第二章3 细胞的基本功能-细胞的电活动-许奇.pptx

1、生理学 Physiology,许 奇,第二章 细胞的基本功能,第一节 细胞膜的物质转运功能 第二节 细胞的信号转导 第三节 细胞的电活动 第四节 肌细胞的收缩,学习要点,掌握：载体易化扩散、经通道易化扩散、钠-钾泵、继发性主动转运；信号转导的过程；静息电位、局部电位、动作电位的产生机制；神经-肌肉接头兴奋传递、骨骼肌兴奋-收缩偶联过程 熟悉：兴奋在同一细胞的传递过程、肌丝滑行学说 了解：生物电记录方法、平滑肌结构与功能特征,第三节 细胞的电活动,静息电位（Resting potential）：安静情况下，细胞膜两侧存在的外正内负且相对平稳的电位差。,极化：膜内外两侧电位维持内负外正的稳定状态

2、去极化：膜内负电位减小甚至由负转正 复极化：去极化后向静息电位水平恢复 超极化：膜内负电位增大,极化,去极化,超极化,复极化,静息电位的产生机制,1) 细胞膜内外存在离子浓度差：膜内 K+ 高，膜外 Na+ 高,2) 细胞膜在不同情况下对各种离子通透性不同，安静时对 K+ 通透性大,表 哺乳动物骨骼肌内外离子的浓度(mmol/L),细胞静息状态下，细胞膜内外K+存在浓度差，且K+通透性比较大，K+外流。,K+外流后，细胞膜内侧形成电位差。 K+外流的动力：浓度差降低（动力降低） K+外流的阻力：电位差升高（阻力增加）,K,K,K平衡电位,K电-化学驱动力 = 0,加入四乙铵（钾离子通道阻断剂）

3、，静息电位消失。,实验证据,高血钾患者的细胞静息电位有何变化？,实验证据,高血钾(外周血钾离子浓度升高，K+o升高),细胞膜内外K+浓度差降低,K+外流动力降低,K+外流数量减少,RP水平升高（负值减小）,Nernst方程,理论证据,Ex； 平衡电位，R：气体常数，T：绝对温度，F：法拉第常数，Z：离子价，X：离子浓度,V,mV,ENa+ = + 67 mV EK+ = - 95 mV ECl- = - 89 mV ECa2+ = + 123 mV,静息电位实测值 K+平衡电位？,静息状态时，细胞膜对Na+ 也具有通透性。但通透性较低（仅为K+通透性的1/1001/50）。 Na+进入细胞内，

4、可抵消K+外流形成的膜内负电位。 静息电位实测值： K+和Na+跨膜流动后共同作用形成。,K,Na,Na+-K+泵对静息电位的影响？,Na+-K+泵活动维持细胞膜内高K+、膜外高Na+的离子分布状态，是K+、Na+跨膜扩散形成静息电位的基础。 Na+-K+泵活动具有生电作用，使膜内负值更大。,影响静息电位水平的因素,1. 细胞外液K+浓度 2. 膜对Na +、K +的相对通透性 3.钠泵活动的水平,动作电位：细胞在静息电位基础上受到有效刺激后产生的一个迅速的可向远处传播的膜电位波动。,ab: 膜电位受到刺激去极化到阈电位 bc: 去极化 cd: 复极化 bcd: 峰电位 de: 负后电位（后去

5、极化电位） ef: 正后电位（后超极化电位）,动作电位的特点,“全或无”现象 不衰减传播 脉冲式发放,动作电位产生的机制,电-化学驱动力 静息状态：Em = - 70 mV Na+电-化学驱动力 = Em ENa = - 70 (+60) = -130 mV （内向电流） K+电-化学驱动力= Em -EK = - 70 - （-90）= + 20 mV （外向电流）,- 130 mV,+ 20 mV,动作电位产生的机制,电-化学驱动力 超射状态：Em = + 30 mV Na+电-化学驱动力 = Em ENa = + 30 (+60) = - 30 mV （内向电流） K+电-化学驱动力=

6、Em -EK = + 30 - （-90）= + 120 mV （外向电流）,- 30 mV,+ 120 mV,动作电位产生的机制,只有外向电流,只有内向电流,枪乌贼大神经纤维的膜电流的变化,INa：内向电流； IK： 外向电流,刺激：指细胞所处环境的变化。 三要素：强度 作用时间 强度-时间变化率,阈强度： 能使细胞产生动作电位的最小刺激强度 阈刺激、阈上刺激：有效刺激 阈下刺激,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 局部电位,当膜内电位达阈电位时Na 通道大量开放,Na+ 顺浓度差和电位差（外正内负）向膜内扩散,Na+i、K+o升高激活 Na+ -

7、 K+ 泵，离子分布复到兴奋前水平,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+ 通道关闭Na+ 内流停止同时K+ 通道开放增加,细胞膜对K 通透性增加 K 顺浓度差迅速外流,膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支),离子通道的功能状态,Na+通道,K+通道,动作电位的传播,Na+通道,局部电流：细胞兴奋区和邻旁未兴奋区之间的电流。,动作电位的传播,局部电流：细胞兴奋区和邻旁未兴奋区之间的电流。,动作电位的传播,无髓鞘神经纤维的兴奋传导为近距离局部电流； 有髓鞘神经纤维的兴奋传导为远距离局部电流(跳跃式),动作电位的传播,无髓鞘神经纤维,有髓鞘神经纤维,AP在细

8、胞之间的传播：缝隙连接,细胞兴奋后兴奋性周期性变化,ab: 绝对不应期 bc: 相对不应期 cd: 超常期 de: 低常期,组织兴奋后兴奋性变化的对应关系,分 期兴奋性 与AP对应关系 机 制 绝对不应期 降至零 锋电位 Na+通道激活、失活 相对不应期 渐恢复 负后电位前期 钠通道部分恢复 超常期 正常 负后电位后期 钠通道大部恢复 低常期 正常 正后电位 膜内呈超极化,电紧张电位和局部电位,电紧张电位：由膜的被动电学特性（膜电容、膜电阻、轴向电阻）决定其空间分布和时间变化的膜电位。 特征： 等级性电位 衰减性传导 电位可融合,电紧张电位和局部电位,局部电位：由少量Na+通道激活而产生的去极

9、化膜电位波动（也称为局部反应、局部兴奋）。 特征： 等级性电位 衰减性传导 没有不应期（总和现象）,总和现象,空间性总和,时间性总和,思考题,静息电位及其产生机制？ 动作电位及其产生机制？ 外加刺激引起细胞兴奋的必要条件是： A 刺激达到一定的强度 B 刺激达到一定的持续时间 C 膜去极化达到阈电位 D 局部兴奋必须发生总和,通常用作衡量组织兴奋性高低的指标是： A动作电位幅度 B组织反应强度 C动作电位频率 D阈值 细胞膜在静息情况下,对哪种离子通透性较大 AK+BNa+CCa2+DCl-,神经纤维膜电位由+30mV变为-70mV的过程为 A超极化 B去极化 C复极化D反极化 关于动作电位传导的叙述,错误的是 A细胞膜产生的动作电位可以不衰减的方式进行传导B动作电位的传导靠局部电流进行C传导速度取决