动物生理学-1细胞的基本机能-精选文档.ppt
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1、1.3 细胞的兴奋性和生物电现象,细胞的兴奋性 细胞的生物电现象 生物电现象的产生机制 动作电位的产生和传导,第三节 细胞的兴奋性和生物电现象,一、细胞的兴奋性 (一)兴奋性和兴奋的含义 兴奋性:细胞受刺激时产生动作电位的能力 兴奋:指细胞受刺激后产生了动作电位 可兴奋组织:在受到刺激时能产生动作电位的组织,1. 刺激的强度 阈强度:指引起组织细胞产生兴奋的最小刺 激强度 阈刺激 阈下刺激 阈上刺激 2. 刺激的持续时间 时间阈值:引起组织产生兴奋的最短刺激作用 时间 3. 强度-时间变化率 强度时间变化曲线(图) 基强度 和 时值,(二)刺激引起兴奋的条件,刺激强度,时 值,基强度,刺激作用
2、的时间,强 度 时 间 曲 线,(三)组织兴奋性的变化 绝对不应期(absolute refractory period) 相对不应期(relative refractory period) 超常期(supranormal period) 低常期(subnormal period),绝对不应期:在神经接受前一个刺激而兴奋时的一个短暂时期内, 神经的兴奋性下降至零。此时任何刺激均归于“无效”。 相对不应期:神经的兴奋性有所恢复,但要引起组织的再次兴奋,所用的刺激强度必须大于该神经的阈强度。 超常期:兴奋性超过正常水平。用低于正常阈强度的检测刺激就可引起神经第二次兴奋。 低常期:兴奋性又降到低于正
3、常水平。,细胞未受刺激处于静息状态时,膜内外两侧的电位差称为静息电位,表现为膜内负外正。,二、细胞的生物电现象,1. 静息电位 (resting potential,RP),2. 动作电位(action potential),当神经或肌肉细胞受一次短促的阈刺激或阈上刺激而发生兴奋时,细胞膜在静息电位的基础上发生一次迅速而短暂的、可向周围扩布的电位波动,称为动作电位。,极化状态:静息时细胞的膜内负外正的状态 超极化:膜两侧的极化现象加剧时; 去极化:当极化现象减弱时的状态或过程 超射:去极化超过0电位的部分,此时膜的状态为反极化。 去极化、反极化构成了动作电位的上升支; 复极化:由去极化、反极化
4、向极化状态恢复的过程,它构成了动作电位的下降支。,三、生物电现象产生的机制,1. 静息电位和K+平衡电位: 在膜两侧形成电位差,必须具备两个条件:膜两侧的离子分布不均,存在浓度差; 对离子选择性通透膜。,膜内K+多 膜外Na+多,原因? 钠泵,Na+-K+泵,膜两侧K+差是促使K+扩散的动力,但随着K+的不断扩散,膜两侧不断加大的电位差是K+继续扩散的阻力,当动力和阻力达到动态平衡时,K+的净扩散通量为零,膜两侧电位差即是K+的平衡电位(EK)。 根据Nernst公式计算:,2. 动作电位和Na+ 平衡电位 动作电位上升支形成的离子基础 细胞膜外高Na+,膜受到刺激时,出现对Na+的通透性增加
5、,并超过对 K+的通透性,Na+迅速内流,直至内流的Na+在膜内所形成的正电位足以阻止Na+的净内流为止,形成动作电位的上升支。这时膜内所具有的电位值即为Na+平衡电位。,动作电位下降支形成的离子基础 去极化达高峰在很短时间里,Na+通道很快失活;膜中的另一种电压门控K+通道开放,K+的外流,使膜内电位变负,最后恢复到静息时K+平衡电位的状态。,小结,四、动作电位的产生和传导,(一) 阈电位及动作电位的引起 阈电位:当刺激使膜去极化达到某一临界值时可以诱发产生动作电位,该临界电位值称为阈电位。 一般比正常静息电位大约低1015 mV。,动作电位的引起,如果微电极与电源的正极相连, 将引起膜的去
6、极化 当刺激强度增大使去极化达到阈电位, 则产生动作电位,再生性去极化 对于一段膜来说,当刺激引起膜去极化达到阈电位时会引起一定数量的Na+通道开放,Na+内流,而Na+内流会使膜进一步去极化,结果又引起更多的Na+通道开放,如此反复下去,出现一个“正反馈”过程,称再生性去极化。,局部兴奋与局部电位,阈下刺激引起的低于阈电位的去极化,称局部反应(局部兴奋) 局部电位有以下特点: 电紧张性扩布 不具有“全和无”特性 可以总和。有空间总和与时间总和,动作电位的“全或无”特性:,阈上刺激能引起Na+内流与去极化的正反馈关系,膜去极化都会达到ENa。动作电位的幅度只与ENa和静息电位之差有关,而与原来
7、的刺激强度无关。-“全” 阈下刺激使膜去极化达不到阈电位水平,不能形成去极化与Na+内流的正反馈,不能形成动作电位。-“无” 动作电位在神经纤维上的传导,不会因距离衰竭,也是由于动作电位具有“全”和“无”特性。,局部兴奋与局部电位,阈下刺激引起的低于阈电位的去极化,称局部反应(局部兴奋) 局部电位有以下特点: 电紧张性扩布 不具有“全和无”特性 可以总和。有空间总和与时间总和,二、兴奋在同一个细胞上的传导,(1)传导机制局部电流学说,(2)跳跃式传导,无髓纤维局部电流沿轴突连续、均匀地向前推进 有髓纤维局部电流由一个郎飞氏结跳跃至邻近的郎飞氏结,这种冲动传导方式,称为跳跃式传导,动作电位的传导
8、特点 : 1、生理完整性 2、双向性 3、相对不疲劳性 4、绝缘性 5、非衰减性,1.4 兴奋在细胞间的传递,一、突触传递 突触是指一个神经元的轴突末梢与另一个神经元的胞体或突起相接触的部位。 1. 突触结构,2. 突触传递过程,经典的突触又称为化学性突触,其传递过程是通过轴突末梢释放特殊的化学物质-神经递质而实现的 突触传递是一个电-化学-电过程: 电:指突触前末梢去极化 化学:指Ca2+进入突触小体,突触小泡释放神经递质,神经递质扩散,递质与突触后膜上受体(或化学门控通道上的受体)发生特异结合 电:突触后膜对离子通透性改变,离子进入突触后膜,产生突触后电位: 兴奋性突触后电位 (excit
9、atory postsynaptic potential,EPSP) 抑制性突触后电位 (inhibitory postsynaptic potential,IPSP),二、接头传递,1.神经-肌肉接头处兴奋的传递,(1)神经-骨骼肌接头(运动终板),(2)神经-肌肉接头处兴奋传递过程 (突触前过程) (突触后过程),当神经冲动传到轴突末梢,膜Ca2通道开放,膜外Ca2向膜内流动,接头前膜内囊泡移动、融合、破裂,囊泡中的ACh释放(量子释放),ACh与终板膜上的受体结合,受体蛋白分子构型改变,终板膜对Na、K (尤其是Na)通透性,终板膜去极化终板电位(EPP),EPP电紧张性扩布至肌膜,去极
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