生物竞赛课件细胞生物电现象85ppt

Cl-
8
110
1:14 通透性次之
A-蛋白质 60
15
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）。
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)
(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。
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
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。
(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(dBaidu Nhomakorabeapolarization) 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 +
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
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
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
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
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)
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
(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)
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