴奋点去极化（达到阈电位水平），触发新的动作电位产生，使它转变为新的兴奋点局部电流对未兴奋点形成刺激，使未兴奋点去极

16、化（达到阈电位水平），触发新的动作电位产生，使它转变为新的兴奋点 2.动作电位的传导（2）传导特点：不衰减性：电位幅度不会因传导距离加大而减小（保证了远程信息传导的准确性。全或无现象：动作电位要么不产生（无），一旦产生就达到最大（全），其幅度不会随刺激强度增加而加大。双向传导：刺激神经纤维的中段，产生的动作电位可沿细胞膜向两端传导。定义定义产生电位产生电位的条件的条件特点特点产生机制产生机制静息静息电位电位在安静状态下，在安静状态下，位于细胞膜两位于细胞膜两侧的电位差侧的电位差安静状态安静状态为负值，为负值，保持不变；保持不变；波形平坦波形平坦K+外流形外流形成的电成的电-化化学平衡电学平衡电

17、位位动作动作电位电位细胞接受刺激细胞接受刺激时，在静息电时，在静息电位的基础上发位的基础上发生一次快速的、生一次快速的、可扩布性的电可扩布性的电位变化位变化细胞接受细胞接受有效刺激有效刺激（阈刺激（阈刺激或阈上刺或阈上刺激）激）数值发生数值发生变化；历变化；历时短暂；时短暂；波形尖锐波形尖锐上升支：上升支：Na+内流内流下降支：下降支： K+外流外流1.细胞膜在静息状态下，对下列哪种离子的通透性最大（ ）A.钾离子 B.钠离子 C.钙离子 D.氯离子 E.镁离子2.静息时，细胞膜内负外正的稳定状态称为（ ）A.极化 B.去极化 C.反极化 D.超级化 E.复极化7. 细胞内外正常的Na和K浓度

18、差的形成和维持是由于 ( ) A.膜在安静时对K通透性大 B.膜在兴奋时Na的通透性增大 C.膜上ATP的作用 D.膜上钠泵的作用 8. 大多数细胞产生和维持静息电位的主要原因是 ( )A.细胞内高K浓度和安静时膜主要对K有通透性 B.细胞内高K浓度和安静时膜主要对Na有通透性C.细胞外高K浓度和安静时膜主要对K有通透性 D.细胞内高Na浓度和安静时膜主要对Na有通透性9. 细胞膜在静息情况时，对下列哪种离子通透性最大 ( )A.K+ B.Na+ C.Ca2+ D.C- 10. 静息电位大小接近于 ( )A.Na平衡电位 B.K平稳衡电位C.Na平衡电位与K平衡电位之和 D.锋电位与超射之差 11. 在神经细胞动作电位的去极相，通透性最大的离子是 ( )A.K B.Na C.Ca2 D.Cl-12. 细胞受刺激而兴奋时，膜内电位负值减少称作 ( )