第三章 神经元的兴奋和传导
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✓ 细胞膜在不同条件下对离子通透性的变化
Two characteristics of cells contrBaidu Nhomakorabeabute to their ability to maintain this electrical potential. First, different types of ions are unequally distributed across the cell membrane. Second, the cell membrane is differentially permeable to ions.
第三章
神经元的兴奋和传导
第一节 细胞膜的电生理
静息状态 静息电位 兴奋状态 动作电位
静息电位和动作电位的离子基础 (生物电现象的离子学说)
离子学说 生物电的产生依赖于细胞膜对 化学离子严格的选择通透性及其在不同条 件下的变化。
细胞生物电活动的产生主要是由于
✓ 带电离子跨膜分布的不均衡性 [Na+]o ＞[Na+]i ≈10∶1, [K+]i ＞[K+]o ≈ 30∶1
兴奋即产生冲动的能力。
3. 引起兴奋的主要条件 Factors for stimulus inducing excitation
组织的机能状态 刺激的特征
– 强度 (strength) – 时间 (duration) – 强度-时间变化率 (dV/dt)
阈强度 (threshold intensity) 或阈值 (threshold)： 当固定刺激持续时间和强度-时间变化 率不变时，刚能引起组织兴奋的最小刺激 强度。
（一） K+的扩散对膜电位的作用：K+平衡电位
条件： ① 静息状态下膜内、外离子分布
不均衡 [Na+]o ＞[Na+]i ≈10∶1, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 ② 静息状态下细胞膜对离子的通 透性具有选择性:
K+ 通透性大而 Na+基本不通透
机制： 膜两侧[K+]差是促使K+扩散的动力，但随着K+的不 断扩散，膜两侧不断加大的电位差是K+继续扩散的 阻力，当动力和阻力达到动态平衡时，K+的净扩散 通量为零→膜两侧的平衡电位。
能够导致膜对Na+通透性突然 增大的临界膜电位数值。 （能触发AP产生的临界膜电 位数值）
阈刺激就是刚能使膜电位降 低到阈电位水平的最低刺激 强度。
神经纤维动作电位的时相 ①静息相, ②去极相 (上升相), ③复极相 (下降相)
（三）动作电位的形成机制
Mechanism of action potential
阈下刺激 (subthreshold stimulus) 阈上刺激 (superthreshold stimulus)
衡量兴奋性的指标
阈值（阈强度） 阈强度高，兴奋性低； 阈强度低，兴奋性高。
（二）分级电位和动作电位
极化 (polarization)：膜内外两侧电位维持内负外 正的稳定状态。
RP 是在离子浓度梯度、电位梯度及离子泵 的作用下， K+通过膜转运达到平衡的 K+平衡电位 (Equilibrium potential, EK)。
二、细胞膜动作电位 (Action Potential, AP)
概念：指各种可兴奋细胞受到刺激时，细胞膜 在静息电位的基础上产生的快速、可逆的 电位变化，包括去极化、复极化等环节。
The action potential is a rapid depolarization of the membrane potential, which can be propagated over the surface of the cell.
（一）细胞的兴奋和阈刺激
1. 刺激与反应 (stimulus and response)
去极化或除极化 (depolarization)：膜内负电位减 小甚至由负转正的过程。
反极化 超射 (overshoot) 复极化 (repolarization)：去极化后，再向静息电
位水平恢复的过程。 超极化 (hyperpolarization)：膜内负电位增大的
过程。
阈电位 (Threshold potential)
Ek=60log[K+]o/[K+]i (mV)
证据： 改变细胞内外的K+浓度，膜电位也随之改变。 改变细胞内外Na+ 的浓度，对静息电位没有影响。
（二） Na+的扩散对膜电位的作用： Na+平衡电位
Na+平衡电位的幅度比K+平衡 电位的小
（三） K+ 和Na+对膜电位的作用
（四） Na+- K+泵和静息电位的维持
条件:
① 膜内外存在[Na+]差: [Na+]o ＞[Na+]i ≈ 10∶1 ；
② 膜在受到阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加： 即电压门控性Na+、K+通道先后激活而开放。
动作电位的峰值接近于Na+平衡电位 。 (Na+ equilibrium potential )
一、 静息膜电位的形成和维持
静息电位 (Resting Potential, RP)
概念：细胞未受刺激时，即处于“静息”状态下存 在于细胞膜两侧的电位差。
膜内较负，哺乳动物神经和肌肉细胞为-70~ -90mV 极化(polarization)：膜内外两侧电位维持内负外
正的稳定状态。
In the resting state and without stimulation, cells maintain a negative electrical potential inside in relative to the outside.
刺激：能引起生物机体活动状态发生变化的 各种环境因子。 直接刺激 (direct stimulus) 间接刺激 (indirect stimulus)
反应：由刺激而引起的机体活动状态的改变。 兴奋和抑制
2. 兴奋和兴奋性 (excitation and excitability)
兴奋：活组织因刺激而产生冲动的反应 冲动 (impulse)：可传导的快速生物电变化 可兴奋组织 (excitable tissue) 兴奋性：可兴奋组织受到有效刺激时，具有发生
Two characteristics of cells contrBaidu Nhomakorabeabute to their ability to maintain this electrical potential. First, different types of ions are unequally distributed across the cell membrane. Second, the cell membrane is differentially permeable to ions.
第三章
神经元的兴奋和传导
第一节 细胞膜的电生理
静息状态 静息电位 兴奋状态 动作电位
静息电位和动作电位的离子基础 (生物电现象的离子学说)
离子学说 生物电的产生依赖于细胞膜对 化学离子严格的选择通透性及其在不同条 件下的变化。
细胞生物电活动的产生主要是由于
✓ 带电离子跨膜分布的不均衡性 [Na+]o ＞[Na+]i ≈10∶1, [K+]i ＞[K+]o ≈ 30∶1
兴奋即产生冲动的能力。
3. 引起兴奋的主要条件 Factors for stimulus inducing excitation
组织的机能状态 刺激的特征
– 强度 (strength) – 时间 (duration) – 强度-时间变化率 (dV/dt)
阈强度 (threshold intensity) 或阈值 (threshold)： 当固定刺激持续时间和强度-时间变化 率不变时，刚能引起组织兴奋的最小刺激 强度。
（一） K+的扩散对膜电位的作用：K+平衡电位
条件： ① 静息状态下膜内、外离子分布
不均衡 [Na+]o ＞[Na+]i ≈10∶1, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 ② 静息状态下细胞膜对离子的通 透性具有选择性:
K+ 通透性大而 Na+基本不通透
机制： 膜两侧[K+]差是促使K+扩散的动力，但随着K+的不 断扩散，膜两侧不断加大的电位差是K+继续扩散的 阻力，当动力和阻力达到动态平衡时，K+的净扩散 通量为零→膜两侧的平衡电位。
能够导致膜对Na+通透性突然 增大的临界膜电位数值。 （能触发AP产生的临界膜电 位数值）
阈刺激就是刚能使膜电位降 低到阈电位水平的最低刺激 强度。
神经纤维动作电位的时相 ①静息相, ②去极相 (上升相), ③复极相 (下降相)
（三）动作电位的形成机制
Mechanism of action potential
阈下刺激 (subthreshold stimulus) 阈上刺激 (superthreshold stimulus)
衡量兴奋性的指标
阈值（阈强度） 阈强度高，兴奋性低； 阈强度低，兴奋性高。
（二）分级电位和动作电位
极化 (polarization)：膜内外两侧电位维持内负外 正的稳定状态。
RP 是在离子浓度梯度、电位梯度及离子泵 的作用下， K+通过膜转运达到平衡的 K+平衡电位 (Equilibrium potential, EK)。
二、细胞膜动作电位 (Action Potential, AP)
概念：指各种可兴奋细胞受到刺激时，细胞膜 在静息电位的基础上产生的快速、可逆的 电位变化，包括去极化、复极化等环节。
The action potential is a rapid depolarization of the membrane potential, which can be propagated over the surface of the cell.
（一）细胞的兴奋和阈刺激
1. 刺激与反应 (stimulus and response)
去极化或除极化 (depolarization)：膜内负电位减 小甚至由负转正的过程。
反极化 超射 (overshoot) 复极化 (repolarization)：去极化后，再向静息电
位水平恢复的过程。 超极化 (hyperpolarization)：膜内负电位增大的
过程。
阈电位 (Threshold potential)
Ek=60log[K+]o/[K+]i (mV)
证据： 改变细胞内外的K+浓度，膜电位也随之改变。 改变细胞内外Na+ 的浓度，对静息电位没有影响。
（二） Na+的扩散对膜电位的作用： Na+平衡电位
Na+平衡电位的幅度比K+平衡 电位的小
（三） K+ 和Na+对膜电位的作用
（四） Na+- K+泵和静息电位的维持
条件:
① 膜内外存在[Na+]差: [Na+]o ＞[Na+]i ≈ 10∶1 ；
② 膜在受到阈刺激而兴奋时，对离子的通透性增加： 即电压门控性Na+、K+通道先后激活而开放。
动作电位的峰值接近于Na+平衡电位 。 (Na+ equilibrium potential )
一、 静息膜电位的形成和维持
静息电位 (Resting Potential, RP)
概念：细胞未受刺激时，即处于“静息”状态下存 在于细胞膜两侧的电位差。
膜内较负，哺乳动物神经和肌肉细胞为-70~ -90mV 极化(polarization)：膜内外两侧电位维持内负外
正的稳定状态。
In the resting state and without stimulation, cells maintain a negative electrical potential inside in relative to the outside.
刺激：能引起生物机体活动状态发生变化的 各种环境因子。 直接刺激 (direct stimulus) 间接刺激 (indirect stimulus)
反应：由刺激而引起的机体活动状态的改变。 兴奋和抑制
2. 兴奋和兴奋性 (excitation and excitability)
兴奋：活组织因刺激而产生冲动的反应 冲动 (impulse)：可传导的快速生物电变化 可兴奋组织 (excitable tissue) 兴奋性：可兴奋组织受到有效刺激时，具有发生