细胞的生物电现象课件

细胞的生物电现象

介绍所有的细胞都具有膜电位。定义：膜电位是指细胞膜内外之间的电能差。其以毫伏（mV）为测量单位。美食34Calamari据说可达500kgAnatomyofCalamari5膜电位++++++静息膜电位（Restingmembranepotential）：安静时细胞膜两侧的电位差。动作电位（Actionpotential）：在细胞受到刺激后，在细胞膜两侧出现的一种短暂、可逆的膜电位的变化。膜电位膜电位的记录静息电位的构成平衡电位钾平衡电位影响静息膜的电位的其他因素静息膜电位离子浓度IonIntracellularExtraCellularRatioNernstE(mV)Na+30mM140mM1:4.6+41K+140mM4mM35:1-94Ca2+100mM2mM1:24,000+132Cl¯30mM104mM1:3.5-32离子浓度IonIntracellularExtraCellularRatioNernstE(mV)Na+30mM140mM1:4.6+41K+140mM4mM35:1-94Ca2+100mM2mM1:24,000+132Cl¯30mM104mM1:3.5-32离子通道和膜电位PotassiumchannelSodiumchannelOutsideofcellInsideofcell[K+]↑离子通道和膜电位[K+]↑OutsideofcellInsideofcell+++++++++++++++++++-------------------因为细胞在静息状态下对[K+]具有非常好的通透性，因此静息电位非常接近[K+]的平衡电位。静息电位主要是因为细胞内的[K+]外流到细胞外构成的。静息电位静息电位Amplifier0-30-60-90mVChangingK+

concentration15EK=61.5log[K+]o139Measuredvalue静息电位IonIntracellularExtraCellularRatioNernstE(mV)Na+30mM140mM1:4.6+41K+140mM4mM35:1-94Ca2+100mM2mM1:24,000+132Cl¯30mM104mM1:3.5-32静息电位主要是由于细胞内的[K+]外流形成的。结论（一）影响静息电位的其他因素18EK=61.5log[K+]o139Measuredvalue细胞膜对钠离子不是绝对不具有通透性，少量的钠离子内流携带阳离子进入细胞，使得细胞的静息电位略低于钾离子的平衡电位。影响静息电位的其他因素离子浓度IonIntracellularExtraCellularRatioNernstE(mV)Na+30mM140mM1:4.6+41K+140mM4mM35:1-94Ca2+100mM2mM1:24,000+132Cl¯30mM104mM1:3.5-32钠离子在形成静息电位过程中也有重要作用。事实上，其他一些因素，包括细胞膜对氯离子的通透性、Na＋－K+－ATP酶的功能、细胞膜对其他离子的通透性都在静息电位的形成中有一定的作用。结论（二）平衡电位K+Cl־-+-1MKCl10MKCl+------++++++++--平衡电位K+Cl־-+-1MKCl10MKCl+------++++++++--浓度梯度电位梯度平衡电位温度离子价离子数目离子浓度差………影响平衡电位的因素37℃11Nernst公式E=61.5

log(C)o/(C)INernst公式WaltherHermannNernst1920年诺贝尔化学奖获奖者平衡电位依赖与膜两侧离子浓度的比值(C)o/(C)I平衡电位-+-1MKCl10MKCl------+++++++++--(C)o/(C)I膜电位的记录Amplifier0-30-60-90mVReferenceelectrodeRecordingelectrode<1mmicroelectrode温度 37℃离子价 1离子数目 1离子浓度差Nernstequation:E=61.5

log(C)o/(C)I平衡电位依赖于细胞膜两侧的钾离子浓度比值(C)o/(C)I细胞膜的平衡电位膜电位的记录Amplifier0-30-60-90mVReferenceelectrodeRecordingelectrode膜电位的记录Amplifier0-30-60-90mV----++++----++++Insideaxon极化（Polarization）去极化（Depolarization）复极化（Repolarization）超极化（Hyperpolarization）反极化（Revesepolarization）定义动作电位电压门控的Na＋通道三种状态：静息、激活和失活快速激活活化→去极化电压门控的K＋通道两种状态：静息、活化慢速激活活化→复极化动作电位静息电位→去极化→复极化→静息电位动作电位定义：在可兴奋细胞上细胞膜电位去极化突然转化为动作电位时的临界电位。阈下刺激→局部电位（可分级的膜电位）阈电位→产生去极化（正反馈）→动作电位阈电位LocalpotentialActionpotentialLocalWholecellGradedNoneorallSpliceablePulse解剖局部电流特性：双向不衰减（全或无）传导速度的影响因素轴突的直径（D↑→↓）钠通道的密度跳跃性传导动作电位的传导兴奋原始定义：刺激→反应生理学定义：刺激→动作电位兴奋性可兴奋细胞：神经、肌肉和腺体兴奋性＝1/阈值兴奋和兴奋性刺激强度持续时间强度/时间刺激和兴奋绝对不应期：在这个时间段内，无论刺激强度有多强均不能产生新的动作电位，即兴奋性为零。绝对不应期由动作电位的上升支开始一直延续到下降支。绝对不应期结束后由于细胞膜的复极化导致失活的钠通道减少，可以诱发另一个动作电位。动作电位的数目≦1/绝对不应期不应期相对不应期：在这段时间内，如果刺激强度足够强可以诱发另一个动作电位。刺激强度必须高于正常，这是因为在此时仍有部分钠通道失活和一些钾通道仍然开放。相对不应期开始于绝对不应期之后在这个时期内产生的动作电位上升支的速度和超射的幅度均低于正常动作电位。不应期定义0-70-9060Membranpotential(mV)DepolarizationHyperpolarizationRepolarization