生理第二章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)功能

生理第二章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)功能第1頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六概述生物電（bioelectricity）：一切活細(xì)胞無(wú)論處于靜息狀態(tài)還是活動(dòng)狀態(tài)都存在的電現(xiàn)象。跨膜電位：膜內(nèi)外兩側(cè)帶電離子的不均勻分布和一定條件下離子的跨膜移動(dòng)而產(chǎn)生的細(xì)胞膜兩側(cè)的電位差兩種表現(xiàn)形式：安靜時(shí)具有的靜息電位和受刺激時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作電位。細(xì)胞的生物電活動(dòng)是器官生物電產(chǎn)生的基礎(chǔ)。臨床上用于輔助性診斷–大量細(xì)胞的總和表現(xiàn)細(xì)胞外電位記錄：如心電圖、腦電圖等細(xì)胞內(nèi)電位記錄：?jiǎn)渭?xì)胞電位測(cè)定第2頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六CytosolExtracellularfluidCation+Anion-VoltmeterAnion-Anion-Anion-Cation+-70-0+第3頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、靜息電位靜息電位（restingpotential，RP）是指細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞膜兩側(cè)存在的電位差。是動(dòng)作電位產(chǎn)生的基礎(chǔ)。第4頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六大小一般在-10~-100mV骨骼肌細(xì)胞：-90mV;神經(jīng)細(xì)胞：-70~-90mV;平滑肌細(xì)胞：-50~-60mV;紅細(xì)胞：-10mV絕大多數(shù)細(xì)胞的靜息電位是一種均勻分布的、穩(wěn)定的直流電靜息電位是活細(xì)胞的一種表現(xiàn)

各種細(xì)胞的靜息電位一、靜息電位第5頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

靜息電位產(chǎn)生的原因：細(xì)胞內(nèi)外各種離子的濃度分布不均。

離子細(xì)胞外（mmol/L）細(xì)胞內(nèi)（mmol/L）Na+14518K+3140Cl-

1207Ca2+

1.20.0001細(xì)胞內(nèi)K＋濃度比細(xì)胞外高20～40倍，細(xì)胞外Na＋濃度比細(xì)胞內(nèi)高7～14倍一、靜息電位第6頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六離子分布不均產(chǎn)生電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力＝濃度差＋電位差（代數(shù)和）一、靜息電位第7頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六利用Nernst公式可計(jì)算出各種離子的平衡電位R：氣體常數(shù)；T：絕對(duì)溫度；F：法拉第常數(shù)；Z：原子價(jià)；[X+]O

：膜外離子濃度；[X+]I：膜內(nèi)離子濃度當(dāng)離子凈外流量為零時(shí)，達(dá)到平衡電位(EX)。膜電位處于某種離子的平衡電位時(shí)，該離子電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力為零。K+平衡電位(EK)=-90~-100mVNa+平衡電位(ENa)=+50~+70mV（一）靜息電位第8頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六濃度差（動(dòng)力）

K+外流膜內(nèi)外K+濃度比約301(動(dòng)力)

安靜時(shí)K+通道開(kāi)放(通透性)

電位差（阻力）

K+平衡電位

=

即靜息電位、跨膜電位、膜電位

EK隨細(xì)胞外液K+濃度的改變而改變

RP﹤Ek原因：對(duì)Na+也有一定的通透性。靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜對(duì)離子的通透性具有選擇性

主要對(duì)K+有通透性。一、靜息電位第9頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

鈉泵的生電作用

建立和維持膜兩側(cè)的離子濃度差

影響靜息電位的因素：

1、膜內(nèi)外K+濃度差：細(xì)胞外K+濃度↑→靜息電位↓

2、膜對(duì)K+和Na+的通透性:膜對(duì)K+通透性↑→靜息電位↑

膜對(duì)Na+通透性↑→靜息電位↓

3、鈉泵活動(dòng)的水平:鈉泵活動(dòng)↑→超極化（靜息電位↑

)一、靜息電位第10頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六膜電位變化中的幾種狀態(tài)★極化:

細(xì)胞在安靜情況下保持的膜外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài).★去極化:

靜息電位減小的過(guò)程或狀態(tài).★超極化:

靜息電位增大的過(guò)程或狀態(tài).★超射:

膜電位高于零電位的部分.★反極化:

去極化至零電位后膜電位進(jìn)一步為正值★復(fù)極化:

膜去極化后再向靜息電位方向恢復(fù)的過(guò)程.第11頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（二）動(dòng)作電位概念：動(dòng)作電位(actionpotential,AP)是指細(xì)胞受刺激時(shí)在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴(kuò)布的電位變化。是細(xì)胞處于興奮狀態(tài)的標(biāo)志。第12頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六后電位復(fù)極化去極化峰電位閾電位閾電位：足夠的刺激強(qiáng)度能觸發(fā)動(dòng)作電位的臨界膜電位值。二、動(dòng)作電位第13頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六動(dòng)作電位的特點(diǎn)：

“全或無(wú)”現(xiàn)象：動(dòng)作電位一旦產(chǎn)生就達(dá)到它的最大值，其變化幅度不會(huì)因刺激的加強(qiáng)而增大；不衰減性傳導(dǎo)（可傳播性）：動(dòng)作電位一旦在細(xì)胞膜的某一部位產(chǎn)生，就會(huì)立即向整個(gè)細(xì)胞膜傳布，而它的幅度不會(huì)因?yàn)閭鞑ゾ嚯x的增加而減小，可迅速擴(kuò)布到整個(gè)細(xì)胞膜；脈沖式發(fā)放：連續(xù)刺激分別產(chǎn)生的動(dòng)作電位不融合，有時(shí)間間隔二、動(dòng)作電位第14頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六動(dòng)作電位的產(chǎn)生的機(jī)制①膜兩側(cè)對(duì)離子的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力膜電位（Em）等于某種離子的平衡電位（Ex）時(shí)，該離子受到的電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力為零。因此：電-化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=Em–Ex

鈉：

Em–ENa=–70mv–（+60mv）=–130mv（內(nèi)向）

鉀：Em–Ek=–70mv–（–90mv）=+20mv（外向）鈉：Em–ENa=+30mv–（+60mv）=–30mv（內(nèi)向）鉀：Em–Ek=+30mv–（–90mv）=+120mv（外向）靜息期超射=30mv（二）動(dòng)作電位第15頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、動(dòng)作電位動(dòng)作電位的產(chǎn)生的機(jī)制②膜對(duì)離子的通透性Na+通道的兩個(gè)閘門(mén)：激活門(mén)（m門(mén)），失活門(mén)（h門(mén)）Na+通道的三種狀態(tài)：靜息態(tài)：m門(mén)完全關(guān)閉，h門(mén)完全開(kāi)放。

Na+通道關(guān)閉，但具備開(kāi)放的能力。激活態(tài)：m門(mén)迅速開(kāi)放，h門(mén)逐漸（緩慢）關(guān)閉。Na+通道瞬間開(kāi)放。失活態(tài)：m門(mén)仍然開(kāi)放，h門(mén)完全關(guān)閉。Na+通道關(guān)閉，暫無(wú)開(kāi)放能力，需復(fù)活后方可再開(kāi)放。膜在受到閾刺激而興奮時(shí)，對(duì)Na+的通透性增加。復(fù)活第16頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六A.鉗制電壓；B.電壓門(mén)控鈉通道的電導(dǎo)變化及功能狀態(tài)C.電壓門(mén)控鉀通道的電導(dǎo)變化及功能狀態(tài)激活門(mén):m門(mén)失活門(mén):h門(mén)第17頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六備用狀態(tài)

開(kāi)放狀態(tài)

關(guān)閉狀態(tài)

Na+通道激活快，失活快。K+通道激活慢，失活慢。

二、動(dòng)作電位第18頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六膜內(nèi)外Na濃度比約110(動(dòng)力)

受刺激時(shí)Na通道開(kāi)放(通透性)

Na內(nèi)流電位差（阻力）

Na

平衡電位

濃度差（動(dòng)力）

即Ap去極化至+30mv時(shí)★去極化的機(jī)制：

Na+通道大量開(kāi)放，Na+內(nèi)流★復(fù)極化的機(jī)制：K離子外流★后電位的機(jī)制：鈉泵二、動(dòng)作電位第19頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Time(msec)Na–K泵運(yùn)轉(zhuǎn)少量Na通道開(kāi)放K通道延遲開(kāi)放K通道持續(xù)開(kāi)放Vm(mV)大量Na通道開(kāi)放Na通道關(guān)閉，K通道完全開(kāi)放二、動(dòng)作電位第20頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第21頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Na+channelsK+channels1.Restingstate2.Depolarization3.Depolarization4.RepolarizationThresholdRestingRestingRestingRestingRestingThresholdThresholdThresholdThreshold5.Hyperpolarization第22頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六※動(dòng)作電位產(chǎn)生的條件和閾電位閾刺激：能引發(fā)動(dòng)作電位的最小刺激.

閾強(qiáng)度：將刺激的持續(xù)時(shí)間固定,測(cè)定能使組織發(fā)生興奮的最小刺激強(qiáng)度.閾電位：觸發(fā)動(dòng)作電位需要達(dá)到的臨界膜電位值。

使膜發(fā)生去極化的刺激（有足夠的強(qiáng)度）先引發(fā)一定數(shù)量的Na+通道開(kāi)放，Na+迅速大量?jī)?nèi)流后，再引發(fā)更多數(shù)量的Na+通道開(kāi)放，爆發(fā)AP，因此，當(dāng)膜電位達(dá)到閾電位后，導(dǎo)致Na+通道開(kāi)放與Na+內(nèi)流之間出現(xiàn)再生性循環(huán)。二、動(dòng)作電位第23頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六局部電流：興奮部位和尚未興奮部位之間存在電位差，引起由正極向負(fù)極的電流。局部電流提高鄰近部位膜電位達(dá)閾電位，產(chǎn)生AP。動(dòng)作電位的傳播第24頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六傳導(dǎo)方式：

無(wú)髓鞘N纖維的興奮傳導(dǎo)為近距離局部電流；有髓鞘NF的興奮傳導(dǎo)為遠(yuǎn)距離局部電流(跳躍式)動(dòng)作電位的傳播第25頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六特點(diǎn)：

1、局部電流

>閾電位時(shí)，各部位依次產(chǎn)生動(dòng)作電位2、雙向傳導(dǎo)3、不衰減4、有髓鞘神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)：“跳躍式傳導(dǎo)”影響傳導(dǎo)速度的因素：

1、軸突直徑：速度與直徑呈反比關(guān)系2、Na通道密度：速度與密度呈正比比關(guān)系3、有無(wú)髓鞘：有髓快于無(wú)髓動(dòng)作電位的傳播第26頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六局部電位的基本特性

（1）不是“全或無(wú)”的，隨著刺激強(qiáng)度的增大而增大；（2）電緊張性擴(kuò)布；（3）沒(méi)有不應(yīng)期，局部興奮可以互相疊加。

包括①空間性總和②時(shí)間性總和三、局部電位

閾下刺激少量Na內(nèi)流產(chǎn)生低于閾電位的去極化第27頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第28頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電緊張電位electrotonicpotential電緊張電位

隨距刺激原點(diǎn)距離的增加而膜電位呈指數(shù)衰減的電位變化稱(chēng)電緊張電位。該電位是由膜的固有電學(xué)特性決定的,其產(chǎn)生過(guò)程中沒(méi)有離子通道的激活,也無(wú)膜電導(dǎo)的改變。第29頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六細(xì)胞膜相當(dāng)于一條電纜．一點(diǎn)給予膜一個(gè)突然的電流，從另一點(diǎn)記錄膜電位變化：①在電源附近電位上升快，達(dá)到的最高電位也較大；②離開(kāi)電源越遠(yuǎn)，則不但電位上升的慢，而且最終的最高電位也較低。③電位改變變慢，是膜電容引起的后果；電位依距離變小，是膜外電阻、膜電阻及膜內(nèi)電阻引起的后果。第30頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六興奮=動(dòng)作電位可興奮細(xì)胞：受刺激后可產(chǎn)生動(dòng)作電位的細(xì)胞。神經(jīng)細(xì)胞、腺細(xì)胞和肌細(xì)胞等。興奮性：可興奮細(xì)胞受刺激后產(chǎn)生動(dòng)作電位的能力。刺激：細(xì)胞所處環(huán)境因素的變化。四、可興奮細(xì)胞及其興奮性第31頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六興奮產(chǎn)生的條件

刺激強(qiáng)度(intensity)

刺激的持續(xù)時(shí)間(durat