生理学细胞.ppt
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1、第三节 细胞的兴奋性和生物电现象,人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动,这种电活动称为生物电现象(bioelectricity)。,兴奋:由相对静止转变为活动,或由弱的活动变为 强的活动,称为兴奋。 抑制:从活动状态转变为相对静止,或由强的活动变为弱的活动,称为抑制。 兴奋性:一切活细胞、组织或有机体对刺激产生反应的能力,称为兴奋性 。 可兴奋细胞:神经细胞、肌肉细胞和腺体细胞 兴奋性:被理解为细胞在受刺激时产生动作电位的能力。,(一)观察和记录方法,微电极:尖端直径只有1m或更细的微电极刺入细胞内 电压钳技术 膜片钳技术 欧姆定律 I = U / R,一、神经和骨骼肌细胞的生物电现象
2、,(二)细胞的跨膜静息电位和动作电位,静息电位 细胞安静时,存在于细胞膜内外两侧的电位差,称为跨膜静息电位,简称静息膜电位或静息电位,极化 体内所有细胞的静息电位都表现为细胞膜内侧为负电位,外侧为正电位。这种状态称为膜的极化。 通常规定膜外电位为零,则膜内大都在-10-100mV之间。 哺乳动物神经和肌肉细胞的静息电位值为-70-90mV,静息电位的测量,细胞膜内侧为负电位,外侧为正电位。 通常规定膜外电位为0,RP实验现象:,动作电位,动作电位 可兴奋细胞在受到刺激发生兴奋时,细胞膜在原有静息电位的基础上发生一次迅速而短暂的电位波动,细胞兴奋时发生的这种短暂的电位波动,称为动作电位。,动作电
3、位实验现象,动作电位(AP)时程,1、去极化 在动作电位发生和发展过程中,膜内、外电位差从静息值逐步减小乃至消失,这个过程称为去极化 2、反极化或超射 进而膜两侧电位倒转,成为膜外负电位、膜内正电位,称为反极化或超射 3、复极化 此后膜电位恢复到膜外正电位、膜内负电位的静息状态,称为复极化,4、后电位 在锋电位的下降支恢复到静息电位水平以前约相当于动作电位幅度70左右处,膜电位还要经历一段微小而缓慢的波动,称为后电位 上升支又称去极相 包括膜电位的去极化和反极化两个过程; 下降支又称复极相 即膜电位的复极化过程。,0mv,阈电位,静息电位,去 极 化,上 升 支,下降支,动作电位的图形,刺激,
4、局部电位,阈电位,去极化,零电位,反极化(超射),复极化,(负、正)后电位,动作电位的特征,具有“全或无”的现象; 可以扩布(传播)的; 非衰减式传导的电位; 动作电位的意义: 动作电位的产生是细胞兴奋的标志。,(三)生物电现象的产生机制,1、膜内外离子分布及膜对离子的通透性: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; 对离子有选择性通透的膜。,2.静息电位产生的机制,静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性,RP形成条件: (1)膜内外离子不均衡分布(钠泵活动形成 膜内、外离子浓度差); (2)静息时膜对离子的通透性不同。,RP形成过程:,(1)膜两侧
5、K+浓度差是促使K+扩散的动力。 (2)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 (3)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的平衡电位,静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性:K+ Cl- Na+ A-,扩散动力与阻力达到动态平衡,膜内电位下降,产生负电场 膜外电位上升,产生正电场,静息电位与K平衡电位,Ek 是K+的平衡电位 R 是气体常数 T 为绝对温度 Z 是离子价数 F 是法拉第常数(相当于96500C) 式中只有K。和Ki是变数,分别代表膜外和膜内的K+浓度。,Nernst公式,通常静息电位的绝对值要比K+平衡电位的理论值要小一
6、些。 哺乳动物骨骼肌的静息电位是-90mV,K+平衡电位是-95mV。,Na的运动,静息状态的细胞膜对Na通透性差,静息电位与K+平衡电位,结论 大多数细胞的静息电位主要是由细胞内K+的外流所产生; K+外流的动力是细胞膜内、外的浓度差; K+外流的阻力是细胞膜内、外的电位差; K+跨膜转运的条件是安静时细胞膜对K+有通透性。,NaK+ATP酶,维持细胞内外的浓度梯度,3、动作电位与Na平衡电位,2、AP实验现象,动作电位与Na+平衡电位,0mv,阈电位,静息电位,4.动作电位的产生机制,电化学驱动力 电化学驱动力决定离子跨膜流动的方向和速度; 电化学驱动力=膜电位平衡电位,静息电位条件下 细
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