第三講細(xì)胞的生物電現(xiàn)象

第三講細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第1頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-20132一、靜息電位及其產(chǎn)生機(jī)制二、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制三、動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)四、組織細(xì)胞的興奮和興奮性第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第2頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/173

人們對(duì)生物電現(xiàn)象的了解可以追溯到很久以前，對(duì)生物電現(xiàn)象的研究，促進(jìn)了人們對(duì)電學(xué)等物理知識(shí)的了解，并促進(jìn)了電測(cè)量?jī)x器的不斷發(fā)展，而這些物理科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步也使生物電研究不斷深入。-項(xiàng)輝-2013第3頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-20124生物電的存在第4頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/175

細(xì)胞的生物電現(xiàn)象主要有兩種表現(xiàn)形式，即安靜時(shí)的靜息電位和可興奮細(xì)胞受刺激時(shí)產(chǎn)生的電位變化（包括局部電位和動(dòng)作電位）。-項(xiàng)輝-2013第5頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/176-項(xiàng)輝-2013

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象PS：請(qǐng)理解這張圖，并記住這里的“RP”跟人品沒有關(guān)系一、靜息電位及其產(chǎn)生機(jī)制第6頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院-項(xiàng)輝-2013第7頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/178-項(xiàng)輝-2013第8頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/179-項(xiàng)輝-2013第9頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201310實(shí)驗(yàn)證明靜息電位取決于鉀的平衡電位第10頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201211第11頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

鈉鉀泵的活動(dòng)維持了安靜時(shí)細(xì)胞內(nèi)外的離子平衡。第12頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1713

總結(jié)以上靜息電位的形成機(jī)制，可將影響靜息電位水平的因素歸納為以下三點(diǎn)：

①膜外K＋濃度與膜內(nèi)K＋濃度的差值決定EK，因而細(xì)胞外K＋濃度的改變會(huì)顯著影響靜息電位②膜對(duì)K＋和Na＋的相對(duì)通透性可影響靜息電位的大?、垅c-鉀泵活動(dòng)的水平對(duì)靜息電位也有一定程度的影響。-項(xiàng)輝-2013第13頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1714二、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制（一）細(xì)胞的動(dòng)作電位

動(dòng)作電位（actionpotential）：細(xì)胞受到適當(dāng)?shù)拇碳r(shí)，細(xì)胞膜在靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生的一次迅速而短暫的可不衰減傳導(dǎo)的電位。第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象-項(xiàng)輝-2013第14頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1715-項(xiàng)輝-2013第15頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201216第16頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1717-項(xiàng)輝-2013第17頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1718

膜電荷分布狀態(tài)極化靜息電位存在時(shí)膜兩側(cè)保持的內(nèi)負(fù)外正的狀態(tài)。去極化

靜息電位減小甚至消失的過程。反極化膜內(nèi)電位由零變?yōu)檎档倪^程。（超射：膜內(nèi)電位由零到反極化頂點(diǎn)的數(shù)值。）復(fù)極化

去極化、反極化后恢復(fù)到極化的過程。超極化

靜息電位增大的過程。

-項(xiàng)輝-2013第18頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1719（二）動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制

1、動(dòng)作電位產(chǎn)生的鈉學(xué)說細(xì)胞受刺激時(shí)，膜對(duì)鈉的通透性增加，因膜外鈉濃度高于膜內(nèi)且受膜內(nèi)負(fù)電的吸引，故鈉內(nèi)流引起上升支直至內(nèi)移的鈉在膜內(nèi)形成的正電位（ENa)足以阻止鈉的凈移入時(shí)為止。鈉通道關(guān)閉，鉀通道仍進(jìn)一步開放，鉀外流引起AP的下降支。

隨后鈉泵工作，泵出鈉、泵入鉀，恢復(fù)膜兩側(cè)原濃度差。-項(xiàng)輝-2013第19頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201220第20頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1721

為證明膜電位產(chǎn)生的機(jī)理，實(shí)驗(yàn)中還使用了離子通道阻斷劑。四乙胺（Tetraethylammonium）能阻斷K+的通道；河豚毒（Tetrodotoxin）能阻斷Na+的通道。-項(xiàng)輝-2013第21頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1722河豚毒-項(xiàng)輝-2013第22頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

鈉通道的失活和膜電位的復(fù)極

Na通道的開放主要出現(xiàn)在去極化開始后的幾毫秒之內(nèi)，之后通道開放的概率幾乎降至零，即失活。只有當(dāng)去極化消除，通道才能解除失活而進(jìn)入功能恢復(fù)的備用狀態(tài)。2023/7/1723-項(xiàng)輝-2013第23頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201224中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院-項(xiàng)輝-2013第24頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201225第25頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象三、動(dòng)作電位的引起和傳導(dǎo)

（一）閾電位（二）電緊張電位與局部反應(yīng)

（三）動(dòng)作電位的傳導(dǎo)

（四）縫隙連接（五）神經(jīng)干的復(fù)合動(dòng)作電位

-項(xiàng)輝-2013第26頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（一）閾電位（thresholdpotential）膜內(nèi)負(fù)電位去極化到引起動(dòng)作電位的臨界值。2023/7/1727-項(xiàng)輝-2013第27頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1728

動(dòng)作電位的“全或無”性質(zhì)刺激神經(jīng)或肌肉引起動(dòng)作電位的產(chǎn)生，需要一定的強(qiáng)度。能引起動(dòng)作電位的最小刺激強(qiáng)度，稱為刺激的閾值。刺激強(qiáng)度未達(dá)到閾值，動(dòng)作電位不會(huì)發(fā)生；刺激達(dá)到閾值后，就引發(fā)動(dòng)作電位。對(duì)單一細(xì)胞而言閾上刺激并不能增大動(dòng)作電位的幅度，此外動(dòng)作電位在受刺激部位產(chǎn)生后，將沿著同一細(xì)胞膜傳播而幅度、波形不變。-項(xiàng)輝-2013第28頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1729-項(xiàng)輝-2013第29頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2023/7/1730

注意區(qū)別閾值和閾電位兩個(gè)概念。兩者都是引起組織細(xì)胞興奮的必要條件，但前者是從外部加給細(xì)胞的各種刺激的強(qiáng)度來考慮的，而后者是從組織細(xì)胞本身的膜電位的數(shù)值來考慮的。閾值的作用是使細(xì)胞膜由靜息電位除極到閾電位；而當(dāng)膜電位除極達(dá)到閾電位水平后，膜本身會(huì)以其自身的特性和速度進(jìn)一步除極，此時(shí)的除極不再依賴于原來所給刺激強(qiáng)度的大小，也不管刺激是否繼續(xù)存在。-項(xiàng)輝-2013第30頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201231（二）電緊張電位與局部反應(yīng)

第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象1、電緊張電位：隨著距原點(diǎn)距離的增加而逐漸衰減。膜本身的電學(xué)特性相當(dāng)于并聯(lián)的阻容耦合電路，跨膜電流流過時(shí)必然產(chǎn)生膜電位變化，隨著跨膜電流的逐漸衰減，膜電位也逐漸衰減，并形成一個(gè)規(guī)律的膜電位分布，注入電流處的膜電位最大，其周圍一定距離外的膜電位將作為距離的指數(shù)函數(shù)而衰減，這種由膜的被動(dòng)電學(xué)特性決定其空間分布的膜電位稱為電緊張電位。第31頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第32頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1733

刺激的極性法則：使用直流電刺激可興奮細(xì)胞，之所以能使細(xì)胞產(chǎn)生興奮，從根本上講是電刺激改變了細(xì)胞原來膜內(nèi)外之間的電位差。細(xì)胞的靜息膜電位為外正內(nèi)負(fù)，如果刺激使膜電位差值減小(去極化)．細(xì)胞則興奮；如果使膜電位差值增大(超極化)，細(xì)胞則興奮性降低(抑制)。細(xì)胞膜外使用直流電刺激細(xì)胞，通電時(shí)興奮只發(fā)生在負(fù)極，正極的興奮性下降；在持續(xù)通電期間不形成刺激；斷電時(shí)產(chǎn)生反向電流，興奮只發(fā)生在正極。-項(xiàng)輝-2013第33頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、局部電位及其特性

局部電位(Localpotential)：細(xì)胞受刺激時(shí)膜電位的輕微去極化。

1.隨閾下刺激增大而增大

2.電緊張性擴(kuò)布

3.總和現(xiàn)象2023/7/1734-項(xiàng)輝-2013第34頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第35頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月局部電位與AP的區(qū)別

局部電位動(dòng)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(jí)性“全或無”有總和效應(yīng)無衰減性傳播非衰減性傳播第36頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(三)動(dòng)作電位的傳導(dǎo)

傳導(dǎo)是指興奮在同一細(xì)胞上傳播的過程。亦稱動(dòng)作電位的擴(kuò)布。第37頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)機(jī)制

(Actionpotentialconduction)

局部電流：已興奮處和未興奮處因電位差而引起的電荷移動(dòng)。2023/7/1738+-

興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)機(jī)制是興奮部位和安靜部位之間的局部電流構(gòu)成對(duì)安靜部位的有效刺激。這一機(jī)制是可興奮細(xì)胞(包括骨骼肌、心肌和神經(jīng)細(xì)胞的無髓神經(jīng)纖維等)興奮傳導(dǎo)的共同原理。

-項(xiàng)輝-2013第38頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

局部電流學(xué)說興奮點(diǎn)膜外為負(fù)電位，膜內(nèi)為正電位，而其鄰近的非興奮區(qū)恰與此相反，于是兩區(qū)域間產(chǎn)生局部電流并使其界面處依此發(fā)生除極而產(chǎn)生動(dòng)作電位的傳播（擴(kuò)布）。2023/7/1739-項(xiàng)輝-2013第39頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

局部電流符合電緊張性擴(kuò)布的特征第40頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1741-項(xiàng)輝-2013第41頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1742-項(xiàng)輝-2013第42頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1743問題1：為什么Ap傳導(dǎo)不會(huì)衰減？有無條件限制？問題2：由于Ap可多方向、不衰減傳導(dǎo)，這樣是否會(huì)引起信號(hào)“永無休止”的自激與振蕩？-項(xiàng)輝-2013第43頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1744

有髓神經(jīng)纖維的跳躍式傳導(dǎo)也是局部電流的原理，所不同的是局部電流只能在發(fā)生興奮的朗飛結(jié)與鄰旁安靜的朗飛結(jié)之間形成，動(dòng)作電位只能在朗飛結(jié)處產(chǎn)生。-項(xiàng)輝-2013第44頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1745-項(xiàng)輝-2013第45頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第46頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

跳躍式傳導(dǎo)的速度很快，所以有髓神經(jīng)纖維的興奮傳導(dǎo)速度，要比無髓神經(jīng)纖維快得多。

興奮在同一細(xì)胞上的傳導(dǎo)特點(diǎn)有：①完整性；②多向性傳導(dǎo)；③不衰減性傳導(dǎo)。2023/7/1747-項(xiàng)輝-2013第47頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1748四、組織的興奮和興奮性（一）興奮、興奮性和可興奮細(xì)胞（二）刺激的要素和刺激引起興奮的條件（三）細(xì)胞興奮后興奮性的變化第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象-項(xiàng)輝-2013第48頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201249（一）興奮、興奮性和可興奮細(xì)胞第49頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）刺激的要素和刺激引起興奮的條件

1、

組織的結(jié)構(gòu)和機(jī)能狀態(tài)2、刺激參數(shù)：強(qiáng)度、時(shí)間、變化率

(波形、波寬、波幅)第50頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第51頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第52頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

分期興奮性與AP對(duì)應(yīng)關(guān)系機(jī)制絕對(duì)不應(yīng)期降至零鋒電位鈉通道失活相對(duì)不應(yīng)期漸恢復(fù)負(fù)后電位前期鈉通道部分恢復(fù)超長(zhǎng)期＞正常負(fù)后電位后期鈉通道大部恢復(fù)低長(zhǎng)期＜正常正后電位膜內(nèi)電位呈超極化第53頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1754

在峰電位期間，由于大多數(shù)鈉通道處于失活狀態(tài)，不可能再接受任何新的刺激而出現(xiàn)新的峰電位，這一時(shí)期稱為絕對(duì)不應(yīng)期。絕對(duì)不應(yīng)期之后為相對(duì)不應(yīng)期，標(biāo)志著一些失活的Na通道已開始恢復(fù)，這時(shí)只有那些較正常更強(qiáng)的刺激才能引起新的興奮。為什么有絕對(duì)不應(yīng)期?-項(xiàng)輝-2013第54頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1755

如何證明不應(yīng)期及興奮性變化各期的存在？-項(xiàng)輝-2013第55頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1756-項(xiàng)輝-2013第56頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1757第四節(jié)、肌細(xì)胞的收縮功能（一）興奮由神經(jīng)向肌肉的傳遞

（二）骨骼肌的收縮機(jī)制-項(xiàng)輝-2013第57頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201358（一)

興奮由神經(jīng)向肌肉的傳遞

1.神經(jīng)-肌肉接點(diǎn)的功能結(jié)構(gòu)2.神經(jīng)-肌肉傳遞過程3.影響神經(jīng)-肌接點(diǎn)興奮傳遞的因素第58頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-2013591.神經(jīng)-肌接點(diǎn)的功能結(jié)構(gòu)第59頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201360第60頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201361第61頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-2013622.神經(jīng)-肌肉傳遞過程終板電位第62頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-2013633.影響神經(jīng)-肌接點(diǎn)興奮傳遞的因素（1）影響Ach釋放的因素（2）影響Ach與受體結(jié)合的因素

（3）影響Ach.E（膽堿酯酶）作用的因素

第63頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201364（二）骨骼肌的收縮機(jī)制1.興奮-收縮耦聯(lián)

2.骨骼肌收縮的機(jī)制第64頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-2013651.興奮-收縮耦聯(lián)在以膜的電變化為特征的興奮過程和以肌纖維機(jī)械變化為基礎(chǔ)的收縮過程之間，存在著某種中介性過程把二者聯(lián)系起來，這一過程稱為興奮-收縮耦聯(lián)(excitation-contractioncoupling)。第65頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/17-項(xiàng)輝-201366興奮-收縮耦聯(lián)至少包括三個(gè)主要步驟：（1）電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細(xì)胞的深處；（2）三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞；（3）肌漿網(wǎng)(即縱管系統(tǒng))中的Ca2+釋放入胞漿以及Ca2+由胞漿向肌漿網(wǎng)的再聚積。第66頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月心肌骨骼肌橫紋肌細(xì)胞有兩套獨(dú)立的肌管系統(tǒng)

第67頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于202