第三节 细胞电活动 (2)
2021_2022版新教材高中生物第二章细胞的结构和生命活动第三节第2课时被动运输主动运输胞吞和胞吐
【解析】选C。脂溶性小分子物质通过简单扩散的方式运输,方式a为简单扩散, 不需要载体蛋白,A、B错误;方式b为协助扩散或主动运输,最大运输速率与载体 蛋白或通道蛋白的数量有关,C正确;抑制细胞呼吸,能量供应不足,导致主动运 输受阻,但不影响简单扩散和协助扩散,D错误。
【审答误区】本题常见错因有两种: (1)不能正确识图,把方式b理解为只是协助扩散; (2)对主动运输理解不全面,误以为它的最大运输速率只与载体蛋白的数量有 关,实际上也与能量供应有关。
【方法规律】根据曲线判断影响物质运输的因素 (1)随横坐标的增加,物质吸收速率增加,则影响因素为横坐标。 (2)随横坐标的增加,物质吸收速率不变,则影响因素为横坐标之外的因素。
【典题加练】 如图是某植物在不同O2浓度下,从培养液中吸收Ca2+和Si4+的曲线图。造成A、B 两点吸收量差异与B、C两点吸收量差异的主要因素分别是( ) A.离子浓度、载体蛋白数量 B.离子浓度、细胞呼吸强度 C.载体蛋白数量、离子浓度 D.载体蛋白数量、细胞呼吸强度
【解析】选④⑥。人工制造的磷脂双分子层与细胞质膜的骨架是相同的,①错 误;协助扩散中起作用的蛋白有载体蛋白和通道蛋白两种,②错误;离子进出细 胞都是需要载体蛋白协助的,③错误;载体蛋白对所运载的物质都有选择性,④ 正确;有些小分子物质也需要通过胞吐的方式排出细胞,⑤错误;物质通过胞吞、 胞吐进出细胞需要能量,⑥正确。
A.图1可表示葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式 B.图2能体现细胞对物质的吸收具有主动性 C.小分子物质进出细胞都离不开膜上的蛋白质的协助 D.肾小管上皮细胞是逆浓度梯度重吸收水分的
【思维流程】解答本题需要解决两个关键点:(1)识图获得关键信息, 图1由高浓度到低浓度,需要载体蛋白,不消耗能量;图2由低浓度到高浓度,需 要载体蛋白,消耗能量。(2)准确识记常见的物质运输方式,如氧气、二氧化碳 运输方式为简单扩散,水通过肾小管上皮细胞是协助扩散,红细胞吸收葡萄糖 是协助扩散,小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖是主动运输。
第二章 细胞的基本功能 第三节 细胞的电活动 试题及答案
第二章细胞的基本功能第三节细胞的电活动试题及答案第二章细胞的基本功能第三节细胞的电活动自测题1. 可兴奋细胞兴奋时，共有的特征是产生（） [单选题] *A、神经活动B、肌肉收缩C、腺体分泌D、动作电位(正确答案)E、反射活动2. 细胞产生动作电位的最大频率取决于（） [单选题] *A、兴奋性B、刺激频率C、刺激强度D、不应期长短(正确答案)E、锋电位幅度3. 对于单根神经纤维来说，在阈强度的基础上将刺激强度增大一倍时，动作电位的幅度有何变化（） [单选题] *A、增加一倍B、减少一倍C、增加二倍D、减少二倍E、保持不变(正确答案)4. 与Nernster公式计算所得相比，实际测得的神经细胞静息电位值（） [单选题] *A、恰等于K+ 平衡电位B、恰等于Na+平衡电位C、恰等于Ca2+平衡电位D、接近于K+ 平衡电位(正确答案)E、接近于Na+平衡电位5. 外加刺激引起细胞兴奋的必要条件是（） [单选题] *A、刺激达到一定的强度B、刺激达到一定的持续时间C、刺激强度随时间变化速率达一定值D、膜去极化达到阈电位(正确答案)E、局部兴奋必须发生总和6. 下列选项中具有“全或无”特征的电活动是（） [单选题] *A、锋电位(正确答案)B、终板电应C、感受器电位D、发生器电位E、突触后电位7. 下列关于动作电位的描述，正确的是（） [单选题] *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变化(正确答案)E、动作电位的跳跃式传导耗能较多8. 静息电位值接近于（） [单选题] *A、钾的平衡电位(正确答案)B、钠的平衡电位C、钾的平衡电位与钠的平衡电位之和D、钾的平衡电位与钠的平衡电位之差9. 刺激引起兴奋的基本条件是使跨膜电位达到（） [单选题] *A、局部电位B、阈电位(正确答案)C、锋电位D、后电位10. 短时间的一连串最大刺激作用于肌肉，当相继两次刺激间的时距小于绝对不应期，后一刺激则出现（） [单选题] *A. 一连串单收缩B. 一次单收缩C. 无收缩反应(正确答案)D. 完全强直收缩E. 不完全强直收缩11. 神经细胞动作电位的上升支主要由（）形成 [单选题] *A、Na+内流(正确答案)B、Na+外流C、K+内流D、K+外流12. 下列不属于局部电位的是（） [单选题] *A、终板电位B、突触后电位C、发生器电位D、动作电位(正确答案)13. 关于阈刺激，下述哪项是正确的（） [单选题] *A、是能引起细胞兴奋的刺激B、是能引起细胞兴奋的最强刺激C、组织兴奋性越高，其阈刺激越大D、是能引起细胞兴奋的最小刺激(正确答案)14. 当达到K+平衡电位时，细胞（） [单选题] *A、膜两侧K+浓度梯度为零B、膜两侧电位梯度为零C、膜内较膜外电位相对较正D、膜内侧K+的静外流为零(正确答案)15. 神经细胞动作电位的下降支主要由（）形成 [单选题] *A、Na+内流B、Na+外流C、K+内流D、K+外流(正确答案)16. 神经细胞在接受一次阈上刺激而光管的当时和以后一个短时间内，兴奋性的周期变化是：（） [单选题] *A、相对不应期-绝对不应期-超常期-低常期B、绝对不应期-相对不应期-低常期-超常期C、绝对不应期-低常期-相对不应期-超常期D、绝对不应期-相对不应期-超常期-低常期(正确答案)17. 神经细胞静息电位的大小接近于：（） [单选题] *A、钠平衡电位B、钾平衡电位(正确答案)C、钠平衡电位与钾平衡电位之和D、钠平衡电位与钾平衡电位之差18.在离体实验中，如用氯化胆碱代替浸浴液中Na+，则单根神经纤维动作电位将（） [单选题] *A. 增大B. 不变C. 先减小后增大D. 先增大后减小E. 消失(正确答案)19. 如果蛙的有髓神经纤维绝对不应期为2.0毫秒，理论上每秒内所产生和传导的动作电位数不可能超过（） [单选题] *A. 50次B. 100次C. 200次D. 400次E. 500次(正确答案)20. 用直流电在细胞外刺激神经纤维，通电时兴奋应发生在（） [单选题] *A. 正电极下方B. 负电极下方(正确答案)C. 正电极或负电极下方均可D. 正电极和负电极之间E. 正电极和负电极两点以外的部位21.用直流电在细胞内刺激神经纤维，通电时兴奋应发生在（） [单选题] *A. 正电极下方(正确答案)B. 负电极下方C. 正电极或负电极下方均可D. 正电极和负电极之间E. 正电极和负电极两点以外的部位22. 以下属于局部电位的电信号是（） [单选题] *A. 神经纤维动作电位B. 神经干的动作电位C. 锋电位D. 终板电位(正确答案)E. 后电位23.静息电位的实测值小于K+平衡电位的理论值，主要是由于静息时膜对（） [单选题] *A Na+ 有小量的通透性(正确答案)B Ca2+ 有小量的通透性C Mg2+ 有小量的通透性D Cl- 有小量的通透性E 以上都不是24.通常用作衡量组织兴奋性高低的指标是（） [单选题] *A 动作电位幅度B 组织反应强度C 动作电位频率D 刺激的阈值(正确答案)E 刺激持续时间25.神经纤维动作电位发生去极化的过程中，Na+的驱动力和K+的驱动力将发生怎样的变化（） [单选题] *A Na+的内向驱动力将逐渐减小，K+的外向驱动力则逐渐增大(正确答案)B Na+的内向驱动力将逐渐增大，K+的外向驱动力则逐渐减小C Na+的内向驱动力和K+的外向驱动力都会逐渐减小D Na+的内向驱动力和K+的外向驱动力都会逐渐增大E 两者都不变26.神经细胞发生的局部兴奋和动作电位的共同点是（） [单选题] *A 反应幅度随刺激强度增大而增大B 反应幅度随传播距离增大而减小C 可以叠加或总和D 都有不应期E 都有Na 通道的开放(正确答案)27.可兴奋细胞具有“全或无”特征的电反应是（） [单选题] *A 终板电位B 静息电位C 动作电位(正确答案)D 感受器电位E 突触后电位28.膜内电位由零值变为正的数值称为（） [单选题] *A 极化B 超极化C 动作电位D 超射(正确答案)E 复极化29.神经细胞处于静息状态时（） [单选题] *A 仅有少量钾离子外流B 有少量钾离子外流和钠离子内流(正确答案)C 没有钾离子和钠离子的净扩散D 仅有少量钠离子内流E 有少量钾离子和钠离子的同向流动30.刺激引起组织兴奋的基本条件是（） [单选题] *A 刺激的强度要达到阈值(正确答案)B 组织具有很高的兴奋性C 组织处于正常的机能状态D 刺激的强度达到最大E 组织必需处于极度兴奋状态31.在叙述局部电位的特征时，下列哪一项是错误的（） [单选题] *A 电位的大小随刺激的强度的改变而改变B 可进行总和C 有钠离子通道开放D 不是全或无的E 不衰减性传导(正确答案)32. 将神经纤维的膜电位由静息水平突然上升并固定到0mV水平时（） [单选题] *A 先出现内向电流，而后逐渐变为外向电流(正确答案)B 先出现外向电流，而后逐渐变为内向电流C 仅出现内向电流D 仅出现外向电流E 不出现任何电流33.神经元的绝对不应期（） [单选题] *A 仅出现在去极化期间B 仅出现在复极化期间C 仅出现在发生超射时D 出现在锋电位期间(正确答案)E 出现在后电位期间34.组织兴奋后处于相对不应期时，其兴奋性（） [单选题] *A 为零B 为无限大C 大于正常D 小于正常(正确答案)E 等于正常35.神经纤维动作电位去极相中，膜内外两侧电位发生倒转，称为（） [单选题] *A 去极化B 复极化C 超极化D 反极化(正确答案)E 极化36.可兴奋细胞兴奋时，共有的特征是产生（） [单选题] *A 收缩反应B 分泌C 神经冲动D 反射活动E 动作电位(正确答案)37.可兴奋细胞的正后电位是指（） [单选题] *A 静息电位基础上发生的缓慢去极化电位B 静息电位基础上发生的缓慢超极化电位C 锋电位之后的缓慢变化的去极化电位D 锋电位之后的缓慢变化的超极化电位(正确答案)E 锋电位之后的缓慢去极化和超极化电位38.局部反应的时间总和是指（） [单选题] *A 同一部位连续的阈下刺激引起的去极化反应的叠加(正确答案)B 同一部位连续的阈上刺激引起的去极化反应的叠加C 同一时间不同部位的阈下刺激引起的去极化反应的叠加D 同一时间不同部位的阈上刺激引起的去极化反应的叠加E 同一部位一个足够大的刺激引起的去极化反应39. 细胞内侧负电位值由静息电位水平加大的过程称为（） [单选题] *A 去极化B 超射C 复极化D 超极化(正确答案)E 极化40. 下列哪项不是动作电位的特征（） [单选题] *A 由电压门控通道开放引起B 去极化过程中膜电位可以发生极性倒转C 幅度不会随传导距离而衰减D 幅度不会随刺激强度增大而加大E Na 通道和K 通道呈先后开放(正确答案)41.细胞需要直接消耗能量的电活动过程是（） [单选题] *A 形成静息电位的钾离子外流B 动作电位去极相的钠离子内流C 动作电位复极相的钾离子外流D 静息电位时极少量的钠离子内流E 复极后的钠离子外流和钾离子内流(正确答案)42. 组织兴奋后处于绝对不应期时，其兴奋性（） [单选题] *A 为零(正确答案)B 为无限大C 大于正常D 小于正常E 等于正常43. 神经细胞在一次兴奋后，阈值最低的时期是（） [单选题] *A 绝对不应期B 相对不应期C 低常期D 超常期(正确答案)E 兴奋性恢复正常后44. 局部反应的空间总和是指（） [单选题] *A 同一时间不同部位的阈下刺激引起的去极化反应的叠加(正确答案)B 同一部位连续的阈上刺激引起的去极化反应的叠加C 同一部位连续的阈下刺激引起的去极化反应的叠加D 同一时间不同部位的阈上刺激引起的去极化反应的叠加E 同一部位一个足够大的刺激引起的去极化反应45.动作电位去极相钠离子的转运方式是（） [单选题] *A 单纯扩散B 易化扩散(正确答案)C 单纯扩散＋易化扩散D 主动转运E 易化扩散＋主动转运46. 即使给予非常强大的刺激，神经元也不能产生动作电位的时期是（） [单选题] *A 绝对不应期(正确答案)B 相对不应期C 超常期D 低常期E 绝对不应期和相对不应期47. 假定神经细胞的静息电位为-70mV，钠离子平衡电位为+60mV，则钠离子的电化学驱动力为（） [单选题] *A 70mVB 60mVC 10mVD 90mVE 130mV(正确答案)48. 在电生理实验课上，同学们成功分离出了单个心室肌细胞。
第二章第三节 细胞的电活动
第二章第三节细胞的电活动电信号的产生和传播都是在质膜两侧进行的。
细胞的跨膜电位有两种表现形式：即安静状态下相对平稳的静息电位和受刺激时发生的可传播、迅速波动的动作电位。
一、膜的被动电学特性和电紧张电位膜的被动电学特性：是指细胞膜作为一个静态的电学元件时所表现的电学特性，它包括静息状态下的膜电容、膜电阻和轴向电阻等。
（一）、膜电容和膜电阻跨膜电位-transmembrane potential，简称膜电位，是指当膜上的离子通道开放而引起带电离子跨膜流动时，就相当在电容器上充电或放电，从而在膜两侧产生的电位差。
（二）、电紧张电位二、静息电位及其产生机制（一）、静息电位的记录和数值静息电位-resting potential RP ：指静息时（安静状态下），质膜两侧存在的外正内负（与钾离子有关）的电位差。
细胞内电位记录：将无关电极（参考电极）置于细胞外，记录电极插入细胞内的记录方式，即细胞内电位记录。
绝大多数的静息电位是负电位膜内电位负值的减小称为静息电位减小，反之，称为静息电位增大。
极化-polarization：人们通常把平稳的静息电位存在时细胞膜外正里负的状态称为极化。
超极化-hyperpolarization：静息电位增大的过程或状态称为超极化。
去极化-depolarization：静息电位减小的过程或状态称为去极化。
反极化：去极化到达零电位后膜电位如进一步变成正值称为反极化。
超射-overshoot：膜电位高于零电位的部分称为超射。
复极化-repolarization：质膜去极化后向静息电位方向回复的过程称为复极化。
静息电位：骨骼肌细胞约-90mV 神经细胞约-70mV 平滑肌细胞约-55mV 红细胞约-10mV （二）、静息电位产生的机制静息电位仅存在膜的内外表面之间，两层间可形成很大的电位梯度，形成这种状态的基本原因是离子的跨膜扩散。
产生离子跨膜扩散的条件有两个：①、钠泵的活动，可形成膜内外离子的浓度差；②、静息时膜对某些离子，主要是对K+具有一定的通透性。
细胞的生物电现象(精)PPT课件
(mV)
————————————————————————
Na+
145
12
+67
K+
4
155
-98
Cl-
120
4
-90
有机负离子
155
___________________________________________
6
离子跨膜移动的驱动力：
1.浓度梯度——化学驱动力 顺浓度梯度：易化扩散
2.电位梯度——电场驱动力 顺电场力： 正离子：正电场→负电场 负离子：负电场→正电场
20
AP的过程
锋电位
AP 后电位
+35
上升支(-70mV→+35mV)
下降支(+35mV→-70mV)
锋电位
0
-55 -70
刺激
负后电位 正后电位
21
★单一细胞动作电位的特点:
(1)具“全或无(all-or-none)”性质: 阈下刺激时，AP一点也不产生； 阈(上)刺激时,AP一产生即达最大.
(实测值：-90mV)
17
细胞静息时的其他跨膜离子流:
① 一恒定的Na+内流(小于K+外流): 作用：中和一部分膜内的负电荷，而使膜 内电位负值减小, 静息电位的值小 于Ek (即去极化)。
② 钠泵的活动: 钠泵的生电性作用 作用：增大膜两侧电位差(超极化)
18
影响静息电位水平的因素:
① 膜两侧的[K+]差值: 正相关; 例如, [K+]o升高时,RP值减小.
(1)如膜电位由-70mV变为-80mV, 称为: 膜电位的绝对值增大， 膜内负值增大， 膜两侧的电位差增大， 膜电位增大。
生理学笔记(完整版)
第一章绪论第一节生理学的任务和研究方法一、生理学及其任务生理学（physiology）是研究生物体及其组成部分正常功能活动规律的一门科学。
生理学的研究对象是生物体，任务是阐明机体及其各组成部分所表现出来的生命现象、活动规律及其产生机制，以及机体内外环境变化对这些功能性活动的影响和机体所进行的相应调节，并揭示各种生理功能在整体生命活动中的意义。
二、生理学和医学的关系生理学是一门重要的基础医学理论课程，起着承前启后的作用。
三、生理学的研究方法生理学是一门实验性科学。
生理学实验可分为动物实验和人体实验。
生理学实验主要在动物身上进行。
动物实验又可分为急性动物实验和慢性动物实验，其中前者又可分为离体实验和在体实验。
四、生理学研究的不同水平1.器官和系统水平的研究：主要研究各器官和系统的活动规律、调节机制及其影响因素等。
2.细胞和分子水平的研究：在于探索细胞及其所含生物大分子的活动规律。
3.整体水平的研究：以完整的机体为研究对象，观察和分析在各种生理条件下不同器官、系统之间相互联系、相互协调的规律。
第二节机体的内环境与稳态一、机体的内环境细胞外液是细胞直接接触和赖以生存的环境，被称为机体的内环境(internal environment)。
二、内环境的稳态稳态（homeostasis）,也称自稳态，是指内环境理化性质相对恒定的状态。
稳态的维持是机体自我调节的结果。
稳态是维持机体正常生命活动的必要条件。
第三节机体生理功能的调节一、生理功能的调节方式机体对各种功能活动的调节方式主要有三种，即神经调节、体液调节和自身调节。
一般认为神经调节作用迅速、精确和短暂，起主导作用；而体液调节则相对缓慢、持久而弥散；自身调节的幅度和范围都较小。
1.神经调节（nervous regulation）：是通过反射而影响生理功能的一种调节方式，是人体生理功能中最主要的形式。
反射（reflex）是指机体在中枢神经系统参与下，对内外环境刺激所做出的规律性应答。
细胞的基本功能 ppt课件
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
2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外
维持[Na+]o高、[K+]i高 原先的不均匀分布状态 钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运 提供了动力(如葡萄糖、氨基酸的吸收：以Na+-载
②不需另外消耗能量； ③选择性(∵特殊膜蛋白质本身有结构特异性)； ④饱和性(∵结合位点是有限的)； ⑤竞争性(∵经同一特殊膜蛋白质转运)； ⑥浓度和电压依从性(∵特殊膜蛋白质的变构是有条件的，
如化学门控通道、电压门控通道)。
(三)主动转运(active transport)
概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
第一节 细胞膜的物质转运功能
一、细胞膜的分子结构
(一)细胞膜的脂质
以液态的脂质 双分子层为基架， 具有稳定性和流动 性。
低浓度一侧移动的过程。
(2)分类： ①通道介导的易化扩散 ②载体介导的易化扩散
1.通道介导的易化扩散
[Na+]o ＞ [Na+]i
[K+]i ＞[K+]o 转运的物质：各种带电离子
2.载体介导的易化扩散
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
第三节 细胞电活动
2.AP期间膜通透性的变化
2.1膜电导
膜电导就是膜电阻的导数。 对某一带电离子而言，膜电导相当于 膜对该离子的通透性，膜电导越大，对该离子 的通透性就越高。
电压钳
图A说明，膜对离子通透性 随时间变化 Nhomakorabea变化。2.TTX:K+电流（Ik）
见P32，图2-15
2.2 钠通道正反馈与AP形成
去极化时钠通道迅速开放，到锋电位时开始关闭，此时钾通道开放 较慢；至复极化时，钾通道开放最大，而钠通道关闭。
constant
K+平衡电位（EK ）VS 直接测量出的静息电位
EK
observed RP
哺乳动物骨骼肌细胞
蛙类骨骼肌细胞 枪乌贼的神经轴突
-95mV
-105mV -96mV
-80mV
-90mV -70mV
哺乳动物骨骼肌细胞Na+与K+平衡电位与静息电位 平衡电位(mV) observed RP (mV) -80
---Based on myelin sheath
Schwann cells wraps around and insulate nerve fiber. The myelin sheath consists of several to more than 100 layers of Schwann cell plasma membranes. Gaps, known as nodes of Ranvier occur in the myelin sheath every 1 to 2 mm.
极 化 超极化 去极化 复极化 反极化
安静时, 膜两侧电位外正内负 膜内 膜两侧电位差加大,膜内负值增大 膜两侧电位差减小, 膜内负值变小 去极化后，膜电位逐渐变大，恢复到静息电位状态 膜两侧电位发生倒转, 膜外为负, 膜内为正
生理学血液循环大全
2.影响传导性的因素 (1)心肌细胞的结构
心肌细胞直径: 正变 缝隙连接的数量和功能: 正变
(2)0期的速度和幅度: 正变 (3)邻近部位膜的兴奋性 : 正变
38
膜反应曲线左上移 位,提高传导性
39
第二节 心脏的泵血功能
40
(三)心肌收缩的特点
❖ 依赖细胞外的Ca++ ❖ “全或无”式收缩 ❖ 不发生强直收缩 ❖ “绞拧”作用
窦房结控制潜在起搏点的机制：①抢先占领 ②超速驱动压抑28
2、自律性活动发生的原理
所有自律心肌细胞的电活动都有一个共同 的特点-------4期自动去极化（舒张除极）
电学理论：去极化
① 内向电流的逐渐增强
+ ② 外向电流的逐渐减弱
③ 两者兼有
+
29
（1）浦肯野细胞自律活动发生的原理
浦肯野细胞4期自动去极化离子流的基础
3期复极过程,通道逐步 去激活,这种K+流逐渐 减少是4期自动去极化
的重要离子基础
2)ICaCa++内流
(ICa-L) (ICa-T)
3)If内向电流的逐渐增强
（If）激活程度小，
不起主要作用
31
32
3.决定和影响心肌自律性的因素
（1）4期自动去极化的速度 （2）最大复极电位 （3）阈电位水平
33
302窦房结p细胞自律活动发生的原理p细胞4期自动去极化离子流的基础1ik外向k流逐渐衰减2icaca内流3if内向电流的逐渐增强if激活程度小不起主要作用3期复极过程通道逐步去激活这种k流逐渐减少是4期自动去极化的重要离子基础iicalliicatt文档仅供参考不能作为科学依据请勿模仿
第二章细胞第三节 细胞的电活动
Hodgkin&Huxley（英, 1939 ）
二、 动作电位（AP）
（一）AP的记录、概念、特点及意义
标本：神经纤维
AP的概念：可兴奋细胞在RP基础上接受有效刺激后，产生 的一个迅速的、可向远处传播的电位波动。
内向电流：阳离子内流或阴离子外流，可使膜去极化
外向电流：阳离子外流或阴离子内流，可使膜复极化或超极化
1. AP产生机制（过程）
（后去极化电位；
后超极化电位）
TP RP
-70 mV
Na+ Na+ Na+ － ＋－ ＋ ＋ －＋ －
＋
2K+ 3Na
+
K+ K+
－
K+ K+
ATP + 2K+ 3Na
St
（1）去极相（上升支）的产生
有效电刺激膜轻度除极化，MP部分Na+通道被激活、开 放 Na+少量内流（内向电流）膜进一步除极化，MP继续 TP（约-55mV） 大量Na+通道被激活、开放，GNa
1. AP的波形及构成 AP：去极相(上升支)+复极相(下降支) 峰电位（spike potential，SP）
AP
后电位 正后电位（后超极化电位） 幅度: =|RP|+超射值（超射: overshoot； ≈ ENa） 绝对值：约90 ~120 mV 时程: 不同细胞差异大， 数十到300 ms 神经纤维：SP：1-2 ms；后电位可达100 ms
RP的产生与K+平衡电位（EK）:
三）RP产生机制的证明
1. 用Nernst公式计算的EK理论值与RP的实测值非 常接近. Nernst公式：Ex= RT/ZF· ln[x]o/[ x]i 在温度为29.2℃，离子价是单价时，上式简 化为Ex = 60lg[x]o/ห้องสมุดไป่ตู้ x]I
第三节 细胞的电活动
便能再次兴奋的期间。
低常期（subnormal period）：大于原先的刺激强度才 能再次兴奋的期间。
Action Potential
兴奋性及其变化
a activated state
a-b inactivated state
b-c partial activated state c-d activated state
intracellular
12 155 4.2
extracellular
145 4.5 116
E (mV) +67 -95 -89
相 关 概 念
Polarization：
极化
Depolarization：
去极化
Hyperpolarization
超极化：
Resting Potential
Resting Potential
静息电位的产生机制 1. 钠泵的生电作用
细胞外Na+浓度高，细胞
内K+浓度高
维持细胞膜两侧离子浓度
差
细胞内
细胞外
Na+胞外是胞内的12倍； K+胞内是胞外的30 倍。
Na+
＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋ ＋＋
Cl-
K+
A-
Resting Potential
静息电位的产生机制
Action Potential
动作电位的传播
动作电位在同一细胞上的传播 无髓神经纤维——局部电流 Local Current
AP的传导
传导机制：局部电流/local electric
传导方式：
无髓鞘N纤维：局部电流 有髓鞘N纤维：跳跃式传导/saltatory conduction
细胞二细胞的电活动上届
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（2）下降支 Na+通道的迅速失活及电压门 控K+通道的开放，是动作电位复极化的主要 原因。
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ห้องสมุดไป่ตู้44
（3） Na+- K+泵的活动，使Na+、 K+重新回到原来的分布状态。
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4.膜对离子通透性变化的机制
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膜片钳技术：同样是通过箝制膜电压记录膜电流研究膜电导（通道电导）。主要 用于研究小细胞和人工膜的通道电流，可记录单通道离子电流，其基本原理同电 压钳技术，只是玻璃微管电极不刺入细胞，而使用负压抽吸与细胞紧密封接。
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m
h
关闭状态
激活状态 失活状态 关闭状态
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动作电位的特点
1.“全或无”现象
同一细胞上动作电位大小不随刺激强度和传导距离 而改变的现象，称“全或无”现象。
2.不衰减传导
3.脉冲式传导
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三、动作电位的传播
从而研究离子通道的启闭规律，主要用于大细胞。
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电压钳实验技术
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3.动作电位产生的过程
（1）上升支 细胞受到有效刺激，引起电压门控Na+ 通道开放（激活），膜对Na+通透性突然增大 ,Na+顺 电-化学梯度大量内流，直至膜内正电位接近Na+平衡 电位。
Na+通道阻滞剂
河豚毒
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驱动力:浓度差和电位差 平衡电位
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K+平衡电位（Nernst 公式）
细胞的生物电活动
二、细胞的兴奋和兴奋性
excitation: excitable cell: 1 2 3 excitability) stimulus)
4、阈强度（threshold intensity，阈值)：刺激 的持续时间恒定和足够，引起组织或细胞产生 兴奋的最小刺激强度。 组织兴奋性高阈值低。 5、阈刺激（threshold stimulus) :相当于阈强度 的刺激
（三）、细胞一次兴奋后兴奋性的周期性变化
a.绝对不应期(absolute refractory period):阈强度无限大, 相应于AP的锋电位时期，Na+通道已全部失活。 意义：连续快速的刺激不会出现两次AP在同一部位重叠 b. relative refractory period：给予阈上刺激，相应于负后 电位的前半时期，部分Na+通道恢复到静息态。
2、静息电位产生的机制 （1）跨膜电位：细胞膜的内外两侧形成的电位差 实质是扩散电位（带电离子的跨膜扩散所 致） （2）主要离子浓度 单位（mmol/L）
A- 155 细胞内:Na+ 12, K+155 ，Cl- 3. 8 细胞外: Na+ 140 , K+4, Cl- 120
（3）静息状态下，细胞膜对 K+有通透性
2）有髓神经纤维——跳跃式传导 （saltatory conduction) 局部电流在郎飞结与郎飞结之间进行， AP仅在郎飞 结处产生。传导速度(可达100m/s以上）比无髓神经纤 维快。
(2)影响传导的因素
1）细胞直径的大小 直径越大，电阻越小，局部电流传导越快。 2）AP去极化的幅度 幅度大，局部电流越强 3）有髓神经纤维比无髓神经纤维传导快
u 失活
u 恢复
生理考研之第二章——“细胞的电活动”之静息电位
生理考研之第二章——“细胞的电活动”之静息电位一、静息电位：1、跨膜电位：又叫“膜电位”；带电离子跨膜转运引起的；2、膜电位的两种表现形式：①安静状态下相对平稳的静息电位（RP）；②受刺激时迅速发生、并向远处传播的动作电位(AP)；机体所有的细胞都具有RP；而AP则仅见于神经细胞、肌细胞、部分腺细胞。
3、RP：静息状态下存在于细胞膜两侧的内负外正的电位差；4、极化：安静时细胞膜两侧处于外正内负的稳定状态叫极化；极化是RP的另一种表现形式；超极化：RP增大的过程；去极化：又叫“除极化”，RP减小的过程；反极化：膜内电位变为正值，膜两侧极性倒转的状态称为反极化；复极化：由去极化再向RP恢复的过程；二、静息电位产生机制：1、产生机制：带电离子的跨膜转运；2、跨膜转运需要两个条件：驱动力、通透性；（1）钠泵活动造成了膜两侧的离子浓度差（驱动力）（2）膜对离子有一定的通透性；3、钠泵活动维持→细胞膜两侧离子的浓度差→离子跨膜扩散的直接动力；4、静息电位是同时考虑到钾、钠两种离子的流动均达到平衡时的电位；5、钾离子外流：浓度差为动力（向外）外流的同时，膜内带负电荷的有机离子因为细胞膜的几乎对他们不通透而聚积在膜的内表面，从而使外流的钾离子限制在膜的外表面，形成一个厚度不足1nm的极薄的电偶层，进而产生了膜内负外正的电位差：此时电场力由外向内（阻力：因为电场力是由正电荷指向负电荷）；钠离子内流：浓度差向内；（但实际上钠离子内流很少，细胞安静状态下，膜主要对Ｋ＋具有通透性，因为此时细胞膜对钾漏通道（经通道蛋白易化扩散）是持续开放的，对钠离子通道是关闭的，几乎不通透，仅或多或少有一定的通透性→进而导致实际测得值↓↓电流向内；（电生理学规定：以正电荷移动的方向作为电流方向）总结就是向外的力：主要是钾离子浓度差；向内的力：主要是内向电流、电场力（驱动力）；当两者相等时，该离子的净扩散量为零。
即：电位差驱动力≈浓度差驱动力→电—化学驱动力即为零→该离子的净扩散量为零→平衡电位。
第三节细胞的电活动
第三节细胞的电活动恩格斯在100•多年前就指出：“地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的变化”。
人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象（bioelectricity）。
细胞生物电现象是普遍存在的，临床上广泛应用的心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不同器官和组织活动时生物电变化的表现。
一、细胞膜的被动电学特性（一）膜电容和膜电阻细胞膜的电缆学说细胞外液和细胞内液均为含电解质的液体，可以看作为两个导体，有一定的电阻；膜电容：细胞膜脂质双层类似于一个平板电容器，相对地视作绝缘体，因此细胞膜具有显著的电容特性。
⏹跨膜电位：当膜上的离子通道开放而引起带电离子的跨膜流动时，就相当于在电容器上充电或放电而产生的电位差，称为跨膜电位或简称为膜电位。
⏹膜电阻：对带电离子而言，膜电导就是膜对离子的通透性。
二、静息电位(resting potential，RP)1. 概念：指细胞未受刺激时细胞膜两侧存在的外正内负的电位差。
2. 测量方法：细胞内电位记录方法。
记录装置：一对测量电极一个放在细胞的外表面，另一个连接玻璃微电极。
当微电极刺入膜内时，记录仪器上显示一个突然的电位跃变，表明细胞膜内外两侧存在着电位差。
存在于安静细胞的表面膜两侧的，简称静息电位。
数值:骨骼肌约-90;神经约-70;平滑肌约-55;红细胞约为-10mV .静息电位特征：①通常是平稳的直流电位（但在某些神经细胞和平滑肌细胞也可出现自发性的静息电位波动）；②不同细胞静息电位的数值可以不同，并且只要细胞未受刺激、生理条件不变，这种电位将持续存在。
与静息电位有关的概念◆极化：静息时膜两侧所保持的外正内负的状态；◆超极化：膜内外电位差的数值向膜内负值加大的方向变化时，称为膜的超极化；◆去极化：膜内电位向负值减小的方向变化，称为去极化；◆反极化：去极化至零电位后膜电位进一步变为正值称为反极化。
膜电位高于零电位的部位称为超射。
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神经元中
ECl ≈ RP
其它有机负离子，如核酸、蛋白等，均属于大分子物质，几乎不 通透，因此聚集在膜的内侧，是膜内负电荷的主要载体。
不同离子对膜电位的贡献：
Em=Ek*Pk/(Pk+PNa)+ENa*Pk/(Pk+PNa)
Ek ENa Pk PNa K+平衡电位 Na+平衡电位 K+通透性 Na+通透性
阈强度（threshold intensity)：能使膜去极化达到 阈电位的外加刺激的强度 阈刺激：具有阈强度的刺激 阈下刺激：比阈强度弱的刺激
阈上刺激：比阈强度强的刺激
2）分类
按性质分：机械性、化学性、生物性、精神性 按强度分：阈刺激、阈下刺激、阈上刺激
Excitability and Threshold Stimulus
离子
差值 147
Na+
K+
+67
-95
15
可见，静息电位更倾向于K+平衡电位（EK ）
浓度
Na+ K+ 膜外>膜内 膜内>膜外
流动趋势
由外向内 由内向外
电势差 膜内逐渐变正
膜内逐渐负值
所以，静息电位更由正电荷（K+）外流引起
离子跨膜流动的条件： 1. 电化学梯度 2. 通透性
哺乳动物骨骼肌细胞Na+与K+平衡电位与静息电位
Intensity-duration curve
inverse proportion
局部电位
阈下刺激引起膜上Na+通道少量开放，在受刺激膜的局 部出现较小的去极化。
局部兴奋的特性
(1)无“全或无”现象 (2)电紧张性扩布
(3)可叠加
可兴奋细胞及其兴奋性
（一）兴奋和可兴奋细胞 兴奋（excitation）：细胞受刺激后产生生物电反应的过程。 可兴奋细胞 ：凡在受刺激后能产生AP的细胞。
离子通道的机制——“门”控机制
静息电位—备用状态—m关闭，h开放 去极化—激活状态—m开放，h开放 复极化—逐渐失活—m开放，h关闭
去极化—激活—n缓慢开放 复极化、超极化—去激活—n关闭，可重 新接受刺激开放
动作电位产生机制
上升支： 下降支： 负后电位:
Na+ 快速大量内流
K+ 外流 K+ 外流暂时性减弱
细胞内液
离子跨膜转运条件：电化学驱动力
离子的跨膜转运：
K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+
+
K+
K+
+ + +
-
-
K+
膜外KCl 4M
膜内KCl 8M
电-化学平衡电位(平衡电位)
当电-化学驱动力为零，该离子的跨膜净移动量为零, 此时的膜电位即为该离子的电-化学平衡电位，可利 用Nernst公式计算出。
3. Na+-K+ 泵生电作用
功能： • 维持离子梯度 • 产生净电荷 作用： 非主流，占5%左右
静息电位形成的原因：
1. 膜内外存在Na+/K+的电化学梯度
2. 膜对Na+/K+存在相对通透性 3. Na+-K+ 泵的作用
影响静息电位的因素？
1. 膜外K+的浓度
2. 膜对Na+/K+的通透性 3. Na+-K+ 泵作用的强弱
---Based on myelin sheath
Schwann cells wraps around and insulate nerve fiber. The myelin sheath consists of several to more than 100 layers of Schwann cell plasma membranes. Gaps, known as nodes of Ranvier occur in the myelin sheath every 1 to 2 mm.
离子
Na+
平衡电位(mV)
+67
observed RP (mV) -80
差值
147 15
K+
-95
离子通道的门控机制——“闸门”
1.电压门控通道
2、静息状态下细胞膜对离子通透性
K +的通 透性 大
Na+ 的通 透性 极 小，K+的1/50-100
所以，静息电位主要是由K+外流引起，因 为在同样具备电化学梯度的情况下， K+通 透性比Na+更高
constant
K+平衡电位（EK ）VS 直接测量出的静息电位
EK
observed RP
哺乳动物骨骼肌细胞
蛙类骨骼肌细胞 枪乌贼的神经轴突
-95mV
-105mV -96mV
-80mV
-90mV -70mV
哺乳动物骨骼肌细胞Na+与K+平衡电位与静息电位 平衡电位(mV) observed RP (mV) -80
动作电位的特性
(1)“全或无”现象 (2) 不衰减性传播
阈电位（threshold membrane potential)：膜去极化到达爆发动作电位的临 界膜电位。
阈电位：引起膜上电压门控性Na+通道大量开放。
引起锋电位的条件：膜去极化达到阈电位 或者说刺激本身决定AP是否能够产生；
AP一旦产生，其速度、幅度及持续时间 等取决于离子通道的状况及离子电化学 驱动力大小；
兴奋性（excitability） ：可兴奋细胞或组织受刺激后产生反应或
Ap的能力。其大小由阈值来反应。
细胞兴奋后兴奋性的变化
不同组织兴奋性不同，同一组织在不同的生理
、病理情况下兴奋性的大小也不同。 一次兴奋过程中，细胞的兴奋性经历一系列 有次序的变化，然后恢复正常。
1、绝对不应期（absolute refractory period）： 2、相对不应期(relative refractory period)： 3、超常期（supranormal period）： 4、低常期（subnormal period）：
constant
P28，表2-1 哺乳动物骨骼肌细胞内外主要离子浓度梯度
细胞膜外 Na+ 145mM K+ 4.5 mM
细胞膜内 12mM 155 mM 10:1 1:35
K +
有从膜内向膜外扩散的趋势 有从膜外向膜内扩散的趋势
Na+
K+平衡电位计算(EK) (37oC)
离子 Na+ K+ 平衡电位(mV) +67 -95
(二）神经未梢乙酰胆碱的释放
AP
神经末梢去极化
Ca2 +
电压门控Ca2 +通道开放
内流
囊泡迁移
囊泡膜
与轴突膜融合 Ach进入接头间隙
囊泡破裂
Ach倾囊释放(量子式释放)
(三) 终板电位和动作电位的形成
Ach分子与终板膜Ach门控性通道结合
终板膜离子通道开放
Na+内流为主，少量K+外流
终板膜去极化，产生终板电位 终板电位以电紧张性扩布 肌细胞膜去极化达到阈电位 肌细胞膜产生动作电位
哺乳动物骨骼肌细胞Na+与K+平衡电位与静息电位
离子
Na+
平衡电位(mV)
+67
observed RP (mV) -80
差值
147 15
K+
-95
（一）动作电位（active potential，AP)
膜受一定强度的刺激后, 在原有静息电位的 基础上发生的一次膜两侧电位的快速倒转和复原， 即膜快速去极化 后又复极化。
练习题
① [K+]o升高时，RP值？ ② 对K+通透性增大，RP？ 对Na+通透性增大，RP？ ③ 钠泵活动增强，RP？
膜外
极 化 超极化 去极化 复极化 反极化
安静时, 膜两侧电位外正内负 膜内 膜两侧电位差加大,膜内负值增大 膜两侧电位差减小, 膜内负值变小 去极化后，膜电位逐渐变大，恢复到静息电位状态 膜两侧电位发生倒转, 膜外为负, 膜内为正
Characteristics of EPP
1.Local response, graded potential, not in “all or none” way 2.No refractory period 3.Electrical tonic action 4.Summation
(四）乙酰胆碱的灭活：胆碱酯酶
膜进一步去极化
2.TTX:K+电流（Ik）
2.2 钠通道正反馈与AP形成
去极化时钠通道迅速开放，到锋电位时逐渐关闭，此时钾通道开放 较慢；至复极化时，钾通道开放最大，而钠通道关闭。
刺激增大时，Na通道开放越多，Na+内流>K+外流，此时内向电流使进 一步去极化， Na通道进一步开放越多，最终促进Na+快速大量内流， 这是一个正反馈过程。
电压钳
图A说明，膜对离子通透性 随时间变化而变化。
2.TTX:K+电流（Ik）
见P32，图2-15
去极化
Na+通道开放，然后关闭
K+通道开放，不关闭
2.TTX:K+电流（Ik）
2.AP期间膜通透性的变化
2.1膜电导
膜电导就是膜电阻的导数。 对某一带电离子而言，膜电导相当于 膜对该离子的通透性，膜电导越大，对该离子 的通透性就越高。