2-3细胞的生物电现象.ppt

2-32-3细胞的生物电现象细胞的生物电现象 教学内容教学内容静息电位静息电位一一动作电位动作电位二二 教学目标教学目标教学目标教学目标第一节第二节第三节掌握新陈代谢；掌握新陈代谢；掌握兴奋性。掌握兴奋性。掌握内环境掌握内环境的定义；的定义；掌握内环境掌握内环境稳态。稳态。掌握神经调节；掌握神经调节；掌握体液调节；掌握体液调节；了解自身调节了解自身调节掌握正反馈和掌握正反馈和负反馈。负反馈。2024/5/24 周五5 生物电概述生物电概述 （一）生物电（一）生物电 可兴奋细胞膜内外两侧存在的跨膜电变化可兴奋细胞膜内外两侧存在的跨膜电变化 。组织器官：组织器官：ECGECG、脑电、肌电等、脑电、肌电等所有细胞电位的所有细胞电位的 综合表现综合表现 受刺激时受刺激时 局部电位局部电位(LP)(LP)动作电位（动作电位（APAP）（二）分类（二）分类安静时安静时静息电位（静息电位（RPRP）单细胞单细胞2024/5/24 周五6(三三)细胞生物电产生的机制细胞生物电产生的机制1 1。细胞生物电产生的条件。细胞生物电产生的条件1 1）细胞膜两侧某些带电离子）细胞膜两侧某些带电离子 (如如NaNa+、K K+)不均衡分布。不均衡分布。2 2）细胞膜对某种带电离子）细胞膜对某种带电离子(如如NaNa+)的通透性变化，使离子跨膜的通透性变化，使离子跨膜移动，导致膜两侧电位发生改变移动，导致膜两侧电位发生改变.(.(如如NaNa+通道开放通道开放,Na,Na+经通经通道流入细胞内道流入细胞内)。生物电概述生物电概述 2024/5/24 周五7哺乳动物骨骼肌细胞内外离子浓度和电位哺乳动物骨骼肌细胞内外离子浓度和电位 离子离子 细胞外液细胞外液 细胞内细胞内 平衡电位平衡电位 (mmol/L)(mmol/L)(mV)(mmol/L)(mmol/L)(mV)Na Na+145 12 +65 145 12 +65 K K+4 155 -95 4 155 -95 Cl Cl-120 3.8 120 3.8有机负离子有机负离子 155 -90155 -90_2024/5/24 周五82 2。离子跨膜移动的驱动力：。离子跨膜移动的驱动力：1 1）浓度梯度）浓度梯度化学驱动力化学驱动力 顺浓度梯度：易化扩散顺浓度梯度：易化扩散2 2）电位梯度）电位梯度电场驱动力电场驱动力 顺电场力：顺电场力：正离子：正电场正离子：正电场负电场负电场 负离子：负电场负离子：负电场正电场正电场 -细胞生物电产生的机制细胞生物电产生的机制2024/5/24 周五9-细胞生物电产生的机制小结细胞生物电产生的机制小结v两个条件：两个条件：1.1.细胞内外离子浓度差细胞内外离子浓度差 2.2.细胞膜对离子的选择性通透细胞膜对离子的选择性通透v两个力量：动力两个力量：动力浓度差、电位差浓度差、电位差 阻力阻力电位差电位差v一个平衡：离子的平衡电位一个平衡：离子的平衡电位2024/5/24 周五10（一）定义：（一）定义：l 指静息时指静息时,细胞膜内外两侧的电位差。细胞膜内外两侧的电位差。l实验记录实验记录:一、静息电位一、静息电位骨胳肌：骨胳肌：-90mv ；神经细胞：神经细胞：-70 -90mv;平滑肌平滑肌:-50-60mVRBC:-10mV内负外正内负外正2024/5/24 周五11 极化（极化（polarizationpolarization）：）：RPRP存存在在时时所所保保持持的的膜膜两两侧侧外外正正内内负负 状态。状态。超极化（超极化（hyperpolarizationhyperpolarization）：）：RPRP的的数数值值向向膜膜内内负负值值加加大大的的方方向向变变化的过程。化的过程。去极化（去极化（depolarizationdepolarization）：）：RPRP的的数数值值向向膜膜内内负负值值减减小小的的方方向向变变化的过程。化的过程。l 描述膜两侧电荷分布状态的术语：描述膜两侧电荷分布状态的术语：一、静息电位一、静息电位复极化（复极化（repolarizationrepolarization）：）：细胞去极化后，又向原初的极化状态恢复的过程。细胞去极化后，又向原初的极化状态恢复的过程。2024/5/24 周五12（二）静息电位产生机制：（二）静息电位产生机制：二）静息电位产生机制：（二）静息电位产生机制：膜内外膜内外K K浓度比约浓度比约 3030 1(1(动力动力)安静时安静时K K通道开放通道开放 (有通透性有通透性)K K+外外流流 电位差（阻力）电位差（阻力）K+平衡电位平衡电位 =浓度差（动力）浓度差（动力）静息电位静息电位一、静息电位一、静息电位结论结论:RPRP的产生主要是的产生主要是K K向膜外扩散的结果。向膜外扩散的结果。RP=K+RP=K+的平衡电位的平衡电位2024/5/24 周五13（二）静息电位产生机制：（二）静息电位产生机制：（二）静息电位产生机制：（二）静息电位产生机制：一、静息电位一、静息电位2024/5/24 周五14（一）（一）概概 念念：u 细胞受到一个有效刺激时膜电位在静息电位基础上发细胞受到一个有效刺激时膜电位在静息电位基础上发 生的迅速、可逆、可向远距离传播的电位波动。生的迅速、可逆、可向远距离传播的电位波动。u 实验记录：实验记录：二、动作电位二、动作电位2024/5/24 周五15u AP分期（以神经细胞为例）分期（以神经细胞为例）负后电位负后电位正后电位正后电位二、动作电位二、动作电位2024/5/24 周五16二、动作电位二、动作电位u动作电位的特点动作电位的特点:全或无全或无 all or none 不衰减不衰减 连续刺激不融合连续刺激不融合2024/5/24 周五17（二）动作电位的（二）动作电位的产生机制产生机制 1 1、去极化：去极化：动作电位动作电位 膜内外膜内外Na+浓度比浓度比 约约 1 1 12(12(动力动力)受刺激时受刺激时Na+通道通道 开放开放(通透性通透性)电位差（阻力）电位差（阻力）=NaNa+内内流流 浓度差（动力）浓度差（动力）Na+平衡电位平衡电位二、动作电位二、动作电位2024/5/24 周五18（二）动作电位的（二）动作电位的产生机制产生机制 2 2、复极化：、复极化：去极化至一定程度去极化至一定程度 Na+Na+通道关闭通道关闭,K+,K+通道开放通道开放 K+K+外流外流,导致复极化。导致复极化。3 3、后电位：、后电位：钠泵钠泵排钠摄钾排钠摄钾 形成微小的电位波动形成微小的电位波动 。二、动作电位二、动作电位2024/5/24 周五19-动作电位的动作电位的产生机制：产生机制：2024/5/24 周五20结论：结论：1 1、APAP的的上上升升支支由由NaNa内内流流形形成成，下下降降支支是是K K外外流流形形成成的的，后电位是后电位是NaNaK K泵活动引起的泵活动引起的2 2、APAP的的产产生生是是不不消消耗耗能能量量的的，APAP的的恢恢复复是是消消耗耗能能量量的的（NaNaK K泵的活动）。泵的活动）。3 3、AP=NaAP=Na的平衡电位。的平衡电位。-动作电位的动作电位的产生机制：产生机制：2024/5/24 周五21（三）动作电位条产生的条件：（三）动作电位条产生的条件：1 1、阈刺激是产生、阈刺激是产生APAP的必须条件的必须条件 阈电位：阈电位：膜去极化到一临界值膜去极化到一临界值,Na,Na+通道爆发性开放通道爆发性开放 产生产生AP,AP,此膜电位称此膜电位称阈电位。阈电位。阈电位值比静息电位小阈电位值比静息电位小 101020mV20mV。2 2、局部兴奋和总和、局部兴奋和总和 二、动作电位二、动作电位2024/5/24 周五22分期分期 对应于对应于AP AP NaNa通道通道 兴奋性兴奋性绝对不应期绝对不应期 锋电位锋电位失活失活 0 0 相对不应期相对不应期 负后电位负后电位 (前前)开始复活开始复活渐渐恢复渐渐恢复 阈上阈上AP AP 超常期超常期负后电位负后电位 (后后)复活复活 大于正常大于正常阈下阈下APAP低常期低常期正后电位正后电位 备用状态备用状态 小于正常小于正常 阈上阈上APAP二、动作电位二、动作电位3.3.细胞兴奋后兴奋性的变化细胞兴奋后兴奋性的变化2024/5/24 周五23（四）兴奋在同一细胞上的传导（四）兴奋在同一细胞上的传导二、动作电位二、动作电位1.1.传导机制：局部电流传导机制：局部电流2024/5/24 周五24（四）兴奋在同一细胞上的传导（四）兴奋在同一细胞上的传导二、动作电位二、动作电位2.无髓神经纤维无髓神经纤维AP传播传播-局部电流学说局部电流学说2024/5/24 周五25二、动作电位二、动作电位3.有髓神经纤维的有髓神经纤维的AP传播传播 跳跃式传导跳跃式传导（四）兴奋在同一细胞上的传导（四）兴奋在同一细胞上的传导2024/5/24 周五26 4.4.传导特点传导特点 生理完整性生理完整性 双向性双向性 相对不疲劳性相对不疲劳性 绝缘性绝缘性 不衰减性或不衰减性或“全或无全或无”现象现象 二、动作电位二、动作电位（四）兴奋在同一细胞上的传导（四）兴奋在同一细胞上的传导2024/5/24 周五27（一）局部电位的产生：（一）局部电位的产生：阈阈下下刺刺激激虽虽不不能能引引起起APAP，但但可可引引起起膜膜电电位位的的轻轻微微变变化化,此为局部电位此为局部电位(local potential)(local potential)。阈下刺激阈下刺激少量少量NaNa+内流内流产生低于阈电位的去极化产生低于阈电位的去极化兴兴奋奋局部电位。局部电位。阈下刺激阈下刺激少量少量Cl-Cl-内流内流产生低于阈电位的超极化产生低于阈电位的超极化抑制抑制局部电位。局部电位。三、局部电位三、局部电位2024/5/24 周五28三、局部电位三、局部电位去极化刺激去极化刺激去极化程度小去极化程度小钠内流小于钾外流钠内流小于钾外流去极化程度大去极化程度大动作电位动作电位到达阈电位到达阈电位钠再生性循环钠再生性循环局部兴奋局部兴奋阈、阈上刺激阈、阈上刺激阈下刺激阈下刺激Threshold potentialThreshold potential局部反应局部反应（一）局部电位的产生：（一）局部电位的产生：2024/5/24 周五30（二）特性：（二）特性：a、等级性：、等级性：去去极极化化幅幅度度大大小小与与阈阈下下刺刺激激大大小小呈呈正正比比非非“全全或或无无”现象。现象。b、衰减性：、衰减性：其去极化幅度随传布距离其去极化幅度随传布距离而而叫电紧张性扩布。叫电紧张性扩布。c、无不应期、无不应期 总和或叠加后的局部电位若总和或叠加后的局部电位若阈电位，则产生阈电位，则产生AP 三、局部电位三、局部电位2024/5/24 周五31d、总和现象、总和现象 空间总和（空间总和（spatial summation）：）：在在同同一一细细胞胞的的不不同同部部位位阈阈下下刺刺激激引引起起的的局局部部电电位位可可叠叠加加在在 一起。一起。时间总和（时间总和（temporal summation）：）：在同一细胞上先后的刺激引起的局部电位也可叠加在一起。在同一细胞上先后的刺激引起的局部电位也可叠加在一起。三、局部电位三、局部电位（三）动作电位与局部反应的区别：（三）动作电位与局部反应的区别：刺激强度刺激强度阈下刺激阈下刺激阈刺激或阈上刺激阈刺激或阈上刺激局部反应局部反应动作电位动作电位开放的开放的NaNa+通道通道较少较少多多电位变化幅度与电位变化幅度与刺激强度的关系刺激强度的关系1.1.小（在阈电位小（在阈电位以下波动）以下波动）1.1.大大 2.2.全或无现象全或无现象不应期不应期无无有有总和性总和性有（时间与空间总和）有（时间与空间总和）无无传播特点传播特点电紧张性扩布电紧张性扩布不衰减传播不衰减传播2.2.随刺激强度的随刺激强度的 增加而增加增加而增加（四）电紧张性扩布与动作电位传导之比较（四）电紧张性扩布与动作电位传导之比较电紧张性扩布电紧张性扩布动作电位传导动作电位传导传导速度传导速度快快慢慢传导距离传导距离很短（有限）很短（有限）远远不应期不应期无无有有信息衰减信息衰减不衰减不衰减总和总和时间和空间总和时间和空间总和不能总和不能总和机制机制随时间和距离的随时间和距离的增加而迅速减小增加而迅速减小依靠膜的基本电学依靠膜的基本电学特性向周围扩布特性向周围扩布膜的兴奋部分通过局部电膜的兴奋部分通过局部电流刺激了邻近未兴奋部分流刺激了邻近未兴奋部分