生理學(xué)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象

生理學(xué)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象為什么會(huì)有這種現(xiàn)象呢？第4節(jié)細(xì)胞得生物電現(xiàn)象本節(jié)學(xué)習(xí)要求1、掌握靜息電位;熟悉靜息電位得產(chǎn)生機(jī)制;2、掌握動(dòng)作電位得概念、過程、特性及基本產(chǎn)生機(jī)制,了解膜電導(dǎo),熟悉動(dòng)作電位得傳導(dǎo);3、熟悉局部興奮(局部電位);★

生物電(bioelectricity)一切活組織得細(xì)胞,不論在安靜狀態(tài)還就是在活動(dòng)過程中均表現(xiàn)有電得變化,這種電得變化就是伴隨著細(xì)胞生命活動(dòng)出現(xiàn)得,稱之為生物電。恩格斯恩格斯在100多年前總結(jié)自然科學(xué)成就時(shí)指出:“地球幾乎沒有一種變化發(fā)生而不同時(shí)顯示出電得現(xiàn)象”。一、生物電現(xiàn)象得記錄

Recordingbiologicalactivity(一)細(xì)胞外記錄(二)細(xì)胞內(nèi)記錄示波器mV0-70mV0-70+11大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流

一、靜息電位及其產(chǎn)生機(jī)制(一)靜息電位得概念靜息電位(RestingPotential,RP)——細(xì)胞靜息(未受刺激)時(shí)存在于細(xì)胞膜兩側(cè)得電位差。細(xì)胞靜息電位得特征:(1)(動(dòng)物細(xì)胞得靜息電位)內(nèi)負(fù)外正得極化狀態(tài);(2)為一穩(wěn)定得直流電位,在神經(jīng)細(xì)胞一般維持在-70~-90mV。

(1)極化——細(xì)胞靜息時(shí)細(xì)胞膜兩側(cè)電荷得分極(內(nèi)負(fù)外正)狀態(tài)。(2)去極化(除極化)——膜電位值向減小方向變化。(3)反極化——膜電位值變?yōu)閮?nèi)正外負(fù)狀態(tài)。(4)超極化——在靜息電位基礎(chǔ)上,膜電位向增大方向變化。(5)復(fù)極化——膜電位發(fā)生去極化后,再向靜息電位恢復(fù)得過程。與膜電位變化相關(guān)得生理學(xué)術(shù)語(二)靜息電位得產(chǎn)生機(jī)制(離子學(xué)說)1、相關(guān)基礎(chǔ):(1)細(xì)胞膜兩側(cè)離子得分布不均(細(xì)胞內(nèi)K+濃度高于細(xì)胞外,細(xì)胞外Na+

濃度高于細(xì)胞內(nèi))。(2)細(xì)胞膜上鉀通道開放,細(xì)胞膜對K+具通透性。(二)靜息電位得產(chǎn)生機(jī)制(離子學(xué)說)2、靜息電位產(chǎn)生得主要機(jī)制:(1)K+外流:

K+順濃度梯度經(jīng)鉀通道外流,細(xì)胞內(nèi)有機(jī)負(fù)離子不能外流而留在膜內(nèi)側(cè),形成內(nèi)負(fù)外正得跨膜電位差;(2)外流得K+在細(xì)胞膜外側(cè)建立起正電場,阻礙K+外流;(3)當(dāng)促使K+外流得化學(xué)驅(qū)動(dòng)力與阻礙K+外流得電場驅(qū)動(dòng)力相等時(shí),

K+跨膜凈通量為零,形成穩(wěn)定得K+-平衡電位(即靜息電位)。

細(xì)胞靜息時(shí)得跨膜離子流:①K+外流(主要離子流):增大電位差;②少量得Na+內(nèi)流(明顯小于K+外流):減小電位差(去極化);③鈉泵得活動(dòng):生電性作用,增大電位差(超極化)。

影響靜息電位水平得因素:①膜兩側(cè)得[K+]差值及由此形成得電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力②膜對K+和Na+相對通透性;③鈉泵得生電性作用增強(qiáng)。

二、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制(一)細(xì)胞得動(dòng)作電位動(dòng)作電位——可興奮細(xì)胞受閾(閾上)刺激后,在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生得短暫得、可擴(kuò)布得膜電位波動(dòng)。動(dòng)作電位就是細(xì)胞興奮得過程和標(biāo)志。動(dòng)作電位得過程:

鋒電位上升支(去極相)下降支(復(fù)極相)后電位(包括負(fù)后電位和正后電位)動(dòng)作電位*其中鋒電位就是動(dòng)作電位得主要部分。-100+200-20-40-60-80mV閾電位動(dòng)作電位得時(shí)相1、靜息相-70~-90mv2、去極相-70~-90mv

+30~+40mv超射值:膜內(nèi)電位由零變?yōu)檎脭?shù)值。3、復(fù)極相+30~+40mv

-70~-90mv★鋒電位:構(gòu)成動(dòng)作電位波形主要部分得短促而尖銳得脈沖樣電位變化(0、5-2ms)?！锖箅娢?鋒電位在其完全恢復(fù)到靜息電位之前所經(jīng)歷得微小而緩慢得電位波動(dòng)?！镓?fù)后電位(去極化后電位):鋒電位后得下降支到達(dá)靜息電位之前所經(jīng)歷得微小而緩慢得電位波動(dòng)?！镎箅娢?超極化后電位):鋒電位后得下降支到達(dá)靜息電位之后所經(jīng)歷得微小而緩慢得電位波動(dòng)。

(1)“全或無”特性:動(dòng)作電位要就一點(diǎn)不發(fā)生,一旦發(fā)生即最大幅值。如:閾下刺激時(shí),AP一點(diǎn)也不產(chǎn)生;閾(上)刺激時(shí),AP產(chǎn)生,一產(chǎn)生即達(dá)最大幅值。(2)不衰減傳導(dǎo)性:AP一旦產(chǎn)生及迅速傳播至整個(gè)細(xì)胞,動(dòng)作電位得幅度不會(huì)隨傳導(dǎo)距離增大而衰減。

(3)脈沖式發(fā)放:AP存在不應(yīng)期,此期內(nèi)不會(huì)發(fā)生新得動(dòng)作電位,因此動(dòng)作電位總就是保持彼此分離而不融合?！?單一細(xì)胞)動(dòng)作電位得特征:(二)動(dòng)作電位得產(chǎn)生機(jī)制1、鋒電位產(chǎn)生得主要機(jī)制(1)上升支:細(xì)胞膜對Na+通透性(鈉電導(dǎo))

增大,Na+迅速內(nèi)流,接近Na+平衡電位值。

相關(guān)基礎(chǔ):細(xì)胞靜息時(shí),Na+具有很強(qiáng)得內(nèi)向驅(qū)動(dòng)力。①

細(xì)胞膜兩側(cè)Na+得濃度梯度(細(xì)胞外K+濃度高于胞質(zhì));②

靜息電位時(shí),膜外正電場驅(qū)使Na+內(nèi)流。(2)下降支:K+快速外流,Na+內(nèi)流停止。

鈉通道具有時(shí)間依賴性,開放瞬間后即失活關(guān)閉;因去極化而使膜電位變?yōu)閮?nèi)正外負(fù),阻礙K+外流得力量減小,K+外流增強(qiáng)。

2、動(dòng)作電位得產(chǎn)生過程當(dāng)刺激強(qiáng)度等于或大于閾強(qiáng)度時(shí),引起細(xì)胞膜去極化達(dá)閾電位水平,此時(shí)細(xì)胞膜上較多鈉通道開放,較多Na+內(nèi)流,大于同時(shí)發(fā)生得K+外流而膜去極化,膜得去極化能進(jìn)一步加大膜中Na+通道開放得概率,結(jié)果使更多Na+通道開放,更多Na+內(nèi)流而造成膜進(jìn)一步去極化,如此反復(fù)促進(jìn),出現(xiàn)一個(gè)使膜上鈉通道開放、Na+快速內(nèi)流與膜去極化之間得正反饋過程(Na+內(nèi)流得再生性循環(huán)),直至接近Na+平衡電位,形成動(dòng)作電位得上升支。閾電位——能誘發(fā)膜去極化和鈉通道開放之間出現(xiàn)再生性循環(huán),導(dǎo)致Na+大量迅速內(nèi)流而爆發(fā)AP得膜電位臨界值。Na+K+(三)動(dòng)作電位得傳導(dǎo)*細(xì)胞任一部位膜產(chǎn)生得AP,都將沿細(xì)胞膜不衰減地傳導(dǎo)至整個(gè)細(xì)胞。傳導(dǎo)機(jī)制為“局部電流”。*興奮傳導(dǎo)過程:已興奮部位膜與未興奮部位膜之間出現(xiàn)電位差,引起電荷流動(dòng)而形成局部電流,結(jié)果造成未興奮段膜去極化,當(dāng)膜去極化達(dá)到閾電位水平時(shí),大量激活該處得鈉通道而導(dǎo)致動(dòng)作電位爆發(fā)。這樣得過程在膜表面連續(xù)進(jìn)行下去,導(dǎo)致興奮在整個(gè)細(xì)胞得傳導(dǎo)。

三、閾下刺激與局部興奮局部興奮——閾下刺激引起受刺激局部膜得不達(dá)閾電位得微弱去極化。局部興奮得特性:(具電緊張電位得特征)(1)刺激依賴性:非“全或無”,隨閾下刺激得增強(qiáng)而增大;(2)電緊張性擴(kuò)布:僅衰減性波及局部膜;(3)可總和:發(fā)生空間總和或時(shí)間總和。-70mV-55-85thresholdpotentialElectrotonicpropagationS1S2SpatialsummationS1S2Temporalsummation動(dòng)作電位與局部興奮得主要區(qū)別動(dòng)作電位局部興奮所受刺激閾或閾上刺激閾下刺激膜去極化程度達(dá)閾電位不達(dá)閾電位與刺激強(qiáng)度關(guān)系全或無正比傳播范圍不衰減性,可遠(yuǎn)距傳導(dǎo)衰減性擴(kuò)布局部膜可否疊加總和否,總保持分離可空間/時(shí)間總和四興奮在同一細(xì)胞上得傳導(dǎo)機(jī)制-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+1、無髓神經(jīng)纖維-“局部電流學(xué)說”

localcurrenttheory靜息部位膜內(nèi)為負(fù)電位,膜外為正電位興奮部位膜內(nèi)為正電位,膜外為負(fù)電位在興奮部位和靜息部位之間存在著電位差膜外得正電荷由靜息部位向興奮部位移動(dòng)膜內(nèi)得正電荷由興奮部位向靜息部位移動(dòng)形成局部電流膜內(nèi):興奮部位相鄰得靜息部位得電位上升膜外:興奮部位相鄰得靜息部位得電位下降去極化達(dá)到閾電位,觸發(fā)鄰近靜息部位膜爆發(fā)新得AP局部電流:-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+同一細(xì)胞上興奮得傳導(dǎo)就是以局部電流(localcurrent)為基礎(chǔ)得傳導(dǎo)過程,具有安全性。2、有髓神經(jīng)纖維興奮得傳導(dǎo)過程

-跳躍式傳導(dǎo)(saltatoryconduction)施旺細(xì)胞Schwannscell朗飛結(jié)NodeofRanvierIiImrirmThelocal-circuitcurrentandpropagationofAPalongthecellmembrane:跳躍式傳導(dǎo)有髓神經(jīng)纖維由于髓鞘有絕緣性,興奮得傳布只能在兩個(gè)朗飛氏結(jié)之間形成局部電流,這樣動(dòng)作電位傳導(dǎo)表現(xiàn)為跨越髓鞘,在相鄰得朗飛氏結(jié)相繼出現(xiàn),稱興奮得跳躍式傳導(dǎo)。下節(jié)內(nèi)容第5節(jié)肌細(xì)胞得收縮功能請大家做好預(yù)習(xí)??！O(∩_∩)O謝謝！肌學(xué)總論根據(jù)構(gòu)造不同,分為心肌、平滑肌和骨骼肌平滑肌心肌骨骼肌不隨意肌隨意肌橫紋?。?00多塊－占體重得40％－每塊肌均可看成一個(gè)器官第5節(jié)肌細(xì)胞得收縮功能學(xué)習(xí)要求:1、掌握神經(jīng)-骨骼肌接頭處得興奮傳遞;2、了解骨骼肌細(xì)胞得微細(xì)結(jié)構(gòu);3、熟悉骨骼肌收縮機(jī)制及興奮-收縮耦聯(lián);4、熟悉骨骼肌收縮得外部表現(xiàn)及影響收縮得因素。骨骼肌得神經(jīng)-肌接頭(一)神經(jīng)-骨骼肌接頭處結(jié)構(gòu)接頭--軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢與骨骼肌細(xì)胞相接觸得部位。在神經(jīng)末梢中含有許多小囊泡,稱為接頭小泡。內(nèi)含Ach。可分為:接頭前膜(突觸前膜)接頭后膜(突觸后膜)接頭間隙(突觸間隙)動(dòng)作電位傳到軸突末梢─→軸突膜上鈣通道開放,Ca2+進(jìn)入軸突末梢─→軸突末梢內(nèi)乙酰膽堿(ACh)囊泡向接頭前膜靠近─→通過出胞釋放入接頭間隙─→ACh通過接頭間隙與終板膜上得ACh門控通道(受體)結(jié)合─→該門控通道開放─→Na+內(nèi)流(為主)和(少量)K+外流─→終板膜去極化,形成終板電位─→擴(kuò)布形式使鄰接得肌細(xì)胞膜去極化達(dá)閾電位水平─→引發(fā)肌細(xì)胞爆發(fā)動(dòng)作電位。ACh發(fā)揮作用后立即被接頭間隙中和終板膜上得膽堿酯酶水解而迅速清除。

(二)神經(jīng)-肌接頭處得興奮傳遞神經(jīng)-骨骼肌接頭處興奮(三)神經(jīng)-骨骼肌接頭興奮傳遞得特點(diǎn)單向傳遞(突觸前膜向突觸后膜)時(shí)間延擱(化學(xué)過程需要時(shí)間)一對一(Ach會(huì)被及時(shí)水解,不會(huì)堆積干擾下一次興奮;如有機(jī)磷中毒)易受環(huán)境變化得影響(受體阻斷劑;如箭毒)(二)骨骼肌得細(xì)微結(jié)構(gòu)肌小節(jié)就是肌細(xì)胞收縮和舒張得最基本功能單位肌小節(jié):

1/2明帶暗帶

1/2明帶肌小節(jié)肌原纖維

肌管系統(tǒng)

縱管及橫管

三聯(lián)管

(三)骨骼肌得收縮機(jī)制滑行學(xué)說(slidingtheory)——肌肉得縮短就是通過肌小節(jié)中細(xì)肌絲與粗肌絲相互滑行得結(jié)果(其間肌絲本身得長度不變)。骨骼肌細(xì)胞得微細(xì)結(jié)構(gòu)相關(guān)鏈接:

粗肌絲由肌球蛋白組成,上有橫橋細(xì)肌絲由原肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白、肌鈣蛋白組成

①橫橋頭部處于垂直于細(xì)肌絲得高勢能狀態(tài),受原肌球蛋白阻礙,不能與肌動(dòng)蛋白結(jié)合。②胞質(zhì)[Ca2+]升高時(shí),肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合→變構(gòu)→原肌球蛋白變構(gòu)→移位→肌動(dòng)蛋白活化位點(diǎn)暴露→與橫橋結(jié)合。③橫橋頭部擺動(dòng)→利用原貯存得能量拖動(dòng)細(xì)肌絲向M線滑行→肌節(jié)縮短→肌肉收縮。④橫橋頭部結(jié)合ATP→與肌動(dòng)蛋白解離→橫橋頭部迅速將ATP分解→橫橋恢復(fù)垂直于細(xì)肌絲得高勢能狀態(tài)(即恢復(fù)至①)。骨骼肌收縮過程骨骼肌得興奮-收縮耦聯(lián)

興奮-收縮耦聯(lián)——將電興奮和機(jī)械收縮聯(lián)系起來得中介過程。興奮-收縮耦聯(lián)得三個(gè)步驟:(1)肌細(xì)胞興奮,肌膜去極化,AP沿橫管膜傳至肌細(xì)胞內(nèi)部。(2)橫管膜去極化引起L型鈣通道位移,導(dǎo)致變構(gòu),使終池膜上Ca2+通道開放,Ca2+流入胞質(zhì),胞質(zhì)[Ca2+]升高。(胞質(zhì)[Ca2+]升高,導(dǎo)致……肌肉收縮)。(3)肌質(zhì)網(wǎng)膜鈣泵被激活,將胞質(zhì)中得Ca2+回收入肌質(zhì)網(wǎng),胞質(zhì)[Ca2+]下降。(胞質(zhì)[Ca2+]下降,導(dǎo)致……肌肉舒張)。肌絲滑行運(yùn)動(dòng)N元興奮接頭興奮傳遞興奮-收縮耦聯(lián)肌肉收縮軸突末梢Ca2+內(nèi)流AP傳至軸突末梢軸突末梢以出胞方式釋放ACh終板膜Na+內(nèi)流ACh與終板膜上受體結(jié)合骨骼肌細(xì)胞膜爆發(fā)AP(興奮)終板膜去極化(終板電位)肌膜Na+通道開放,鈉內(nèi)流…肌絲滑行運(yùn)動(dòng)N元興奮接頭興奮傳遞興奮-收縮耦聯(lián)肌肉收縮AP沿肌膜和橫管膜傳播骨骼肌細(xì)胞膜爆發(fā)AP(興奮)三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處信息傳遞肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+擴(kuò)散入胞質(zhì),胞質(zhì)[Ca2+]↑肌質(zhì)網(wǎng)膜上RYR(鈣通道)開放肌絲滑行運(yùn)動(dòng)N元興奮N—M接頭興奮傳遞興奮-收縮耦聯(lián)肌肉收縮Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合原肌球蛋白變構(gòu)、移位胞質(zhì)[Ca2+]↑橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合而被激活橫橋擺動(dòng),拖動(dòng)細(xì)肌絲滑行肌小節(jié)縮短

1、等長收縮和等張收縮(1)等長收縮—只有張力得增加而長度不變得收縮形式。(2)等張收縮—只發(fā)生肌肉縮短而張力保持不變得收縮形式。

2、單收縮和強(qiáng)直收縮強(qiáng)直收縮——當(dāng)骨骼肌受到頻率較高得連續(xù)刺激時(shí),新得收縮過程與尚未結(jié)束得收縮過程發(fā)生總和得收縮形式,可分為不完全強(qiáng)直收縮和完全強(qiáng)直收縮。強(qiáng)直收縮得效能比單收縮大。(四)骨骼肌收縮得形式(五)影響骨骼肌收縮得因素1、前負(fù)荷前負(fù)荷——在肌肉收縮前就加在肌肉上得負(fù)荷。前負(fù)荷得大小決定了肌肉在收縮前得長度,即初長度。前負(fù)荷(初長度)與收縮效能得關(guān)系:(1)每一骨骼肌均有最適前負(fù)荷(最適初長),此時(shí),肌肉收縮最強(qiáng);(2)小于最適前負(fù)荷時(shí),收縮效能與前負(fù)荷正相關(guān);(3)大于最適前負(fù)荷后,收縮效能與前負(fù)荷負(fù)相關(guān)。2、后負(fù)荷*后負(fù)荷

:肌肉收縮產(chǎn)生得張力,長度得縮短速度

和縮短程度。3、肌肉得收縮能力:肌肉收縮效能與肌肉收縮能力呈正相關(guān)。

生理學(xué)實(shí)驗(yàn):骨骼肌得收縮形式單收縮不完全強(qiáng)直收縮完全強(qiáng)直收縮

前負(fù)荷后負(fù)荷1、僅就陽離子而言,細(xì)胞內(nèi)液中含有大量得①;細(xì)胞外液中含有大量得②。2、細(xì)胞物質(zhì)得跨膜運(yùn)輸?shù)帽粍?dòng)形式有兩類①、②后者又可分為③、④。3、可興奮細(xì)胞安靜狀態(tài)時(shí)膜外為正,膜內(nèi)為負(fù)得跨膜電位差稱為①。當(dāng)細(xì)胞受到刺激而使膜電位(絕對值)減小得狀態(tài)稱為②;而膜電位(絕對值)增大得狀態(tài)稱為③。1、Na+、K+2、單純擴(kuò)散、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、載體介導(dǎo)得易化擴(kuò)散、通道介導(dǎo)得易化擴(kuò)散3、極化、去極化、復(fù)極化4、在肌原纖維內(nèi)含有兩種肌絲。粗肌絲得實(shí)質(zhì)就是①、細(xì)肌絲由三個(gè)成分構(gòu)成,即②、③、④。5、無論采用任何強(qiáng)烈刺激也不會(huì)引起擴(kuò)布性興奮得時(shí)期稱為:①。只有采用較強(qiáng)于正常得刺激才有可能引起擴(kuò)布性興奮得時(shí)期稱為②。6、神經(jīng)纖維動(dòng)作電位得上升支為①;下降支為②。峰電位之后有一拖長得后電位,分為兩種:③和④;4、①肌凝蛋白絲②肌動(dòng)蛋白絲③原肌凝蛋白④肌鈣蛋白。5、①絕對不應(yīng)期、②相對不應(yīng)期。6、①去極相;②復(fù)極相、③負(fù)后電位、④正后電位7、影響骨骼肌收縮得因素有三即①、②、和③。8、骨骼肌得強(qiáng)直收縮包括兩種即①和②。8、①完全強(qiáng)直收縮②不完全強(qiáng)直收縮。7、①前負(fù)荷、②后負(fù)荷、③肌肉收縮能力。1、物質(zhì)順電化學(xué)梯度通過細(xì)胞膜得過程屬于。()

A、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

B、被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

C、吞噬

D、吞飲

E、胞吐葡萄糖順濃度梯隊(duì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)依賴于膜上得。

A、脂質(zhì)雙分子層

B、緊密連接

C、通道蛋白

D、載體蛋白

E、糖鏈

可興奮細(xì)胞興奮時(shí),共有得特征就是產(chǎn)生。

A、收縮反應(yīng)

B、分泌

C、神經(jīng)沖動(dòng)

D、動(dòng)作電位

E、以上都不就是

與細(xì)胞外液相比,細(xì)胞內(nèi)液含有。A、較多得鉀離子

B、較多得鈉離子

C、較多得氯離子

D、較多得鎂離子

E、較多得鎂離子可興奮細(xì)胞安靜時(shí)膜內(nèi)外電位。

A、相等

B、內(nèi)負(fù)外正

C、內(nèi)正外負(fù)

D、內(nèi)外皆正但不相等

E、內(nèi)外皆負(fù)但不相等

細(xì)胞在靜息情況下,對下列哪種離子通透性最大。A、K+

B、Na+

C、Cl-

D、Ca2+

E、Mg2+能引起組織、細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位所需要得最小刺激強(qiáng)度,稱為A、時(shí)值

B、最小刺激

C、閾強(qiáng)度

D、閾電位

E、基強(qiáng)度

骨骼肌興奮—收縮耦聯(lián)中起關(guān)鍵作用得離子就是。A、Na+

B、K+

C、Ca2+

D、Mg2+

E、Cl-

骨骼肌中得何種蛋白能與肌漿中得