细胞电活动课件

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1、细胞(xbo)的电活动 人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动（bioelectricity）。 膜是绝缘的，介电常数(ji din chn sh)35；6nm。膜两侧有电位差。 膜上有离子通道：离子流动时，有电位变化。 安静时：静息(jn x)电位。弱刺激：电紧张电位 electrotonic potential强刺激：产生局部电位-阈电位-动作电位第一页，共二十五页。细胞电活动一、静息电位 Resting potential 及其产生(chnshng)机制 （一）.RP: 安静时，细胞膜内外的电位差, 外正内负极化状态(zhungti)。 稳定的直流电（自律细胞除外）第二页，共二十五

2、页。细胞电活动1、记录(jl)第三页，共二十五页。细胞电活动膜电位 membrane potential: 存在于膜两侧的电位差 极化状态 polarization： 安静状态时，膜电位外正内负 超极化 hyperpolarization ：静息电位绝对值增大 复极化 repolarization： 去极后向静息电位恢复的过程(guchng) 去极化 depolarization： 膜内静息电位绝对值减小 超射值 overshoot： 去极化超过0电位的部分。 2、数值(shz)： 骨骼肌 -90mv，心肌 -90mv， 神经组织 -70mv； 平滑肌- 55mv，RBC -10mv第四页，共

3、二十五页。细胞电活动 1、条件 1)钠泵活动形成膜内、外离子(lz)浓度差 2)静息状态下细胞膜对K+通透，非门控性钾通道。K+i K+（二）静息电位(din wi)的产生机制第五页，共二十五页。细胞电活动第六页，共二十五页。细胞电活动2、证明 与Hodgkin 和 Katz在枪贼巨大神经纤维测得-77mv相近, 人工(rngng)改变K+ O /K+i，RP发生相应改变。3、影响因素 膜两侧的K+ 浓度差改变 膜离子通道的通透性变化 钠泵的活动增强时: 膜内超极化 图2-9 K+ 、Na+ 和 Cl 的平衡(pnghng)电位与静息电位和动作电位的关系EK 、 ENa 和 ECl 分别为 K

4、+ 、 Na+ 和 Cl 的平衡电位；RP: 静息电位； AP: 动作电位EK=RTZFlnK+OK+i= lg60K+OK+i(mV)第七页，共二十五页。细胞电活动RP 形成的机制(jzh)：钾离子的平衡电位静息状态下膜内K+浓度膜外K+膜对K+的通透性大K顺浓度向膜外扩散膜外正电荷不断增加形成K外移的阻力K+的净移动为0K+平衡电位形成K+外移的动力静息电位内负外正第八页，共二十五页。细胞电活动二、动作电位(AP)及其产生(chnshng)机制 (一) 动作电位 2、AP特征： 全或无”性质：同一细胞上AP的大小不随刺激强度而改变。 可传播性：可传播性：APAP在同一细胞上的传播是不衰减的

5、。在同一细胞上的传播是不衰减的。不随传导(chundo)距离而改变。 不融合：有不应期有不应期3、意义：AP是细胞兴奋的标志, 传播(chunb)信息, 触发细胞活动.1.概念：在静息电位基础上，给细胞 一个适当的刺激，触发其 产 生可传播的膜电位波动.第九页，共二十五页。细胞电活动锋电位：pike potential是AP的标 升支去极化+超射（ 70 mV 迅速去极至+30mV 降支：复极化初期（ +30迅速复极至接近(jijn)70 mV） 后电位复极化后期：后去极化（负后电位） 后超极化（正后电位）第十页，共二十五页。细胞电活动n1 1、电化学驱动力：决定离子跨膜移动方向、电化学驱动力

6、：决定离子跨膜移动方向(fngxing)(fngxing)n 静息电位静息电位- - Na+受到很强的内向驱动力 n 锋电位- K+受到很强的外向驱动力对Na+的驱动力：EMENa=70mV(+60mV)=130mV对K+的驱动力：EMEK=70mV(90mV)= +20mV 对K+的驱动力：EMEK=+30mV(90mV)= +120mV 对Na+的驱动力：EMENa=+30mV(+60mV)=30mV静息(jn x)膜电位为70mV膜电位为去极化+30mV（二）动作电位的产生(chnshng)机制第十一页，共二十五页。细胞电活动2 2、动作电位期间、动作电位期间(qjin)(qjin)膜电

7、导的变化膜电导的变化- - -离子通道离子通道-通透性通透性 n 内向电流内向电流Na+内流内流n 外向电流外向电流 K+外流外流 Na内流K外流上升支下降支K外流Na内流TEATTX 后电位生电性Na泵哇巴因形成的离子阻断剂AP第十二页，共二十五页。细胞电活动不同程度(chngd)去极化对膜钠电导和钾电导的影响根据上述电压钳制期间记录的钠电流(dinli)和钾电流(dinli)计算出的钠电导（ gNa ）和钾电导（ gK ）实施电压钳的程序(chngx)，膜电位（ Vm ）从维持电位 60mV 起始，迅速钳制到 40mV 、 20mV 、 0mV 、和 20mV ；第十三页，共二十五页。细胞

8、电活动n3、动作电位的产生(chnshng)过程去极相K电化学驱动力K外流(wili)K平衡(pnghng)电位静息电位后电位复极相K通透性增加复极化钠泵逆浓度转运Na+-K+Na平衡电位锋电位Na通透性增加Na内流电化学驱动力去极化通透性迅速下降局部电位阈电位刺激 再生性循环第十四页，共二十五页。细胞电活动4 4、膜对离子通透性的变化、膜对离子通透性的变化-通道通道(tngdo)(tngdo)状态：状态： 关闭（close）激活(j hu)（activation）失活（inacvtivation）复活（recovery from inactivation) 两个闸门(zhmn)的假设: Na

9、通道:m门, h门 钾通道: n门第十五页，共二十五页。细胞电活动for their discoveries concerning the function of single ion channels in cellsErwin NeherBert SakmannThe Nobel Prize in Physiology or Medicine (1991)膜片钳patch clamp技术(jsh)： 可记录出单通道电流，第十六页，共二十五页。细胞电活动负后电位(din wi)： 迅速外流的K+蓄积膜外，暂时阻碍K+外流。正后电位：生电性钠泵作用（超极化）。升支：Na+内流至接近于Na+的平

10、衡电位。 降支：由Na+内流停止、K+外流所致。 锋电位后电位(din wi)AP产生(chnshng)的机制第十七页，共二十五页。细胞电活动（三）刺激与兴奋的关系(gun x)： 兴奋：AP的产生 ; 刺激：内外环境的变化 1.刺激： 在细胞膜内施加负相电流（或膜外施加正相 电流）刺激，会引起超极化，不会引发AP； 相反，会引起去极化，引发AP； 刺激分：阈下刺激，阈刺激、阈上刺激、电紧张电位局部电位 弱阈下刺激 强阈下刺激 没通道激活总和阈刺激或阈上刺激阈电位大量的钠通道开放AP少量钠通道开放再生性循环第十八页，共二十五页。细胞电活动2.电紧张电位 electrotonic potenti

11、al： 膜电位随着跨膜电流的逐渐(zhjin)衰减而衰减的电位变化。 3，局部(jb)电位 local potential ： 在电紧张电位基础上膜去极化，但此时外向钾电流大于内向钠电流，膜电位又复极到静息电位水平的膜电位波动。 终板电位，感受器电位 电紧张电位和局部电位的特点： 不具有“全或无”现象。其幅值 随刺激强度的增加而增大。 电紧张方式扩布。其幅值随着传播(chunb)距离的增加而减小。 具有总和效应：时间性和空间性总和。 第十九页，共二十五页。细胞电活动4.阈电位：是激活电压门控性Na+通道的临界值,一般比静息(jn x) 电位小1020mV，。即阈电位先引发一定数量的 Na+通道

12、开放，Na+迅速大量内流后，再引发更多数 量的Na+通道开放，爆发AP。 当膜电位达到阈电位后，导致Na+通道开放与Na+内流之 间出现再生性循环。 第二十页，共二十五页。细胞电活动(四) 动作电位的传播AP在同一(tngy)细胞上的传导:：已兴奋部位和静息部位之间电荷移 动产生的局部电流.AP在细胞间的传播：缝隙连接第二十一页，共二十五页。细胞电活动三、 细胞兴奋(xngfn)后兴奋(xngfn)性的变化 绝对不应期：无论多强的刺激也不能再次兴奋的期间。 相对不应期：大于原先(yunxin)的刺激强度才能再次兴奋期间。 超常期：小于原先的刺激强度便能再次兴奋的期间。 低常期：大于原先的刺激强

13、度才能再次兴奋的期间。细胞内电位（ mv ）-900100%兴奋性水平abcd动作电位曲线兴奋性变化曲线第二十二页，共二十五页。细胞电活动 分 期 兴奋性 与AP对应关系 机 制绝对不应期 降至零 锋电位 钠通道失活相对不应期 渐恢复 负后电位前期 钠通道部分恢复超常期 正常 负后电位后期 钠通道大部恢复低常期 正常 正后电位 膜内电位呈超极化 机制:第二十三页，共二十五页。细胞电活动1、静息电位产生的机制2、动作电位产生的机制3、电紧张电位、局部(jb)电位的特点 4、阈电位，再生循环，局部电流5、兴奋性的周期变化Review第二十四页，共二十五页。细胞电活动内容(nirng)总结细胞的电活动。人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动（bioelectricity）。膜上有离子(lz)通道：离子(lz)流动时，有电位变化。后超极化（正后电位）。内向电流Na+内流。不同程度去极化对膜钠电导和钾电导的影响。Na通道:m门, h门。降支：由Na+内流停止、K+外流所致。具有总和效应：时间性和空间性总和。超常期：小于原先的刺激强度便能再次兴奋的期间。Review第二十五页，共二十五页。细胞电活动