细胞基本功能精品文稿.ppt

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1、第1页，本讲稿共25页v 生物电：生物电：v 细胞水平的生物电现象有两种表现：细胞水平的生物电现象有两种表现：细胞水平的生物电现象有两种表现：细胞水平的生物电现象有两种表现：一切活组织的细胞，不论在安静状态还是在活动一切活组织的细胞，不论在安静状态还是在活动过程中均表现有电的变化，这种电变化是伴随着细过程中均表现有电的变化，这种电变化是伴随着细胞生命活动出现的，所以称为生物电。胞生命活动出现的，所以称为生物电。静息电位静息电位 动作电位动作电位第2页，本讲稿共25页一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制v 细胞的静息电位细胞的静息电位(resting potential，RP)：l

2、指细胞未受刺激时（静指细胞未受刺激时（静息状态）存在于细胞膜内息状态）存在于细胞膜内外两侧的电位差。外两侧的电位差。l 膜内电位较膜外为负膜内电位较膜外为负 的的稳定的直流电。稳定的直流电。l 范围在范围在-10-10-100mV-100mV之间之间 。第3页，本讲稿共25页一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制l去极化去极化(depolarization):l极化极化(polarization):外正内负外正内负0l超极化超极化(hyperpolarization):膜膜内电位向负值增大的方向变化。内电位向负值增大的方向变化。l反极化反极化(reversepolarization)

3、:去极去极到正值。到正值。l复极化复极化(repolarization):去极后去极后向向RPRP恢复。恢复。l超射超射(overshoot):膜电位高膜电位高于于0 0电位部分。电位部分。膜电位向膜电位向0mV0mV方向变化的过程方向变化的过程第4页，本讲稿共25页一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制v 静息电位静息电位产生的机制产生的机制 ：静息时离子的跨膜扩散静息时离子的跨膜扩散l 离子扩散与离子平衡电位：离子扩散与离子平衡电位：电化学驱动力：浓度差和电位差。电化学驱动力：浓度差和电位差。膜通透性：安静状态下膜通透性：安静状态下,膜主要对膜主要对K+K+通透。通透。扩散平衡：

4、电位差扩散平衡：电位差=浓度差浓度差,驱动力驱动力=0=0。根据根据NernstNernst公式可计算出离子平衡电位。公式可计算出离子平衡电位。第5页，本讲稿共25页一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制v 离子离子平衡电位平衡电位计算公式：计算公式：NernstNernst方程：方程：Ek k=60 log(mV)K+o K+i l K+o为膜外为膜外K+浓度浓度l K+i为膜内为膜内K+浓度浓度第6页，本讲稿共25页一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制v 影响静息影响静息电位的因素电位的因素：l 胞内、外的胞内、外的KK+:K K+o o与与 KK+i i的差值决定的

5、差值决定E EK K KK+o o E EK K l 膜对膜对K K+、NaNa+通透性通透性:K K+的通透性的通透性,则则RP,RP,更趋向于更趋向于E EK K NaNa+的通透性的通透性,则则RP,RP,更趋向于更趋向于E ENaNal Na Na+-K-K+泵的活动泵的活动，引起超极化。，引起超极化。第7页，本讲稿共25页二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制v 细胞的动作电位细胞的动作电位(Action potential,AP)：l 定义：定义：在静息电位的基础上，如果细胞受到一个适当的刺在静息电位的基础上，如果细胞受到一个适当的刺激，可触发其产生可传播的膜电位波动。激

6、，可触发其产生可传播的膜电位波动。第8页，本讲稿共25页二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制v 细胞的动作电位细胞的动作电位(Action potential,AP)：0锋电位锋电位l 升支升支（去极化相）（去极化相）l 降支（复极化相）降支（复极化相）l 锋电位：锋电位：APAP的特征和标志的特征和标志l 负后电位负后电位l 正后电位正后电位升支升支降支降支负后电位负后电位正后电位正后电位后电位后电位第9页，本讲稿共25页二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制v 单一细胞产生动作电位单一细胞产生动作电位的特点的特点：l “全或无全或无”现象：现象：刺激强度未达到阈值，动

7、作电位不会发生；只要刺激达到刺激强度未达到阈值，动作电位不会发生；只要刺激达到阈值即可产生动作电位，阈值即可产生动作电位，APAP的幅度不随刺激强度增加而增大。的幅度不随刺激强度增加而增大。l 不衰减可传播性：不衰减可传播性：APAP不仅出现在受刺激的局部，它可迅速向周围不仅出现在受刺激的局部，它可迅速向周围C C膜传播，直膜传播，直至整个细胞膜都一次产生至整个细胞膜都一次产生APAP，且大小不因传播距离而改变。，且大小不因传播距离而改变。第10页，本讲稿共25页复极化超射0mV时间膜电位30mV去极化AP产生机制产生机制静息膜电位静息膜电位insideoutsideA-A-A-A-A-A-A

8、-K+K+K+K+K+K+K+_MembraneNa+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+_Na+insideoutsideA-A-A-A-A-A-A-K+K+K+K+K+K+K+K+K+_+_Na+Na+Na+Na+ATPNa+K+K+At rest第11页，本讲稿共25页二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制v动作电位的引起动作电位的引起：vv阈电位阈电位阈电位阈电位（threshold potentialthreshold potential，TPTP）能能能能引起膜去极化和引起膜去极化和引起膜去极化和引起膜去极化和Na+Na+通道开放之间出现正反馈通道开放之间出现

9、正反馈,导致膜迅速去极化，形成导致膜迅速去极化，形成APAPAPAP的临界膜电位。的临界膜电位。l 阈电位一般比阈电位一般比RPRP小小101020mV20mV。l 如神经细胞如神经细胞RP=-70mVRP=-70mV，TP-55mVTP-55mVl 阈电位特性：阈电位特性：引起膜上电压门控性引起膜上电压门控性Na+Na+通道大量开放。通道大量开放。第12页，本讲稿共25页 Hodgkin and Huxley modelHodgkin and Huxley model (H-H model)(H-H model)mhhhh+静息状态静息状态激活激活失活失活静息状态静息状态两个门两个门两个门两

10、个门三种状态三种状态三种状态三种状态mmmhNaNa+通道的结构及功能模式通道的结构及功能模式时间、电压依赖时间、电压依赖时间、电压依赖时间、电压依赖第13页，本讲稿共25页二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制v阈强度阈强度（threshold intensity)：作用于细胞使膜的静息电位去极化到阈电位作用于细胞使膜的静息电位去极化到阈电位的刺激强度。的刺激强度。v阈刺激阈刺激：具有阈强度的刺激。具有阈强度的刺激。v阈下刺激阈下刺激：比阈强度弱的刺激比阈强度弱的刺激，引起少量的，引起少量的Na+Na+内流，从内流，从而产生较小的去极化，不引起而产生较小的去极化，不引起APAP，但

11、可引起，但可引起膜电位有所变化。膜电位有所变化。第14页，本讲稿共25页二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制v局部电位局部电位（Local potential）：阈下刺激因强度较弱而不能使膜的去极化达到阈电位，不能触发阈下刺激因强度较弱而不能使膜的去极化达到阈电位，不能触发APAP，但可引起局部电位。，但可引起局部电位。v局部局部电位的特征电位的特征：等级性：等级性：非非“全或无全或无”现象。现象。衰减性：衰减性：电紧张性扩布电紧张性扩布。总和现象总和现象 空间总和。空间总和。时间总和。时间总和。总和或叠加后的局部电位若总和或叠加后的局部电位若阈电位，则产生阈电位，则产生APAP。

12、第15页，本讲稿共25页二、动作电位及其产生机制二、动作电位及其产生机制第16页，本讲稿共25页局部电位与动作电位的比较：局部电位与动作电位的比较：局部电位与动作电位的比较：项目项目局部电位局部电位动作电位动作电位刺激强度刺激强度开放的钠通道开放的钠通道电位变化幅度电位变化幅度总和总和“全或无全或无”现象现象传播特点传播特点阈下阈下少少小（小（阈电位）阈电位）无无有有以局部电流的形式连续以局部电流的形式连续不衰减地向远处传播。不衰减地向远处传播。第17页，本讲稿共25页v无髓鞘神经纤维无髓鞘神经纤维APAP传导机制传导机制局部电流学说局部电流学说 ：三、动作电位的传导三、动作电位的传导 NF

13、NF某处产生某处产生APAP时，该处膜电位倒转，与邻近未兴奋段之间存时，该处膜电位倒转，与邻近未兴奋段之间存在一电位差在一电位差电荷移动电荷移动局部电流局部电流刺激邻近静息膜去极化到刺激邻近静息膜去极化到阈电位阈电位Na+Na+大量内流大量内流该处产生该处产生APAP。第18页，本讲稿共25页三、动作电位的传导三、动作电位的传导第19页，本讲稿共25页v有髓鞘神经纤维有髓鞘神经纤维APAP传导机制传导机制跳跃式传导跳跃式传导 ：三、动作电位的传导三、动作电位的传导有髓有髓NF传导速度传导速度无髓无髓NF 第20页，本讲稿共25页三、组织的兴奋和兴奋性三、组织的兴奋和兴奋性局部电位与动作电位的比

14、较：v兴奋兴奋（excitation）：可兴奋组织或细胞受刺激后产生生物电反应的过程。可兴奋组织或细胞受刺激后产生生物电反应的过程。v可兴奋细胞可兴奋细胞 ：凡在受刺激后能产生动作电位的细胞。如：神经、肌、凡在受刺激后能产生动作电位的细胞。如：神经、肌、腺细胞。腺细胞。v兴奋性兴奋性（excitability）：可兴奋组织或细胞受刺激后产生动作电位的能力。可兴奋组织或细胞受刺激后产生动作电位的能力。第21页，本讲稿共25页三、组织的兴奋和兴奋性三、组织的兴奋和兴奋性局部电位与动作电位的比较：v刺激刺激(stimulation)：细胞和组织所处的内外环境的变化。细胞和组织所处的内外环境的变化。刺

15、激的形式：物理刺激的形式：物理 化学化学 机械等机械等.v刺激量刺激量的三个参数的三个参数：刺激的强度；刺激的强度；刺激的持续时间；刺激的持续时间；刺激强度对时间的变化率。刺激强度对时间的变化率。在在“刺激强度对时间的变化率刺激强度对时间的变化率”固定时，在一定范围内，引固定时，在一定范围内，引起组织兴奋的刺激强度与时间呈起组织兴奋的刺激强度与时间呈反比反比。第22页，本讲稿共25页三、组织的兴奋和兴奋性三、组织的兴奋和兴奋性局部电位与动作电位的比较：v衡量细胞兴奋性大小的指标：衡量细胞兴奋性大小的指标：阈强度阈强度（threshold）：（或阈刺激（或阈刺激）在刺激时间固定时，引起组织兴奋即

16、产生动作电位的最小刺激在刺激时间固定时，引起组织兴奋即产生动作电位的最小刺激强度称为阈强度。强度称为阈强度。第23页，本讲稿共25页三、组织的兴奋和兴奋性三、组织的兴奋和兴奋性局部电位与动作电位的比较：v细胞兴奋后兴奋性的变化：细胞兴奋后兴奋性的变化：绝对不应期绝对不应期(相当于锋电位相当于锋电位)(absolute refractory period)兴奋性兴奋性0 0相对不应期相对不应期(相当于负后电位相当于负后电位)（relative refractory period）正常正常 兴奋性兴奋性00超常期超常期(相当于负后电位相当于负后电位)（supranormal period）兴奋性兴奋性 正常正常低常期低常期(相当于正后电位相当于正后电位)（subnormal period）兴奋性兴奋性 正常正常第24页，本讲稿共25页The End第25页，本讲稿共25页