細(xì)胞的電活動(dòng)

細(xì)胞的電活動(dòng)1第1頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二恩格斯在100多年前就指出：“地球上幾乎沒(méi)有一種變化發(fā)生而不同時(shí)顯示出電的變化”。人體及生物體活細(xì)胞在安靜和活動(dòng)時(shí)都存在電活動(dòng)，這種電活動(dòng)稱(chēng)為生物電現(xiàn)象（bioelectricity）。細(xì)胞生物電現(xiàn)象是普遍存在的，臨床上廣泛應(yīng)用的心電圖、腦電圖、肌電圖及視網(wǎng)膜電圖等就是這些不同器官和組織活動(dòng)時(shí)生物電變化的表現(xiàn)。2第2頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（一）膜電容和膜電阻細(xì)胞膜的電纜學(xué)說(shuō)細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液均為含電解質(zhì)的液體，可以看作為兩個(gè)導(dǎo)體，有一定的電阻；膜電容：

細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層類(lèi)似于一個(gè)平板電容器，相對(duì)地視作絕緣體，因此細(xì)胞膜具有顯著的電容特性。一、細(xì)胞膜的被動(dòng)電學(xué)特性3第3頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二跨膜電位：

當(dāng)膜上的離子通道開(kāi)放而引起帶電離子的跨膜流動(dòng)時(shí)，就相當(dāng)于在電容器上充電或放電而產(chǎn)生的電位差，稱(chēng)為跨膜電位或簡(jiǎn)稱(chēng)為膜電位。膜電阻：對(duì)帶電離子而言，膜電導(dǎo)就是膜對(duì)離子的通透性。4第4頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、靜息電位(restingpotential，RP)

1.概念：

指細(xì)胞未受刺激時(shí)細(xì)胞膜兩側(cè)存在的外正內(nèi)負(fù)的電位差。

2.測(cè)量方法：

細(xì)胞內(nèi)電位記錄方法。

5第5頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二記錄裝置：一對(duì)測(cè)量電極一個(gè)放在細(xì)胞的外表面，另一個(gè)連接玻璃微電極。當(dāng)微電極刺入膜內(nèi)時(shí)，記錄儀器上顯示一個(gè)突然的電位躍變，表明細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在著電位差。存在于安靜細(xì)胞的表面膜兩側(cè)的，簡(jiǎn)稱(chēng)靜息電位。6第6頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

細(xì)胞外電位記錄細(xì)胞內(nèi)電位記錄7第7頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二數(shù)值:骨骼肌約-90;神經(jīng)約-70;平滑肌約-55;紅細(xì)胞約為-10mV.8第8頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二靜息電位特征：①通常是平穩(wěn)的直流電位（但在某些神經(jīng)細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞也可出現(xiàn)自發(fā)性的靜息電位波動(dòng)）；②不同細(xì)胞靜息電位的數(shù)值可以不同，并且只要細(xì)胞未受刺激、生理?xiàng)l件不變，這種電位將持續(xù)存在。

9第9頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二極化：靜息時(shí)膜兩側(cè)所保持的外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)；超極化：膜內(nèi)外電位差的數(shù)值向膜內(nèi)負(fù)值加大的方向變化時(shí)，稱(chēng)為膜的超極化；去極化：膜內(nèi)電位向負(fù)值減小的方向變化，稱(chēng)為去極化；反極化：去極化至零電位后膜電位進(jìn)一步變?yōu)檎捣Q(chēng)為反極化。膜電位高于零電位的部位稱(chēng)為超射。復(fù)極化：細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時(shí)膜內(nèi)所處的負(fù)值恢復(fù)。與靜息電位有關(guān)的概念10第10頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(二)靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制：膜學(xué)說(shuō)：1902年Bernstein認(rèn)為生物電現(xiàn)象的各種表現(xiàn)，主要是由于細(xì)胞內(nèi)外離子分布不均勻以及在不同狀態(tài)下，細(xì)胞膜對(duì)不同離子的通透性不同→離子跨膜擴(kuò)散。11第11頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.離子跨膜擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力：

濃度差

＋→方向和速度

電位差

電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力12第12頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(1)靜息狀態(tài)下質(zhì)膜內(nèi)、外離子分布不均勻2.靜息電位的形成

13第13頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二①K+的通透性較高：非門(mén)控鉀通道

神經(jīng)纖維、心肌細(xì)胞膜②Na+有一定通透性;③Cl-不存在原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)→被動(dòng)分布;④Ca2+通透性很低→忽略⑤有機(jī)負(fù)離子幾乎不通透(2)靜息狀態(tài)下質(zhì)膜對(duì)離子的通透性不同14第14頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二靜息狀態(tài)下質(zhì)膜對(duì)離子的通透性不同15第15頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

(3)靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制:主要是由K+外流形成的；接近K+平衡電位。16第16頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.鈉泵的生電作用:鈉泵的生電作用對(duì)RP的貢獻(xiàn)并不很大17第17頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二4.影響靜息電位的因素①細(xì)胞外K+濃度的改變；②膜對(duì)K+和Na+的相對(duì)通透性;③鈉-鉀泵活動(dòng)的水平。

18第18頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制(一)細(xì)胞的動(dòng)作電位(actionpotential，AP)。

在靜息電位的基礎(chǔ)上，可興奮組織或細(xì)胞受到一個(gè)適當(dāng)刺激時(shí)，其膜電位發(fā)生的一次快速、可逆、并有擴(kuò)布性的電位變化,稱(chēng)為動(dòng)作電位。它是細(xì)胞興奮的標(biāo)志。19第19頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二20第20頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.動(dòng)作電位的波形:峰電位：動(dòng)作電位的主要部分后電位：

低幅而緩慢負(fù)后電位（后去極化）正后電位（后超極化）21第21頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.動(dòng)作電位的特征：①“全或無(wú)”的性質(zhì)當(dāng)刺激未達(dá)閾值時(shí)，動(dòng)作電位不會(huì)出現(xiàn)，一旦達(dá)到閾電位水平，動(dòng)作電位便迅速產(chǎn)生，并達(dá)到最大值，其幅度和波形不隨刺激的強(qiáng)度增強(qiáng)而增大。②可傳播性動(dòng)作電位能沿細(xì)胞膜向周?chē)凰p性傳導(dǎo)，其幅度和波形始終保持不變。22第22頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制

當(dāng)膜受到刺激而發(fā)生通透性改變時(shí)，帶電離子將沿著電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力的方向發(fā)生跨膜運(yùn)動(dòng)，并引起膜電位的變化。

23第23頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

內(nèi)向電流:正電荷由膜外流入膜內(nèi);

內(nèi)向電流→膜去極化；

外向電流:正電荷由膜內(nèi)流出膜外;

外向電流→膜復(fù)極化或超極化。

在靜息電位條件下→Na+受到很強(qiáng)的內(nèi)向驅(qū)動(dòng)力

在鋒電位期間→K+受到很強(qiáng)的外向驅(qū)動(dòng)力24第24頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.鋒電位的上升支：細(xì)胞受刺激時(shí)→膜對(duì)Na+通透性突然增大→Na+迅速內(nèi)流→造成膜內(nèi)負(fù)電位的迅速消失,由于膜外Na+的較高勢(shì)能,Na+繼續(xù)內(nèi)移,出現(xiàn)超射。

鋒電位的上升支是Na+快速內(nèi)流造成的,接近于Na+的平衡電位。25第25頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.鋒電位的下降支：

由于Na+通道激活后迅速失活→Na+電導(dǎo)↓,同時(shí)膜結(jié)構(gòu)中電壓門(mén)控性K+通道開(kāi)放→K+電導(dǎo)↑；在很強(qiáng)的外向驅(qū)動(dòng)力作用下→K+迅速外流。鋒電位的下降支是K+外流所致。26第26頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二27第27頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

AP上升支AP下降支28第28頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.后電位

負(fù)后電位:

復(fù)極時(shí)迅速外流的K+蓄積在膜外側(cè)附近，暫時(shí)阻礙了K+

外流。

正后電位:

生電性鈉泵的作用。29第29頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（三）動(dòng)作電位的傳播

30第30頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（1）在無(wú)髓鞘的神經(jīng)纖維上：局部電流31第31頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二圖2-16無(wú)髓鞘神經(jīng)纖維興奮的傳播原理32第32頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（2）有髓鞘的神經(jīng)纖維上：跳躍式傳導(dǎo)33第33頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（四）縫隙連接6個(gè)連接蛋白單體(親水性孔道)34第34頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二縫隙連接的特性：通常是開(kāi)放的→允許水溶性分子和離子通過(guò)膜的電阻很低→AP通過(guò)流經(jīng)縫隙連接的局部電流直接傳播到另一個(gè)細(xì)胞

縫隙連接的意義：

使相臨的細(xì)胞對(duì)某些信號(hào)作出協(xié)同反應(yīng),出現(xiàn)同步化活動(dòng)。35第35頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、可興奮細(xì)胞及其興奮性（一）興奮和興奮性概念的變遷

活組織或細(xì)胞對(duì)刺激發(fā)生反應(yīng)的能力，稱(chēng)為興奮性，而由刺激引起的反應(yīng)，稱(chēng)為興奮。其中的刺激是因，反應(yīng)是果。36第36頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

在近代生理學(xué)中：興奮性是指細(xì)胞受到刺激時(shí)產(chǎn)生動(dòng)作電位的能力。興奮就是指產(chǎn)生了動(dòng)作電位，或者說(shuō)產(chǎn)生了動(dòng)作電位才是興奮。37第37頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）可興奮細(xì)胞凡在接受刺激后能產(chǎn)生動(dòng)作電位的細(xì)胞，稱(chēng)為可興奮細(xì)胞。

所有的可興奮細(xì)胞都必然具有電壓門(mén)控鈉通道或電壓門(mén)控鈣通道，它們?cè)谑艽碳ず筮@些離子通道被激活產(chǎn)生動(dòng)作電位。

神經(jīng)沖動(dòng)肌肉電變化（AP）收縮腺體分泌38第38頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（三）閾刺激刺激：指細(xì)胞所處環(huán)境因素的變化。

閾刺激：在刺激的持續(xù)時(shí)間以及刺激強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的變化率不變的情況下，剛能引起細(xì)胞興奮或產(chǎn)生動(dòng)作電位的最小刺激強(qiáng)度。

閾下刺激閾上刺激閾刺激→衡量細(xì)胞興奮性的指標(biāo)39第39頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（四）細(xì)胞興奮后興奮性的變化

40第40頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二絕對(duì)不應(yīng)期：當(dāng)出現(xiàn)鋒電位的時(shí)期內(nèi)，不能再接受任何強(qiáng)大的刺激而出現(xiàn)新的鋒電位。此時(shí)Na+通道是失活狀態(tài)，細(xì)胞興奮性降低到零。相對(duì)不應(yīng)期：

絕對(duì)不應(yīng)期之后的一定時(shí)間內(nèi)，細(xì)胞對(duì)閾上剌激可發(fā)生興奮。標(biāo)志著一些失活的Na+通道已開(kāi)始逐漸復(fù)活，細(xì)