《细胞的生物电现象.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞的生物电现象.ppt（37页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 概概 述述 恩恩格格斯斯在在100100多多年年前前就就指指出出：“地地球球上上几几乎乎没没有有一一种种变变化化发发生生而而不不同同时时显显示示出出电电的的变变化化”。人人体体及及生生物物体体活活细细胞胞在在安安静静和和活活动动时时都都存存在在电电活活动动，这这种种电电活活动动称称为为生生物物电电现现象象（bioelectricitybioelectricity）。细细胞胞生生物物电电现现象象是是普普遍遍存存在在的的，临临床床上上广广泛泛应应用用的的心心电电图图、脑脑电电图图、肌肌电电图图及及视视网网膜膜电电图图等等就就是是这这些些不不同同器官和组织活动时生物电变化的表现。器官和组织活动时生
2、物电变化的表现。第第二二节节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象细胞的生物电现象细胞的生物电现象细胞的生物电现象细胞的生物电现象静息电位静息电位：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的恒定电位差。外存在的恒定电位差。动作电位动作电位：细胞活动时，细胞膜内外存在的变化细胞活动时，细胞膜内外存在的变化的电位波动。的电位波动。2.RP2.RP实验现象：实验现象：生物电现象的产生机制生物电现象的产生机制化学现象化学现象 要要在在膜膜两两侧侧形形成成电电位位差差，必必须须具具备备两两个个条条件件：膜膜两两侧侧的的离离子子分分布布不不均均，存存在在浓浓度度差差；对离子有选择
3、性通透的膜。对离子有选择性通透的膜。膜膜两两侧侧KK+差差是是促促使使K K+扩扩散散的的动动力力，但但随随着着K K+的的不不断断扩扩散散，膜膜两两侧侧不不断断加加大大的的电电位位差差是是K K+继继续续扩扩散散的的阻阻力力，当当动动力力和和阻阻力力达达到到动动态态平平衡衡时时，K K+的的净净扩扩散散通通量量为为零零膜膜两两侧侧的的平平衡电位。衡电位。通透膜通透膜选择性通透膜选择性通透膜二、静息电位二、静息电位(resting potentialresting potential RP)RP)及其及其产生机制产生机制(一一)静息电位的概念静息电位的概念 1.1.概概 念念 ：细胞处于相对安
4、静状态时，细胞膜内外存：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。在的电位差。2.2.实验现象实验现象：3.3.证明证明RPRP的实验：的实验：（甲甲）当当A A、B B电电极极都都位位于于细细胞胞膜膜外外，无无电电位位改改变变，证明膜外无电位差证明膜外无电位差。（乙乙）当当A A电电极极位位于于细细胞胞膜膜外外，B B电电极极插插入入膜膜内内时时，有有电电位位改改变变，证证明明膜膜内内、外间有电位差外间有电位差。（丙丙）当当A A、B B电电极极都都位位于于细细胞胞膜膜内内，无无电电位位改改变变，证明膜内无电位差证明膜内无电位差。4.4.与与RPRP相相关的概念：关的概念：静息电位静息
5、电位:细胞处于相对安静状态时，细胞细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。膜内外存在的电位差。膜电位膜电位:因电位差存在于膜的两侧所以又称因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位（为膜电位（membrane potentialmembrane potential）。）。RPRP值值:哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为为-70-70-90mV-90mV，红细胞约为，红细胞约为-10mV-10mV左右。左右。RP RP值描述值描述:RP RP膜内负电位膜内负电位(-70-90mV)=(-70-90mV)=超极化超极化 RP RP膜内负电位膜内负电位(-70-5
6、0mV)=(-70-50mV)=去极化去极化极化极化内外两侧电位维持内外两侧电位维持内负外内负外正正的稳定状态的稳定状态去极化或除极化去极化或除极化膜内膜内负电位减小负电位减小甚至由负甚至由负转正转正超极化超极化膜内膜内负电位增大负电位增大复极化复极化先去极化，再向静息电位先去极化，再向静息电位水平恢复水平恢复(1)(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 NaNa+i iNaNa+o o110,K110,K+i iKK+o o301301 Cl Cl-i iClCl-o o114,A114,A-i iAA-o o 41 41（二）静息电位的产生机制（二）静息
7、电位的产生机制1.1.静息电位的产生条件静息电位的产生条件主要离子分布：主要离子分布：膜内：膜内：膜外：膜外：(2)(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：通透性：K K+Cl Cl-Na Na+A A-静息状态下细胞膜内外主要离子分布静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性及膜对离子通透性2.2.RPRP产生机制的膜学说产生机制的膜学说:静息状态下静息状态下细胞膜内外离子分布不均；细胞膜内外离子分布不均；细胞细胞膜对离子的通透具有选择性膜对离子的通透具有选择性:K K+ClCl-NaNa+A A-KK i i顺浓度差向膜外扩散
8、顺浓度差向膜外扩散AA-i i不能向膜外扩散不能向膜外扩散KK+i i、AA-i i膜内电位膜内电位(负电场负电场)K K+o o膜外电位膜外电位(正电场正电场)膜外为正、膜内为负的极化状态膜外为正、膜内为负的极化状态当扩散动力与阻力达到动态平衡时当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP=RP结论结论:RPRP的产生主要是的产生主要是K K向膜外扩散的结果。向膜外扩散的结果。RP=KRP=K+的平衡电位的平衡电位二、动作电位二、动作电位(AP)(AP)及其产生机制及其产生机制(一一)动作电位的概念动作电位的概念 1.1.概概 念念：可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电
9、位基础上发生一次短暂的、可逆的电位基础上发生一次短暂的、可逆的,并可向周围扩并可向周围扩布的电位波动称为动作电位。布的电位波动称为动作电位。2.AP2.AP实验现象：实验现象：细胞的细胞的动作电位动作电位 动作电位动作电位(AP）可兴奋细胞受可兴奋细胞受阈阈(阈上阈上)刺激刺激后，在静息电位后，在静息电位基础上产生的短暂的、可扩布的基础上产生的短暂的、可扩布的膜膜电位波动电位波动。动作电位是细胞动作电位是细胞兴奋兴奋的的过程过程和和标志标志。动作电位的过程：动作电位的过程：锋电位锋电位上升支上升支(去极相去极相)下降支下降支(复极相复极相)后电位后电位动作电位动作电位*其中锋电位是动作电位的主
10、要部分。其中锋电位是动作电位的主要部分。去去 极极 化化上上 升升 支支下下降降支支3.3.动作电位的图形动作电位的图形刺激刺激局部电位局部电位阈电位阈电位去极化去极化零电位零电位反极化（超射）反极化（超射）复极化复极化（负、正）后电位（负、正）后电位ab:锋电位上升支-去极化bc：锋电位下降支-复极化abc：锋电位cd：后电位-90mv-70mvab0mv+40mvcd4.动作电位的特征：动作电位的特征：是非衰减式传导的电位。是非衰减式传导的电位。具有具有“全或无全或无”的现象：即同一细胞的现象：即同一细胞上的上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象。变的
11、现象。5.动作电位的意义：动作电位的意义：AP的产生是细胞兴奋的标志的产生是细胞兴奋的标志。6.6.与与APAP相关的概念相关的概念:极极 化化:以膜为界，外正内负的状态。以膜为界，外正内负的状态。去极化去极化:膜内外电位差向小于膜内外电位差向小于RPRP值的方向变化的过程。值的方向变化的过程。超极化超极化:膜内外电位差向大于膜内外电位差向大于RPRP值的方向变化的过程。值的方向变化的过程。复极化复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。去极化后再向极化状态恢复的过程。反极化反极化:细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负 的极性反转过程。的极性反转过程。阈电
12、位阈电位:引发引发APAP的临界膜电位数值。的临界膜电位数值。局部电位局部电位:低于阈电位的去极化电位。低于阈电位的去极化电位。后电位：后电位：锋电位下降支最后恢复到锋电位下降支最后恢复到RPRP水平以前，一种水平以前，一种时间较长、波动较小的电位变化过程。时间较长、波动较小的电位变化过程。1.AP产生的产生的基本条件基本条件:膜内外存在膜内外存在NaNa+差差:NaNa+i i：NaNa+O O 110 110；膜在受到膜在受到阈刺激阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加：而兴奋时，对离子的通透性增加：即电压门控性即电压门控性NaNa+、K K+通道激活而开放通道激活而开放。（二）动作电位的产生
13、机制（二）动作电位的产生机制2.AP2.AP的产生机制的产生机制:APAP上升支上升支APAP下降支下降支当细胞受到当细胞受到刺激刺激细胞膜上细胞膜上少量少量NaNa+通道激活而开放通道激活而开放NaNa+顺浓度差少量内流顺浓度差少量内流膜内外电位差膜内外电位差局部电位局部电位当膜内电位变化到阈电位时当膜内电位变化到阈电位时NaNa通道大量开放通道大量开放NaNa+顺电化学差和膜内负电位的吸引顺电化学差和膜内负电位的吸引再生式内流再生式内流 Na Na+i i、KK+O O激活激活NaNa+K K+泵泵2.AP2.AP的产生机制的产生机制:膜内负电位减小到零并变为正电位（膜内负电位减小到零并变
14、为正电位（APAP上升支上升支）NaNa+通道关通道关NaNa+内流停内流停+同时同时K K+通道激活而开放通道激活而开放K K顺浓度差和膜内正电位的吸引顺浓度差和膜内正电位的吸引K K迅速外流迅速外流膜内电位迅速下降，恢复到膜内电位迅速下降，恢复到RPRP水平（水平（APAP下降支下降支）NaNa+泵出、泵出、K K+泵回，泵回，离子恢复到兴奋前水平离子恢复到兴奋前水平后电位后电位结论：结论：APAP的上升支由的上升支由NaNa内流形成；内流形成；下降支由下降支由K K外流形成；外流形成；后电位由后电位由NaNaK K泵活动引起。泵活动引起。AP AP的产生不消耗能量；的产生不消耗能量；AP
15、 AP的恢复消耗能量（的恢复消耗能量（NaNaK K泵的泵的活动）。活动）。AP=Na AP=Na的平衡电位。的平衡电位。（三）、动作电位的引起（三）、动作电位的引起1 1、阈电位、阈电位阈电位阈电位（TP)TP)定义：定义：引起膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位数值。阈电位的特性：阈电位的特性：引起膜上电压门控性Na+通道大量开放。膜上电压门控膜上电压门控NaNa+通道快速大量开放的原因通道快速大量开放的原因Na+再生性循环(正反馈)阈强度刺激 膜去极化达阈电位 一定数量Na+通道开放 Na+内流 膜进一步去极化 大量的Na+通道开放（Na+通道的激活）+（2）、TP的大小：比RP小102
16、0mv（3）、）、AP与与TP关系：关系：AP是TP所触发的。（4）、）、TP与与RP关系：关系：距离大小影响兴奋性高低，兴奋性的高低与细胞的静息电位和阈电位的差值呈反变关系。2 2、局部电位及其特性、局部电位及其特性 1）.局部电位（局部反应）：局部电位（局部反应）：阈下刺激引起膜上阈下刺激引起膜上NaNa+通道少量通道少量开放，在受刺激膜的局部出现较小的开放，在受刺激膜的局部出现较小的去极化。去极化。特点特点：不不具具有有“全全或或无无”现现象象(具具有有等等级级性性)。其其幅幅值值可可随随刺刺激激强强度度的的增增加加而而增增大。大。电电紧紧张张方方式式扩扩布布（不不能能远远传传）。其其幅
17、幅值值随随着着传传播播距距离的增加而减小。离的增加而减小。具具有有总总和和效效应应：时时间间性性和和空空间间性性总总和和。时间性总和时间性总和空间性总和空间性总和(四四)动作电位的传导动作电位的传导1 1、传导原理：、传导原理：局部电流局部电流静息部位膜内为负电位，膜外为正电位静息部位膜内为负电位，膜外为正电位兴奋部位膜内为正电位，膜外为负电位兴奋部位膜内为正电位，膜外为负电位在兴奋部位和静息部位之间存在着电位差在兴奋部位和静息部位之间存在着电位差膜外的正电荷由静息部位向兴奋部位移动膜外的正电荷由静息部位向兴奋部位移动膜内的负电荷由兴奋部位向静息部位移动膜内的负电荷由兴奋部位向静息部位移动形成
18、局部电流形成局部电流膜内：兴奋部位相邻的静息部位的电位上升膜内：兴奋部位相邻的静息部位的电位上升膜外：兴奋部位相邻的静息部位的电位下降膜外：兴奋部位相邻的静息部位的电位下降去极化达到阈电位，触发邻近静息部位膜爆发新的去极化达到阈电位，触发邻近静息部位膜爆发新的APAP局局部部电电流流：动作电位与局部电位的主要区别动作电位与局部电位的主要区别（二）传导方式（二）传导方式：无髓鞘无髓鞘N N纤维的兴奋传导为纤维的兴奋传导为近距离局部电流近距离局部电流；有髓鞘有髓鞘N N纤维的兴奋传导为纤维的兴奋传导为远距离局部电流远距离局部电流(跳跃式跳跃式)。2 2、传导特点、传导特点 1 1、不衰减性不衰减性 2 2、双向性、双向性 3 3、“全或无全或无”现象现象