1、细胞(二)细胞的电活动 PPT课件一、膜的被动电学特性和电紧张电位一、膜的被动电学特性和电紧张电位（一）膜的电学特性相当于并联的阻容耦合电路（一）膜的电学特性相当于并联的阻容耦合电路（二）电紧张电位（二）电紧张电位随着跨膜电流的的逐渐衰减随着跨膜电流的的逐渐衰减,膜电位也逐渐衰减膜电位也逐渐衰减并形成一个规律的膜电位分布并形成一个规律的膜电位分布,由膜的被动电学由膜的被动电学特性决定其空间分布的膜电位特性决定其空间分布的膜电位.与动作电位的产生和传播有着密切关系与动作电位的产生和传播有着密切关系 极化（极化（polarization）：）：安静时，安静时，1902 Bernstein 膜学说膜
2、学说1.细胞膜两侧各种离子分布不均匀细胞膜两侧各种离子分布不均匀2.细胞膜对各种离子具有选择性通透细胞膜对各种离子具有选择性通透1939年年Squid giant axon5001000m静息电位形成的基本原因是离子的跨膜扩散静息电位形成的基本原因是离子的跨膜扩散产生离子扩散的条件产生离子扩散的条件:1)钠泵的活动钠泵的活动2)静息时膜对某些离子具有一定的通透性静息时膜对某些离子具有一定的通透性细胞内、外主要离子浓度细胞内、外主要离子浓度Na+12.0 145.0K+155.0 4.0Cl-3.8 120.0A-155.0A-：有机负离子：有机负离子细胞内细胞内(mmol/L)细胞外细胞外(m
3、mol/L)1.离子跨膜扩散的驱动力和平衡电位离子跨膜扩散的驱动力和平衡电位驱动力驱动力:浓度差和电位差浓度差和电位差平衡电位平衡电位2.膜对离子的通透性和静息电位的形成膜对离子的通透性和静息电位的形成静息状态下膜对哪种离子的通透性高则该离静息状态下膜对哪种离子的通透性高则该离子的跨膜扩散对静息电位的影响就较大子的跨膜扩散对静息电位的影响就较大.3.钠泵的生电作用钠泵的生电作用影响静息电位水平的因素影响静息电位水平的因素神经和骨骼肌细胞神经和骨骼肌细胞 100mV 0.52.0ms心室肌细胞心室肌细胞 120mV 200300ms-70mV-90mV+30mV+30mV负后电位正后电位负后电位
4、正后电位动作电位的去极相是内向电流形成的。动作电位的去极相是内向电流形成的。复极相是外向电流形成的。复极相是外向电流形成的。离子跨膜流动产生的因素离子跨膜流动产生的因素1)膜两侧对离子的电化学驱动力膜两侧对离子的电化学驱动力2)膜对离子的通透性膜对离子的通透性外向刺激电流引起膜去极化1.电化学驱动力电化学驱动力电化学驱动力电化学驱动力=Em-Ex静息时静息时:Na的驱动力为的驱动力为Em-ENa=-70mV-(60mV)=-130mVK的驱动力为的驱动力为Em-EK=-70mV-(-90mV)=+20mV2.动作电位期间膜电导的变化动作电位期间膜电导的变化膜电导相当于膜对离子的通透性膜电导相当
5、于膜对离子的通透性,反映反映膜对离子的通透能力膜对离子的通透能力.电压钳技术：电压钳技术：又称电压固定技术；即用负反馈电路将膜电位箝制在一系列预定值又称电压固定技术；即用负反馈电路将膜电位箝制在一系列预定值上，同时测量相应膜电流的变化，根据膜电流与膜电压的关系求出膜电导的变化，上，同时测量相应膜电流的变化，根据膜电流与膜电压的关系求出膜电导的变化，从而研究离子通道的启闭规律，主要用于大细胞。从而研究离子通道的启闭规律，主要用于大细胞。河豚毒河豚毒4.膜对离子通透性变化的机制膜对离子通透性变化的机制膜片钳技术：膜片钳技术：同样是通过箝制膜电压记录膜电流研究膜电导（通道电导）。主要同样是通过箝制膜
6、电压记录膜电流研究膜电导（通道电导）。主要用于研究小细胞和人工膜的通道电流，可记录单通道离子电流，其基本原理同电用于研究小细胞和人工膜的通道电流，可记录单通道离子电流，其基本原理同电压钳技术，只是玻璃微管电极不刺入细胞，而使用负压抽吸与细胞紧密封接。压钳技术，只是玻璃微管电极不刺入细胞，而使用负压抽吸与细胞紧密封接。hm关闭状态关闭状态激活状态激活状态失活状态失活状态 关闭状态关闭状态 2 2.不衰减传导不衰减传导3 3.脉冲式传导脉冲式传导无髓鞘无髓鞘N N纤维纤维有髓鞘有髓鞘N N纤维纤维(跳跃式传导跳跃式传导)传导特点传导特点 1 1、生理完整性、生理完整性 2 2、双向性、双向性 3
7、3、相对不疲劳性、相对不疲劳性 4 4、不衰减性或、不衰减性或“全或无全或无”现象现象 锋电位产生时电位变化的幅度和陡锋电位产生时电位变化的幅度和陡度相当大，膜两恻的液体又都是良度相当大，膜两恻的液体又都是良好的导电体，对于单细胞而言，局好的导电体，对于单细胞而言，局部电流的强度可超过引起兴奋所必部电流的强度可超过引起兴奋所必需的阈强度数倍以上，因而以局部需的阈强度数倍以上，因而以局部电流为基础的传导过程是相当安全电流为基础的传导过程是相当安全的，一般不易出现阻滞。的，一般不易出现阻滞。局部反应局部反应：阈下刺激只引起少量：阈下刺激只引起少量NaNa+通道开放而导通道开放而导致少量致少量NaN
8、a+内流，在受刺激的局部出现一个较小的内流，在受刺激的局部出现一个较小的膜的去极化反应。膜的去极化反应。局部电位局部电位：局部反应时的电位值。：局部反应时的电位值。空间总和空间总和时间总和时间总和兴奋：组织受刺激产生了动作电位。可兴奋细胞：受刺激可产生动作电位的细胞。（一）兴奋和可兴奋细胞（一）兴奋和可兴奋细胞（二）组织的兴奋性和阈刺激（二）组织的兴奋性和阈刺激兴奋性：细胞受刺激时产生动作电位的能力。（三）细胞兴奋后兴奋性的变化（三）细胞兴奋后兴奋性的变化绝对不应期绝对不应期相对不应期相对不应期超常期超常期低常期低常期通道蛋白的性状是决定兴奋性的主要因素通道蛋白的性状是决定兴奋性的主要因素.意
9、义意义:绝对不应期的存在使在同一部位不绝对不应期的存在使在同一部位不可能产生动作电位的融合可能产生动作电位的融合.绝对不应期的长短决定了两次兴奋绝对不应期的长短决定了两次兴奋间的最小时间间隔间的最小时间间隔.小结Brief Summary 概念resting potentialaction potentialovershootall or none phenomenonabsolute refractory periodrelative refractory periodthreshold potentialthreshold intensitylocal excitationpolarizationhyperpolarizationdepolarizationrepolarization一、试述细胞在兴奋及恢复过程中 兴奋性变化的特点及产生的基 本原理。二、静息电位是怎样形成的？三、动作电位由哪些部分组成？各 部分产生的原理是什么？思考题四、简述动作电位传导的原理，并 比较有髓纤维和无髓纤维动作 电位传导的差别。五、局部反应有何特性？的过度通透2.2.兴奋在有髓神经纤维上的传导兴奋在有髓神经纤维上的传导
