生物竞赛课件细胞生物电现象85ppt
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第三讲 细胞的生物电现象[可修改版ppt]
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问题2： 由于Ap可多方向、不衰减传导，这样是否会引
起信号“永无休止”的自激与振荡？
有髓神经纤维的跳跃式传导也是局部电流 的原理，所不同的是局部电流只能在发生兴 奋的朗飞结与邻旁安静的朗飞结之间形成， 动作电位只能在朗飞结处产生。
第三节 细胞的生物电现象
（二）电紧张电位与局部反应
1、电紧张电位：随着距原点距离的增加而逐渐衰 减。
膜本身的电学特性相当于并联的阻容耦合电路，跨膜 电流流过时必然产生膜电位变化，随着跨膜电流的逐 渐衰减，膜电位也逐渐衰减，并形成一个规律的膜电 位分布，注入电流处的膜电位最大，其周围一定距离 外的膜电位将作为距离的指数函数而衰减，这种由膜 的被动电学特性决定其空间分布的膜电位称为电紧张 电位。
河豚毒
钠通道的失活和膜电位的复极
Na通道的开放主要出现在去极化开 始后的几毫秒之内，之后通道开放的 概率几乎降至零，即失活。只有当去 极化消除，通道才能解除失活而进入 功能恢复的备用状态。
中山大学生命科学学院-项辉-2013
第三节 细胞的生物电现象
三、动作电位的引起和传导
（一）阈电位 （二）电紧张电位与局部反应 （三）动作电位的传导 （四）缝隙连接 （五）神经干的复合动作电位
(三)动作电位的传导
传导是指兴奋在同一细胞上传播 的过程。亦称动作电位的扩布。
Hale Waihona Puke 兴奋在同一细胞上的传导机制
(Action potential conduction)
兴奋在同一细胞上的传导机制是兴奋部位和安静部 位之间的局部电流构成对安静部位的有效刺激。这 一机制是可兴奋细胞(包括骨骼肌、心肌和神经细胞 的无髓神经纤维等)兴奋传导的共同原理。
第三节 细胞的生物电现象
一、静息电位及其产生机制
起信号“永无休止”的自激与振荡？
有髓神经纤维的跳跃式传导也是局部电流 的原理，所不同的是局部电流只能在发生兴 奋的朗飞结与邻旁安静的朗飞结之间形成， 动作电位只能在朗飞结处产生。
第三节 细胞的生物电现象
（二）电紧张电位与局部反应
1、电紧张电位：随着距原点距离的增加而逐渐衰 减。
膜本身的电学特性相当于并联的阻容耦合电路，跨膜 电流流过时必然产生膜电位变化，随着跨膜电流的逐 渐衰减，膜电位也逐渐衰减，并形成一个规律的膜电 位分布，注入电流处的膜电位最大，其周围一定距离 外的膜电位将作为距离的指数函数而衰减，这种由膜 的被动电学特性决定其空间分布的膜电位称为电紧张 电位。
河豚毒
钠通道的失活和膜电位的复极
Na通道的开放主要出现在去极化开 始后的几毫秒之内，之后通道开放的 概率几乎降至零，即失活。只有当去 极化消除，通道才能解除失活而进入 功能恢复的备用状态。
中山大学生命科学学院-项辉-2013
第三节 细胞的生物电现象
三、动作电位的引起和传导
（一）阈电位 （二）电紧张电位与局部反应 （三）动作电位的传导 （四）缝隙连接 （五）神经干的复合动作电位
(三)动作电位的传导
传导是指兴奋在同一细胞上传播 的过程。亦称动作电位的扩布。
Hale Waihona Puke 兴奋在同一细胞上的传导机制
(Action potential conduction)
兴奋在同一细胞上的传导机制是兴奋部位和安静部 位之间的局部电流构成对安静部位的有效刺激。这 一机制是可兴奋细胞(包括骨骼肌、心肌和神经细胞 的无髓神经纤维等)兴奋传导的共同原理。
第三节 细胞的生物电现象
一、静息电位及其产生机制
细胞生物电现象ppt课件
2、刺激时间
基强度：在刺 激作用时间足够条 件下，引起兴奋的
最小刺激强度，
利用时：基强 度条件下引起细 胞兴奋所需要的 最短作用时间。
时 值：二 倍基强度条件下 的利用时。
可兴奋组织的强度-时间曲线
3、刺激时间—强度变化率
变化率快：以最短时间达到阈值。 （AP容易发生）
变化率慢：以缓慢速度达到阈值。 （AP不容易发生）
二、兴奋的引起和兴奋在同一细胞上的传导
（一）刺激引起兴奋的条件
◎刺激强度。 ◎刺激持续时间。 ◎刺激的时间-强度变化率。
1、刺激强度
阈 值：引起组织与细胞兴奋的最小刺激强度。 阈刺激：＝阈值的刺激强度
阈上刺激：＞阈刺激（阈值） 阈下刺激：＜阈刺激（阈值）
意义：是衡量某一 组织与细胞兴奋性高低的 客观指标。
形成局部电流
膜内：兴奋部位相邻的静息部位的电位上升 膜外：兴奋部位相邻的静息部位的电位下降
去极化达到阈电位，触发邻近静息部位膜爆发AP
无髓鞘神经纤维
近距离局部电流，动作电位沿膜依次产生。
2、有髓鞘神经纤维 跳跃式局部电流（跳跃传导），动作电位只在朗
飞氏结处产生。
第三节 骨骼肌的收缩功能
骨骼肌的收缩是神经冲 动传到末梢时，兴奋经神 经－骨骼肌接头传递给肌 肉，引起肌肉的兴奋和收 缩。
后电位：AP复极到RP水平前呈 现时间较长、波动较小
的 电位变化过程。
包 括：负后电位和正后电位。
锋电位：特指神经纤维AP波形。
（二）生物电现象的产生机制（掌握）
1、静息电位 1）产生条件：
静息状态下膜内外离子分布不同 ——构成离子扩散动力
静息状态下膜对离子通透性不同 ——决定何种离子扩散
细胞的生物电现象课件
一、静息电位（resting potential） 细胞未受刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差。
极化：静息电位存在时膜两侧所保持的内负外正状态 称为膜的极化。 超极化：当静息时膜内外电位差的数值向膜内负值加 大的方向变化时,RP由 -70→-90mV ，称为膜的超极化。 去极化（除极化）：与超极化相反，膜内电位向负值 减少的方向变化,RP由 -70→-50mV 。 复极化：细胞先发生去极化，然后再向正常安静时膜 内所处的负值恢复，则称为复极化。 动作电位 ： 可兴奋细胞兴奋时细胞内产生的可扩布的 电位变化过程。 “全或无”现象：在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。
PDE
ATP
cAM P
PKA
5’-AMP 蛋白激酶A
7. IP3-Ca2+ /DG-PKC pathway
Ligan d
recepto r
Gq PLC
PIP2
IP3
DG
PK
C
四、酶耦联受体介导的信号转导
1. 具有酪氨酸激酶的受体
• 特点： 酶与受体是同一膜蛋白 这类受体一般只有一个α-螺旋，膜外 侧肽链有与配体结合位点， 膜内侧肽链有 蛋白激酶的活性。
配体
受体
信号转导过程
ANP心房钠尿肽
GC
GTP
cGMP
PKG
五、离子通道介导的信号转导
信号转导过程
信号
胞膜上的通道蛋白
通道打开或关闭
离子跨膜流动
膜电位变化（去极化、超极化）
细胞功能改变
离子
1. 化学信号—化学门控离子通道
神经肌肉接头 乙酰胆硷 神经突触谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
运动神经末梢
细胞生物电现象课件
液隔开,类似于平行板电容器。 2.细胞膜电学特性:细胞膜具有 ①膜电容Cm : 较大，约1µF/cm2 ②膜电阻Rm: 可变,与通道及转运体数目有关； Rm倒数即膜电导Gm=带电离子通透性 ③细胞膜通道开放→带电离子跨膜移动→相 当于电容器充电或放电→可产生电位差即 跨膜电位
3.电紧张电位electrotonic potential 随距刺激原点距离的增加而膜电 位呈指数衰减的电位变化称电紧张电 位。 该电位是由膜的固有电学特性决 定的,其产生过程中没有离子通道的 激活,也无膜电导的改变。
2.兴奋性 excitability:
可兴奋组织、细胞对刺激发生反应(即产生 动作电位)的能力。 衡量兴奋性高低的指标——阈值 阈上刺激 supraliminal stimulus 阈下刺激 subthreshold stimulus
二、细胞膜cell membrane 被动电学特性 1.平行板电容器Байду номын сангаас细胞膜脂质双层将细胞内外
Na+通道 去极化 ↓ 激活 ↓ 失活 ↓ 恢复
Na+通道激活开放,Na+内流形成AP上升支
Na+=-130mV
2.动作电位期间Gm的变化
用电压钳(voltage clamp,固定膜电位,测量 膜电流)技术的研究结果表明: 动作电位期间,膜GNa首先增加,随即又衰减, 在其衰减的同时GK增大。
3.Gm变化的机制是离子通道的活动 膜片钳(patch clamp):钳制一小片膜， 记录单个通道离子电流的技术。
Action Potential：
刺激后,膜对Na+通透 ↓ 膜内外Na+势能贮备 ↓ Na+经通道易化扩散 ↓ 扩散的Na+抵消膜内 负电位,形成正电位 ↓ 直至正电位增加到足以 对抗由浓度差所致的 Na+内流
3.电紧张电位electrotonic potential 随距刺激原点距离的增加而膜电 位呈指数衰减的电位变化称电紧张电 位。 该电位是由膜的固有电学特性决 定的,其产生过程中没有离子通道的 激活,也无膜电导的改变。
2.兴奋性 excitability:
可兴奋组织、细胞对刺激发生反应(即产生 动作电位)的能力。 衡量兴奋性高低的指标——阈值 阈上刺激 supraliminal stimulus 阈下刺激 subthreshold stimulus
二、细胞膜cell membrane 被动电学特性 1.平行板电容器Байду номын сангаас细胞膜脂质双层将细胞内外
Na+通道 去极化 ↓ 激活 ↓ 失活 ↓ 恢复
Na+通道激活开放,Na+内流形成AP上升支
Na+=-130mV
2.动作电位期间Gm的变化
用电压钳(voltage clamp,固定膜电位,测量 膜电流)技术的研究结果表明: 动作电位期间,膜GNa首先增加,随即又衰减, 在其衰减的同时GK增大。
3.Gm变化的机制是离子通道的活动 膜片钳(patch clamp):钳制一小片膜， 记录单个通道离子电流的技术。
Action Potential：
刺激后,膜对Na+通透 ↓ 膜内外Na+势能贮备 ↓ Na+经通道易化扩散 ↓ 扩散的Na+抵消膜内 负电位,形成正电位 ↓ 直至正电位增加到足以 对抗由浓度差所致的 Na+内流
第二章第三节 细胞的生物电现象PPT课件
22
23
24
25
3.离子通道的活动
The activity of ion channel:(H-H model)
resting state : m gate is close and h gate is open; active state: bother all open; inactive state: m gate is open and h gate is close. Recovery:the process of ion channel change
(负后电位)
后电位
➢ 超极化后电位
(正后电位)
16
（二） 动作电位形成机制
17
18
1.电化学驱动力
膜对Na+、K+的驱动力： Em-ENa= -70mV- (+60mV)=-130mV Em-EK= -70mV-(-90mV)=+20mV 膜对Na+的驱动力>K+ 负号表示驱动力的方向是向内，正号
Na+通道失活: 在去极化开始后的几个毫秒内 开放（激活）, 随后就失活。
K+通道的开放: 膜去极化时被激活, 在Na+ 通道失活 时开放，K+外流，膜电位复极
Na+通道的失活和K+通道的激活构成锋电位的 下降支
29
后电位的形成机制: Na+-K+泵的主动转运
30
（三）动作电位的特点
1、不衰减性传导 2 、“全或无”现象 3 、存在不应期 （绝对不应期和相对不应期）
13
二、动作电位及其产生机制
（一）动作电位（action potential) 细胞受到一个适当的刺激, 在原
23
24
25
3.离子通道的活动
The activity of ion channel:(H-H model)
resting state : m gate is close and h gate is open; active state: bother all open; inactive state: m gate is open and h gate is close. Recovery:the process of ion channel change
(负后电位)
后电位
➢ 超极化后电位
(正后电位)
16
（二） 动作电位形成机制
17
18
1.电化学驱动力
膜对Na+、K+的驱动力： Em-ENa= -70mV- (+60mV)=-130mV Em-EK= -70mV-(-90mV)=+20mV 膜对Na+的驱动力>K+ 负号表示驱动力的方向是向内，正号
Na+通道失活: 在去极化开始后的几个毫秒内 开放（激活）, 随后就失活。
K+通道的开放: 膜去极化时被激活, 在Na+ 通道失活 时开放，K+外流，膜电位复极
Na+通道的失活和K+通道的激活构成锋电位的 下降支
29
后电位的形成机制: Na+-K+泵的主动转运
30
（三）动作电位的特点
1、不衰减性传导 2 、“全或无”现象 3 、存在不应期 （绝对不应期和相对不应期）
13
二、动作电位及其产生机制
（一）动作电位（action potential) 细胞受到一个适当的刺激, 在原
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。
细胞的生物电现象ppt课件
3.复极化
膜去极后，向膜内负电位（RP）恢复的过程
4.超极化
膜内电位（Rp值）向负值加大的方向变化
6
+ + ++++ + + + + + 神经纤维
-50mV RP: -90mV
-100mV 7
二. 动作电位 (Action Potential , AP)
— 细胞兴奋的共有标志
0mV
AP
神经纤维
stimulatr
1）去极相
1NaCl
细
Na+ ++-
胞 内
+ ++-
+-
+-
Na+ 浓度差
12 NaCl
++-
Na+ 细
①
-+-
胞
+-
外
+-
RP
-+
刺激 RP
13
2）复极相
1NaCl
12 NaCl
+ - K+
K+ ① ②
3）静息期
K+ 泵 Na+
③
细胞内 细胞外
14
*阈电位 (threshold potential ）
③超常期
＞正常 多数钠通道复活 -80 ~-90 mV
④低常期
＜正常 超极化
＞-90 mV
绝对不应期的意义：
使Ap不会重合（脉冲式）
18
7.局部电位及其特性
1.概 念
阈下刺激引起细胞膜局部较小的去极化
2.产生机制
少量Na+内流形成
膜去极后，向膜内负电位（RP）恢复的过程
4.超极化
膜内电位（Rp值）向负值加大的方向变化
6
+ + ++++ + + + + + 神经纤维
-50mV RP: -90mV
-100mV 7
二. 动作电位 (Action Potential , AP)
— 细胞兴奋的共有标志
0mV
AP
神经纤维
stimulatr
1）去极相
1NaCl
细
Na+ ++-
胞 内
+ ++-
+-
+-
Na+ 浓度差
12 NaCl
++-
Na+ 细
①
-+-
胞
+-
外
+-
RP
-+
刺激 RP
13
2）复极相
1NaCl
12 NaCl
+ - K+
K+ ① ②
3）静息期
K+ 泵 Na+
③
细胞内 细胞外
14
*阈电位 (threshold potential ）
③超常期
＞正常 多数钠通道复活 -80 ~-90 mV
④低常期
＜正常 超极化
＞-90 mV
绝对不应期的意义：
使Ap不会重合（脉冲式）
18
7.局部电位及其特性
1.概 念
阈下刺激引起细胞膜局部较小的去极化
2.产生机制
少量Na+内流形成
细胞生物电现象_课件
•① 不完全强直收缩：由新刺激落在前一个收
缩过程的舒张期所形成。 ② 完全强直收缩：由新刺激落在前一个收缩过
程的收缩期所形成。 •
(二)影响收缩因素 1.前负荷：
∵前负荷→肌节初长度 →粗细肌丝的重叠程度→肌
张力。 肌节最适初长（2.0-
2.2m）时，粗细肌丝重叠 佳，肌缩速度、幅度和张力
最大；大于最适初长时，粗 细肌丝重叠↓，肌缩速度、 幅度和张力↓；小于最适初 长时，粗细肌丝重叠↓，肌 缩速度、幅度和张力虽然↑，
动作电位的图形
刺激
局部电位
上
阈电位
去
升
去极化
极
支
相
零电位
反极化（超射）
下
复极化
复
降 支
后电位 （负、正）
极 相
锋电位、后电位
去极化（除极）： 膜内、外电位差向小于RP值的方向变化的过程。 (例如由-70 → -50mV)
反极化（超射）: 细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负的 极性反转过程。
3.动作电位与Na+的平衡电位
动作电位（AP）是细胞受到刺激后，在静息电位 基础上发生的一次可扩布的快速而可逆的电位变化，
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：
钠泵活动时，它泵出Na+和泵入Ｋ+这两个过程 是同时进行、耦联在一起的，称排钠摄钾。
离子通道转运与钠-钾泵转运模式图
（1）钠-钾泵的作用 当[Na+]i↑/[K+]o↑时被激活 分解ATP获得能量
缩过程的舒张期所形成。 ② 完全强直收缩：由新刺激落在前一个收缩过
程的收缩期所形成。 •
(二)影响收缩因素 1.前负荷：
∵前负荷→肌节初长度 →粗细肌丝的重叠程度→肌
张力。 肌节最适初长（2.0-
2.2m）时，粗细肌丝重叠 佳，肌缩速度、幅度和张力
最大；大于最适初长时，粗 细肌丝重叠↓，肌缩速度、 幅度和张力↓；小于最适初 长时，粗细肌丝重叠↓，肌 缩速度、幅度和张力虽然↑，
动作电位的图形
刺激
局部电位
上
阈电位
去
升
去极化
极
支
相
零电位
反极化（超射）
下
复极化
复
降 支
后电位 （负、正）
极 相
锋电位、后电位
去极化（除极）： 膜内、外电位差向小于RP值的方向变化的过程。 (例如由-70 → -50mV)
反极化（超射）: 细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负的 极性反转过程。
3.动作电位与Na+的平衡电位
动作电位（AP）是细胞受到刺激后，在静息电位 基础上发生的一次可扩布的快速而可逆的电位变化，
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：
钠泵活动时，它泵出Na+和泵入Ｋ+这两个过程 是同时进行、耦联在一起的，称排钠摄钾。
离子通道转运与钠-钾泵转运模式图
（1）钠-钾泵的作用 当[Na+]i↑/[K+]o↑时被激活 分解ATP获得能量
生理学PPT 细胞生物电现象[可修改版ppt]
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绝对不应期(相当于锋电位)
兴奋性=0 相对不应期(负后电位)
正常>兴奋性>0 超常期(负后电位)
兴奋性>正常 低常期(正后电位)
兴奋性<正常
三、局部电位(兴奋)
概念：
阈下刺激 引起的低于 阈电位的去 极化（即局 部电位）， 称局部兴奋。
特点： ①不具有“全或
无”现象。 ②电紧张性扩布。 ③可以总和。
安静状态下,膜主要对K+通透 ①扩散（化学）驱动力：浓度差 ②扩散平衡：电场力=浓度差,驱动力=0，
即为K+平衡电位。
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+ ClA-
离子浓度
（ mmol/L）
膜内 膜外
14 142
155 5
8
110
60 15
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
1:10 通透性很小
31:1 1:14 4:1
通透性大 通透性次之
无通透性
静息电位
Resting Potential:
膜主要对K+通透，K＋顺浓度差向膜 外扩散,膜外的正电场阻止K+向膜外扩散
↓
当扩散动力与阻力达到动态平衡时 ↓
形成膜外为正、膜内为负的极化状态 ↓
静息电位
结论:
＋外流形成的（上升支和下降支形成的尖峰状电 位变化称为峰电位），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的去极相之末是Na＋的电-化学平衡电 位。
动作电位的意义： 动作电位的产生是细胞兴奋的标志。
兴奋性=0 相对不应期(负后电位)
正常>兴奋性>0 超常期(负后电位)
兴奋性>正常 低常期(正后电位)
兴奋性<正常
三、局部电位(兴奋)
概念：
阈下刺激 引起的低于 阈电位的去 极化（即局 部电位）， 称局部兴奋。
特点： ①不具有“全或
无”现象。 ②电紧张性扩布。 ③可以总和。
安静状态下,膜主要对K+通透 ①扩散（化学）驱动力：浓度差 ②扩散平衡：电场力=浓度差,驱动力=0，
即为K+平衡电位。
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+ ClA-
离子浓度
（ mmol/L）
膜内 膜外
14 142
155 5
8
110
60 15
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
1:10 通透性很小
31:1 1:14 4:1
通透性大 通透性次之
无通透性
静息电位
Resting Potential:
膜主要对K+通透，K＋顺浓度差向膜 外扩散,膜外的正电场阻止K+向膜外扩散
↓
当扩散动力与阻力达到动态平衡时 ↓
形成膜外为正、膜内为负的极化状态 ↓
静息电位
结论:
＋外流形成的（上升支和下降支形成的尖峰状电 位变化称为峰电位），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的去极相之末是Na＋的电-化学平衡电 位。
动作电位的意义： 动作电位的产生是细胞兴奋的标志。
细胞的基本功能—细胞的生物电现象(正常人体机能课件)
细胞处于相对安静状态时细胞膜内外两侧的电位差
①有电位差 ②外高内低 ③保持不变
静息电位的数值:骨骼肌 细胞约-90mV;神经细胞 约-70mV;平滑肌细胞约 -55mV;红细胞约为10mV
2.极化及相关概念
极化: 安静时膜外为正膜内为负，数值稳定的状态
去极化 膜内电位向负值减小的方向变化(-90mV变化为(除极化): 70mV) 超极化: 膜内电位向负值增大的方向变化(-90mV变化为-100mV )
(2)静息状态下细胞膜对离子的通
透性具有选择性
通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
细胞外
细胞内 Na
+
K+
20～40倍
N7～a1+2倍
K+
静息电位产生原理
细胞外
细胞内 A－ K＋
安静时
Na＋Cl－
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
A－
K＋ K＋
Na＋Cl－
安静时：K＋ 通道开放
＋ ＋
K＋ K＋
＋ K＋
＋ ＋
2.阈电位与动作电位间的关系
(1)各种不同膜的阈电位水平不同 神经细胞：-55mv 骨骼肌细胞：-70mv 窦房结起搏细胞：-40mv
（2）细胞由静息电位水平去极化达到阈电位是产生动作电位的必要条件
细胞接受刺激→ Na+通道少量开放→达到阈电位→ Na+通道大 量开放
1 静息电位与阈电位的距离∝
兴奋性 差值大，膜电位难达到阈电位水平，因此难产生动作电位，兴奋性低
AP的上升支是Na+快速内流造成的,接近于Na+的电化学平衡电 位
（2）动作电位的形成过程 动作电位的下降支： Na+通道失活→Na+内流停止,同时K+通道开放→K+迅速外流，膜内电
①有电位差 ②外高内低 ③保持不变
静息电位的数值:骨骼肌 细胞约-90mV;神经细胞 约-70mV;平滑肌细胞约 -55mV;红细胞约为10mV
2.极化及相关概念
极化: 安静时膜外为正膜内为负，数值稳定的状态
去极化 膜内电位向负值减小的方向变化(-90mV变化为(除极化): 70mV) 超极化: 膜内电位向负值增大的方向变化(-90mV变化为-100mV )
(2)静息状态下细胞膜对离子的通
透性具有选择性
通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
细胞外
细胞内 Na
+
K+
20～40倍
N7～a1+2倍
K+
静息电位产生原理
细胞外
细胞内 A－ K＋
安静时
Na＋Cl－
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
A－
K＋ K＋
Na＋Cl－
安静时：K＋ 通道开放
＋ ＋
K＋ K＋
＋ K＋
＋ ＋
2.阈电位与动作电位间的关系
(1)各种不同膜的阈电位水平不同 神经细胞：-55mv 骨骼肌细胞：-70mv 窦房结起搏细胞：-40mv
（2）细胞由静息电位水平去极化达到阈电位是产生动作电位的必要条件
细胞接受刺激→ Na+通道少量开放→达到阈电位→ Na+通道大 量开放
1 静息电位与阈电位的距离∝
兴奋性 差值大，膜电位难达到阈电位水平，因此难产生动作电位，兴奋性低
AP的上升支是Na+快速内流造成的,接近于Na+的电化学平衡电 位
（2）动作电位的形成过程 动作电位的下降支： Na+通道失活→Na+内流停止,同时K+通道开放→K+迅速外流，膜内电
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Na+通道激活开放,Na+内流形成动作电位上升 支
动作电位: 降支
K+通道 关闭
↓ 激活
K+通道激活开放,K+外流形成动作电位下降支
小结—动作电位的形成的离子基础：
①升支:Na+内流； ②降支:K+外流； ③静息水平: Na+- K+ 泵活动,离子恢复静息
时的分布状态；
④负后电位(后去极化,after depolarization):复极 时外流的K+蓄积在膜外,阻碍了K+外流；
动作电位期间的离子通道活动：
膜片钳的实验研究表明，动作电位 期间有两种离子通道活动：
①Na+通道：通道特异性阻断剂 河豚毒(tetrodotoxin,TTX)
②K+通道：通道特异性阻断剂 四乙铵(tetraethylammonium, TEA)
动作电位：升支
Na+通道
去极化 ↓
激活 ↓
失活 ↓
恢复
⑤正后电位(后超极化,after hyperpolarization):生 电性钠泵作用的结果
动作电位的特点：
①“全或无” all or none：幅度不随 刺激强度增加而增大
②可传播性:不减衰传导(幅度波形不变) ③有不应期:因而锋电位之间不发生
融合或叠加
4.动作电位的引起 (1)局部兴奋及其向锋电位的转变
(一)细胞的动作电位 细胞受到刺激兴奋时，细胞膜在静息
电位的基础上发生一次迅速而短暂的电位 波动。 特点： ①全或无定律(all-or-none law) ②不衰减传导
2.动作电位的波形:
(二)动作电位产生机制
1.细胞膜通透性与离子通道 决定膜通透性的改变的本质是离子通
道的功能状态。 有三种功能状态： ①备用状态(reservation) ②激活状态(activation) ③失活状态(inactivation)
静息电位 Resting Potential:
膜主要对K+通透
↓
细胞内外K+势能差
↓
K+经通道易化扩散
↓
扩散出的K+形成阻 碍K+继续扩散的电
场力
↓
K+的浓度差动力和 电场力阻力平衡
二、细胞的动作电位及其产生机制
Action potential of cell and its mechanism
(一)细胞的静息电位 细胞在安静时，存在于细胞膜内外两
侧的电位差。 极化(polarization) 超极化(hyperpolarization) 去极化(depolarization) 复极化(repolarization)
(二)静息电位产生的机制
△ 产生条件： ①细胞膜内外的离子分布不均匀。 ②细胞膜对离子的通透性不同。 △ 产生机理 ① 在静息状态下，钾通道开放，膜对 K +
①阈下弱刺激→电紧张电位→刺激稍 加强→去极化电紧张电位→少量Na+通 道开放, 少量Na+内流→被K+外流抵消 →不能发展成动作电位→只能与电紧 张电位叠加→局部反应(local response)。
因此，局部反应是阈下刺激在受刺 激的膜的局部引起的一个较小的去极 化反应。又称局部兴奋或局部电位 (local excitation or potential)
②刺激强度增加→较多Na+通道开放, 较多Na+内流→当刺激强度使膜去极 化程度达某一临界膜电位(阈电位) 时→Na+内流>K+外流→膜发生更强的 去极化→从而使更多Na+通道开放和 Na+内流(形成Na+通道激活对膜去极 化的正反馈)→直至接近ENa →AP
(2) 阈电位 threshold potential，TP
的通透性较高。 ② 由于膜内的 K + 浓度高于膜外， K + 顺浓
度差扩散膜外。
据测定，在静息状态下细胞膜内外主要离 子分布及膜对离子的通透性见下表
主要离 子
离子浓（mmol/L） 膜内 膜外
膜内与膜 外的离子 比例
膜对离子通 透性
Na+
14
142
1:10 通透性很小
K+
155
5
31:1
通透性大
第三节 细胞的生物电现象
The Bioelectric Phenomena of Cell
概述 一、细胞的静息电位及其产生机制 二、细胞的动作电位及其产生机制 三、组织的兴奋和兴奋性
概述 生物电的观察与记录方法:
一、细胞的静息电位及其产生机制
Resting potential of cell and its mechanism
Cl-
8
110
1:14 通透性次之
A-蛋白质 60
15ห้องสมุดไป่ตู้
4:1
无通透性
生物电活动的基础:钠钾泵活动造成膜内 外离子不均衡分布:胞外[Na+]>胞内 [Na+],胞内[K+]>胞外[K+]
离子平衡电位
钾平衡电位 (-90~-100mV)
钠平衡电位 (+50~+70mV)
③随K+外流的增加，膜两侧电位差加大， 使同性电荷相斥，异性电荷相吸引的力 量不断加大，即阻止K+外流的力量不断 增大，因此K+无法再扩散，净通量为零 ，到达K+平衡电位（静息电位）。
能引起大量Na+通道开放和Na+内流并形 成Na+通道激活对膜去极化的正反馈过程进 而诱发动作电位的临界膜电位值。
阈电位一般比RP(静息电位）小10~20mV。 如神经细胞RP=-70mV，TP≈-55mV 达到阈电位后,AP幅度只取决于膜电位
去极化程度、Na+通道和Na+电流之间的正反 馈过程，而与外加刺激强度无关。
(3)局部反应Local response
阈下刺激因强度较弱而不能使膜的去极化达 到阈电位，不能触发AP，但可引起局部反应。
Na+通道功能状态的变化
2. 动作电位的产生
①当细胞受到刺激时，膜电位降低，当降低 到阈电位时，Na+通道开放。（激活）
②由于膜外Na+浓度较高, 所以Na+大量内流 。
③由于Na+内流，膜电位降低，Na+通道关 闭。（失活）
④K+通道开放，K+外流，恢复极化状态。
①升支(去极化相) ②降支(复极化相) ③锋电位 spike potential ④后电位 负后电位 negative after-potential
正后电位 positive after-potential
Action Potential：
刺激后,膜对Na+通透 ↓
膜内外Na+势能贮备 ↓
Na+经通道易化扩散 ↓
扩散的Na+抵消膜内 负电位,形成正电位
↓ 直至正电位增加到足以
对抗由浓度差所致的 Na+内流
∴ AP的超射值等于Na+平衡电位(+50~+70mV)