細(xì)胞電生理教學(xué)教案

細(xì)胞電生理學(xué)生物電信號(hào)的產(chǎn)生和傳播都是在細(xì)胞膜兩側(cè)進(jìn)行的，所以要了解細(xì)胞電活動(dòng)的機(jī)制和各種體表電圖的產(chǎn)生原理，首先需要了解跨膜電位的特性及其產(chǎn)生機(jī)制。細(xì)胞的跨膜電位基本上有兩種形式，即安靜狀態(tài)下相對(duì)穩(wěn)定的靜息電位和受到刺激時(shí)發(fā)生的可遠(yuǎn)距離傳播的、迅速波動(dòng)的動(dòng)作電位。極化：生理學(xué)中細(xì)胞在靜息狀態(tài)下，膜外為正電位，膜內(nèi)為負(fù)電位的狀態(tài)。去極化：靜息電位減小的過程或狀態(tài)稱為。超極化：靜息電位增大的過程或狀態(tài)稱為。復(fù)極化：細(xì)胞膜去極化后再向靜息電位方向恢復(fù)的過程。反極化：去極化至零電位后膜電位進(jìn)一步變?yōu)檎?。膜電位高于零電位的部分稱為超射。離子跨膜擴(kuò)散的條件：一是鈉泵的活動(dòng)形成了膜內(nèi)外離子的濃度差細(xì)胞外。Na+濃度是細(xì)胞內(nèi)的10倍左右，而細(xì)胞內(nèi)的K+濃度相當(dāng)于細(xì)胞外液的30倍左右；二是膜對(duì)不同離子具有不同的通透性。

通透性的大小決定了該離子跨膜擴(kuò)散對(duì)靜息電位的作用大小。

靜息電位一、靜息電位的記錄靜息時(shí)，細(xì)胞膜兩側(cè)存在著外正內(nèi)負(fù)的電位差，稱為靜息電位。這一電位差僅存在于膜的內(nèi)外表面之間。記錄細(xì)胞跨膜電位時(shí)，置于細(xì)胞外的電極是接地的，因此記錄到的電位是以細(xì)胞外為零電位的膜內(nèi)電位，范圍在-10~-100mV之間。二、靜息電位的形成機(jī)制神經(jīng)細(xì)胞靜息時(shí)的膜電位Em為-70mv，ENa和EK分別為+60mv和-90mv。對(duì)Na+的驅(qū)動(dòng)力為：Em-ENa=-70mv-(+60mv)=-130mv對(duì)K+的驅(qū)動(dòng)力則為：Em-EK=-70mv-(-90mv)=+20mv神經(jīng)和骨骼肌的靜息電位都在-70~-90mv，總是不同程度地小于K+平衡電位，這是因?yàn)槟?duì)Na+也有一定的通透性，擴(kuò)散內(nèi)流的Na+可以部分抵消由K+外流所形成的膜內(nèi)負(fù)電位。三、鈉泵的生電作用通過鈉泵活動(dòng)，既可以建立和維持膜兩側(cè)的離子濃度差，又可直接影響靜息電位。鈉泵每分解一分子的ATP，可使3個(gè)Na+排出細(xì)胞外和2個(gè)K+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，結(jié)果使膜內(nèi)電位的負(fù)值增大，但這種生電作用對(duì)靜息電位的影響不是很大，并因細(xì)胞的種類和狀態(tài)而有所差異。動(dòng)作電位一、細(xì)胞的動(dòng)作電位在靜息電位的基礎(chǔ)上，給細(xì)胞一個(gè)合適的刺激，能使其產(chǎn)生可傳播的膜電位波動(dòng)，稱為動(dòng)作電位。不同細(xì)胞的動(dòng)作電位具有不同的形態(tài)。閾電位、鋒電位、負(fù)后電位（后去極化）、正后電位（后超極化）局部電位絕對(duì)不應(yīng)期、超常期、低常期

動(dòng)作電位有兩個(gè)重要的特征，即“全或無”特性和可傳播性。刺激引發(fā)動(dòng)作電位需要一定的強(qiáng)度。能引發(fā)動(dòng)作電位的最小刺激強(qiáng)度，稱為刺激的閾值。刺激強(qiáng)度未達(dá)到閾值，動(dòng)作電位不會(huì)發(fā)生；刺激強(qiáng)度達(dá)到閾值后，可觸發(fā)動(dòng)作電位，而且其幅度達(dá)到該細(xì)胞動(dòng)作電位的最大值，再不會(huì)因刺激強(qiáng)度的逐漸增加而隨之增大，這一現(xiàn)象就是動(dòng)作電位的“全或無”特性。動(dòng)作電位產(chǎn)生后，并不局限于受刺激部位，而是沿細(xì)胞膜迅速向周圍傳播，直至整個(gè)細(xì)胞都依次產(chǎn)生一次動(dòng)作電位，這就是動(dòng)作電位的可傳播性；并且動(dòng)作電位在同一個(gè)細(xì)胞上的傳播是不衰減的，其幅度和波形始終不變。二、動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制神經(jīng)細(xì)胞靜息時(shí)的膜電位Em為-70mv，ENa和EK分別為+60mv和-90mv。

對(duì)Na+的驅(qū)動(dòng)力為：Em-ENa=-70mv-(+60mv)=-130mv對(duì)K+的驅(qū)動(dòng)力則為：Em-EK=-70mv-(-90mv)=+20mv當(dāng)膜電位去極化至+30mv的鋒電位水平時(shí)。對(duì)Na+的驅(qū)動(dòng)力為：Em-ENa=+30mv-(+60mv)=-30mv對(duì)K+的驅(qū)動(dòng)力則為：Em-EK=+30mv-(-90mv)=+120mv（一）動(dòng)作電位時(shí)膜對(duì)離子的電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力變化在動(dòng)作電位期間，盡管離子發(fā)生跨膜流動(dòng)，但離子的平衡電位不會(huì)有明顯變化。驅(qū)動(dòng)力的改變主要是由膜電位變化而引起的。10mv→660離子1mol→6.02×1023Na+145mmolK+155mmol（二）動(dòng)作電位期間膜電導(dǎo)的變化在動(dòng)作電位期間，各種離子的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力不是恒定的，而是隨著膜電位的變化而改變。（三）動(dòng)作電位的傳播細(xì)胞膜產(chǎn)生的動(dòng)作電位可沿細(xì)胞膜不衰減地傳播至整個(gè)細(xì)胞。動(dòng)作電位通過局部電流沿細(xì)胞膜傳導(dǎo)。在有髓鞘神經(jīng)纖維以跳躍式傳導(dǎo)進(jìn)行傳播。局部電位體內(nèi)另一類重要的電信號(hào)。膜的主動(dòng)反應(yīng)參與局部電位的形成。包括終板電位、突觸后電位、慢波電位、發(fā)生器電位。局部電位的特征：幅度大小呈等級(jí)性，局部電位的幅