中职护理专业第二章细胞的基本功能2生物电现象
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生理学 第二章 细胞的基本功能
Na
+
2. 继发性主动转运
方向： 低→高 介导蛋白质：转运蛋白 分类： 同向转运 逆向转运 转运物质举例：
Na
+
葡萄糖(小肠上皮、肾小 管上皮)、氨基酸
小分子物质跨膜运输方式的比较
单纯扩散 运输方向 载体 能量 举例 顺浓度梯度 不需要 不耗能 O2、CO2、H2O、 甘油、乙醇、苯 等 易化扩散 顺浓度梯度 需要 不耗能 葡萄糖进入红细 胞 主动转运 逆浓度梯度 需要 耗能 Na+、K+、Ca+等 离子； 小肠吸收葡萄糖、 氨基酸等
静息状态下细胞膜对K+的通透性最大
3)膜外正电变为流动阻力
4)当动力(浓度差)=阻力(电位 差)时，跨膜流动停止
5)达到 K+的电－化学平衡电位，
即 K+平衡电位。
结论：静息电位相当于K+平衡电位
3. 静息电位小结
1) K+外流是静息电位形成的主要原因，静息电位接近于K+的 电－化学平衡电位。 2) 静息状态时细胞膜对Na+也有一定的通透性，通常静息电位 略低于K+平衡电位。 3)静息电位=极化状态，是一个现象的两种表达方式。 4)静息电位的大小主要受细胞内外K+浓度的影响，细胞代谢障 碍也可影响静息电位。
一、小分子物质和离子的跨膜转运
二、大分子物质和颗粒物质的跨膜转运
一、小分子物质和离子的跨膜转运
(一)被动转运
(二)主动转运
(一)被动转运
概念： 是指物质从高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差）的跨膜 转运形式，转运过程不需要细胞代谢提供能量，其动力为细 胞膜两侧存在的浓度差(或电位差)。 分类： 1．单纯扩散（不需膜蛋白辅助） 2．易化扩散（需膜蛋白辅助）
+
2. 继发性主动转运
方向： 低→高 介导蛋白质：转运蛋白 分类： 同向转运 逆向转运 转运物质举例：
Na
+
葡萄糖(小肠上皮、肾小 管上皮)、氨基酸
小分子物质跨膜运输方式的比较
单纯扩散 运输方向 载体 能量 举例 顺浓度梯度 不需要 不耗能 O2、CO2、H2O、 甘油、乙醇、苯 等 易化扩散 顺浓度梯度 需要 不耗能 葡萄糖进入红细 胞 主动转运 逆浓度梯度 需要 耗能 Na+、K+、Ca+等 离子； 小肠吸收葡萄糖、 氨基酸等
静息状态下细胞膜对K+的通透性最大
3)膜外正电变为流动阻力
4)当动力(浓度差)=阻力(电位 差)时，跨膜流动停止
5)达到 K+的电－化学平衡电位，
即 K+平衡电位。
结论：静息电位相当于K+平衡电位
3. 静息电位小结
1) K+外流是静息电位形成的主要原因，静息电位接近于K+的 电－化学平衡电位。 2) 静息状态时细胞膜对Na+也有一定的通透性，通常静息电位 略低于K+平衡电位。 3)静息电位=极化状态，是一个现象的两种表达方式。 4)静息电位的大小主要受细胞内外K+浓度的影响，细胞代谢障 碍也可影响静息电位。
一、小分子物质和离子的跨膜转运
二、大分子物质和颗粒物质的跨膜转运
一、小分子物质和离子的跨膜转运
(一)被动转运
(二)主动转运
(一)被动转运
概念： 是指物质从高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差）的跨膜 转运形式，转运过程不需要细胞代谢提供能量，其动力为细 胞膜两侧存在的浓度差(或电位差)。 分类： 1．单纯扩散（不需膜蛋白辅助） 2．易化扩散（需膜蛋白辅助）
3第二章 细胞的基本功能(二)
教学过程
教学内容设计意图
新课导入（5分钟）
展示生物电在临床工作中的应用
心电图
脑电图
肌电图
师：提问
同学们对这些检查哪个比较熟悉，为什么？生：讨论并回答问题
静息电位及其产生机制（15分钟）
静息电位=极化
超极化去极化反极化=超射复极化静息电位主要是K+外流形成的电-化学平衡电位用图片展示引起学生兴趣，通过讨论提高学习期望。
模型图片，加深理解。
教学内容设计意图动作电位及其产生机制（20分钟）
上升支 Na+内流
下降支 K+外流由
阈电位
动作电位传导特点：不衰减性、双向性、全或无现象
肌细胞的收缩功能（30分钟）
骨骼肌收缩的机制
兴奋-收缩偶联
骨骼肌收缩的形式
影响骨骼肌收缩的因素
师：提问
同学们按照教材描述来演示一下等长收缩和等张收缩展示一首“诗”，将动作电位的几个数值包含进去，活跃课堂气氛，加深学生记忆。
模型图片，加深理解。
生理学基础细胞的基本功能
3.动作电位的产生机制
（1）动作电位产生的条件 ①膜内外存在[Na+]的浓度差:
[Na+]i＜[Na+]O ≈ 1∶10； 即细胞膜外Na+浓度比细胞膜内高10倍左右。 ②膜受到刺激时，对Na+的通透性突然增加：
即细胞膜上的电压门控性Na+通道激活开放。
细胞膜电压门控性Na+通道激活开放，Na+内流
生理学基础
第二章 细胞的基本功能
人民卫生出版社
章目录
1 细胞膜的物质转运功能 2 细胞的生物电现象 3 肌细胞的收缩功能
重点与难点
细胞膜转运物质的主要方式及特点； 静息电位和动作电位的概念和产生的离子基础。
细胞生物电产生原理 ； 骨骼肌收缩机制。
细胞是构成人体最基本的结构和功 能单位。人体各器官和系统的功能活动 都与构成该器官和系统的细胞群体密不 可分。人体内共有10^14个，按其功能 可分为两百余种。每一种细胞主要执行 一种特定的功能，也有的细胞可执行多 种功能，但对所有细胞或某些细胞群体 而言，许多基本的功能活动具有普遍性。
动作电位 兴奋状态 —— 动作电位(AP)
1.细胞的跨膜静息电位：(RP) 静息电位:细胞处于安静状态时，膜内外 存在的电位差。 静息电位的范围： -10 ～ -100mV之间 极 化:以膜为界，外正内负的状态。
一、静息电位(RP)
（一）静息电位的概念 v 安静时细胞膜两侧的电位差 v 神经细胞、骨骼肌细胞 -70mV～-90mV v 平滑肌细胞：-55mV v 红细胞：-10mV
膜两侧该物质的浓度差（高→低）
转运速率取决于 膜对该物质的通透性
脂溶性 小分子
2.转运的物质 O2、CO2
2-2细胞信号转导和生物电现象
（乙）当A电极位于细胞 膜外， B电极插入膜内时， 有电位改变，证明膜内、 外间有电位差。
细胞间信号
电突触（双向传递，速度快）
电信号 —缝隙连接 闰盘（心肌细胞同步活动）
水溶性：如递质、含氮类激素、
化学信号
细胞因子等
脂溶性：如类固醇激素等
本节只讨论非脂溶性物质介导的信号转导方式 1、离子通道型受体介导的信号转导 2、G-蛋白耦联受体介导的信号转导 3、酶耦联受体介导的信号转导
1、离子通道受体介导的信号转导
cAMP信号通路
神经递质、激素等（第一信使）
与G蛋白偶联受体结合
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cAMP（第二信使）
激活蛋白激酶A
细胞内生物效应
第二信使 AT P
3.酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体也是一种跨膜蛋白，但每个受体分子 只有1次穿膜,也称为单次跨膜受体或单个跨膜α螺旋受体。 它往往既有与信号分子结合的位点，起受体的作 用，又具有酶的催化作用，通过它们的这种双重
膜电位的两种表现形式： 静息电位(RP) 动作电位(AP)
1. 静息电位：(Resting Potential,RP) 静息电位:细胞处于静息状态时，膜两侧 存在着外正内负的电位差。
极 化:细胞在静息状态下，膜外带正电、膜内 带负电（外正内负）的状态。
• 静息电位的数值 一般相当稳定，呈直流电位 细胞不同，RP的数值也不同
第二章 细胞的基本功能
1 细胞膜的物质转运功能
2
细胞的信号转导
3
细胞的电活动
4
肌细胞的收缩
第二节 细胞的信号转导
细胞间信号转导的定义: 外界信号作用于细胞时，通常不进入细胞或直接影响细胞内 过程，而是通过细胞膜特殊蛋白质分子的变构（类固醇激素和甲状 腺激素除外），将外界信号转导为新的信号形式传递到膜内，引起 细胞功能改变（电反应或其他变化），称为跨膜信号转导。
细胞间信号
电突触（双向传递，速度快）
电信号 —缝隙连接 闰盘（心肌细胞同步活动）
水溶性：如递质、含氮类激素、
化学信号
细胞因子等
脂溶性：如类固醇激素等
本节只讨论非脂溶性物质介导的信号转导方式 1、离子通道型受体介导的信号转导 2、G-蛋白耦联受体介导的信号转导 3、酶耦联受体介导的信号转导
1、离子通道受体介导的信号转导
cAMP信号通路
神经递质、激素等（第一信使）
与G蛋白偶联受体结合
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cAMP（第二信使）
激活蛋白激酶A
细胞内生物效应
第二信使 AT P
3.酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体也是一种跨膜蛋白，但每个受体分子 只有1次穿膜,也称为单次跨膜受体或单个跨膜α螺旋受体。 它往往既有与信号分子结合的位点，起受体的作 用，又具有酶的催化作用，通过它们的这种双重
膜电位的两种表现形式： 静息电位(RP) 动作电位(AP)
1. 静息电位：(Resting Potential,RP) 静息电位:细胞处于静息状态时，膜两侧 存在着外正内负的电位差。
极 化:细胞在静息状态下，膜外带正电、膜内 带负电（外正内负）的状态。
• 静息电位的数值 一般相当稳定，呈直流电位 细胞不同，RP的数值也不同
第二章 细胞的基本功能
1 细胞膜的物质转运功能
2
细胞的信号转导
3
细胞的电活动
4
肌细胞的收缩
第二节 细胞的信号转导
细胞间信号转导的定义: 外界信号作用于细胞时，通常不进入细胞或直接影响细胞内 过程，而是通过细胞膜特殊蛋白质分子的变构（类固醇激素和甲状 腺激素除外），将外界信号转导为新的信号形式传递到膜内，引起 细胞功能改变（电反应或其他变化），称为跨膜信号转导。
中职护理专业第二章细胞的基本功能
线粒体在能量代谢中作用
能量供应
线粒体是细胞内的“动 力工厂”，通过氧化磷 酸化过程为细胞提供所 需的ATP能量。
热量产生
在线粒体内进行的氧化 磷酸化过程中，部分能 量以热能形式释放，维 持体温和提供细胞代谢 所需的热量。
调控细胞代谢
线粒体通过调节 ATP/ADP比值和细胞内 氧化还原状态，参与细 胞代谢的调控过程。
溶酶体功能
溶酶体主要参与细胞内的消化过程， 能分解衰老、损伤的细胞器以及吞噬 并杀死侵入细胞的病毒或病菌。
自噬作用机制和生理意义
自噬作用定义与分类
自噬作用是细胞通过形成双层膜结构的自噬小体，包裹部分细胞质和细胞内需 降解的细胞器，然后与溶酶体融合并降解其所包裹的内容物，以实现细胞本身 的代谢需要和某些细胞器的更新。
神经退行性疾病
神经元细胞增殖异常或凋亡增加导致的疾病，如 帕金森病、阿尔茨海默病等。
抗肿瘤药物对增殖调控影响
化疗药物
通过干扰DNA合成、破坏细胞周期调控等机制抑制肿瘤细胞增殖，如烷化剂、抗代谢药物等。
靶向治疗药物
针对特定分子靶点设计的药物，如针对EGFR、HER2等受体的单克隆抗体或小分子抑制剂。
线粒体相关疾病及药物治疗
01
线粒体疾病分类
线粒体疾病可分为遗传性和获得性两大类，其中遗传性线粒体疾病主要
是由于线粒体DNA或核DNA突变所致。
02
线粒体疾病症状
线粒体疾病临床表现多样，可累及多个器官系统，如神经系统、肌肉系
统、心血管系统等，严重时可导致死亡。
03
药物治疗
针对线粒体疾病的治疗药物主要包括抗氧化剂、辅酶Q10、维生素C等，
包括正反馈和负反馈调节，以及信号 转导途径的交叉对话和整合。
第二章 细胞的基本功能
7.细胞膜内、外正常的Na+和K+浓度差的形成和维持是由于（ ） A. 膜在安静时对K+通透性大 B. 膜在兴奋时对Na+通透性增加 C. Na+ 、 K+易化扩散的结果 D. 膜上钠-钾泵的作用 E. 膜上ATP的作用 8.下列关于钠泵生理作用的叙述,错误的是( ) A. 可逆浓度差和电位差将进入细胞内的Na+移出膜外 B. 可顺浓度差使细胞外的K+转入膜内 C. 由于从膜内移出Na+可防止水分子进入细胞内 D. 造成细胞内高K+,使许多代谢反应得以进行 E. 可造成膜两侧的离子势能贮备
一、G蛋白耦联受体介导的信号转导 （一）信号分子
1. G蛋白
2. G蛋白耦联受体
3. G蛋白效应器
4. 第二信使
5. 蛋白激酶
1. G蛋白
即鸟苷酸结合蛋白，是 耦联细胞膜受体和蛋白效 应器的膜蛋白。
结构特征： ① 由α、β和γ三个亚单位组成，α亚单位 起催化作用； ② 有鸟苷酸结合位点；与受体及效应蛋白的 作用位点； ③ 有GTP酶活性； ④ 两种存在形式：与GDP结合的非活性形 式；与 GTP结合活性形式。
2. G蛋白耦联受体
受体：细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子（配体） 并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质 。 其中一类受体需在G蛋白介导作用下才能完成其信号 转导功能，称为G蛋白耦联受体。 结构：一条多肽链，7个跨膜α-螺旋，膜外N末端，膜内C末端 作用：与配体结合后能结合并激活G蛋白
5. 蛋白激酶
能催化蛋白质磷酸化的一类酶。按作用底物分为：
①丝/苏氨酸蛋白激酶；（主要）②酪氨酸蛋白激酶。
蛋白质磷酸化的作用：
① 使酶活性改变→代谢改变； ② 通道开放→膜电位改变→兴奋性改变；
一、G蛋白耦联受体介导的信号转导 （一）信号分子
1. G蛋白
2. G蛋白耦联受体
3. G蛋白效应器
4. 第二信使
5. 蛋白激酶
1. G蛋白
即鸟苷酸结合蛋白，是 耦联细胞膜受体和蛋白效 应器的膜蛋白。
结构特征： ① 由α、β和γ三个亚单位组成，α亚单位 起催化作用； ② 有鸟苷酸结合位点；与受体及效应蛋白的 作用位点； ③ 有GTP酶活性； ④ 两种存在形式：与GDP结合的非活性形 式；与 GTP结合活性形式。
2. G蛋白耦联受体
受体：细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子（配体） 并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质 。 其中一类受体需在G蛋白介导作用下才能完成其信号 转导功能，称为G蛋白耦联受体。 结构：一条多肽链，7个跨膜α-螺旋，膜外N末端，膜内C末端 作用：与配体结合后能结合并激活G蛋白
5. 蛋白激酶
能催化蛋白质磷酸化的一类酶。按作用底物分为：
①丝/苏氨酸蛋白激酶；（主要）②酪氨酸蛋白激酶。
蛋白质磷酸化的作用：
① 使酶活性改变→代谢改变； ② 通道开放→膜电位改变→兴奋性改变；
细胞的基本功能—细胞生物电现象(生理学课件)
膜对K+和Na+的相对通透性 钠泵的活动水平
静息状态下细胞膜内外主要离子分布及膜对离子通透性
主要 离子
离子浓度
（mmol/L）
膜内 膜外
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
Na+ 14 142 1:10 通透性很小
K+ 155 5Fra bibliotek31:1
通透性大
Cl- 8 A- 60
110 1:14 15 4:1
（三）产生条件
产生条件：去极化达到阈电位，即能使Na+通道大量 开放并触发动作电位的膜电位临界值
产生方式： ①一次阈刺激或阈上刺激， ②多次连续的阈下刺激总和
局部兴奋：细胞膜受到阈下刺激时，由少量Na+ 通道激活产生的轻度去极化膜电位波动
特征：①等级性电位：即其幅度与刺激强度有关 ②衰减式传导：不能远传 ③没有不应期：可时间和空间总和
传播的去极化波动。 后电位：锋电位下降支在恢复到静息电位之前出现的缓慢、低幅度的电位波动。 阈电位：能够触发动作电位的临界膜电位。
（二）产生机制
前提：①膜两侧离子分布不均衡 ②细胞受刺激发生兴奋时对Na+的通透性增加， 即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。
机制: 去极化：Na+内流形成的电-化学平衡电位 复极化：K+外流 负后电位：K+快速外流造成膜外暂时堆积， 致使K+继续外流速度减慢。 正后电位：钠泵活动增强
二、动作电位
技能目标
能运用本章所学细胞生物电的相关知识，解释低钾血症和高钾血症患者肌无力的机制。 能运用本章所学兴奋性在同一细胞上传导的知识，分析神经纤维脱髓鞘疾病患者的临床表现。
静息状态下细胞膜内外主要离子分布及膜对离子通透性
主要 离子
离子浓度
（mmol/L）
膜内 膜外
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
Na+ 14 142 1:10 通透性很小
K+ 155 5Fra bibliotek31:1
通透性大
Cl- 8 A- 60
110 1:14 15 4:1
（三）产生条件
产生条件：去极化达到阈电位，即能使Na+通道大量 开放并触发动作电位的膜电位临界值
产生方式： ①一次阈刺激或阈上刺激， ②多次连续的阈下刺激总和
局部兴奋：细胞膜受到阈下刺激时，由少量Na+ 通道激活产生的轻度去极化膜电位波动
特征：①等级性电位：即其幅度与刺激强度有关 ②衰减式传导：不能远传 ③没有不应期：可时间和空间总和
传播的去极化波动。 后电位：锋电位下降支在恢复到静息电位之前出现的缓慢、低幅度的电位波动。 阈电位：能够触发动作电位的临界膜电位。
（二）产生机制
前提：①膜两侧离子分布不均衡 ②细胞受刺激发生兴奋时对Na+的通透性增加， 即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。
机制: 去极化：Na+内流形成的电-化学平衡电位 复极化：K+外流 负后电位：K+快速外流造成膜外暂时堆积， 致使K+继续外流速度减慢。 正后电位：钠泵活动增强
二、动作电位
技能目标
能运用本章所学细胞生物电的相关知识，解释低钾血症和高钾血症患者肌无力的机制。 能运用本章所学兴奋性在同一细胞上传导的知识，分析神经纤维脱髓鞘疾病患者的临床表现。
细胞的基本功能
全恢复至静息电位水平
二、细胞的兴奋性与兴奋的概念
兴奋性：在内、外环境因素作用下， 兴奋性：在内、外环境因素作用下，细胞具有产生 膜电位变化的能力或特性。 膜电位变化的能力或特性。 可兴奋细胞： 可兴奋细胞： 兴奋性的周期性变化： 兴奋性的周期性变化：绝对不应期 超常期 低常期 相对不应期
阈值、 三、阈值、阈电位与峰电位
1. 动作电位的概念 动作电位（ potential）： ）：可兴奋组 动作电位（action potential）：可兴奋组 织接受刺激而发生兴奋时， 织接受刺激而发生兴奋时，细胞膜原有的极化状 态立即消失， 态立即消失，并在膜的内外两侧发生一系列的电 位变化，这种变化的电位称为动作电位。 位变化，这种变化的电位称为动作电位。
（三）生物电产生的机制 1、静息电位形成的机理 细胞内的K 细胞内的K+在细胞膜内外浓度差作用下携带正电 荷外流，当膜内外K 浓度差（ 外流动力） 荷外流，当膜内外K+浓度差（K+外流动力）和K+外流 所形成的电位差（K+外流阻力）达到动态平衡时，K+ 动态平衡时 所形成的电位差（ 外流阻力）达到动态平衡 的净通量为零， 的净通量为零，此时所形成的电位差稳定于某一数值 而不再增加，即形成静息电位； 而不再增加，即形成静息电位；所以说静息电位实质 外流所形成的跨膜电位。 为K+外流所形成的跨膜电位。
第二节
骨骼肌的收缩功能
极化（ ）：静息状态下 极化（polarization）：静息状态下，细胞膜 ）：静息状态下， 外为正电位，膜内为负电位的状态，称为极化。 外为正电位，膜内为负电位的状态，称为极化。 去极化（ ）：生物膜受到刺激或损 去极化（depolarization）：生物膜受到刺激或损 ）： 伤后，膜内外的电位差逐渐减小，极化状态逐步消除， 伤后，膜内外的电位差逐渐减小，极化状态逐步消除， 直到为零，此过程称为去极化。 直到为零，此过程称为去极化。 反极化（ ）：膜内电位变正 反极化（depolarization）：膜内电位变正，膜外 ）：膜内电位变正， 电位变负的现象。 电位变负的现象。 复极化（ ）：由去极化状态恢复到静 复极化（repolarization）：由去极化状态恢复到静 ）： 息时膜外为正、膜内为负的极化状态的过程， 息时膜外为正、膜内为负的极化状态的过程，称为复 极化。 极化。 超极化（ ）：原有极化程度增强 超极化（hyperpolarization）：原有极化程度增强， ）：原有极化程度增强， 静息电位的绝对值增大，兴奋性降低的状态。 静息电位的绝对值增大，兴奋性降低的状态。
2020生理学基础系列课件之二细胞的基本功能(2生物电现象3肌细胞收缩功能)
背诵作业
1.钠泵的工作过程和生理意义。 2.静息电位的定义和产生机制。 3.动作电位的定义和产生机制。
书面作业
1. 细胞膜的跨膜物质转运方式有几种？请用结构图的方式表 现出来。
2. 结合表格2-1，列表分析各种转运方式的定义、转运物质、 具体举例、是否需要膜蛋白、物质转运方向及是否耗能。
3. 什么是钠泵？钠泵的工作机制和生理意义是什么？ 4. 静息电位的定义？其产生机制和条件是什么？ 5. 分别简述极化状态、超级化、复极化、去极化的定义。 6. 简述动作电位的定义、意义及产生机制。 7. 对比分析局部电位和动作电位的特点。 8. 什么是兴奋-收缩偶联？其结构基础和关键物质分别是什么？
钾+ 浓度差 多
正电荷少
细胞内
钠+ 多
钾+
电位差
正电荷多
细胞外
安静状态下，钾离子顺浓度差 流到细胞外，因此产生了电流， 并且是膜内负电荷增多，膜外 正电荷增多，细胞膜内外的电 位差逐渐增大， 最终当促使钾离子外流的浓度 差与促使钾离子内流的电位差 达到平衡时，钾+达到了动态的 平衡稳定， 此时，细胞呈内负外正状态.
3. 过程：
上升支
去极化 反极化 峰电位 超射
下降支 复极化
（二）动作电位是如何产生的呢？ 当我们手不小心碰到开水时， 会马上收回手臂。
浓度差
K++
电位差 浓度差
+30mV +0mV
Na+ -70mV
电位差
S(时间）
动画
K++
Na+
+30mV
K+
+0mV
Na+ -70mV
生理学2 细胞的基本功能22.2 细胞的生物电现象
膜内
Na+ Cl 13 -30
膜外
离子浓度差=电位差
在静息状态下，细 胞膜内K+的高浓度和安静 时膜主要对K+的通透性， 是大多数细胞产生和维持 静息电位的主要原因。
※ 静息电位和K+平衡电位
（1）静息状态下细胞膜对K+有通透性 （2） K+经细胞膜易化扩散（外流） （3）扩散到膜外的K+形成阻碍K+继续扩散的正电场力 （4）达到K+的电-化学平衡电位 （5）改变细胞外K+浓度将影响RP值
扩步的电位变化。
峰电位 +35
膜 电
0
位
超射
阈电位 -55
静息电位 -70
负后电位 正后电位
(mv)
时间 (ms)
第一阶段：动作电位上升支的形成
由于刺激引起膜对Na+的通透性 瞬间增大（Na+通道被激活，对K+通 透性减小），膜外的Na+内流，使膜 电位由-70mV增加至0mV，进而上升 为+30mV，Na+通道随之失活。此时 的电位即为动作电位，亦是Na+的平 衡电位。
课后作业
一、名词解释 静息电位 动作电位
二、问答题 1、简述动作电位传导的特点 2、单号：静息电位产生机制 双号：动作电位产生机制
Thank you!
Na+
Na+
Cl-
Na+ Na+
Na+NaC+ Nl-a+
Cl-
Na+ ClNa+
Na+ Na+ Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+ Cl 13 -30
膜外
离子浓度差=电位差
在静息状态下，细 胞膜内K+的高浓度和安静 时膜主要对K+的通透性， 是大多数细胞产生和维持 静息电位的主要原因。
※ 静息电位和K+平衡电位
（1）静息状态下细胞膜对K+有通透性 （2） K+经细胞膜易化扩散（外流） （3）扩散到膜外的K+形成阻碍K+继续扩散的正电场力 （4）达到K+的电-化学平衡电位 （5）改变细胞外K+浓度将影响RP值
扩步的电位变化。
峰电位 +35
膜 电
0
位
超射
阈电位 -55
静息电位 -70
负后电位 正后电位
(mv)
时间 (ms)
第一阶段：动作电位上升支的形成
由于刺激引起膜对Na+的通透性 瞬间增大（Na+通道被激活，对K+通 透性减小），膜外的Na+内流，使膜 电位由-70mV增加至0mV，进而上升 为+30mV，Na+通道随之失活。此时 的电位即为动作电位，亦是Na+的平 衡电位。
课后作业
一、名词解释 静息电位 动作电位
二、问答题 1、简述动作电位传导的特点 2、单号：静息电位产生机制 双号：动作电位产生机制
Thank you!
Na+
Na+
Cl-
Na+ Na+
Na+NaC+ Nl-a+
Cl-
Na+ ClNa+
Na+ Na+ Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
细胞的生物电现象
第二章 细胞的基本功能
天津中医学院基础医学院生理教研室
E-mail : zhou4715@
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞跨膜物质转运
第二节 细胞跨膜信号转导功能 第三节 细胞生物电现象
第四节 肌细胞的收缩功能
基本要求
掌握: 1、细胞静息电位和动作电位的产生原理 2、动作电位的引起及兴奋在同一细胞上的传导机制
超极化（hyperpolarization）：增加、加强
静息电位增大的过程
（二）动作电位（ Na+的平衡电位）
1、概念：细胞受刺激后，膜两侧电位发生的一次快速倒转和复 原，动作电位是细胞产生兴奋的标志。 2、组成：锋电位(spike)与后电位
锋电位 后电位
上升支：去极相
下降支：复极相
负后电位 正后电位
2）局部兴奋
概念：细胞受到阈下刺激时，只能在受刺激的局部 出现一个较小的去极化过程，也称局部电位
特点： 受刺激后去极化未达到阈电位水平 不是“全或无”，呈现等级性 可以总合 不是“不衰减性传导”，呈现电紧张性扩布
多个阈下刺激在同 一部位连续给予
多个阈下刺激在相 邻部位同时给予
兴奋性: （Excitability）
活细胞、组织或有机体接受刺激发生反应的能力 可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的能力
可兴奋组织 : 神经、肌肉和腺体 反应 ： 兴奋或抑制
兴奋：可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的过程， 兴奋产生的标志就是爆发了一次动作电位
3、刺激（stimulus）
定义：引起机体发生反应的内、外环境的变化
复习思考题
基本概念：
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第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞跨膜物质转运
第二节 细胞跨膜信号转导功能 第三节 细胞生物电现象
第四节 肌细胞的收缩功能
基本要求
掌握: 1、细胞静息电位和动作电位的产生原理 2、动作电位的引起及兴奋在同一细胞上的传导机制
超极化（hyperpolarization）：增加、加强
静息电位增大的过程
（二）动作电位（ Na+的平衡电位）
1、概念：细胞受刺激后，膜两侧电位发生的一次快速倒转和复 原，动作电位是细胞产生兴奋的标志。 2、组成：锋电位(spike)与后电位
锋电位 后电位
上升支：去极相
下降支：复极相
负后电位 正后电位
2）局部兴奋
概念：细胞受到阈下刺激时，只能在受刺激的局部 出现一个较小的去极化过程，也称局部电位
特点： 受刺激后去极化未达到阈电位水平 不是“全或无”，呈现等级性 可以总合 不是“不衰减性传导”，呈现电紧张性扩布
多个阈下刺激在同 一部位连续给予
多个阈下刺激在相 邻部位同时给予
兴奋性: （Excitability）
活细胞、组织或有机体接受刺激发生反应的能力 可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的能力
可兴奋组织 : 神经、肌肉和腺体 反应 ： 兴奋或抑制
兴奋：可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的过程， 兴奋产生的标志就是爆发了一次动作电位
3、刺激（stimulus）
定义：引起机体发生反应的内、外环境的变化
复习思考题
基本概念：
高教版中职生理学基础(第4版)《细胞的基本功能》PPT课件
非脂溶性或脂溶性很小的物质,需膜蛋白 的帮助,顺浓度差的跨膜转运。
分类:
①通道转运 ②载体转运
1、通道转运
体液中的离子在膜通道蛋白介导下，顺浓度差或电 位差的扩散。
能转运的物质: 各种带电离子
2、载体转运
水溶性的小分子物质在载体蛋白介导下，顺浓度差 进行的扩散。
能转运的物质：
葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子物质。
（2）局部兴奋
阈下刺激引起受刺激膜局部出现的一个较小的去 极化反应称为局部兴奋。
2、动作电位的传导
熟悉!
（1）传导的原理——局部电流形成
+_+_ +_ +_ _+ _+_++_ +_ _+ _+_++_+_+_+_ +_ _+ _+_+_+_+_+_
（2）传导的特点
不衰减性 全或无 双向性传导
泵转运——Na+-K+泵 Na+-K+泵又称Na+-K+-ATP酶，简称钠泵。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
钠-钾泵: 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
分解ATP产生能 量
掌握!
2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞 外
总结:
维持[Na+]o高、[K+]i高 的不均匀分布状态
钠-钾泵作用:
分解ATP,释放能量 逆浓度差转运钠、钾离子
2、动作电位的产生机制
（1）AP产生的基本条件:
①膜内外存在[Na+]差； ②膜在受到有效刺激而兴奋时，Na+通道开放； K+ 通 道关闭。
分类:
①通道转运 ②载体转运
1、通道转运
体液中的离子在膜通道蛋白介导下，顺浓度差或电 位差的扩散。
能转运的物质: 各种带电离子
2、载体转运
水溶性的小分子物质在载体蛋白介导下，顺浓度差 进行的扩散。
能转运的物质：
葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子物质。
（2）局部兴奋
阈下刺激引起受刺激膜局部出现的一个较小的去 极化反应称为局部兴奋。
2、动作电位的传导
熟悉!
（1）传导的原理——局部电流形成
+_+_ +_ +_ _+ _+_++_ +_ _+ _+_++_+_+_+_ +_ _+ _+_+_+_+_+_
（2）传导的特点
不衰减性 全或无 双向性传导
泵转运——Na+-K+泵 Na+-K+泵又称Na+-K+-ATP酶，简称钠泵。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
钠-钾泵: 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
分解ATP产生能 量
掌握!
2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞 外
总结:
维持[Na+]o高、[K+]i高 的不均匀分布状态
钠-钾泵作用:
分解ATP,释放能量 逆浓度差转运钠、钾离子
2、动作电位的产生机制
（1）AP产生的基本条件:
①膜内外存在[Na+]差； ②膜在受到有效刺激而兴奋时，Na+通道开放； K+ 通 道关闭。
生理学笔记细胞的基本功能
生理学笔记细胞的基本功能细胞的基本功能要点：1.细胞膜的物质转运。
2.细胞的生物电现象以及细胞兴奋的产生和传导的原理。
3.神经-骨骼肌接头的兴奋传递。
一、细胞膜的基本结构基本内容：以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质分子，并连有一些寡糖和多糖链。
特点：（1）脂质膜不是静止的，而是动态的、流动的。
（2）细胞膜两侧是不对称的，因为两侧膜蛋白存在差异，同时两侧的脂类分子也不完全相同。
（3）细胞膜上相连的糖链主要发挥细胞间“识别”的作用。
（4）膜蛋白有多种不同的功能，如发挥转动物质作用的载体蛋白、通道蛋白、离子泵等，这些膜蛋白主要以螺旋或球形蛋白质的形式存在，并且以多种不同形式镶嵌在脂质双分子层中，如靠近膜的内侧面、外侧面、贯穿整个脂质双层三种形式均有。
（5）细胞膜糖类多数裸露在膜的外侧，可以作为它们所在细胞或它们所结合的蛋白质的特异性标志。
二、细胞膜物质转运功能物质进出细胞必须通过细胞膜，细胞膜的特殊结构决定了不同物质通过细胞的难易。
例如，细胞膜的基架是双层脂质分子，其间不存在大的空隙，因此，仅有能溶于脂类的小分子物质可以自由通过细胞膜，而细胞膜对物质团块的吞吐作用则是细胞膜具有流动性决定的。
不溶于脂类的物质，进出细胞必须依赖细胞膜上特殊膜蛋白的帮助。
物质通过细胞膜的转运有以下几种形式：（一）被动转运：包括单纯扩散和易化扩散两种形式。
1.是指小分子脂溶性物质由高浓度的一侧通过细胞膜向低浓度的一侧转运的过程。
跨膜扩散的最取决于膜两侧的物质浓度梯度和膜对该物质的通透性。
单纯扩散在物质转运的当时是不耗能的，其能量来自高浓度本身包含的势能。
2.易化扩散：指非脂溶性小分子物质在特殊膜蛋白的协助下，由高浓度的一侧通过细胞膜向低浓度的一侧移动的过程。
参与易化扩散的膜蛋白有载体蛋白质和通道蛋白质。
以载体为中介的易化扩散特点如下：（1）竞争性抑制；（2）饱和现象；（3）结构特异性。
以通道为中介的易化扩散特点如下：（1）相对特异性；（2）无饱和现象；（3）通道有“开放”和“关闭”两种不同的机能状态。
(2)细胞的基本功能
三. 骨骼肌收缩的分子机制（滑行学说 ）
（一） 骨骼肌肌丝的分子结构
1．粗肌丝：由肌球蛋白组成杆+头（横桥） 与细肌丝可逆结合，拖动细肌丝向M线滑行
具ATP酶活性，分解ATP供能 2．细肌丝：由三种蛋白组成 1）肌动蛋白：可与横桥可逆结合，被拖动滑行 2）原肌球蛋白：隔离横桥与肌动蛋白
3）肌钙蛋白：与Ca2+结合，改变构象
（二）骨骼肌细胞在光镜下结构
1．肌原纤维 暗带（粗肌丝）：中间较明的为H区 明带（细肌丝）：Z线连接
肌小节：暗带+ 2个1/2的明带
2．肌管系统
横管：肌膜延续，内为细胞外液传递电信号 纵管（肌质网）：末端称终池（钙池） 贮存、释放Ca
三联体：横管+两侧2个终池，兴奋-收缩耦连的关键部位 3．兴奋-收缩耦连过程 肌膜Ap 至横管膜三联体（关键部位）终池 Ca通道开放Ca内流 肌浆中Ca（关键耦连物） 肌丝滑行收缩
3．产生机制
1）去极化：细胞受刺激时 Na通道开放，Na快速内流
膜内外Na浓度比约110 (动力) Na内流 受刺激时Na通道开放 ( 通透性)
浓度差（动力） Na 平衡电位
电位差（阻力）
即ap去极化至+30mv时
=
2）复极化：细胞去极化至一定程度 Na通道关闭，K通道 开放，在细胞内外K 的作用下 K外流，形成复极化
前提
本质表现
外在表现
2 刺激
1）刺激三要素：刺激强度、时间、强度-时间变化率
刺 激 信 号 波 形
2）分类 按性质分：机械性、化学性、生物性、精神性等
按强度分：阈刺激、阈下刺激、阈上刺激
刚能引起组织产生反应的最小刺激，此时刺激强度即阈强度（阈值）
第二章细胞的基本功能(2)细胞的生物电现象2020
掌握：静息电位、动作电位、阈电位的概念； 静息电位、动作电位的产生机制。
❖ 熟悉：动作电位的传导与局部电流；极化； 去极化；复极化；反极化
【重点与难点】
静息电位、动作电位的产生机制
第二章《细胞的基本功能》（二） 【知识点一】
复习
生物电 一切细胞无论处于静息状态还是活动 状态都存在电现象，称为生物电
Nபைடு நூலகம்+顺化学差和膜内负电位的吸引力迅速内流
膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支） Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K＋顺浓度差和膜内正电位的排斥→K＋迅速外流
膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支） ∵ [Na+]内↑、[K+]外↑→激活Na+－K+泵
Na+泵出、K+泵回，∴离子恢复到兴奋前水平→后电位
静息电位RP
动作电位AP
辩概念
RP：是指细胞在_安__静__状态下，存在于细胞
膜_两___侧_的____电__位__差
恒定
第二章《细胞的基本功能》（二）
复习
习惯叫法:因膜内电位低于膜外，假设膜外 为0，则膜内为负。习惯上RP指的是膜内 负电位。
RP值: 哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞 为-70～-90mV，
恢复。 (-70→+35mV → -70mV）
超极化 -80mV
-70mV 极化
去极化 -50mV
复极化
反极化 +10mV
生物电产生机制
两个条件 1.细胞内外离子浓度差 [K+] [Na+]
2.不同[[NK状+a+]态内]下内＞细<[K[胞N+膜a]外+对]≈外离3≈0子1∶的∶1通10透性不同 安静：通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
❖ 熟悉：动作电位的传导与局部电流；极化； 去极化；复极化；反极化
【重点与难点】
静息电位、动作电位的产生机制
第二章《细胞的基本功能》（二） 【知识点一】
复习
生物电 一切细胞无论处于静息状态还是活动 状态都存在电现象，称为生物电
Nபைடு நூலகம்+顺化学差和膜内负电位的吸引力迅速内流
膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支） Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K＋顺浓度差和膜内正电位的排斥→K＋迅速外流
膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支） ∵ [Na+]内↑、[K+]外↑→激活Na+－K+泵
Na+泵出、K+泵回，∴离子恢复到兴奋前水平→后电位
静息电位RP
动作电位AP
辩概念
RP：是指细胞在_安__静__状态下，存在于细胞
膜_两___侧_的____电__位__差
恒定
第二章《细胞的基本功能》（二）
复习
习惯叫法:因膜内电位低于膜外，假设膜外 为0，则膜内为负。习惯上RP指的是膜内 负电位。
RP值: 哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞 为-70～-90mV，
恢复。 (-70→+35mV → -70mV）
超极化 -80mV
-70mV 极化
去极化 -50mV
复极化
反极化 +10mV
生物电产生机制
两个条件 1.细胞内外离子浓度差 [K+] [Na+]
2.不同[[NK状+a+]态内]下内＞细<[K[胞N+膜a]外+对]≈外离3≈0子1∶的∶1通10透性不同 安静：通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
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Company name
静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性
主要 离子
Na K
+ +
离子浓度
（mmol/L）
膜内 14 155 8 60
膜外 142 5 110 15
膜内与膜 膜对离子通 外离子比 透性 例
1:10 31:1 1:14 4:1
通透性很小 通透性大 通透性次之 无通透性
的临界电位值。
阈强度：能引起膜从静息电位去极化达到 阈电位比RP小10-20mv 阈电位的刺激强度。
锋电位
动作电位的标志
阈 电 位
锋电位
心 室 肌 的 AP
+30
Na+电-化学平衡
反极化 超射
AP 的 产 生 机 制
0
Na+内流
K+外流
静息期—泵
-55 -70
后电位
极化
刺激
第二章《细胞的基本功能》（二） 复习
膜电位增大 -80mV -70mV -50mV
膜内负值增大
膜电位的绝对值增大 膜两侧的电位差增大
膜电位减小
Company name
概 念
极 化
超极化 去极化 反极化 复极化
细胞在安静状态下，膜外为正、膜内为负的 状态，称为极化。 RP↑→膜内负电位↑(-70→-90mV)=超极化 RP↓→膜内负电位↓(-70→-50mV)=去极化 膜电位由负变正时(-70→+10mV） 细胞去极化或反极化后，再向RP方向恢复。 (-70→+35mV → -70mV）
AP的产生机制
37
Company name
结 论 ①AP的上升支由Na 内流形成，下降支是
＋
K＋外流形成的，后电位是Na＋－K＋泵活动 引起的
②AP的产生是不消耗能量的，AP的恢复
是消耗能量的（Na＋－K＋泵的活动）。
③AP=Na 的平衡电位。
＋
38
Company name
第二章《细胞的基本功能》（二） 复习 【学习要求】
【学习要求】
静息电位、动作电位、阈电位的概念；静 息电位、动作电位的产生机制。
动作电位的传导与局部电流；极化；去极化； 复极化；反极化
【重点难点】
静息电位、动作电位的产生机制
7
Company name
一、静息电位及产生机制
概念
细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外两侧存在 的恒定电位差。
测量
玻璃微电极尖端＝1微米（10-6米）
8
Company name
mV
0
-70
实验现象
mV
0
-70
+
实验现象
★ 静息电位的特点
(1)外正内负(膜内电位低于膜外). 记为-?mV, 如:-90mV。 (2)是一相对稳定的直流电位。
Company name
神经细胞:
-70mV
肌细胞: -70mV
红细胞 : -10mV
RP 数 值 变 化
Company name
Company name
脑 电 图
Company name
★
生物电
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 的变化是伴随着细胞生命活动出现的，称之 为生物电。
1
2
6
静息电位 概念
产生机制
动作电位
概念
产生机制
Company name
细胞的生物电现象
动作电位AP
辩概念
安静 状态下，存在 RP：是指细胞在_____ 两侧 的________ 电位差 于细胞膜_____
恒定
第二章《细胞的基本功能》（二）
复习
习惯叫法:因膜内电位低于膜外，假设膜外为0， 则膜内为负。习惯上RP指的是膜内负电位。 RP值: 哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为-70～-90mV， 红细胞约为-10mV左右。
AP的产生机制
＋ 内 流形成,相当 Na 动作电位的上升支由_____ ____ ＋ Na K＋ 于____的平衡电位，而下降支则是 ____ ＋ － K＋ 泵 外 Na _____流形成，后电位是_________ 活动.
（三）动作电位的传导
细胞接受刺激时，在静息电位的基础上发生 一次短暂的、可逆的,可扩布性的电位波动称 为动作电位。 动作电位在同一细胞上的扩布称为 传导
结果。 + 电-化学 平衡电位 K ∴RP=______的_________
RP是细胞安静的标志.
通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
K+外流
静息电位形成原理
细 胞 内 细 胞 外
浓度差
电场力
45
Company name
第二章《细胞的基本功能》（二） 有效
复习 【知识点三】 动作电位AP 静息电位 的基础上发生 细胞接受刺激时，在_________ 的一次快速的、可扩布的电位变化。动作电位 兴奋 的标志。 是细胞______ 阈电位 能够引起细胞膜上Na+通道突然大量开放
•
膜内K+浓度高于膜外，安静时膜对K+通透 性大， K+顺浓度差外流，而细胞内的有机负离 子不能透出细胞，便产生了内负外正的电位差。 当促进K+向外移动的化学力与阻止K+向外移动的 电场力达到平衡时，则K+的净通透量等于零，此 时的电位差称为K+的平衡电位，等于静息电位。
• 结论:RP的产生机制：主要是K＋外 流形成的电-化学平衡电位 • ∴RP=K+的电-化学平衡电位
动作电位在神经纤维上的传导称为 神经冲动
AP一旦在细胞膜的某一点产生,就会沿细 胞膜不衰减地传导至整个细胞 传导机制：局部电流学说
传导机制 + + + + - - - -
刺激 + + + + + + + - - - - - - + + + + + - - - - -
+ + + + - - - - - + +
有效刺激
*阈上刺激——强度>阈值
*阈下刺激——强度<阈值
29
Company name
化学门控性
通道门控性
电压门控性 机械门控性
静息
激活开放
失活关闭
复活
30
Company name
正反馈
K+
Na+
-55
mV
阈电位
-70 -85
RP
激活电压门控性 Na+通道激活开放 刺激 Na+通道的临界值。即阈电位先引发 一定数量的Na+通道开放，Na+迅速大量内流后， 再引发更多数量的 Na+ AP 。 Na+ 内 流 去极 化通道开放，爆发
Company name
超极化 -80mV 去极化 -70mV 极化 反极化
-50mV
+10mV
复极化
Company name
生物电产生机制
两个条件
1.细胞内外离子浓度差
[K+]
[Na+]
[Na+]内<[Na+]外≈1∶10 2.细胞膜对离子的选择性通透 [K+]内＞[K+]外≈30∶1 安静：通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A活动： Na+通透性增大
第二节 细胞生物电现象
授 课 教 刘 彤 师
恩格斯在100多年前 总结自然科学成就时指 出：“地球几乎没有一种 变化发生而不同时显示 出电的现象”。
恩格斯Company name★生物电一切活组织的细胞，不论在安静 状态还是在活动过程中均表现有电 的变化，这种电的变化是伴随着细 胞生命活动出现的，称之为生物电。
阈电位
S1
S2
刺激必须是有效的刺激，是能使膜发生去极 化，而且要有足够的强度，使膜去极化达到 一临界电位值，引起膜上Na+通道突然大量开 放（即通透性增大）从而爆发动作电位。
★阈电位
能引起细胞膜上Na+通道突然大量开
放的临界膜电位值称阈电位。
*阈电位一般比RP绝对值小10～20mV
33
Company name
细胞在安静状态下，膜外为正、膜内为负的状态称 极化 。 为_______
超极化 -80mV 去极化 -70mV 极化 反极化
-50mV
+10mV
复极化
Company name
第二章《细胞的基本功能》（二） 【知识点二】静息电位形成的机制
细胞内外离子浓度差
复习
K+
Na+
两个条件 细胞膜对离子的选择性通透 安静：通透性：K+ ＞ ＋ Cl- ＞ Na+ ＞ AK 向膜____ 外 扩散的 机制：活动： RP的产生主要是 _____ Na+通透性增大
动力
两个力量
浓度差 电位差
电位差
?
阻力
一个平衡
离子的平衡电位
Company name
静息电位的产生机制
1.静息电位的产生条件
(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀
K+
Na+
Company name
(2) 细胞膜对离子的通透性具有选择性 静息状态下 通透性：K+ ＞ Cl ＞ Na+ ＞ A静息状态下细胞膜主要对 K+有通透性：
34
Company name
（二）AP的产生机制