生理第二章,細胞的基本結構功能

1、第二章第二章 細胞的基本功能細胞的基本功能 概 述 生物電（生物電（bioelectricity） ：一切活細胞無論一切活細胞無論 處于靜息狀態(tài)還是活動狀態(tài)都存在的電現象。處于靜息狀態(tài)還是活動狀態(tài)都存在的電現象。 跨膜電位：跨膜電位：膜內外兩側帶電離子的不均勻分布膜內外兩側帶電離子的不均勻分布 和一定條件下離子的跨膜移動而產生的細胞和一定條件下離子的跨膜移動而產生的細胞 膜兩側的電位差膜兩側的電位差 兩種表現形式：兩種表現形式：安靜時具有的安靜時具有的靜息電位靜息電位和受和受 刺激時產生的刺激時產生的動作電位。動作電位。 細胞的生物電活動是器官生物電產生的基礎。細胞的生物電活動是器官生物電產生

2、的基礎。 臨床上用于輔助性診斷臨床上用于輔助性診斷 大量細胞的總和表大量細胞的總和表 現現 細胞外電位記錄：如心電圖、腦電圖等細胞外電位記錄：如心電圖、腦電圖等 細胞內電位記錄：單細胞電位測定細胞內電位記錄：單細胞電位測定 Cytosol Extracellular fluid Cation + Anion - Voltmeter Anion - Anion - Anion - Cation + -70 - 0 + 一、靜 息 電 位 靜息電位（靜息電位（resting potential，RP）是指細胞處于靜是指細胞處于靜 息狀態(tài)時，細胞膜兩側存在的電位差。是動作電位息狀態(tài)時，細胞膜兩側存在

3、的電位差。是動作電位 產生的基礎。產生的基礎。 各種細胞的靜息電位各種細胞的靜息電位 一、靜 息 電 位 一、靜 息 電 位 一、靜 息 電 位 （一）靜 息 電 位 )( log60mV K K E i o K )( lnV K K ZF RT E i o K K K+ + K K+ + K K+ + + + = = E EK K隨細胞外液隨細胞外液K K+ +濃度的改變而改變濃度的改變而改變 RPRPE Ek k 原因： 原因： 一、靜 息 電 位 鈉泵的生電作用鈉泵的生電作用 建立和維持膜兩側的離子濃度差建立和維持膜兩側的離子濃度差 影響靜息電位的因素：影響靜息電位的因素： 1、膜內外、

4、膜內外K+濃度差：濃度差： 細胞外細胞外K+濃度濃度 靜息電位靜息電位 2、膜對、膜對K+和和Na+的通透性的通透性: 膜對膜對 K+ 通透性通透性 靜息電位靜息電位 膜對膜對Na+通透性通透性 靜息電位靜息電位 3、鈉泵活動的水平、鈉泵活動的水平: 鈉泵活動鈉泵活動 超極化（超極化（ 靜息電位靜息電位 ) ) 一、靜 息 電 位 膜電位變化中的幾種狀態(tài) 概念：概念：動作電位動作電位 (action potential,AP) 是指細胞是指細胞 受刺激時受刺激時 在靜息電位基礎上產生的可擴布的電位在靜息電位基礎上產生的可擴布的電位 變化。變化。 是細胞處于是細胞處于興奮狀態(tài)興奮狀態(tài)的標志。的標

5、志。 閾電位：閾電位：足夠的刺激強度能觸發(fā)動作電位的臨界膜電位值。足夠的刺激強度能觸發(fā)動作電位的臨界膜電位值。 合，有時間間隔合，有時間間隔 復活復活 A.鉗制電壓；鉗制電壓； B.電壓門控鈉通道的電壓門控鈉通道的 電導變化及功能狀態(tài)電導變化及功能狀態(tài) C.電壓門控鉀通道的電壓門控鉀通道的 電導變化及功能狀態(tài)電導變化及功能狀態(tài) 失活門失活門 : h門門 備用狀態(tài)備用狀態(tài) 開放狀態(tài)開放狀態(tài) 關閉狀態(tài)關閉狀態(tài) 膜內外膜內外Na濃度比濃度比 約約1 10 (動力動力) 受刺激時受刺激時Na通道通道 開放開放 ( 通透性通透性) Na Na內流內流 電位差電位差（阻力）（阻力） Na 平衡電位平衡電位

6、 濃度差濃度差（動力）（動力） 即即Ap去極化至去極化至+30mv時時 Na+通道大量開放，通道大量開放， Na+內流內流 復極化的機制：復極化的機制： 后電位的機制：后電位的機制： Time (msec) Na K泵運轉泵運轉 少量少量Na 通道開放通道開放 K通道延遲開放通道延遲開放 K通道持續(xù)開放通道持續(xù)開放 Vm (mV) 大量大量Na 通道開放通道開放 Na 通道關閉，通道關閉，K通道完全開放通道完全開放 Na+ channelsK+ channels 1. Resting state 2. Depolarization 3. Depolarization 4. Repolariza

7、tion Threshold Resting Resting Resting Resting Resting Threshold Threshold Threshold Threshold 5. Hyperpolarization NaNa+ + 興奮部位和尚未興奮部位之間存在電位興奮部位和尚未興奮部位之間存在電位 差，引起差，引起 由正極向負極的電流。由正極向負極的電流。 局部電流提高鄰近部位膜電位達閾電位，產生局部電流提高鄰近部位膜電位達閾電位，產生AP。 傳導方式傳導方式： 無髓鞘無髓鞘N N纖維的興奮傳導為近距離局部電流；纖維的興奮傳導為近距離局部電流； 有髓鞘有髓鞘NFNF的興奮傳導

8、為遠距離局部電流的興奮傳導為遠距離局部電流( (跳躍跳躍 式式) ) 特點：特點： 1、局部電流、局部電流閾電位時，各部位依次產生動作電位閾電位時，各部位依次產生動作電位 2、雙向傳導、雙向傳導 3、不衰減、不衰減 4、有髓鞘神經纖維的傳導：、有髓鞘神經纖維的傳導：“跳躍式傳導跳躍式傳導” 影響傳導速度的因素：影響傳導速度的因素： 1、軸突直徑：速度與直徑呈反比關系、軸突直徑：速度與直徑呈反比關系 2、Na通道密度：速度與密度呈正比比關系通道密度：速度與密度呈正比比關系 3、有無髓鞘：有髓快于無髓、有無髓鞘：有髓快于無髓 局部電位的基本特性 時間性總和時間性總和 電緊張電位electroton

9、ic potential 電緊張電位電緊張電位 隨距刺激原點距離的增加而膜電隨距刺激原點距離的增加而膜電 位呈指數衰減的電位變化稱位呈指數衰減的電位變化稱電緊張電緊張 電位。電位。 該電位是由膜的固有電學特性決該電位是由膜的固有電學特性決 定的定的, ,其產生過程中沒有離子通道的其產生過程中沒有離子通道的 激活激活, ,也無膜電導的改變。也無膜電導的改變。 細胞膜相當于一條電纜一點細胞膜相當于一條電纜一點 給予膜一個突然的電流，從另給予膜一個突然的電流，從另 一點記錄膜電位變化：一點記錄膜電位變化： 在電源附近電位上升快，達在電源附近電位上升快，達 到的最高電位也較大；到的最高電位也較大； 離

10、開電源越遠，則不但電位離開電源越遠，則不但電位 上升的慢，而且最終的最高上升的慢，而且最終的最高 電位也較低。電位也較低。 電位改變變慢，是膜電容引電位改變變慢，是膜電容引 起的后果；電位依距離變起的后果；電位依距離變 小，是膜外電阻、膜電阻及小，是膜外電阻、膜電阻及 膜內電阻引起的后果。膜內電阻引起的后果。 興奮產生的條件興奮產生的條件 刺激強度刺激強度 (intensity) 刺激的持續(xù)時間刺激的持續(xù)時間 (duration) 強度對時間的變化率強度對時間的變化率 (intensity- duration) 閾強度閾強度 閾值閾值 (threshold) * 組織的組織的excitability 與與 threshold 呈反比呈反比 絕對不應期絕對不應期: 興奮性為零。興奮性為零。 相對不應期相對不應期: 閾上刺激產生反應。閾上刺激產生反應。 超超 常常 期期: 閾下刺激產生反應。閾下刺激產生反應。 低低 常常 期期: 超常期后一段時間內興奮性低于正常，超常期后一段時間內興奮性低于正常， 閾上刺閾上刺 激產生反應。激產生反應。 絕對不應期存在的意義絕對不應期存在的意義： 絕對不應期的長短決定了兩次興奮間的最小時間間絕對不應期的長短決定了兩次興奮間的最小時間間 隔。隔。 不論細胞受到多高頻率的連續(xù)刺激，它在單位時不論細胞受到多高頻率的連續(xù)