生理學(xué)-細胞的基本功能

生理學(xué)Physiology第8版第二章細胞的基本功能第三節(jié)細胞的電活動細胞的生物電現(xiàn)象一切活細胞無論處于靜息或活動狀態(tài)都存在著電活動，這種電活動稱為生物電。細胞膜內(nèi)外在靜息狀態(tài)下存在著電位差（靜息電位）在一定的刺激下，膜內(nèi)外的電位差會發(fā)生變化，產(chǎn)生動作電位。記錄方法：細胞外記錄法細胞內(nèi)微電極記錄法第三節(jié)細胞的電活動5++++++一個活的細胞無論是它處于安靜狀態(tài)還是活動狀態(tài)都是存在電活動，這種電活動稱為生物電現(xiàn)象。其中包括靜息電位和動作電位。細胞的生物電現(xiàn)象第三節(jié)細胞的電活動細胞的跨膜電位：（transmembranepotential,TMP，MP）指存在于細胞膜兩側(cè)的電位差。MP：靜息電位（restingpotential,RP）動作電位（actionpotential,AP）第三節(jié)細胞的電活動Amplifier0-30-60-90mVReferenceelectrodeRecordingelectrode<0.1mmicroelectrodeZeropotentialdifferencewhentwoelectrodesareinthebath.第三節(jié)細胞的電活動Amplifier0-30-60-90mVReferenceelectrodeRecordingelectrodeZeropotentialdifferencewhentwoelectrodesareinthebath.第三節(jié)細胞的電活動Amplifier0-30-60-90mVWhentherecordingelectrodeenterstheaxon,anegativepotentialdifferenceisseen.----++++----++++Insideaxon第三節(jié)細胞的電活動RP的概念：安靜時存在于細胞膜兩側(cè)外正內(nèi)負的電位差。RP范圍：﹣10～﹣100mV.骨骼肌細胞：﹣90mV，神經(jīng)細胞：﹣70mV，平滑肌細胞：﹣55mV，RBC：﹣10mV靜息電位第三節(jié)細胞的電活動膜電位變化中的幾種狀態(tài)極化（Polarization）：膜兩側(cè)存在的內(nèi)負外正的電位狀態(tài)。去極化（Depolarization）：膜電位絕對值逐漸減小的過程。復(fù)極化（Repolarization）：膜電位去極化后逐步恢復(fù)極化狀態(tài)的過程。超極化（Hyperpolarization）：膜電位絕對值高于靜息電位的狀態(tài)。超射（Overshoot）：膜電位去極化到0電位如進一步變?yōu)檎祫t稱為反極化，膜電位高于0電位的部分稱為超射。第三節(jié)細胞的電活動TimeMembranepotential(mV)600-70-90RestingpotentialDepolarizationHyperpolarizationRepolarization

Overshoot第三節(jié)細胞的電活動靜息電位產(chǎn)生機制1、膜兩側(cè)的離子濃度差[Na+]O是膜內(nèi)的10倍，[K+]i是膜外的30倍（一）離子跨膜擴散的兩個條件2、膜對離子的通透性安靜時，膜主要對K+通透電化學(xué)驅(qū)動力：跨膜的離子濃度差和電位差的代數(shù)和。第三節(jié)細胞的電活動（二）靜息電位形成的離子機制第三節(jié)細胞的電活動靜息電位形成的機制在上述條件下，K+順濃度差從膜內(nèi)向膜外擴散（負電物質(zhì)不能外移，極少Na+內(nèi)移）→膜外側(cè)形成一層正電荷（正電位）、膜內(nèi)側(cè)為一層負電荷（負電位）→膜外側(cè)的正電場力與[K+]差的動力達到平衡時，K+的凈通量為零，此時的MP即RP，相當(dāng)于K+的平衡電位（EK）。第三節(jié)細胞的電活動（三）RP機制的證明1、用Nernst公式計算的EK理論值與實測的RP非常接近。Nernst公式：Ex=RT/ZF·ln[x+]o/[x+]iR氣體常數(shù)，T絕對溫度，F(xiàn)法拉第常數(shù)，Z原子價在溫度為29.2℃，離子價位單價時，上式簡化為Ex=60lg[x+]o/[x+]i則EK=60lg[K+]o/[K+]i(mV)第三節(jié)細胞的電活動Amplifier0-30-60-90mVChangingK+

concentration2、改變膜外[K+]→MP？一定范圍，[K+]o

RP

，反之則反第三節(jié)細胞的電活動EK=60log[K+]o140Measuredvalue第三節(jié)細胞的電活動偏差解釋：①有少量Na+內(nèi)漏（極少;Cl-）；②鈉泵生電作用的影響第三節(jié)細胞的電活動RP機制的證明3、用四乙銨（TEA）阻斷K+通道

RP

或消失4、測離子電流（I）或電導(dǎo)（G）

安靜時主要是GK（PK）GK=IK/(EM－EK)第三節(jié)細胞的電活動因為細胞膜在安靜狀態(tài)下對K＋的通透性最大，所以細胞膜電位最接近K＋的平衡電位（EK）。結(jié)論RP—K+順化學(xué)梯度由膜內(nèi)向膜外擴散所形成的電-化學(xué)平衡電位第三節(jié)細胞的電活動當(dāng)達到K+平衡電位時：A、細胞膜兩側(cè)K+濃度梯度為零B、細胞膜外K+濃度大于膜內(nèi)C、細胞膜兩側(cè)電位梯度為零D、細胞膜內(nèi)較膜外電位相對較正E、細胞膜內(nèi)側(cè)K+的凈外流為零EBA、Na+

B、K+

C、Ca2+

D、CI-當(dāng)神經(jīng)細胞處于靜息電位時，電化學(xué)驅(qū)動力最小的離子是：當(dāng)神經(jīng)細胞處于靜息電位時，電化學(xué)驅(qū)動力最大的離子是：C第三節(jié)細胞的電活動動作電位（actionpotential，AP）指膜受刺激后在原有的靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的一次膜兩側(cè)電位的快速而可逆的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原。第三節(jié)細胞的電活動AP的波形及構(gòu)成AP，鋒電位（spikepotential,SP）構(gòu)成：AP=去極相（上升支）+復(fù)極相（下降支）/=SP+后電位（負后電位+正后電位）幅度：|-70|

+50mV=|120|Mv(-70

-90

+30

+50mV)；

=|RP|+超射值(E)=|EK|+ENa

第三節(jié)細胞的電活動第三節(jié)細胞的電活動AP的特性

（1）“全或無”特性

“無”：刺激小于閾值，不能產(chǎn)生AP；

“全”：刺激達到或＞閾值

MP（RP）

閾電位

爆發(fā)AP.

AP一旦產(chǎn)生，其不再隨閾上刺激而改變，也不隨傳播距離的增加而減小。

（2）不衰減傳導(dǎo)

（3）互不融合，即SP不會發(fā)生總合

第三節(jié)細胞的電活動AP的概念、意義概念：指給細胞一次有效刺激，在細胞膜RP基礎(chǔ)上發(fā)生的一次快速而可逆的、可向遠處傳播的電位波動。意義：興奮的標(biāo)志，傳播信息，觸發(fā)各種外部活動。AP產(chǎn)生條件①RP；②膜兩側(cè)的離子濃度差；③膜對離子的通透性：先Na+后K+。第三節(jié)細胞的電活動膜去極化達到使Na+(或Ca2+)通道突然大量開放而爆發(fā)AP的臨界膜電位值。一般比RP小10～20mV.對Na+的驅(qū)動力：

EM－ENa=﹣70mV－(+60mV)=﹣130mV閾電位（thresholdpotential,TP）第三節(jié)細胞的電活動電緊張電位（electrotonicpotential）

定義：指由膜的被動電學(xué)特性決定其空間分布的膜電位。（物理因素造成的MP變化）

特征：（1）其幅度與刺激相關(guān)，無“全或無”特征；（2）呈衰減性擴布；（3）無不應(yīng)期，可發(fā)生空間總和時間總和。第三節(jié)細胞的電活動局部電位

具有等級性：局部電位值隨刺激強度增強而增大，不是“全或無”的電緊張性擴布：向周圍呈衰減性傳導(dǎo)具有總和效應(yīng)：沒有不應(yīng)期時間總和，多個刺激在同一部位連續(xù)給予空間總和，多個刺激同時在相鄰部位給予

去極化的局部電位多是由于去極化電緊張電位和少量離子通道開放產(chǎn)生的主動反應(yīng)疊加而形成。第三節(jié)細胞的電活動局部電位與動作電位的區(qū)別具有電緊張電位特征的電信號：終板電位、突觸后電位、感受器電位局部電位動作電位閾下刺激引起閾（上）刺激引起鈉通道少量開放鈉通道大量開放反應(yīng)等級性“全或無”有總和效應(yīng)無衰減性傳播非衰減性傳播第三節(jié)細胞的電活動AP產(chǎn)生機制刺激膜上少量Na+通道開放Na+順濃度差少量內(nèi)流→局部電位

閾電位→Na＋通道大量開放再生式內(nèi)流[Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵AP上升支Na+內(nèi)流停+同時K+通道激活K＋迅速外流（AP下降支）離子恢復(fù)到興奮前水平第三節(jié)細胞的電活動（１）用Nernst公式計算的ENa

AP超射值A(chǔ)P產(chǎn)生機制的證明第三節(jié)細胞的電活動（２）改變膜外［Na+］，觀察AP變化AP產(chǎn)生機制的證明第三節(jié)細胞的電活動（３）用阻斷劑TTX(或TEA)，觀察AP變化；河豚毒（TTX）：鈉通道特異性阻斷劑四乙胺（TEA）：鉀通道特異性阻斷劑①觀察AP變化？？②觀察膜電流（Im）:INa、IK（用電壓鉗，宏膜電流）→膜電導(dǎo)（Gm）:GNa、GK．顯示：AP上升支，Na+電導(dǎo)增大，為內(nèi)向Na+電流；

AP下降支，K+電導(dǎo)增大，為外向K+電流。第三節(jié)細胞的電活動離子通道與細胞電活動一、離子通道的功能狀態(tài)1、鈉通道2、三種功能狀態(tài)：m門（激活門）h門（失活門）

靜息態(tài)：m門關(guān)、h門開激活態(tài)：m門開、h門將關(guān)失活態(tài)：h門關(guān)、m門開第三節(jié)細胞的電活動鈉通道的開閉受膜電位控制第三節(jié)細胞的電活動2、鉀通道的兩種狀態(tài)：（無失活狀態(tài)）激活態(tài)（激活門，n門開）、靜息態(tài)（n門關(guān)）第三節(jié)細胞的電活動神經(jīng)細胞動作電位上升支形成的離子基礎(chǔ)是：A、K+外流B、Na+外流C、Ca2+內(nèi)流D、Na+內(nèi)流E、Cl-內(nèi)流DA神經(jīng)細胞在興奮過程中，Na+內(nèi)流和K+外流的量取決于：

A、各自平衡電位B、細胞的閾電位

C、鈉泵活動程度D、所給刺激強度第三節(jié)細胞的電活動下列關(guān)于電壓門控Na＋通道與K＋通道共同點的敘述，錯誤的是：A、都有開放狀態(tài)B、都有關(guān)閉狀態(tài)C、都有激活狀態(tài)D、都有失活狀態(tài)D第三節(jié)細胞的電活動下列關(guān)于動作電位的描述中，哪一項是正確的：A、刺激強度低于閾值時，出現(xiàn)低幅度的動作電位B、刺激強度達到閾值后，再增加刺激強度能使動作電位幅度增大C、動作電位的擴布方式是電緊張性的D、動作電位隨傳導(dǎo)距離增加而變小E、在不同的可興奮細胞，動作電位的幅度和持續(xù)時間是不同的E第三節(jié)細胞的電活動X用哇巴因抑制鈉泵活動后，細胞功能發(fā)生的變化有：A、靜息電位絕對值減小B、動作電位幅度降低C、Na+-Ca2+

交換增加D、胞質(zhì)滲透壓升高ABD能以不衰減的形式沿可興奮細胞膜傳導(dǎo)的電活動是：A、靜息膜電位B、鋒電位C、終板電位D、感受器電位E、突觸后電位B第三節(jié)細胞的電活動下列關(guān)于動作電位的描述，正確的是:A、刺激強度小于閾值時，出現(xiàn)低幅度動作電位B、刺激強度達到閾值后，再增加刺激強度能使動作電位幅度增大C、動作電位一經(jīng)產(chǎn)生，便可沿細胞膜作電緊張性擴布D、傳導(dǎo)距離較長時，動作電位的大小不發(fā)生改變D第三節(jié)細胞的電活動44下列情況下，能加大神經(jīng)細胞動作電位幅度的是

A.降低細胞膜閾電位

B.增大刺激強度

C.延長刺激持續(xù)時間

D.增加細胞外液中Na+濃度D動作電位的傳播局部電流學(xué)說：興奮在神經(jīng)纖維上是以興奮部位與未興奮部位形成的局部電流的形式傳導(dǎo)傳導(dǎo)：單一細胞膜上動作電位的傳播。神經(jīng)沖動：傳導(dǎo)的動作電位發(fā)生在神經(jīng)纖維上。動作電位在單一細胞上的傳導(dǎo)特點①不衰減性傳導(dǎo)②雙向傳導(dǎo)③受結(jié)構(gòu)、功能完整性影響④具相對不疲勞性第三節(jié)細胞的電活動局部電流學(xué)說第三節(jié)細胞的電活動郎飛氏結(jié)跳躍式傳導(dǎo)興奮在有髓神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)第三節(jié)細胞的電活動決定和影響傳導(dǎo)速度的因素（1）纖維直徑（D）一定范圍，傳導(dǎo)速度與D成正比

（2）有無髓鞘無髓慢，有髓快。后者“跳躍式傳導(dǎo)”（3）AP的除極速度與幅度（4）溫度一定范圍，二者成正比第三節(jié)細胞的電活動可興奮細胞及其興奮性可興奮細胞及其共同特征（1）可興奮細胞：神經(jīng)細胞、肌肉細胞、腺細胞（2）共同特征：受St而興奮時均產(chǎn)生AP興奮性（excitability）：指可興奮細胞接受刺激后產(chǎn)生動作電位（或興奮反應(yīng)）的能力。第三節(jié)細胞的電活動刺激引起興奮的條件刺激：引起細胞發(fā)生反應(yīng)的內(nèi)外環(huán)境變化刺激強度（intensity）刺激的持續(xù)時間（duration）強度對時間的變化率（intensity-duration）閾強度：指固定時間（和變化率）、改變強度，剛能引起細胞興奮即產(chǎn)生AP的最小刺激強度。相當(dāng)于閾強度的刺激稱為閾刺激。組織的興奮性與閾強度呈反比。第三節(jié)細胞的電活動細胞興奮及其恢復(fù)過程中興奮性的變化-體內(nèi)不同組織具有不同的興奮性，且即使是同一組織，其興奮性也不是永遠不變的，當(dāng)組織所處的環(huán)境發(fā)生改變（如Ca2+濃度、酸堿度等）或自身狀態(tài)改變時，興奮性也會發(fā)生改變。絕對不應(yīng)期：興奮性為零相對不應(yīng)期：閾上刺激產(chǎn)生反應(yīng)超常期：興奮性高于