细胞基本功能 (2)ppt课件

1、第二章第二章 细胞的根本功能细胞的根本功能Function of cellFunction of cell第三节第三节 细胞的电活动细胞的电活动细胞在进展生命活动时都伴有电景象，称为细胞细胞在进展生命活动时都伴有电景象，称为细胞生物电。生物电。 表现为一定的跨膜电位，简称膜电位表现为一定的跨膜电位，简称膜电位membrane potential 静息电位静息电位 动作电位动作电位v 细胞的静息电位细胞的静息电位(resting potential，RP ) ：l 安静情况下细胞膜两安静情况下细胞膜两侧存在的外正内负且相对侧存在的外正内负且相对平稳的电位差。平稳的电位差。 l 范围在范围在-10

2、-10-100mV-100mV之间之间 。 掌握掌握一、静息电位一、静息电位l去极化去极化(depolarization): |RP|(depolarization): |RP|值值减小的过程或形状。减小的过程或形状。 l极化极化(polarization):外正内外正内负负0l超极化超极化(hyperpolarization): (hyperpolarization): |RP|RP|值增大。值增大。 l反极化反极化(reversepolarization):(reversepolarization):去去极到正值。极到正值。l复极化复极化(repolarization): (repolar

3、ization): 去极后向去极后向RPRP恢复。恢复。l超射超射(overshoot): (overshoot): 膜电位高于膜电位高于0 0电位部分。电位部分。二、动作电位二、动作电位 时间时间ms-70-550+35mV去极化去极化复极化复极化超极化超极化超射超射v 静息电位产生的机制静息电位产生的机制 ：l 构成生物电活动的根底：构成生物电活动的根底：l 钠泵活动呵斥膜内外离子不平衡分布钠泵活动呵斥膜内外离子不平衡分布:胞外胞外Na+胞内胞内Na+,胞内胞内K+胞外胞外K+。 l 离子分散与离子平衡电位：离子分散与离子平衡电位： 分散驱动力：浓度差和电位差。分散驱动力：浓度差和电位差。

4、 膜通透性：安静形状下膜通透性：安静形状下,膜主要对膜主要对K+通透。通透。 分散平衡：电位差分散平衡：电位差=浓度差浓度差,驱动力驱动力=0。 根据根据Nernst公式可计算出离子平衡电位。公式可计算出离子平衡电位。一、静息电位一、静息电位v 离子平衡电位计算公式：离子平衡电位计算公式：K+o K+i l K+o K+o为膜外为膜外K+K+浓度浓度l K+i K+i为膜内为膜内K+K+浓度浓度一、静息电位一、静息电位v 离子平衡电位离子平衡电位(ion equilibrium potential)K+K+平衡电位平衡电位 (-90(-90-100mV) -100mV) Na+Na+平衡电位平

5、衡电位(+50(+50+70mV) +70mV) 一、静息电位一、静息电位一、静息电位一、静息电位v 静息电位：静息电位：一、静息电位一、静息电位一、静息电位一、静息电位v 影响静息电位的要素：影响静息电位的要素：l 胞外、内的胞外、内的K+:K+:l K+o K+o与与 K+ i K+ i的差值决议的差值决议EKEK，l K+o EK K+o EK l 膜对膜对K+K+、Na+Na+通透性通透性: :l K+ K+的通透性的通透性,那么那么|RP| ,|RP| ,更趋向于更趋向于EKEKl Na+ Na+的通透性的通透性,那么那么|RP| ,|RP| ,更趋更趋向于向于ENaENal Na+

6、-K+ Na+-K+泵的活动程度泵的活动程度v 细胞的动作电位细胞的动作电位(Action potential,AP) ：l 定义：定义：l 在静息电位的根底上，假设细胞接受有效刺激后在静息电位的根底上，假设细胞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动摇产生的一个迅速的可向远处传播的膜电位动摇 。 掌握掌握二、动作电位二、动作电位v 细胞的动作电位细胞的动作电位(Action potential,AP) ：0锋电位锋电位l 升支去极相升支去极相l 降支复极化相降支复极化相l 锋电位：锋电位：APAP的特征和标志的特征和标志l 负后电位负后电位l 正后电位正后电位升支升支降支降支负后

7、电位负后电位正后电位正后电位后电位后电位二、动作电位二、动作电位时间时间ms正后电位正后电位负后电位负后电位-70-550+35mV刺激伪迹刺激伪迹锋电位锋电位后电位后电位阈电位阈电位v 单一细胞产生动作电位的特点单一细胞产生动作电位的特点 ：l “ “全或无全或无景象：景象：l 刺激强度未到达阈值，动作电位不会发生；只需刺激强度未到达阈值，动作电位不会发生；只需刺激到达阈值即可产生动作电位，刺激到达阈值即可产生动作电位，APAP的幅度不随刺激强的幅度不随刺激强度添加而增大。度添加而增大。 l 不衰减传播：不衰减传播：l AP AP不仅出如今受刺激的部分，它可迅速向周围不仅出如今受刺激的部分，

8、它可迅速向周围C C膜传播，直至整个细胞膜都一次产生膜传播，直至整个细胞膜都一次产生APAP，且大小不因传，且大小不因传播间隔而改动。播间隔而改动。 二、动作电位二、动作电位l 脉冲式发放：有一定间隔，不会融和。脉冲式发放：有一定间隔，不会融和。v动作电位产生的机制动作电位产生的机制 ：l 1. 1. 电化学驱动力及其变化电化学驱动力及其变化动力为负值时：推进正电荷流入胞内动力为负值时：推进正电荷流入胞内( (内向电流内向电流, ,如如Na+,Ca2+Na+,Ca2+内流内流) )动力为正值时：推进正电荷出胞动力为正值时：推进正电荷出胞( (外向电流外向电流, ,如如K+K+外流外流,Cl-,

9、Cl-内流内流) )RPRP条件下，条件下，Na+Na+遭到很强的内向驱动力遭到很强的内向驱动力电化学驱动力电化学驱动力=Em-E=Em-E离子离子 Na+驱动力130mVK+驱动力+20mV二、动作电位二、动作电位v动作电位产生的机制动作电位产生的机制 ：l 2. 2. 动作电位期间膜通透性的变化动作电位期间膜通透性的变化二、动作电位二、动作电位APAP上升支上升支: : 膜上电压门控膜上电压门控Na+Na+通道开放通道开放膜的膜的Na+Na+电导电导 ( (即膜对即膜对Na+Na+通透性通透性) )增大增大Na+Na+内流内流( (内向电流内向电流) ) 膜去极膜去极化化. .APAP下降

10、支下降支: : 膜上电压门控膜上电压门控K+K+通道开放通道开放 膜的膜的K+K+电导电导( (即膜对即膜对K+K+通透性通透性) )增大增大K+K+外流外流( (外向电流外向电流) ) 膜复极化膜复极化. .二、动作电位二、动作电位v动作电位产生的机制动作电位产生的机制 ：l 动作电位的升支：动作电位的升支：Na+Na+通道激活开放通道激活开放,Na+,Na+内流构成内流构成APAP上升支；上升支；APAP的超射值等于的超射值等于Na+Na+平平衡电位衡电位(+50(+50+70mV)+70mV)。二、动作电位二、动作电位v动作电位产生的机制动作电位产生的机制 ：l 动作电位的降支：动作电位

11、的降支： K+ K+通道激活开放通道激活开放,K+,K+外流构成外流构成APAP下降支。下降支。K+K+通道通道封锁封锁激活激活二、动作电位二、动作电位Na+Na+通道通道激活激活失活失活v小结小结AP构成的离子根底构成的离子根底 ：二、动作电位二、动作电位阈强度阈强度threshold intensity) ：作用于细胞使膜的静息电位去极化到阈电位作用于细胞使膜的静息电位去极化到阈电位的刺激强度。的刺激强度。 阈刺激阈刺激 ：具有阈强度的刺激。具有阈强度的刺激。阈下刺激阈下刺激 ：比阈强度弱的刺激，引起少量的比阈强度弱的刺激，引起少量的Na+内流，内流，从而产生较小的去极化，不引起从而产生较

12、小的去极化，不引起AP，但可引，但可引起膜电位有所变化。起膜电位有所变化。二、动作电位二、动作电位v动作电位的触发动作电位的触发 ：v动作电位的触发动作电位的触发 ：l 阈电位阈电位threshold potentialthreshold potential，TPTPl 能引起大量能引起大量Na+Na+通道开放和通道开放和Na+Na+内流并构成内流并构成Na+Na+通道激活对膜去极化的正反响过程进而诱发动通道激活对膜去极化的正反响过程进而诱发动作电位的临界膜电位值。作电位的临界膜电位值。l 阈电位普通比阈电位普通比RPRP小小101020mV20mV。l 如神经细胞如神经细胞RP=-70mVR

13、P=-70mV，TP-55mVTP-55mVl 阈电位特性：阈电位特性：l 引起膜上电压门控性引起膜上电压门控性Na+Na+通道大量开放。通道大量开放。二、动作电位二、动作电位v膜上电压门控膜上电压门控Na+Na+通道快速大量开放的缘由：通道快速大量开放的缘由：+二、动作电位二、动作电位v无髓鞘神经纤维无髓鞘神经纤维APAP传导机制传导机制部分电流学说部分电流学说 ：动作电位的传导动作电位的传导 Nf Nf某处产生某处产生APAP时，该处膜电位倒转，与临近未兴奋段时，该处膜电位倒转，与临近未兴奋段之间存在一电位差之间存在一电位差电荷挪动电荷挪动部分电流部分电流刺激临近静刺激临近静息膜去极化到阈

14、电位息膜去极化到阈电位Na+Na+大量内流大量内流该处产生该处产生APAP。 v有髓鞘神经纤维有髓鞘神经纤维APAP传导机制传导机制腾跃式传导腾跃式传导 ：动作电位的传导动作电位的传导有髓有髓NFNF传导传导速度速度无髓无髓NF NF 有髓鞘神经纤维的动作电位的传导：有髓鞘神经纤维的动作电位的传导：兴奋动作电位阈电位部分兴奋空间总和时间总和五兴奋性及其变化五兴奋性及其变化l部分电位与动作电位的比较：v兴奋兴奋excitationexcitation ：可兴奋组织或细胞受刺激后产生生物电反响的过程。可兴奋组织或细胞受刺激后产生生物电反响的过程。 v可兴奋细胞可兴奋细胞 ：凡在受刺激后能产生动作电

15、位的细胞。如：神经、肌凡在受刺激后能产生动作电位的细胞。如：神经、肌、腺细胞。、腺细胞。 v兴奋性兴奋性excitabilityexcitability ：可兴奋组织或细胞受刺激后产生动作电位的才干。可兴奋组织或细胞受刺激后产生动作电位的才干。 l部分电位与动作电位的比较：v衡量细胞兴奋性大小的目的：阈强度衡量细胞兴奋性大小的目的：阈强度thresholdthreshold：v 或阈刺激或阈刺激在刺激时间固定时，引起组织兴奋即产生动作电位的在刺激时间固定时，引起组织兴奋即产生动作电位的最小刺激强度称为阈强度最小刺激强度称为阈强度五、可兴奋细胞及其兴奋性五、可兴奋细胞及其兴奋性l部分电位与动作电

16、位的比较：v细胞兴奋后兴奋性的变化：细胞兴奋后兴奋性的变化：绝对不应期绝对不应期( (相当于锋电位相当于锋电位) ) (absolute refractory period)(absolute refractory period)兴奋性兴奋性0 0相对不应期相对不应期( (相当于负后电位相当于负后电位) ) relative refractory periodrelative refractory period 正常正常 兴奋性兴奋性00超凡期超凡期( (相当于负后电位相当于负后电位) ) supranormal periodsupranormal period兴奋性兴奋性 正常正常低常期低常

17、期( (相当于正后电位相当于正后电位) )subnormal periodsubnormal period兴奋性兴奋性 原阈原阈强度强度刺激强度刺激强度 原原阈强度阈强度持续持续时间时间0.30.4ms0.30.4ms3ms3ms12ms12ms70ms70ms对应对应关系关系相当于动作电位相当于动作电位的锋电位的锋电位相当于动作电相当于动作电位的负后电位位的负后电位前期前期相当于动作电相当于动作电位的负后电位位的负后电位后期后期相当于动作电相当于动作电位的正后电位位的正后电位生理生理机制机制NaNa+ +通道完全失通道完全失活后不能立即再活后不能立即再次被激活次被激活部分部分NaNa+ +通

18、道开通道开始恢复始恢复NaNa+ +通道大部通道大部分恢复而膜电分恢复而膜电位靠近阈电位位靠近阈电位钠泵活动加强，钠泵活动加强，时膜电位值加时膜电位值加大，膜电位与大，膜电位与阈电位的距离阈电位的距离加大加大三、电紧张电位和部分电位三、电紧张电位和部分电位v部分电位部分电位Local responseLocal response ：阈下刺激因强度较弱而不能使膜的去极化到达阈电位，阈下刺激因强度较弱而不能使膜的去极化到达阈电位，不能触发不能触发APAP，但可引起部分反响。，但可引起部分反响。 v部分电位的特征部分电位的特征 ：等级性：其去极化幅度大小与阈下刺激大小呈正比等级性：其去极化幅度大小与

19、阈下刺激大小呈正比非非“全或无全或无景象。景象。衰减性：其去极化幅度随传布间隔衰减性：其去极化幅度随传布间隔而而电紧张性电紧张性扩布扩布 。没有不应期，可以叠加总和没有不应期，可以叠加总和 空间：同一细胞的不同部位阈下刺激引起的部分电空间：同一细胞的不同部位阈下刺激引起的部分电位可叠加在一同。位可叠加在一同。时间：同一细胞上先后的刺激引起的部分电位可叠时间：同一细胞上先后的刺激引起的部分电位可叠加在一同。加在一同。总和或叠加后的部分电位假设总和或叠加后的部分电位假设阈电位，那么产生阈电位，那么产生APAP。 0+35-70-55刺激刺激部分反响部分反响阈电位阈电位上升支上升支(去极相去极相)负

20、后电位负后电位正后电位正后电位下降支下降支(复极相复极相)部分电位与动作电位的比较：部分电位与动作电位的比较：l部分电位与动作电位的比较： 项目项目局部电位局部电位动作电位动作电位刺激强度刺激强度开放的钠通道开放的钠通道电位变化幅度电位变化幅度总和总和“全或无全或无”现象现象传播特点传播特点阈下阈下少少小（小（ 阈电位）阈电位）无无有有以局部电流的形式连续以局部电流的形式连续不衰减地向远处传播。不衰减地向远处传播。1. 1.关于细胞静息电位的论述，不正确的选项是关于细胞静息电位的论述，不正确的选项是A A细胞膜处于极化形状细胞膜处于极化形状B B静息电位主要是由静息电位主要是由K+K+内流构成的内流构成的C C静息形状下，细胞膜对静息形状下，细胞膜对K+K+通透性增高通透性增高D D细胞在静息形状时处于外正内负的形状细胞在静息形状时处于外正内负的形状E E静息电位与膜两侧静息电位与膜两侧Na+-K+Na+-K+泵的活动有关泵的活动有关2. 2.当低温、缺氧或代谢妨碍等要素影响当低温、缺氧或代谢妨碍等要素影响Na+Na+K+K+泵活动时泵活动时，可使细胞的，可使细胞的A.A.静息电位增大，动作电位幅度减小静息电位增大，动作电位幅度减小 B.B.静息电位减小，动作电位幅度增大静息电位减小，动作电位幅度增大 C.C.静息电位增大，动作电位幅度增大静息电位增大