细胞生理2生物电现象完整.pptx

第二节第二节 细胞的生物电现象和兴奋性细胞的生物电现象和兴奋性The Bioelectric Phenomena and Excitability of Cells 重点掌握静息电位和动作电位的产生重点掌握静息电位和动作电位的产生机制，动作电位的时相和细胞兴奋性变机制，动作电位的时相和细胞兴奋性变化的规律以及绝对不应期、相对不应期、化的规律以及绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期的概念和意义；掌握兴超常期和低常期的概念和意义；掌握兴奋在神经纤维上的传导机制：以局部电奋在神经纤维上的传导机制：以局部电流形式传导。理解刺激引起兴奋的过程流形式传导。理解刺激引起兴奋的过程和条件。和条件。一、兴奋性一、兴奋性 Excitability 兴奋兴奋(excitation)是指细胞受到刺激后是指细胞受到刺激后产生一种可传播的电位变化，这种电位变产生一种可传播的电位变化，这种电位变化即化即动作电位动作电位（action potential，AP）。）。兴奋性指组织或细胞产生兴奋性指组织或细胞产生AP的能力。的能力。二、静息电位二、静息电位 Resting potential1.1.静息电位产生机制静息电位产生机制K K+通道在建立静息电位中的决定性作用通道在建立静息电位中的决定性作用当扩散的力量与电场的力量达到平衡时，K+的静跨膜移动为零达到K+的平衡电位Nernst Equation:EK=-61*lgK+i/K+o NaNa+共同参与静息电位的形成共同参与静息电位的形成NaNa+K K+泵在维持泵在维持RPRP中的特殊作用中的特殊作用Na+K+泵利用ATP分解提供的能量逆浓度梯度将3个Na+搬出细胞外将2个K+搬入细胞内。静息电位小结静息电位小结膜内外离子的膜内外离子的不均衡分布和膜选择性通透不均衡分布和膜选择性通透是产生是产生RPRP的基础，这种不均衡分布是的基础，这种不均衡分布是NaNa+-K-K+泵活动的结果；泵活动的结果；电电化学梯度化学梯度是推动离子跨膜移动的动力；是推动离子跨膜移动的动力；静息膜电位主要由静息膜电位主要由K K+的平衡电位的平衡电位决定决定(理论值理论值-90-90 mV)mV)；NaNa+对静息电位也有一定贡献，与对静息电位也有一定贡献，与K K+共同使神经元的共同使神经元的RPRP值保持在值保持在-70 mV-70 mV左右左右NaNa+K K+泵在维持泵在维持RPRP中发挥重要作用。中发挥重要作用。三、动作电位三、动作电位 Action potentialAction Potential 1.1.动作电位的发生动作电位的发生“全和无全和无”现象现象去极化（除极）去极化（除极）超射超射复极化复极化2.2.动作电位的发生机制动作电位的发生机制Na+通道的激活及再生通道的激活及再生性性Na+内流导致膜的快内流导致膜的快速除极与超射。速除极与超射。Na+通道的快速失活，通道的快速失活，同时同时K+通道激活，导通道激活，导致膜的复极和超极化。致膜的复极和超极化。生电性生电性Na+-K+泵参与泵参与超级化。超级化。Na+通道的再生性激活与动作电位的上升支通道的再生性激活与动作电位的上升支电压门控电压门控K K+通道与复极化通道与复极化3.3.阈电位阈电位阈下刺激只能阈下刺激只能产生局部兴奋产生局部兴奋4.4.动作电位的时相及细胞兴奋性的变化动作电位的时相及细胞兴奋性的变化锋电位和后电位。锋电位和后电位。兴奋性变化：兴奋性变化：绝对不应期绝对不应期 Absolute refractory period,ARP 相对不应期相对不应期 Relative refractory period,RRP 超常期超常期 Supernormal period,SNP 低常期低常期 Subnormal period 5 5、动作电位的细胞外记录、动作电位的细胞外记录双相动作电位双相动作电位单相动作电位单相动作电位引导电极引导电极刺激电极刺激电极引导电极引导电极刺激电极刺激电极四、引起兴奋的条件四、引起兴奋的条件-刺激刺激1、刺激的类型：、刺激的类型：物理和化学因素。物理和化学因素。电刺激的电刺激的特点是特点是刺激参数容易控制。刺激参数容易控制。2、刺激的引起兴奋的条件：、刺激的引起兴奋的条件：刺激强度与刺激强度与阈值阈值(threshold)；阈下刺激与；阈下刺激与局部电位；阈上刺激。局部电位；阈上刺激。局部兴奋及其特性局部兴奋及其特性 局部兴奋特性：局部兴奋特性：1.1.不是不是“全或无全或无”的，的，而是随着阈下刺激的而是随着阈下刺激的增大而增大增大而增大2.2.不能在膜上作远距离不能在膜上作远距离的传播，只能以电紧的传播，只能以电紧张扩部的形式传播张扩部的形式传播3.3.可以叠加：可以叠加：时间性总和时间性总和 空间性总和空间性总和 刺激持续的时间；刺激持续的时间；刺激强度对时间的变化率刺激强度对时间的变化率(膜的适应现象膜的适应现象)；五、兴奋在神经纤维上的传导五、兴奋在神经纤维上的传导1 1、神经纤维传导的一般特性、神经纤维传导的一般特性绝缘性绝缘性、双向传导、不衰减性、不融合、双向传导、不衰减性、不融合性、不疲劳性。性、不疲劳性。2、神经传导的机制、神经传导的机制-局部电流学说局部电流学说局部电流引起邻近膜去极化，膜电位绝对值降低 达到阈电位Na+通道大量开放进入再生性循环动作电位与传导速度有关的因素与传导速度有关的因素动作电位的传导方向：在体内，动作电位的传导方向：在体内，AP总是在轴突的起总是在轴突的起始部产生，不应期的存在决定兴奋只能传向末梢始部产生，不应期的存在决定兴奋只能传向末梢动作电位小结动作电位小结动作电位是全和无式的（动作电位是全和无式的（all or none）当膜电位去极化到阈电位时，爆发当膜电位去极化到阈电位时，爆发AP。AP期间，期间，首首先是电压门控先是电压门控Na+通道开放和再生性通道开放和再生性Na+内流的内流的形成，形成形成，形成AP的上升支和超射；的上升支和超射；电压门控电压门控K+通道开放，通道开放，Na+通道迅速失活，导致复通道迅速失活，导致复极和超级化。极和超级化。AP过程中细胞的兴奋性有规律性的变化。过程中细胞的兴奋性有规律性的变化。AP的传导速度与神经纤维直径和有无髓鞘有关。的传导速度与神经纤维直径和有无髓鞘有关。刺激必须满足一定的条件才能产生动作电位。刺激必须满足一定的条件才能产生动作电位。六、跨膜电流的研究方法六、跨膜电流的研究方法1.1.电压钳制电压钳制 负反馈放大器离子流性质的确定 离子替代 阻断剂使用2.2.膜片钳制技术膜片钳制技术