生理学-细胞2

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-+ -+ -+ -+
第三节 细胞的电活动
When the recording electrode enters the axon, a negative potential difference is seen.
Inside axon +- -+ +- +- 0
-30 mV -60
-90
Amplifier
X用哇巴因抑制钠泵活动后，细胞功能发生的变化有：A B D
A、静息电位绝对值减小
B、动作电位幅度降低
C、Na+-Ca2+ 交换增加
D、胞质渗透压升高
能以不衰减的形式沿可兴奋细胞膜传导的电活动是：B
A、静受器电位
E、突触后电位
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第三节 细胞的电活动
下列关于动作电位的描述，正确的是: D A、刺激强度小于阈值时，出现低幅度动作电位 B、刺激强度达到阈值后，再增加刺激强度能使动作电位幅度
第二章 细胞的基本功能
第三节 细胞的电活动
第三节 细胞的电活动
细胞的生物电现象 一切活细胞无论处于静息或活动状态都存在着电活动，这种电 活动称为生物电。 细胞膜内外在静息状态下存在着电位差（静息电位） 在一定的刺激下，膜内外的电位差会发生变化，产生动作电位。 记录方法：
细胞外记录法 细胞内微电极记录法
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第三节 细胞的电活动
局部电位与动作电位的区别
局部电位
动作电位
阈下刺激引起 阈（上）刺激引起
钠通道少量开放 钠通道大量开放
反应等级性
“全或无”
有总和效应
无
衰减性传播
非衰减性传播
具有电紧张电位特征的电信号： 终板电位、突触后电位、感受器电位
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第三节 细胞的电活动
AP 刺激 膜上少量Na+通道开放 产 Na+顺浓度差少量内流→局部电位
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第三节 细胞的电活动
静息电位 RP范围：﹣10～﹣100mV. 骨骼肌细胞：﹣90mV， 神经细胞：﹣70mV， 平滑肌细胞：﹣55mV， RBC：﹣10mV
RP的概念：安静时存在于细胞膜两侧外正内负的电位差。
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第三节 细胞的电活动
膜电位变化中的几种状态
➢ 极化（Polarization）：膜两侧存在的内负外正的电位状态。 ➢ 去极化（Depolarization）：膜电位绝对值逐渐减小的过程。 ➢ 复极化（Repolarization）：膜电位去极化后逐步恢复极化
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第三节 细胞的电活动
细胞的 生物电 现象
+ + + + + +
一个活的细胞无论是它处于安静 状态还是活动状态都是存在电活 动，这种电活动称为生物电现象。 其中包括静息电位和动作电位。
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第三节 细胞的电活动
细胞的跨膜电位：（transmembrane potential, TMP，MP） 指存在于细胞膜两侧的电位差。 MP：静息电位（resting potential, RP）
显示：AP上升支，Na+电导增大，为内向Na+电流； AP下降支，K+电导增大，为外向K+电流。
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第三节 细胞的电活动
离子通道与细胞电活动 一、离子通道的功能状态 1、钠通道 2、三种功能状态：m门（激活门） h门（失活门）
静息态：m门关、 h门开 激活态：m门开、 h门将关 失活态：h门关、m门开
电化学驱动力：跨膜的离子浓度差和电位差的代数和。
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第三节 细胞的电活动
（二）静息电位形成的离子机制
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第三节 细胞的电活动
静息电位形成的机制
在上述条件下，K+顺浓度差从膜内向膜外扩散（负电物质不 能外移，极少Na+内移）→膜外侧形成一层正电荷（正电 位）、膜内侧为一层负电荷（负电位）→膜外侧的正电场力 与[K+]差的动力达到平衡时，K+的净通量为零，此时的MP即 RP，相当于K+的平衡电位（EK）。
生
阈电位→Na＋通道大量开放
机
再生式内流
制
AP上升支
Na+内流停+同时K+通道激活
K＋迅速外流
（AP下降支）
[Na+]i↑、[K+]O↑→ 激活Na+－K+泵
离子恢复到兴奋前水平
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第三节 细胞的电活动
AP产生机制的证明 （１） 用Nernst公式计算的ENaAP
超射值
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第三节 细胞的电活动
0.1
Measured value
EK=60log
[K+]o 140
1
10
100
[K+]o (mmol/L)
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偏差解释： ① 有少量Na+内漏（极少; Cl-）； ② 钠泵生电作用的影响
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第三节 细胞的电活动
RP机制的证明 3、用四乙铵（TEA）阻断K+通道RP或消失 4、测离子电流（I）或电导（G）
动作电位（action potential, AP）
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第三节 细胞的电活动
Zero potential difference when two electrodes are in the bath.
Reference electrode
microelectrode
0 <0.1 m
-30 mV -60
-90
Amplifier
Recording electrode
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第三节 细胞的电活动
Zero potential difference when two electrodes are in the bath.
Reference electrode
0
-30 mV -60
-90
Amplifier
Recording electrode
① 不衰减性传导 ② 双向传导 ③ 受结构、功能完整性影响 ④ 具相对不疲劳性 局部电流学说：兴奋在神经纤维上是以兴奋部位与未兴奋部位形成 的局部电流的形式传导
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第三节 细胞的电活动
钠通道的 开闭受膜 电位控制
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第三节 细胞的电活动
2、钾通道的两种状态：（无失活状态） 激活态（激活门，n门开）、 静息态（ n门关）
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第三节 细胞的电活动
神经细胞动作电位上升支形成的离子基础是：D
A、K+外流
B、Na+外流
C、Ca2+内流
D、Na+内流
E、Cl-内流
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第三节 细胞的电活动
AP的波形及构成 AP，锋电位（spike potential, SP） 构成：AP=去极相（上升支）+复极相（下降支）
/=SP+后电位（负后电位+正后电位） 幅度： |-70| +50mV=|120|Mv (-70-90 +30 +50mV)；
=|RP|+超射值(E)=|EK|+ENa
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局部电位 去极化的局部电位多是由于去极化电紧张电位和少量离子通道开放
产生的主动反应叠加而形成。 具有等级性：
➢ 局部电位值随刺激强度增强而增大，不是“全或无”的电紧 张性扩布：
➢ 向周围呈衰减性传导
具有总和效应： ➢ 没有不应期 ➢ 时间总和，多个刺激在同一部位连续给予 ➢ 空间总和，多个刺激同时在相邻部位给予
A、Na+
B、K+
C、Ca2+
D、CI-
当神经细胞处于静息电位时，电化学驱动力最小的离子是：B 当神经细胞处于静息电位时，电化学驱动力最大的离子是：C
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动作电位（action potential，AP） 指膜受刺激后在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电 位的快速而可逆的倒转和复原。
神经细胞在兴奋过程中， Na+内流和K+外流的量取决于：A
A、各自平衡电位
B、细胞的阈电位
C、钠泵活动程度
D、所给刺激强度
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第三节 细胞的电活动
下列关于电压门控Na＋通道与K＋通道共同点的叙述， 错误的是：D A、都有开放状态 B、都有关闭状态 C、都有激活状态 D、都有失活状态
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增大 C、动作电位一经产生，便可沿细胞膜作电紧张性扩布 D、传导距离较长时，动作电位的大小不发生改变
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下列情况下，能加大神经细胞动作电位幅度的是
A. 降低细胞膜阈电位
B. 增大刺激强度 C. 延长刺激持续时间
D
D. 增加细胞外液中Na+浓度
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第三节 细胞的电活动
动作电位的传播 传导：单一细胞膜上动作电位的传播。 神经冲动：传导的动作电位发生在神经纤维上。 动作电位在单一细胞上的传导特点
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AP的概念、意义 概念：指给细胞一次有效刺激，在细胞膜 RP基础上发生的一
次快速而可逆的、可向远处传播的电位波动。 意义：兴奋的标志，传播信息，触发各种外部活动。 AP产生条件 ① RP ； ② 膜两侧的离子浓度差； ③ 膜对离子的通透性： 先Na+后K+。
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状态的过程。
➢ 超极化（Hyperpolarization）：膜电位绝对值高于静息电位
的状态。
➢ 超射（Overshoot）：膜电位去极化到0电位如进一步变为正
值则称为反极化，膜电位高于0电位的部分称为超射。
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60
0
Resting potential -70 -90
Time
阈电位（threshold potential, TP） 膜去极化达到使Na+(或Ca2+)通道突然大量开放而爆发AP的 临界膜电位值。 一般比RP小10～ 20mV.
对Na+的驱动力： EM－ENa=﹣70mV－(+60mV)=﹣130mV
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电紧张电位（electrotonic potential） 定义： 指由膜的被动电学特性决定其空间分布的膜电位。（物理 因素造成的MP变化） 特征： （1）其幅度与刺激相关，无“全或无”特征； （2）呈衰减性扩布； （3）无不应期，可发生空间总和时间总和。
安静时主要是GK（PK） GK=IK/(EM－EK)
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结论 因为细胞膜在安静状态下对K＋的通透性最大，所以细胞膜 电位最接近K＋的平衡电位（EK）。
➢ RP—K+顺化学梯度由膜内向膜外扩散所形成的 电-化学平衡电位
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当达到K+平衡电位时：E A、细胞膜两侧K+浓度梯度为零 B、细胞膜外K+浓度大于膜内 C、细胞膜两侧电位梯度为零 D、细胞膜内较膜外电位相对较正 E、细胞膜内侧K+的净外流为零
下列关于动作电位的描述中，哪一项是正确的：E A、刺激强度低于阈值时，出现低幅度的动作电位 B、刺激强度达到阈值后，再增加刺激强度能使动作电位幅
度增大 C、动作电位的扩布方式是电紧张性的 D、动作电位随传导距离增加而变小 E、在不同的可兴奋细胞，动作电位的幅度和持续时间是不
同的
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2、改变膜外[K+] → MP ？ 一定范围，[K+]o RP，反之则反
Changing K+ concentration
0
-30 mV -60
-90
Amplifier
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mV
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-20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180
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（三） RP机制的证明 1、用Nernst公式计算的EK理论值与实测的RP非常接近。 Nernst公式：Ex= RT/ZF·ln[x+]o/[ x+]i R气体常数，T绝对温 度，F法拉第常数，Z原子价 在温度为29.2℃，离子价位单价时， 上式简化为Ex = 60lg[x+]o/[ x+]i 则 EK = 60lg[K+]o/[ K+]i (mV)
Membrane potential (mV)
Depolarization Hyperpolarization
Repolarization Over shoot
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静息电位产生机制 （一）离子跨膜扩散的两个条件
1、膜两侧的离子浓度差 [Na+]O 是膜内的10倍，[K+]i 是膜外的30倍 2、膜对离子的通透性 安静时，膜主要对K+通透
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AP的特性 （1）“全或无”特性 “无”：刺激小于阈值，不能产生AP； “全”：刺激达到或＞阈值 MP（RP） 阈电位爆发AP. AP一旦产生， 其不再随阈上刺激而改变，也不随传播距离的 增加而减小。 （2）不衰减传导 （3）互不融合，即SP不会发生总合
AP产生机制的证明 （２）改变膜外［Na+］， 观察AP变化
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（３）用阻断剂TTX (或TEA)，观察AP变化； 河豚毒（TTX）：钠通道特异性阻断剂 四乙胺（TEA）：钾通道特异性阻断剂 ① 观察AP变化 ？ ？ ② 观察膜电流（Im）:INa、IK（用电压钳，宏膜电流）→膜电 导（Gm）: GNa、GK．