生理第二章细胞的基本结构功能精.ppt
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1、生理第二章生理第二章细胞的胞的基本基本结构功能构功能第1页,本讲稿共35页 概概 述述 生物电(生物电(bioelectricity):一切活细胞无论处于静息一切活细胞无论处于静息状态还是活动状态都存在的电现象。状态还是活动状态都存在的电现象。跨膜电位:跨膜电位:膜内外两侧带电离子的不均匀分布和一定条膜内外两侧带电离子的不均匀分布和一定条件下离子的跨膜移动而产生的细胞膜两侧的电位差件下离子的跨膜移动而产生的细胞膜两侧的电位差u两种表现形式:两种表现形式:安静时具有的安静时具有的静息电位静息电位和受刺激时产和受刺激时产生的生的动作电位。动作电位。u细胞的生物电活动是器官生物电产生的基础。临床上细
2、胞的生物电活动是器官生物电产生的基础。临床上用于辅助性诊断用于辅助性诊断 大量细胞的总和表现大量细胞的总和表现u细胞外电位记录:如心电图、脑电图等细胞外电位记录:如心电图、脑电图等u细胞内电位记录:单细胞电位测定细胞内电位记录:单细胞电位测定第2页,本讲稿共35页CytosolExtracellularfluidCation+Anion-VoltmeterAnion-Anion-Anion-Cation+-70-0 +第3页,本讲稿共35页一、静一、静 息息 电电 位位u静息电位(静息电位(resting potential,RP)是指细胞处于静息状态时,是指细胞处于静息状态时,细胞膜两侧存在
3、的电位差。是动作电位产生的基础。细胞膜两侧存在的电位差。是动作电位产生的基础。第4页,本讲稿共35页大小一般在大小一般在大小一般在大小一般在-10 -100 mV-10 -100 mV骨骼肌细胞:骨骼肌细胞:骨骼肌细胞:骨骼肌细胞:-90 mV;-90 mV;神经细胞:神经细胞:神经细胞:神经细胞:-70-90 mV;-70-90 mV;平滑肌细胞:平滑肌细胞:平滑肌细胞:平滑肌细胞:-50-60 mV;-50-60 mV;红细胞:红细胞:红细胞:红细胞:-10 mV-10 mV绝大多数细胞的静息电位是一种均匀分布的、稳定的直绝大多数细胞的静息电位是一种均匀分布的、稳定的直绝大多数细胞的静息电
4、位是一种均匀分布的、稳定的直绝大多数细胞的静息电位是一种均匀分布的、稳定的直流电流电流电流电静息电位是活细胞的一种表现静息电位是活细胞的一种表现静息电位是活细胞的一种表现静息电位是活细胞的一种表现 各种细胞的静息电位各种细胞的静息电位一、静一、静 息息 电电 位位第5页,本讲稿共35页 静息电位产生静息电位产生静息电位产生静息电位产生的原因:的原因:的原因:的原因:uu细胞内外各种离子的浓度分布不均。细胞内外各种离子的浓度分布不均。细胞内外各种离子的浓度分布不均。细胞内外各种离子的浓度分布不均。离子离子离子离子细胞外细胞外细胞外细胞外(mmol/Lmmol/L)细胞内细胞内细胞内细胞内(mmo
5、l/Lmmol/L)NaNa+1451451818K K+3 3140140ClCl-1201207 7CaCa2+2+1.21.20.00010.0001细胞内细胞内细胞内细胞内KK浓度比细胞外高浓度比细胞外高浓度比细胞外高浓度比细胞外高20204040倍,倍,倍,倍,细胞外细胞外细胞外细胞外NaNa浓度比细胞内高浓度比细胞内高浓度比细胞内高浓度比细胞内高7 71414倍倍倍倍一、静一、静 息息 电电 位位第6页,本讲稿共35页离子分布不均产生电化学驱动力离子分布不均产生电化学驱动力离子分布不均产生电化学驱动力离子分布不均产生电化学驱动力电化学驱动力电化学驱动力电化学驱动力电化学驱动力 浓度
6、差浓度差浓度差浓度差 电位差电位差电位差电位差(代数和)(代数和)(代数和)(代数和)一、静一、静 息息 电电 位位第7页,本讲稿共35页利用利用利用利用NernstNernst公式公式公式公式可计算出各种离子的平衡电位可计算出各种离子的平衡电位可计算出各种离子的平衡电位可计算出各种离子的平衡电位 R R:气体常数;:气体常数;:气体常数;:气体常数;T T:绝对温度;:绝对温度;:绝对温度;:绝对温度;F F:法拉第常数;:法拉第常数;:法拉第常数;:法拉第常数;Z Z:原子价;:原子价;:原子价;:原子价;X X+OO :膜外离子浓度膜外离子浓度膜外离子浓度膜外离子浓度;XX+I I:膜内
7、离子浓度膜内离子浓度膜内离子浓度膜内离子浓度当离子净外流量为当离子净外流量为当离子净外流量为当离子净外流量为零零零零时,达到平衡电位时,达到平衡电位时,达到平衡电位时,达到平衡电位(E(EX X)。膜电位处于某。膜电位处于某。膜电位处于某。膜电位处于某种离子的平衡电位时,该离子电化学驱动力为零。种离子的平衡电位时,该离子电化学驱动力为零。种离子的平衡电位时,该离子电化学驱动力为零。种离子的平衡电位时,该离子电化学驱动力为零。KK+平衡电位平衡电位平衡电位平衡电位(E(EKK)=-90 -100 mV)=-90 -100 mVNaNa+平衡电位平衡电位平衡电位平衡电位(E(ENaNa)=+50
8、+70 mV)=+50 +70 mV(一)静(一)静 息息 电电 位位第8页,本讲稿共35页浓度差浓度差浓度差浓度差(动力)(动力)(动力)(动力)K K+外流外流外流外流膜内外膜内外膜内外膜内外K K+浓度比浓度比浓度比浓度比约约约约30303030 1 1 1 1(动力动力动力动力)安静时安静时安静时安静时K K+通道开通道开通道开通道开 放放放放 (通透性通透性通透性通透性)电位差电位差电位差电位差(阻力)(阻力)(阻力)(阻力)K K K K+平衡电位平衡电位平衡电位平衡电位 =即静息电位、跨膜电位、膜电位即静息电位、跨膜电位、膜电位即静息电位、跨膜电位、膜电位即静息电位、跨膜电位、膜
9、电位 E EK K随细胞外液随细胞外液K K+浓度的改变而改变浓度的改变而改变 RPRPE Ek k 原因:原因:对对对对NaNaNaNa+也有一定的通透性。也有一定的通透性。也有一定的通透性。也有一定的通透性。uu静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 主要对主要对主要对主要对K K K K+有通透性。有通透性。有通透性。有通透性。一、静一、静 息息 电电 位位第9页,本讲稿共35页u 钠泵的生电作用钠泵的生电作用 建立和维持膜两侧的离子浓度差建立和维持膜两侧的离子浓度差
10、u 影响静息电位的因素:影响静息电位的因素:1、膜内外、膜内外K+浓度差:浓度差:细胞外细胞外K+浓度浓度 静息电位静息电位 2、膜对、膜对K+和和Na+的通透性的通透性:膜对膜对 K+通透性通透性 静息电位静息电位 膜对膜对Na+通透性通透性 静息电位静息电位 3、钠泵活动的水平、钠泵活动的水平:钠泵活动钠泵活动 超极化(超极化(静息电位静息电位 )一、静一、静 息息 电电 位位第10页,本讲稿共35页膜电位变化中的几种状态膜电位变化中的几种状态 极极极极 化化化化:细胞在安静情况下保持的膜外正内负的状态细胞在安静情况下保持的膜外正内负的状态细胞在安静情况下保持的膜外正内负的状态细胞在安静情
11、况下保持的膜外正内负的状态.去极化去极化去极化去极化:静息电位减小的过程或状态静息电位减小的过程或状态静息电位减小的过程或状态静息电位减小的过程或状态.超极化超极化超极化超极化:静息电位增大的过程或状态静息电位增大的过程或状态静息电位增大的过程或状态静息电位增大的过程或状态.超超超超 射射射射:膜电位高于零电位的部分膜电位高于零电位的部分膜电位高于零电位的部分膜电位高于零电位的部分.反极化反极化反极化反极化:去极化至零电位后膜电位进一步为正值去极化至零电位后膜电位进一步为正值去极化至零电位后膜电位进一步为正值去极化至零电位后膜电位进一步为正值 复极化复极化复极化复极化:膜去极化后再向静息电位方
12、向膜去极化后再向静息电位方向膜去极化后再向静息电位方向膜去极化后再向静息电位方向恢复的过程恢复的过程恢复的过程恢复的过程.第11页,本讲稿共35页(二)动(二)动 作作 电电 位位u概念:概念:动作电位动作电位(action potential,AP)是指细胞受刺激时是指细胞受刺激时 在静息电位基础上产生的可扩布的电位变化。在静息电位基础上产生的可扩布的电位变化。u是细胞处于是细胞处于兴奋状态兴奋状态的标志。的标志。第12页,本讲稿共35页后电位后电位后电位后电位复极化复极化复极化复极化去极化去极化去极化去极化峰电位峰电位峰电位峰电位阈电位阈电位阈电位阈电位阈电位:阈电位:足够的刺激强度能触发
13、动作电位的临界膜电位值。足够的刺激强度能触发动作电位的临界膜电位值。二、动二、动 作作 电电 位位第13页,本讲稿共35页动作电位的特点:动作电位的特点:uu“全或无全或无全或无全或无”现象:现象:现象:现象:动作电位一旦产生就达到它的最大值,动作电位一旦产生就达到它的最大值,动作电位一旦产生就达到它的最大值,动作电位一旦产生就达到它的最大值,其变化幅度不会因刺激的加强而增大;其变化幅度不会因刺激的加强而增大;其变化幅度不会因刺激的加强而增大;其变化幅度不会因刺激的加强而增大;uu不衰减性传导(可传播性):不衰减性传导(可传播性):不衰减性传导(可传播性):不衰减性传导(可传播性):动作电位一
14、旦在细胞膜的某动作电位一旦在细胞膜的某动作电位一旦在细胞膜的某动作电位一旦在细胞膜的某一部位产生,就会立即向整个细胞膜传布,而它的幅度不一部位产生,就会立即向整个细胞膜传布,而它的幅度不一部位产生,就会立即向整个细胞膜传布,而它的幅度不一部位产生,就会立即向整个细胞膜传布,而它的幅度不会因为传播距离的增加而减小,可迅速扩布到整个细胞膜;会因为传播距离的增加而减小,可迅速扩布到整个细胞膜;会因为传播距离的增加而减小,可迅速扩布到整个细胞膜;会因为传播距离的增加而减小,可迅速扩布到整个细胞膜;uu脉冲式发放:脉冲式发放:脉冲式发放:脉冲式发放:连续刺激分别产生的动作电位不融合,有时连续刺激分别产生
15、的动作电位不融合,有时连续刺激分别产生的动作电位不融合,有时连续刺激分别产生的动作电位不融合,有时间间隔间间隔间间隔间间隔二、动二、动 作作 电电 位位第14页,本讲稿共35页动作电位的产生的机制动作电位的产生的机制 膜两侧对离子的电化学驱动力膜两侧对离子的电化学驱动力膜两侧对离子的电化学驱动力膜两侧对离子的电化学驱动力膜电位膜电位膜电位膜电位(E Em m)等于某种离子的平衡电位等于某种离子的平衡电位等于某种离子的平衡电位等于某种离子的平衡电位(E Ex x)时,该离子受到的时,该离子受到的时,该离子受到的时,该离子受到的电电电电-化学驱动力为零。化学驱动力为零。化学驱动力为零。化学驱动力为
16、零。因此:电因此:电因此:电因此:电-化学驱动力化学驱动力化学驱动力化学驱动力 =E=Em m EEx x 钠:钠:钠:钠:E Em m E ENaNa=70mv=70mv(+60mv+60mv)=130mv=130mv(内向)(内向)(内向)(内向)钾:钾:钾:钾:E Em m E Ek k =70mv=70mv(90mv 90mv)=+20mv =+20mv (外向)(外向)(外向)(外向)钠:钠:钠:钠:E Em m E ENaNa=+30mv=+30mv(+60mv+60mv)=30mv =30mv (内向)(内向)(内向)(内向)钾:钾:钾:钾:E Em m E Ek k =+30m
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- 生理 第二 细胞 基本 结构 功能
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