生理学：第02章 细胞的基本功能 第2节 细胞的跨膜电变化

第二节第二节 细胞的跨膜电变化细胞的跨膜电变化 掌握内容：掌握内容： 细胞的兴奋性和生物电细胞的兴奋性和生物电 静息电位和动作电位及其产生机制静息电位和动作电位及其产生机制 兴奋的引起、阈值、局部电位、阈兴奋的引起、阈值、局部电位、阈 电位和峰电位电位和峰电位 兴奋在同一细胞上传导的机制兴奋在同一细胞上传导的机制一、神经和骨骼肌细胞的生物电现象一、神经和骨骼肌细胞的生物电现象 刺激：刺激： 物理、机械、电、温度物理、机械、电、温度 化学、酸、碱化学、酸、碱 反应：反应： 兴奋兴奋 excitation 抑制抑制 inhibition兴奋性兴奋性 excitability:excitability:可兴奋组织、细胞对刺激发生反应的能力，可兴奋组织、细胞对刺激发生反应的能力，阈强度阈强度 threshold intensity threshold intensity ( (阈刺激、阈值阈刺激、阈值) )：引起组织、细胞发生反应：引起组织、细胞发生反应( (产生动作电位产生动作电位) )的最小刺激强度。的最小刺激强度。ExcitabilityExcitability阈上刺激、阈下刺激阈上刺激、阈下刺激1Threshold intensity( (一一) )单一细胞的跨膜静息电位和动作电位单一细胞的跨膜静息电位和动作电位 1.1.静息电位静息电位 Resting potential (RpResting potential (Rp) ) 安静时细胞膜两侧存在的电位差值；安静时细胞膜两侧存在的电位差值； 膜外为膜外为0 0，膜内为负值。细胞此时的，膜内为负值。细胞此时的 状态称极化状态。状态称极化状态。| |RpRp| | 值减小称去值减小称去 极化；极化；| |RpRp| |值增大称超极化；值增大称超极化； 2.2.动作电位动作电位 Action potential (ApAction potential (Ap) ) 受刺激后，细胞在静息电位基础上受刺激后，细胞在静息电位基础上 发生可扩布、快速电位倒转和复原。发生可扩布、快速电位倒转和复原。（二）生物电现象产生机制（二）生物电现象产生机制1. 1. 静息电位和静息电位和 K K+ +平衡电位平衡电位 1 1）安静时细胞膜对）安静时细胞膜对K K+ +有通透性有通透性 2 2）细胞内外）细胞内外K K+ +有势能贮备有势能贮备 3 3）K K+ +经细胞膜易化扩散经细胞膜易化扩散 4 4）扩散到膜外的）扩散到膜外的K K+ +形成阻碍形成阻碍K K+ +继续继续 扩散的正电场力扩散的正电场力5）达到）达到K+的电化学平衡电位的电化学平衡电位6）改变细胞外）改变细胞外K+浓度将影响浓度将影响Rp值值7）根据物理化学中）根据物理化学中Nernst公式公式 可计算可计算 K+电化学平衡电位电化学平衡电位 (Ek) 计算值与实测值基本相符计算值与实测值基本相符2、AP（锋电位）和（锋电位）和Na+平衡电位平衡电位 1）受刺激后）受刺激后 细胞膜对细胞膜对Na+有通透性有通透性 2）细胞内外有）细胞内外有Na+势能势能贮备贮备 3 3）Na+由细胞外向细胞内易化扩散由细胞外向细胞内易化扩散 4）扩散到膜内的扩散到膜内的 Na+形成阻碍形成阻碍Na+扩扩 散的正电场力散的正电场力 5）Na+的电化学平衡电位的电化学平衡电位 6）改变细胞外）改变细胞外Na+浓度将影响浓度将影响Ap值值7）使用）使用Na+通道通道阻断剂阻断剂( (河豚毒河豚毒) )将使将使ApAp 消失消失8 8）根据）根据Nernst公式计算的公式计算的Ena与实际测得与实际测得 的值基本相符的值基本相符9 9）膜片钳技术证明）膜片钳技术证明Ap上升支的形成上升支的形成3 3、NaNa+ +通道的失活和膜电位的复极通道的失活和膜电位的复极 1 1）NaNa+ +通道电压依从性：通道电压依从性： 去极化去极化激活激活失活失活准备准备 再激活再激活 NaNa+ +通道激活形成通道激活形成ApAp上升支上升支 2 2）K K+ +通道电压依从性：通道电压依从性：K K+ +通道激活通道激活 形成形成ApAp下降支下降支 3 3）可兴奋细胞兴奋（）可兴奋细胞兴奋（ApAp）期间兴奋）期间兴奋 性的周期性变化性的周期性变化A、绝对不应期：兴奋性、绝对不应期：兴奋性=0 Na+通道关闭通道关闭B、相对不应期：、相对不应期：正常正常 兴奋性兴奋性00 Na+通道恢复通道恢复 C、超常期（相当于负后电位）：超常期（相当于负后电位）： 兴奋性兴奋性 正常，正常，Na+通道恢复通道恢复 D、低常期（相当于正后电位）：、低常期（相当于正后电位）： 兴奋性兴奋性 正常，正常，Na+通道准备通道准备 二、二、Ap的引起和他在同一细胞上的传导的引起和他在同一细胞上的传导 （一）一） 阈阈 电电 位位 和和 锋锋 电电 位位 的的 引引 起起 1.阈电位阈电位 Threshold potential： 是诱发产生是诱发产生Ap，使使Na+通道大量开放时的临界膜通道大量开放时的临界膜电位。使细胞膜电位达到阈电位需要用阈刺激。电位。使细胞膜电位达到阈电位需要用阈刺激。每种细胞的阈电位值通常较每种细胞的阈电位值通常较 Rp 值少值少10 15mv。 例如：神经纤维例如：神经纤维Rp -70mv，阈阈电位电位- 55mv。 2、Ap特点：全和无现象特点：全和无现象 细胞膜传导过程不减衰细胞膜传导过程不减衰 锋电位之间不融合或叠加锋电位之间不融合或叠加（二）局部兴奋及特点（二）局部兴奋及特点 Local potential 1、局部兴奋、局部兴奋=局部反应（去极化）局部反应（去极化） =局部电位局部电位 阈电位阈电位 即阈电位以下的细胞膜的电位波动即阈电位以下的细胞膜的电位波动2、局部电位特点：、局部电位特点： 1）非全和无，随刺激强度增大，局部）非全和无，随刺激强度增大，局部 电位增大，电位增大， 2）传导距离远，电位渐小称电紧张性）传导距离远，电位渐小称电紧张性 扩布扩布 3）可以叠加或总合达阈电位产生）可以叠加或总合达阈电位产生AP（三）兴奋（三）兴奋（ApAp）在同一细胞上传导的机制）在同一细胞上传导的机制 1.1.无髓鞘神经纤维无髓鞘神经纤维ApAp传导机制传导机制 局部电流局部电流 2.2.有髓鞘神经纤维有髓鞘神经纤维ApAp传导机制传导机制 局部电流发生在郎飞结局部电流发生在郎飞结