人体生理学细胞电活动-教学课件细胞电活动.ppt

人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为电活动，这种电活动称为 生物电现象生物电现象 第二节第二节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象*类型类型一、一、静息电位静息电位二、二、动作电位动作电位细胞的生物电现象和细胞的生物电现象和兴奋性兴奋性人人体体及及生生物物体体活活细细胞胞在在安安静静和和活活动动时时都都存存在在电电活活动动，这种电活动称为这种电活动称为生物电现象生物电现象（bioelectricity）细细胞胞生生物物电电现现象象是是普普遍遍存存在在的的，临临床床上上广广泛泛应应用用的的心心电电图图、脑脑电电图图、肌肌电电图图及及视视网网膜膜电电图图等等就就是是这这些些不同器官和组织活动时生物电变化的表现。不同器官和组织活动时生物电变化的表现。生物电生物电（bioelectricity)一切活组织的细胞，不论在安一切活组织的细胞，不论在安静状态还是在活动过程中均表现有静状态还是在活动过程中均表现有电的变化，这种电的变化是伴随着电的变化，这种电的变化是伴随着细胞生命活动出现的，称之为细胞生命活动出现的，称之为生物生物电。电。生物电现象产生的机制生物电现象产生的机制通透膜通透膜选择性通透膜选择性通透膜化学现象化学现象Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+ATPADP+Pi图图2-6 Na+-K+泵泵Na+-K+泵泵K+K+Na+Na+Na+通道转运与钠通道转运与钠-钾泵转运模式图钾泵转运模式图一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制（一）（一）静息电位静息电位（resting potential，RP）的概念）的概念 在细胞未受刺激时（静息状态下），存在于细胞膜在细胞未受刺激时（静息状态下），存在于细胞膜内外两侧的电位差（内外两侧的电位差（膜内为负，膜外为正膜内为负，膜外为正）（）（图图2-8）RP实验现象：实验现象：*静息状态的标志：静息状态的标志：静息电位和静息电位和极化极化（图图2-92-9）1.1.极化极化：细胞在静息时膜两侧保持内负外正的状态细胞在静息时膜两侧保持内负外正的状态。2.2.超极化超极化：以静息电位为准，若膜内电位向以静息电位为准，若膜内电位向负值增大负值增大方向方向变化。变化。3.3.去极化去极化：以静息电位为准，膜内电位向以静息电位为准，膜内电位向负值减小负值减小方向变方向变化。化。4 4.复极化复极化：细胞发生去极化后，向细胞发生去极化后，向原先的极化方向原先的极化方向恢复。恢复。从生物电来看，细胞的兴奋和抑制都以极化为基础，从生物电来看，细胞的兴奋和抑制都以极化为基础，细胞细胞去极化去极化时表现为时表现为兴奋兴奋，超极化超极化时表现为时表现为抑制抑制。膜膜电电位位(mv)+450-70-90-45极化极化超极化超极化去极化去极化图图2-9 膜电位的变化膜电位的变化复极化复极化+-A+-B+-C图图2-8 静息电位静息电位 （二）静息电位产生的机制（二）静息电位产生的机制离子流学说离子流学说 2.机制机制（图图2-10）1.条件条件（表表2-1）（1 1）静息状态下细胞膜内外离子分布不均衡）静息状态下细胞膜内外离子分布不均衡通透性：通透性：K+Cl-Na+A-Na+iNa+o1 10,K+iK+o30 1 Cl-iCl-o1 14,A-iA-o 4 1（2 2）静息状态下细胞膜对离子通透性不同）静息状态下细胞膜对离子通透性不同 细胞膜外细胞膜外 细胞膜内细胞膜内 比例比例 膜通透性膜通透性 Na+142 mmol/L 14 mmol/L 10:1 很小很小K+5 mmol/L 155 mmol/L 1:31 最大最大Cl-110 mmol/L 8 mmol/L 14:1 次之次之A-15 mmol/L 60 mmol/L 4:1 无无表表2-1 静息电位产生的条件静息电位产生的条件Na+A-K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Cl-图图2-10 静息电位产生的机制静息电位产生的机制Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-A-A-A-A-A-K+Na+Na+膜外膜外膜内膜内K+K+K+K+K+K+K+K+A-K+K+K+K+K+K+K+K+二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制（一）（一）动作电位动作电位（action potential，AP）的概念）的概念 细胞膜细胞膜受到刺激受到刺激时，在静息电位基础上发生的时，在静息电位基础上发生的一次可一次可扩步的扩步的电位变化电位变化峰电位峰电位*产生过程（产生过程（图图2-11）上升支上升支下降支下降支APAP实验现象：实验现象：膜膜电电位位(mv)+350-55-70时间时间(ms)峰电位峰电位阈电位阈电位静息电位静息电位超射超射负后电位负后电位正后电位正后电位图图2-11 动作电位的组成动作电位的组成刺激 负后电位（去极化后电位）：峰电负后电位（去极化后电位）：峰电位的下降支到达静息电位之前所经历位的下降支到达静息电位之前所经历的微小而缓慢的电位波动。的微小而缓慢的电位波动。正后电位（超极化后电位）：峰电正后电位（超极化后电位）：峰电位的下降支到达静息电位之后所经历位的下降支到达静息电位之后所经历的微小而缓慢的电位波动。的微小而缓慢的电位波动。去去 极极 化化上上 升升 支支下下降降支支动作电位产生过程动作电位产生过程刺激刺激局部电位局部电位阈电位阈电位去极化去极化零电位零电位反极化（超射）反极化（超射）复极化复极化（负、正）后电位（负、正）后电位APAP产生的基本条件产生的基本条件:膜内外存在膜内外存在NaNa+差差:NaNa+iiNaNa+O 110O 110；膜在受到膜在受到阈刺激阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加：而兴奋时，对离子的通透性增加：即电压门控性即电压门控性NaNa+通道激活而开放通道激活而开放。（二）动作电位的产生机制二）动作电位的产生机制1.1.上升支和上升支和NaNa+平衡电位（平衡电位（图图2-122-12）（1）Na+内流膜去极化达到一定数值内流膜去极化达到一定数值 （阈电位阈电位）（2）膜对膜对Na+通透性突然增大通透性突然增大 （3）Na+内流至平衡为止内流至平衡为止 （4）锋电位锋电位=Na=Na+平衡电位平衡电位图图2-12 动作电位去极化产生的机制动作电位去极化产生的机制膜外膜外膜内膜内K+A-Cl-Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+A-A-A-A-A-A-A-A-A-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+2.Na+2.Na+通道的失活和膜电位的复极（通道的失活和膜电位的复极（图图2-132-13）（1）Na+通道通道失活失活：在去极化开始后的几个毫秒内：在去极化开始后的几个毫秒内 开放（激活），随后失活开放（激活），随后失活 （2）K+通道通道开放开放：膜去极化时被激活，在：膜去极化时被激活，在Na+通道通道 失活时开放，失活时开放，K+外流，膜电位外流，膜电位 复极复极 （3）NaNa+通道的失活和膜电位的复极通道的失活和膜电位的复极构成动作电位构成动作电位 的下降支的下降支Na+A-K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Cl-Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+图图2-13 2-13 动作电位复极化产生的机制动作电位复极化产生的机制膜外膜外膜内膜内A-Cl-Na+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-K+K+Na+A-A-A-A-A-A-K+K+K+K+K+K+K+K+K+Cl-K+A-Na+图图2-14 2-14 动作电位正后电位产生的机动作电位正后电位产生的机制制膜外膜外膜内膜内A-A-A-A-A-K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+A-A-A-A-K+K+钠泵钠泵Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-ADP+PiATPK+K+Na+Na+Na+*小结：小结：1 1、上升支：、上升支：NaNa+内流（内流（NaNa+的平衡电位）的平衡电位）下降支：下降支：K K+外流外流 后电位：后电位：NaNa+-K-K+泵的活动（泵的活动（图图2-142-14）2 2、APAP的的产生是不消耗能量产生是不消耗能量的，的，APAP的的恢复是消耗能量恢复是消耗能量的的（NaNaK K泵的活动）。泵的活动）。3 3、AP=NaAP=Na的平衡电位。的平衡电位。4 4、动作电位的特点、动作电位的特点（1 1）全或无全或无（2 2）传导性传导性（3 3）不应期不应期（三）动作电位的引起与传导（三）动作电位的引起与传导 1.动作电位的引起（动作电位的引起（图图2-15）（1）阈电位阈电位的概念的概念 膜去极化到达爆发动作电位的临界膜电位称为膜去极化到达爆发动作电位的临界膜电位称为阈电位阈电位（threshold potential）*阈电位的特性阈电位的特性：引起膜上电压门控性引起膜上电压门控性NaNa+通道大量开放通道大量开放 （2）引起动作电位的）引起动作电位的条件条件：膜去极化达到阈电位膜去极化达到阈电位膜膜电电位位(mv)+350-55-70时间时间(ms)动作电位动作电位阈电位阈电位静息电位静息电位图图2-15 动作电位的引起动作电位的引起刺激刺激 2.2.动作电位的传导动作电位的传导（1）兴奋在同一细胞兴奋在同一细胞膜膜上的传导上的传导：局部电流学说（：局部电流学说（图图2-16）（2）神经冲动：）神经冲动：AP在神经纤维上的传导在神经纤维上的传导（3）传导方式：）传导方式：无髓神经纤维：近距离局部电流无髓神经纤维：近距离局部电流（图（图2-17）有髓神经纤维：跳跃式传导（有髓神经纤维：跳跃式传导（图图2-18）（4）动作电位传导特点动作电位传导特点 不衰减性传导不衰减性传导 “全或无全或无”现象现象 双向性传导双向性传导图图2-16 2-16 动作电位在同一细胞膜的传导动作电位在同一细胞膜的传导膜外膜外膜内膜内+-+-+-+-+-+-+-+-+-+兴奋在同一细胞上的传导（兴奋在同一细胞上的传导（局部电流）局部电流）图图2-17无髓鞘无髓鞘N N纤维为近距离局部电流纤维为近距离局部电流图图2-18 动作电位在有髓神经纤维的传导动作电位在有髓神经纤维的传导膜外膜外膜内膜内+-+-+-+-+-+-有髓鞘有髓鞘N N纤维为远距离纤维为远距离(跳跃式跳跃式)局部电流局部电流本章测验本章测验1.钠泵本质是钠泵本质是 A.ATP B.ATP酶酶 C.膜蛋白膜蛋白 D.Na+-K+-ATP酶酶 E.糖蛋白载体糖蛋白载体2.大分子蛋白质进入细胞膜的方式是大分子蛋白质进入细胞膜的方式是 A.单纯扩散单纯扩散 B.易化扩散易化扩散 C.主动转运主动转运 D.入胞作用入胞作用 E.以上都不对以上都不对3.葡萄糖在小肠粘膜的重吸收是通过葡萄糖在小肠粘膜的重吸收是通过 A.单纯扩散单纯扩散 B.载体易化扩散载体易化扩散 C.通道易化扩散通道易化扩散 D.主动转运主动转运 E.入胞作用入胞作用4.以静息电位为准，膜内电位向负值减小方向变化称为以静息电位为准，膜内电位向负值减小方向变化称为 A.极化极化 B.超极化超极化 C.去极化去极化 D.复极化复极化 E.超射超射5.阈电位是指阈电位是指 A.造成膜对造成膜对K+通透性突然增大的临界膜电位通透性突然增大的临界膜电位 B.造成膜对造成膜对K+通透性突然减小的临界膜电位通透性突然减小的临界膜电位 C.造成膜对造成膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位通透性突然增大的临界膜电位 D.造成膜对造成膜对Na+通透性突然减小的临界膜电位通透性突然减小的临界膜电位 E.以上都不对以上都不对本章测验答案1.D 2.D 3.D 4.C 5.C 图图2-3 载体易化扩散载体易化扩散载体载体Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+图图2-4 化学门控通道化学门控通道通通 道道+-+图图2-5 电压门控通道电压门控通道通通 道道Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+ATPADP+Pi图图2-6 Na+-K+泵泵Na+-K+泵泵K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+图图2-7 继发性主动转运继发性主动转运转运体转运体+-A+-B+-C图图2-8 静息电位静息电位膜膜电电位位(mv)+450-70-90-45极化极化超极化超极化去极化去极化图图2-9 膜电位的变化膜电位的变化复极化复极化 细胞膜外细胞膜外 细胞膜内细胞膜内 比例比例 膜通透性膜通透性 Na+142 mmol/L 14 mmol/L 10:1 很小很小K+5 mmol/L 155 mmol/L 1:31 最大最大Cl-110 mmol/L 8 mmol/L 14:1 次之次之A-15 mmol/L 60 mmol/L 4:1 无无表表2-1 静息电位产生的条件静息电位产生的条件Na+A-K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Cl-图图2-10 静息电位产生的机制静息电位产生的机制Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-A-A-A-A-A-K+Na+Na+膜外膜外膜内膜内K+K+K+K+K+K+K+K+A-K+K+K+K+K+K+K+K+膜膜电电位位(mv)+350-55-70时间时间(ms)峰电位峰电位阈电位阈电位静息电位静息电位超射超射负后电位负后电位正后电位正后电位图图2-11 动作电位的组成动作电位的组成刺激图图2-12 动作电位去极化产生的机制动作电位去极化产生的机制膜外膜外膜内膜内K+A-Cl-Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+A-A-A-A-A-A-A-A-A-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+A-K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Cl-Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+图图2-13 动作电位复极化产生的机制动作电位复极化产生的机制膜外膜外膜内膜内A-Cl-Na+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-K+K+Na+A-A-A-A-A-A-K+K+K+K+K+K+K+K+K+Cl-K+A-Na+图图2-14 动作电位正后电位产生的机制动作电位正后电位产生的机制膜外膜外膜内膜内A-A-A-A-A-K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+A-A-A-A-K+K+钠泵钠泵Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-ADP+PiATPK+K+Na+Na+Na+膜膜电电位位(mv)+350-55-70时间时间(ms)动作电位动作电位阈电位阈电位静息电位静息电位图图2-15 动作电位的引起动作电位的引起刺激图图2-16 动作电位在同一细胞膜的传导动作电位在同一细胞膜的传导膜外膜外膜内膜内+-+-+-+-+-+-+-+-+-+兴奋在同一细胞上的传导（兴奋在同一细胞上的传导（局部电流）局部电流）图图2-17无髓鞘无髓鞘N N纤维为近距离局部电流纤维为近距离局部电流图图2-18 动作电位在有髓神经纤维的传导动作电位在有髓神经纤维的传导膜外膜外膜内膜内+-+-+-+-+-+-有髓鞘有髓鞘N N纤维为远距离纤维为远距离(跳跃式跳跃式)局部电流局部电流图3-1 血液的基本组成血液血液血浆血浆血细胞血细胞红细胞红细胞白细胞白细胞血小板血小板溶质（溶质（8%9%）水（水（91%92%）血浆蛋白血浆蛋白电解质电解质非蛋白含氮化合物非蛋白含氮化合物气体气体 不含氮的小分子化合物不含氮的小分子化合物（1 1）红细胞红细胞血浆血浆全血全血白细胞白细胞血小板血小板图3-2 血细胞比容超速离心超速离心图3-3 凝血血凝块收缩血凝块收缩血清血清图3-4 渗透压H2OH2O渗透压高渗透压高渗透压低渗透压低水水0.9NaCl0.45NaCl图3-5 血浆晶体渗透压低渗低渗 溶液溶液高渗高渗 溶液溶液H2OH2O图3-6 血浆晶体渗透压与胶体渗透压的作用示意图血浆胶体渗透压血浆胶体渗透压(1.5 mmol/L)组织液胶体渗透压组织液胶体渗透压 (0.8 mmol/L)H2OH2O毛细血管毛细血管组织液组织液血浆晶体渗透压血浆晶体渗透压H2OH2O红细胞红细胞晶体渗透压晶体渗透压图3-7 红细胞的渗透脆性0.6%NaCl膨胀膨胀0.42%NaCl部分溶血部分溶血0.35%NaCl全部溶血全部溶血0.8%NaCl膨胀膨胀0.9%NaCl形态不变形态不变在在0.6%NaCl溶液中，红细胞仅出现膨胀，不会出现溶血，溶液中，红细胞仅出现膨胀，不会出现溶血，若溶血，渗透脆性若溶血，渗透脆性在在0.42%NaCl溶液中，部分红细胞溶血，若不溶血，则渗溶液中，部分红细胞溶血，若不溶血，则渗 透脆性透脆性四、血液凝固与纤维蛋白溶解四、血液凝固与纤维蛋白溶解（一）血液凝固 概念：概念：血液由流动的液体状态转变为不能流动的胶冻状态凝块的过程，血液由流动的液体状态转变为不能流动的胶冻状态凝块的过程，简称凝血简称凝血（blood coagulation）（图图3-3）实质实质：可溶性纤维蛋白原可溶性纤维蛋白原 不溶性纤维蛋白（血纤维）不溶性纤维蛋白（血纤维）网罗血细胞网罗血细胞 血凝块血凝块图3-15 ABO血型系统的抗原和抗体AB型型O型型A型型B型型ABABOABA和和B()抗抗B抗抗A()抗抗A和抗和抗B血型血型 红细胞膜上的抗原红细胞膜上的抗原 血清中抗体血清中抗体抗体：抗抗体：抗A、抗、抗B血浆中不含有与自身抗原相对应的抗体血浆中不含有与自身抗原相对应的抗体A抗原抗原B抗原抗原抗原抗原表3-2 Rh血型系统的抗原和抗体 Rh阳性阳性()()Rh阴性阴性()()可以产生抗体可以产生抗体血型血型Rh抗原抗原 抗抗Rh抗体抗体图3-16 Rh血型与输血的关系Rh()第一次第一次血液血液Rh()输血输血反应反应产生产生抗抗R h抗体抗体血液血液Rh()第二次第二次Rh()图3-17 Rh血型对妊娠的影响第二次第二次怀孕怀孕Rh（）（）母亲母亲胎儿血进入母体胎儿血进入母体母亲血液中产生抗母亲血液中产生抗Rh抗体抗体若母亲若母亲第二次第二次怀孕怀孕Rh（）（）胎儿胎儿胎儿死亡胎儿死亡或或新生儿溶血性贫血新生儿溶血性贫血第一次怀孕第一次怀孕Rh（）胎儿（）胎儿第一次第一次怀孕怀孕 产生产生抗抗Rh抗体抗体Rh抗原抗原抗抗Rh抗体抗体图3-18 ABO血型与输血关系OOAABBABAB图3-20 交叉配血试验（供血者）红细胞（供血者）红细胞100100红细胞（受血者）红细胞（受血者）1000010000血血 清（受血者）清（受血者）1000010000（供血者）血（供血者）血 清清 100 100主侧主侧次侧次侧主侧不凝，次侧不凝主侧不凝，次侧不凝:配血相合，大量输血配血相合，大量输血主侧不凝，次侧凝主侧不凝，次侧凝:基本相合，少量输血基本相合，少量输血主侧凝集主侧凝集:配血不合，禁止输血配血不合，禁止输血心室心室0.10.70.300.50收缩期收缩期舒张期舒张期心房心房0.1全心舒张期全心舒张期心脏的泵血过程心脏的泵血过程n心室的心室的收缩和射血收缩和射血过程过程n心室心室舒张与充盈舒张与充盈血过程血过程等容收缩期等容收缩期射血期射血期等容舒张期等容舒张期充盈期充盈期 (二二)心肌细胞的生物电现象心肌细胞的生物电现象问题探究问题探究:观察下图所示观察下图所示神经神经细胞及细胞及心肌心肌细胞的生细胞的生物电波形物电波形,比较二者有何不同比较二者有何不同?+KK+Na+K+Ca2+钠泵K+心室肌细胞动作电位的产生机制心室肌细胞动作电位的产生机制特点：特点：（1 1）0 0期去极缓慢，幅度小期去极缓慢，幅度小（2 2）没有明显的）没有明显的1 1期和平台期期和平台期（3 3）最大复极电位小）最大复极电位小（4 4）APAP的超射值较小的超射值较小（5 5）4 4期自动去极化速度最快期自动去极化速度最快图图7 心肌兴奋传导途径心肌兴奋传导途径