生物医学工程_人体解剖生理和生物电现象课件

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,生物医学工程_人体解剖生理和生物电现象,生物医学工程_人体解剖生理和生物电现象生物医学工程_人体解剖生理和生物电现象,生物医学工程_人体解剖生理和生物电现象生物医学工程_人体解剖,Anatomy and physiology（解剖-生理）,Bioelectric ponomena（生物电现象）,2,Anatomy and physiology（解剖-生理）2,第二节 细胞生物电现象,生物电现象：生命活动中表现的电现象。,心脏 心电图,脑 生物电总和 脑电图,骨骼肌 肌电图,胃肠平滑肌 胃肠电图,3,第二节 细胞生物电现象3,电压钳技术（voltage clamp technique）,Hodgkin 和Huxley 离子学说,检测含大量离子通道行为,膜片钳技术（patch clamp technique）,Neher 和Sakmann 生物电分子机制,检测单一离子电流和电导,一、生物电现象的观察及记录方法,4,电压钳技术（voltage clamp technique）,静息电位（resting potential）,细胞安静状态下存在细胞膜内外两侧的电位差。,膜内为负电位，膜外为正电位。,维持在某一特定水平：,肌细胞-70-90mV,腺细胞-40-70mV,红细胞-10mV,二、静息电位及其产生原理,5,静息电位（resting potential）二、静息电位及,K+外流形成的k+平衡电位,膜内K+浓度高，膜外Na+浓度高。膜对K+通透性好而对Na+差，故K+顺浓度梯度向外流，Na+则很少内流，膜对负电大分子几乎不通透，随着K+外流扩散，形成膜内负电膜外正电的电位差。由于同种电荷相斥，当电位差加大后，开始阻止K+外流，最后K+外流动力和阻力平衡，K+跨膜净通量为零，于是，膜两侧电位差稳定不变，形成K+平衡电位。,Na+、Cl-少量内流,静息电位产生机制,6,K+外流形成的k+平衡电位静息电位产生机制6,Nernst公式,Ek=RTln K+o=59.5log K+o (mV),ZF K+I K+I,E=59.5log PkK+o+PNaNa+o+PClCl-o,PkK+i+PNaNa+i+PClCl-i,7,Nernst公式7,动作电位：指可兴奋细胞受到阈值以上的刺,激后，在静息电位基础上产生的,一个连续的膜电位瞬态变化。,极化：指处于静息电位状态 心肌细胞：-90mV,去极化：在静息电位基础上，膜电位减小 -70mV,超极化：在静息电位基础上，膜电位增大 -100mV,复极化：去极化 极化,反极化：在去极化过程中，膜电位倒转为正 +20mV,三、动作电位及其产生原理,8,动作电位：指可兴奋细胞受到阈值以上的刺三、动作电位及其产生原,各种可兴奋细胞动作电位波形的形状、幅度和持续时间各不相同，但基本特征是均由去极相和复极相两部分组成。,去极相：先慢后快,复极相：先快后慢,动作电位波形的基本特征,9,各种可兴奋细胞动作电位波形的形状、幅度和持续时间各不相同，但,“全或无”定律,刺激强度太小，不能引发动作电位,刺激达到阈值时引发最大动作电位，并不因刺激,强度增加而改变幅度。,可扩散性,不衰减性：不因距离的增加而减弱。,动作电位的共同特性,10,“全或无”定律动作电位的共同特性10,去极相（上升支）：当去极化使膜电位达到阈电位时，激活膜上的电压门控性Na+通道，使其快速内流，由于钠离子通道有正反馈式开放的特点，可产生再生性Na+内流，使膜迅速去极化，产生峰电位的陡峭上升支直至峰值。,复极相（下降支）：钠离子通道失活，K+离子通透性增加，K+顺浓度差和电位差迅速外流。产生下降支。,后电位的产生：,负后电位：膜外K+蓄积，阻碍K+外流，复极缓慢。,正后电位：钠钾泵活动增强，泵出钠离子比泵入钾离子多而出现轻度超极化。,动作电位产生机制,11,去极相（上升支）：当去极化使膜电位达到阈电位时，激活膜上的电,细胞兴奋性传导,兴奋性（excitability）是指具有对刺激产生兴奋的能力或特,性，兴奋性的高低可用阈值作为衡量指标。阈值大表示兴奋,性低，阈值小表示兴奋性高。,兴奋性在同一细胞上的传导,细胞膜任何一处发生兴奋而产生动作电位，都可沿着细胞膜,迅速向周围传导，使整个细胞产生及原先刺激部位同样的动,作电位。,神经冲动传导机制,12,细胞兴奋性传导兴奋性（excitability）是指具有对刺,经典的神经细胞突触传递,突触传递的过程及原理,突触前过程,突触前神经元兴奋 前膜去极化 Ca2+通道开放,小泡外排到突触间隙 及前膜接触、融合 突触小泡前移,突触后过程,递质作用后膜特异受体 后膜离子通道开/关,神经元兴奋 后膜动作电位 跨膜离子活动,13,经典的神经细胞突触传递13,心脏的生物电活动,心脏的主要功能是泵血。及骨骼肌一样，细胞膜的兴奋是触发心肌收缩的始动因素。心肌的动作电位也及骨骼肌动作电位有明显差异，使得心脏的收缩也具有自身特点。因此，掌握心肌生物电活动规律，对于理解心肌的生理特性、心脏收缩活动规律及心律失常的发生机制都有重要意义。一、心肌细胞的分类,14,心脏的生物电活动14,（一）工作细胞1.静息电位（resting potential）心室肌细胞的静息电位约为-90mV，普形成机制 主要是Ek，K+经IK1通道外流但Ek 为-94 mV，而RP为-90mV，表明还有其它因素参及（如Na+的内流）2.动作电位（action potential）,15,（一）工作细胞1.静息电位（resting potent,16,16,机制（1）去极化过程：又称为0期（phase 0）从-90mV+30mV，约1ms去极化到阈电位（-70mV）快Na+通道开放，出现再生性Na+内流Na+顺电-化学梯度进入细胞内去极化快通道（fast channel）快反应细胞（fast response cell）快反应动作电位（fast response action potential）（2）复极过程：从0期去极化静息电位1期（phase 1）从+30mV0mV 约10ms，由短暂的一过性外向电流（transient outward current,Ito）引起Ito通道在去极化到约-20mV时激活，为K+外流,2期（Phase 2）：又称缓慢复极期。膜内电位停滞于0mV左右，常称平台期（plateau），持续约100150ms平台期初期，内向Ca2+电流及外向K+电流处于相对平衡状态，膜电位稳定在0mV左右。平台期晚期，内向Ca2+电流逐渐减弱，外向K+电流逐渐增强，出现一种随时间推移而逐渐增强的微弱的净外向电流，导致膜电位缓慢地复极化。,17,机制（1）去极化过程：又称为0期（phase 0）从-9,3,期（,phase 3,）：又称快速复极末期。,0mV,左右,-90mV,，约,100150ms,。机制：,L,型,Ca2+,通道关闭，,Ca+,内流停止，而,K+,外流进行性增加所致。参及,3,期复极的,K+,通道*,IK,在平台期逐渐增大的,IK,电流导致平台期的终止和触发,3,期复极，直至,3,期复极到,-50mV,左右才关闭。*,IK1,去极化关闭，复极化恢复开放，膜对,K+,通透性进行性增大，,K+,外流不断增强，为再生性正反馈过程，导致膜快速复极化。,4,期（,phase 4,）：又称恢复期。膜电位稳定于,-90mV,，恢复细胞内外离子的正常分布,Na+-K+,泵,排,Na+,摄,K+,，恢复,Na+,、,K+,的分布,Na+-Ca2+,交换体（,Na+-Ca2+exchanger,）,Na+,顺浓度梯度入，,Ca2+,逆浓度梯度外排。,Na+-Ca2+,交换是以跨膜,Na+,内向性浓度梯度为动力，最终也依赖于,Na+-K+,泵提供能量。,18,3期（phase 3）：又称快速复极末期。0mV左右-9,谢谢大家！,结 语,谢谢大家！结 语,