细胞生物电现象
细胞生物电现象
Na+平衡电位 ENa ： Na+内流造成膜内正
电位,是Na+进一步内流 的阻力，
当Na+内流的动力与 阻力达到平衡时,膜上 Na+净通量为零,膜两侧 电位差达到了一个新的 平衡电位，
复极化：
钠通道进入 “失活” 状态时,膜对K+的通透性进 一步增大,膜内K+顺浓度差 和电位差 膜内带正电 推动 向膜外扩散,使膜内电位由 正值向负值发展,直至回到 原初安静时电位水平，
此时钠通道失活状态 解除,回复到可被激活或备 用状态,细胞又能接受新的 刺激，
复极后的恢复期：
据估计,神经纤维每兴 奋一次,进入细胞内Na+量大 约使膜内Na+浓度增加八万 分之一,逸出的K+量也近似 这个数值，
这种状态激活细胞膜上 钠-钾泵,将细胞内多余Na+ 运至细胞外,将细胞外多余 K+运回细胞内,从而使细胞 膜内外离子浓度恢复到原初 安静时的水平,重建膜的静 息电位，
大致相当于绝对不应期
负后电位
大致相当于相对
不应期和超常期
正后电位
大致相当于低常期
第三节 神经冲动产生和传导
一、神经冲动的产生 一 外向电流和电紧张性电位
1、极性法则
概念：当用短暂的直流电刺激神 经时,通常仅在通电和断电时各引 起一次兴奋,通电时兴奋发生在阴 极部位,断电时则在阳极部位，
2、实验证明
1 无Na+细胞浸浴液：神经浸浴 于无Na+溶液时,动作电位不出 现，
2 降低细胞浸浴液Na+浓度：用 蔗糖或氯化胆碱替代细胞浸浴 液中Na+,使细胞外液Na+浓度减 小而渗透压、静息电位保持不 变,发生的动作电位幅度或其超 射值减小,减小的程度和Na+平 衡电位减小的预期值相一致，
细胞的生物电现象
细胞的生物电现象
静息电位及其产生机制：静息电位是指细胞在未受刺激时存在于细胞膜内、外两侧的电位差。
多数细胞的静息电位是稳定的负电位。
机制：①钠泵主动转运造成的细胞膜内、外Na+和K+ 的不均匀分布是形成生物电的基础。
②静息状态下细胞膜主要是K+通道开放，K+受浓度差的驱动向膜外扩散，膜内带负电荷的大分子蛋白质与K+隔膜相吸，形成膜外为正，膜内为负的跨膜电位差。
当达到平衡状态时，K+电―化学驱动力为零，此时的跨膜电位称为K+平衡电位。
动作电位及其产生机制：在静息电位
的基础上，可兴奋细胞膜受到一个适当的刺激，膜电位发生迅速的一过性的波动，这种膜电位的波动称为动作电位。
锋电位、去极化、复极化和后电位。
产生机制：①上升支的形成：当细胞受到阈刺激时，引起Na+内流，去极化达阈电位水平时，Na+通道大量开放，Na+迅速内流的再生性循环，造成膜的快速去极化，使膜内正电位迅速升高，形成上升支。
当Na+内流达到平衡时，此时存在于膜内外的电位差即Na+的平衡电位。
动作电位的幅度相当于静息电位的绝对值与超射值之和。
动作电位上升支主要是Na+的平衡电位。
②下降支的形成：钠通道为快反应通道，激活后很快失活，随后膜上的电压门控K+通道开
放，K+顺梯度快速外流，使膜内电位由正变负，迅速恢复到刺激前的静息电位水平，形成动作电位下降支。
第二章 第二节 细胞的生物电现象
3、影响静息电位的影响因素 、
• （1）细胞内外 +浓度差 ）细胞内外K • （2）膜对 +和Na+通透性 ）膜对K • （3）钠-钾泵的活动水平 ） 钾泵的活动水平
(二)动作电位 二 动作电位
1、定义 、 动作电位： 动作电位： 细胞受刺激而兴奋时，细胞膜在静息电位的 细胞受刺激而兴奋时， 受刺激而兴奋时 基础上产生的一次迅速短暂、可扩布的电位变化， 基础上产生的一次迅速短暂、可扩布的电位变化， 是细胞兴奋的标志 。 可兴奋细胞:神经细胞、肌细胞、 可兴奋细胞:神经细胞、肌细胞、部分腺细胞
膜电位 项目 产生机制 平衡电位 通道 阻断剂 电荷分布 状态 特点
静息 电位
K+外流
动作电位
峰电位 后电位 上升支 下降支 负后电位 正后电位 Na+内流 K+外流 K+外流↓ 钠泵活动
EK
四乙胺 极化 稳定直 流电位
ENa
河豚毒素
EK
四乙胺 四乙胺
去极化(含 复极化 未恢复到 轻度超极 RP 反极化) 化 快速、可扩布的电位变化
（四）局部兴奋及其总和
• 1、局部兴奋的概念 、 • • 由阈下刺激引起的局部细胞膜的微小去 极化。 极化。 少量内流引起， 由Na+少量内流引起，局部兴奋可提高 细胞膜的兴奋性。 细胞膜的兴奋性。减小膜电位与阈电位的 差距。 差距。
2、局部兴奋的特点（与动作电位区别） • 局部兴奋 1.等级性现象（没有“ 1.等级性现象（没有“全 等级性现象 或无”） 或无” 2.呈衰减性传导 2.呈衰减性传导 3.总和现象（无不应期） 3.总和现象（无不应期） 总和现象 • 动作电位 1.“全或无” 1.“全或无” 现象 2.不衰减性传导 2.不衰减性传导 3.脉冲式 3.脉冲式
细胞的生物电现象
细胞的生物电现象细胞的生物电现象概述：生物电现象是指生物体内各种细胞所产生的电现象。
细胞的电现象包括静电现象和动电现象。
静电现象是指细胞膜内外的电位差异，而动电现象是指细胞的离子流动和膜电位的变化。
一、细胞的静电现象细胞的静电现象是指细胞膜内外电位的差异，通常称为细胞膜电位。
细胞膜电位是细胞的基本电现象之一，它的起源主要为静息电位和动作电位。
静息电位是细胞在静态状态下所表现出的电位。
在静息电位下，细胞的内部电位为负，外部电位为正。
细胞膜上的离子通道在细胞静态状态下始终处于开放状态，这使得静息电位维持不变。
动作电位是细胞在受到刺激时所表现出的电位。
在动作电位下，细胞内部电位由负变正，外部电位由正变负。
这种变化主要源于细胞膜上钠离子通道的快速开启和关闭，以及钾离子通道的慢速开启和关闭。
二、细胞的动电现象细胞的动电现象是指离子在细胞内外之间的流动和膜电位的变化。
细胞膜上的离子通道对细胞的动电现象起着重要的调控作用。
主要的离子通道包括钠通道、钾通道和钙通道。
在细胞受刺激时，钠通道迅速开启，随后钾通道开启，同时钠通道关闭。
这使得细胞内部电位迅速升高，形成动作电位。
随着钾离子的流出，细胞内部电位逐渐降低到静息电位。
钙通道参与了很多细胞的生物学过程，如细胞分裂、囊泡的释放和细胞增殖等。
钙离子的流动能够改变细胞内的信号转导和细胞内的酶活性，从而调节细胞的代谢和功能。
总结：细胞的生物电现象被广泛地应用于药物研究、细胞生物学研究和神经科学研究等方面。
通过对细胞的电现象进行研究，人们可以更好地理解细胞的生物学特性和生理学特性，从而开发新的药物、诊断工具和治疗方法。
细胞生物电现象
生物电变化。
●图形：
上升相 去极化
动作电位
下降相 复极化
生物电现象产生的机制
（一）生物电现象的离子学说
生物电的产生依赖于细胞膜对
化学离子严格选择性的通透性及其 在不同条件下的变化。
1、细胞膜内外离子分布的不均匀
膜内有较多的K+和带负电的大分子有机物，
膜外有较多的Na+和Cl-。 据测定，各类细胞在膜内的K+浓度约为膜 外的20-40倍，而Na+浓度则膜外约为膜内的712倍。
有机物则几乎不通透。
+ （二）静息电位与K 平衡电位
1、过程
细胞安静时，K+顺化学 浓度剃度向膜外扩散，膜内 带负电大分子有机物留在膜 内。 K+外流加大膜两侧电场 力，使同性电荷相斥和异性 电荷相吸的力量也在不断增 加。当浓度差和电场力对K+ 移动的效应达到平衡时，膜 对K+的净通量为零。 K+平衡电位（Ek）。
兴奋性分期 测试刺激强度 兴奋性变化
可能机制
绝对不应期
无限大
兴奋性降至 零
相对不应期 ＞条件刺激强 兴奋性逐渐 度 恢复 超常期
低常期
Na+通道处于 被激活后暂 时失活状态 Na+通道部分 开放 膜处于部分 去极化状态
膜处于复极 化状态
＜条件刺激强 兴奋性超过 度 正常水平
＞条件刺激强 兴奋性低于 度 正常水平
2、阈电位和动作电位
阈电位： 当刺激增强到阈值， 使膜电位减小到临界水平 （神经、肌肉细胞约在50至-70mv），便爆发动 作电位。这一临界膜电位 水平称为阈值膜电位或简
称阈电位。
阈刺激与阈电位关系
阈刺激： 刺激强度和作用时间等参数足以使 膜电位去极化到阈电位的刺激
细胞的生物电现象
细胞的生物电现象
细胞是生命的基本单位，它们在生命活动中扮演着至关重要的角色。
细胞内部存在着许多生物电现象，这些现象对于细胞的正常运作和生命活动具有重要的影响。
细胞膜是细胞内部与外部环境之间的重要隔离层，它具有选择性通透性，可以控制物质的进出。
细胞膜内外存在着电位差，这是由于细胞膜内外的离子浓度不同所导致的。
细胞膜内部主要是负离子，如蛋白质、磷酸根离子等，而细胞膜外部则主要是正离子，如钠离子、钾离子等。
这种离子浓度差导致了细胞膜内外的电位差，也就是所谓的膜电位。
细胞膜的膜电位是细胞内部的重要信号传递方式。
当细胞受到外界刺激时，如化学物质、光线、温度等，会引起细胞膜内外离子浓度的变化，从而改变膜电位。
这种膜电位的变化可以传递到细胞内部，引起细胞内部的生物电反应，如离子通道的开闭、细胞内钙离子浓度的变化等。
细胞内部的生物电反应对于细胞的正常运作和生命活动具有重要的影响。
例如，神经细胞的兴奋性和抑制性就是由于细胞膜内外离子浓度差所导致的膜电位变化。
当神经细胞受到外界刺激时，会引起膜电位的变化，从而引起神经冲动的产生和传递。
此外，细胞内部的生物电反应还可以影响细胞的代谢、分化、增殖等生命活动。
细胞的生物电现象是细胞内部的重要信号传递方式，对于细胞的正常运作和生命活动具有重要的影响。
未来的研究将进一步揭示细胞内部的生物电反应机制，为人类健康和疾病治疗提供更多的思路和方法。
细胞的生物电现象
• 动作电位和静息电位不同，是一个电位连 续变化的过程，动作电位是细胞兴奋的标
（二）动作电位的 形成过程
• 在给神经纤维一 次有效的刺激后， 示波器上会显示 出一个动作电位 的波形，即在受 刺激局部的细胞 膜上产生了一次 快速的，连续的 电位变化。该电 位变化主要由两 部分构成：锋电 位和后电位。
• 当促使Na+内流的浓度差和阻止Na+内流的电位差，这两种拮抗力量相 等时，Na+的净内流停止，此时膜电位达到峰值。
• 因此，可以说动作电位的峰值相当于Na+内流所形成的电-化学平衡电 位。
2．复极化过程 • 当膜电位达到峰值时，细胞膜的Na+通道迅速关闭，而K+通道开放，于
是细胞内的K+顺浓度差向细胞外扩散，导致膜内负电位增大，直至恢复 到静息时的数值。
第三节 细胞的生物电现象
• 在生命活动的过程中，细胞始终存在着电， 我们把这种电现象称为生物电现象。
• 生物电是一切活细胞存在的基本生命现象， 也是生理学重要的基础理论。它主要包括静 息电位和动作电位两部分
一、静息电位及其产生机制
（一）静息电位的概念
• 静息电位（resting potential，RP）是指细胞 处于静息状态下，细胞膜两侧存在的电位 差。它是一切生物电产生或变化的基础。
• 静息电位的大小，主要由细胞内外K+的浓度决定。
– 通常，细胞内的K+浓度变动很小，因此造成细胞内外K+浓度差改变 的主要是细胞外的K+浓度。如细胞外K+增高，会使细胞内外K+浓度 差减小，从而使K+外流的动力减小，K+外流减少，最终导致静息电 位减小。
细胞的生物电现象
细胞的生物电现象在我们神奇的生命世界中，细胞是构成生物体的基本单位。
而细胞内部存在着一种奇妙的现象——生物电现象。
这一现象对于细胞的正常功能和生命活动起着至关重要的作用。
要理解细胞的生物电现象，首先得知道什么是生物电。
简单来说，生物电就是生物体内产生的电现象。
细胞的生物电现象主要包括静息电位和动作电位。
静息电位，就好比细胞在安静休息时的“状态”。
在细胞未受到刺激时，细胞膜内外存在着一定的电位差，一般来说，细胞内的电位比细胞外的电位低，这种电位差就被称为静息电位。
为什么会有这样的电位差呢？这主要是因为细胞膜对不同离子的通透性不同。
细胞膜对于钾离子的通透性相对较高，而对于钠离子的通透性相对较低。
于是，钾离子就会顺着浓度梯度从细胞内流向细胞外。
但是，细胞内的一些带负电的大分子物质不能通过细胞膜，这就导致细胞内留下了较多的负离子，从而形成了内负外正的电位差。
动作电位则是细胞在受到刺激时产生的快速电位变化。
当细胞受到一个足够强的刺激时，细胞膜的通透性会发生瞬间的改变。
钠离子通道会迅速打开，大量的钠离子涌入细胞内，使细胞膜内的电位迅速升高，从原来的内负外正变成内正外负。
这个过程非常迅速，就像一个闪电一样，所以被称为“动作电位”。
动作电位一旦产生，就会沿着细胞膜迅速传播，就像在一条道路上传递一个紧急的信号。
细胞的生物电现象在很多生理过程中都发挥着重要作用。
比如说，神经细胞通过产生和传导动作电位来传递信息。
当我们感觉到外界的刺激，比如触摸到一个热的物体，皮肤上的感觉神经末梢会产生动作电位，并沿着神经纤维传递到中枢神经系统，让我们产生痛觉并做出相应的反应。
肌肉细胞也依赖生物电现象来实现收缩。
当神经冲动传递到肌肉细胞时，会引起肌肉细胞产生动作电位，触发肌肉收缩，从而让我们能够完成各种动作。
在心脏中，生物电现象更是至关重要。
心脏的节律性跳动就是由心肌细胞的生物电活动所控制的。
心肌细胞的动作电位和静息电位的变化规律，决定了心脏的收缩和舒张的节奏，从而保证了血液在体内的正常循环。
细胞的生物电现象的概述
细胞⽔平的⽣物电现象主要有两种表现形式，⼀种是在安静时所具有的静息电位，另⼀种是受到刺激时产⽣的动作电位。
1.静息电位 指细胞在安静时存在于细胞膜两侧的电位差。
静息电位都表现为膜内较膜外为负，如规定膜外电位为0，则膜内电位⼤都在-10～-100mV之间。
细胞在安静（未受刺激）时，膜两侧所保持的内负外正的状态称为膜的极化；静息电位的数值向膜内负值增⼤的⽅向变化，称为超极化；相反，使静息电位的数值向膜内负值减⼩的⽅向变化，称为去极化或除极化；细胞受刺激后，细胞膜先发⽣去极化，然后再向正常安静时膜内所处的负值恢复，称为复极化。
2.动作电位 指细胞受到刺激⽽兴奋时，细胞膜在原来静息电位的基础上发⽣的⼀次迅速⽽短暂的，可向周围扩布的电位波动。
在神经纤维上，它⼀般在0.5～2.0 ms的时间内完成，这使它在描记的图形上表现为⼀次短暂⽽尖锐的脉冲样变化，称为锋电位。
动作电位的产⽣过程：神经纤维和肌细胞在安静状态时，其膜的静息电位约为-70～-90mV.当它们受到⼀次阈刺激（或阈上刺激）时，膜内原来存在的负电位将迅速消失，并进⽽变成正电位，即膜内电位由原来的-70～-90mV变为+20～+40mV的⽔平，由原来的内负外正变为内正外负。
这样整个膜内外电位变化的幅度为90～130mV，构成了动作电位的上升⽀。
上升⽀中零位线以上的部分，称为超射。
但是，由刺激引起的这种膜内外电位的倒转只是暂时的，很快就出现了膜内电位的下降，由正值的减⼩发展到膜内出现刺激前原有的负电位状态，这就构成了动作电位的下降⽀。
动作电位的特点：①有"全或⽆"现象。
单⼀神经或肌细胞动作电位的⼀个重要特点就是刺激若达不到阈值，不会产⽣动作电位。
刺激⼀旦达到阈值，就会爆发动作电位。
动作电位⼀旦产⽣，其⼤⼩和形状不再随着刺激的强弱和传导距离的远近⽽改变；②有不应期。
由于绝对不应期的存在，动作电不可能发⽣融合。
动作电位的产⽣是细胞兴奋的标志。
细胞—细胞的生物电现象(人体解剖生理学)
(三）动作电位的产生条件：
1.阈电位（TP）： 概念:指能触发动作电位的膜电位临界值。 阈电位一般比静息电位的绝对值小10-20mV。而由静息
电位去极化达到阈电位是产生动作电位的必要条件。
细胞兴奋性的高低与细胞的静息电位和阈电位的距离呈 反变关系。
2. 局部兴奋
概念： 指由阈下刺
激引发产生于 膜的局部，较 小的去极化反 应称局部兴奋。 产生的电位称 局部电位。
1.上升支：Na+平衡电位。 既Na+内流所形成的电-化学平衡电位。
2. 下降支：Na+平衡电位转变 为K+平衡电位，主要由细胞内 K+外流而产生。 3.复极后：钠泵激活，使细胞 膜内外的离子分布恢复到安静 时的水平。 膜内Na+↑或膜外K+↑→钠泵 激活→排出Na+、摄入K+
结论 ： AP 上升支：由Na＋内流形成的平衡电位。 下降支：是K＋外 流形成的平衡电位。 （后电位与Na＋－K＋泵活动有关。）
特点：• ①不具有“全或无”现象。 ②衰减性传导 ③具有总和效应
时间性总和 空间性总和
（四）兴奋在同一细胞上的传导
1.概念：动作电位在同一细胞上的传播过程。在神经纤维传导 的动作电位称神经冲动。 2.传导机制：局部电流学说
3.传导方式： 无髓鞘N纤维的兴奋传导为近距离局部电流； 有髓鞘N纤维的兴奋传导为远距离局部电流(跳跃式)。
实验现象
刺激 2.动作电位的演变过程
局部电位
上
阈电位
去
去极化
升
去极化
极
支
零电位
化
反极化（超射） 下
降
复极化
支
（负、正）后电位
复极化 阈电位
第二节 细胞的生物电现象
（二）静息电位的产生机制
1.生物电产生的前提条件： （1）细胞内外某些离子的分布和浓度不均衡（细 胞内钾离子浓度高，而细胞外钠离子和氯离子浓 度高） （2）细胞膜在不同状态下对离子的通透性不同： 安静状态下细胞膜对钾离子的通透性较大 （钾离子通道开放），对钠离子和氯离子的通透 性很小（钠离子通道、氯离子通道关闭）对膜内
细胞膜的某一点受刺激而兴奋，兴奋点产生动作电位（出现内正外负的反极化状态）
兴奋点与临近的未兴奋点产生电位差，产生电荷移动，形成局部电流
局部电流对未兴奋点形成刺激，使未兴奋点去极化（达到阈电位水平），触发新的动作电位产生，使它转变为新的兴奋点
2.动作电位的传导
（2）传导特点： ①不衰减性：电位幅度不会因传导距离加大而减小（保证了远程信息 传导的准确性。 ②全或无现象：动作电位要么不产生（无），一旦产生就达到最大 （全），其幅度不会随刺激强度增加而加大。 ③双向传导：刺激神经纤维的中段，产生的动作电位可沿细胞膜向两 端传导。
24. 24.
动作电位模式图
25.
（二）、动作电位产生机制：
@动作电位的上升支： 1.细胞受到刺激时，受刺激部位细胞膜上少量的钠离子通道开放，钠离子 少量内流，使膜发生局部去极化（膜电位减少）。 2.当膜去极化达到阈电位（引起膜上钠离子通道突然大量开放的临界膜电 位值）时，膜上钠离子通道突然大量开放，钠离子快速、大量内流（在浓 度差和电位差的双重力推动下），细胞内正电荷迅速增加，使膜电位迅速 升高至0，进而出现内正外负的反极化状态。 3.当促使钠离子内流的动力（浓度差）与阻止钠离子内流的阻力（电位差） 达到平衡时，钠离子净内流停止动作电位达到最大幅度（钠离子的平衡电 位）
1.动作电位的引起： （4）阈强度（阈值）：使膜去极化达到阈电位的最小 刺激强度。 （5）动作电位的暴发：膜电位达到阈电位后其本身进 一步去极化的结果，与施加刺激的强度没有关系。 （6）阈刺激和阈上刺激：引起膜去极化使膜电位从静 息电位达到阈电位水平
第三节细胞的生物电现象
(一)细胞的静息电位 静息电位 (Resting Potential，RP）——细胞静息（未受
刺激）时存在于细胞膜两侧的电位差。 细胞静息电位的特征： (1)（动物细胞的静息电位）内负外正； (2)为一稳定的直流电位。
相关链接：
1
与膜电位变化相关的生理学术语
(1)极化(polarization)状态 ——细胞静息时细胞膜两侧电荷的分极（内负外正）状态。 (2)去极化 (除极化) (de-) ——膜电位向减小方向变化。 (3)反极化(reverse-) ——膜电位变为内正外负状态。 (4)超极化(hyper-) ——在静息电位基础上，膜电位向增大方向变化。 (5)复极化(re-)： ——膜电位发生去极化后，再向静息电位恢复的过程。
相关链接：
11
三、阈下刺激与局部兴奋(local excitation)
局部兴奋——阈下刺激引起受刺激局部膜的不达阈电位的微弱 去极化。
局部兴奋的特性： (具电紧张电位的特征) (1)刺激依赖性：非“全或无”，随阈下刺激的增强而增大; (2)电紧张性扩布：仅衰减性波及局部膜; (3)可总和：发生空间总和或时间总和。
2.静息电位有何特征，产生机制如何？ 3.试述动作电位的过程及其基本产生机制。 4.动作电位有何特征？试解释这些特征的机制。 5.不同强度的刺激对细胞(膜)有何作用？ 6.试述细胞兴奋过程兴奋性的变化规律？绝对不应期有何意义？
16
膜电位的记录
➢ 细胞生命活动过程中伴随的电现象，存在于细胞膜两侧的 电位差称膜电位(membrane potential) 。通常是指以 膜相隔的两溶液之间产生的电位差。生物细胞被以半透性 细胞膜，而膜两边呈现的生物电位就是这种电位，平常把 细胞内外的电位差叫膜电位。如果把两种电解质用膜隔开， 使一侧含有不能透过该膜的粒子，由于这种影响，两侧电 解质的分布便发生了变化，一旦达到平衡，膜两侧就会有 膜电位。如果两侧没有这种不透性离子，但只要把浓度不 同的两种电解质以膜隔开，在阳离子和阴离子透过膜的速 度不同时，膜两侧也会产生电位差。
细胞生物电现象
细胞生物电现象细胞的生物电现象即膜电位，是讲存在于细胞膜两侧的电位差。
注意：是对细胞膜内外两侧电位的比较，而不是讲的“细胞膜上”的电位。
因为，实验中发现：细胞膜表面任何两点间并不存在有电位差。
若将微电极插入细胞内，用“细胞内测量法”进行测量，发现：细胞在未受到刺激的静息状态下，膜内电位低于膜外，呈内负外正的状态（又称极化），此时存在于膜两侧的电位差即为“静息电位（RP）”。
它主要与细胞膜对K＋有一定的通透性，K＋顺浓度差外流，而膜内带负电荷的大分子不能外流，从而打破了膜内外电中性状态，亦即RP主要是与K＋外流而达平衡电位有关。
当细胞受到阈或阈上刺激时，细胞膜对Na＋通透性增大，Na＋顺浓度差经通道内流，膜内电位升高（指实际情况，而非指绝对值大小），当达阈电位时，引发Na＋内流大量增加，导致膜内电位迅速升高，且超过膜外电位近30mv（超射），此为去极化过程；继而K＋通透性增大，K＋大量外流，膜内电位迅速下降直至原先RP 的水平，是为复极化过程。
这种在刺激作用下，在RP基础上发生的膜两侧电位的迅速、可逆的倒转，称为“动作电位（AP）”。
AP包括去极化和复极化两个阶段，对应于图像上的上升支与下降支。
AP有两个特点：可扩布性和“全或无”现象。
以上是以神经细胞、骨骼肌细胞为例讨论的。
可知，膜电位包括RP和AP两种，它们与离子跨膜转运有关，这种转运又取决于通道膜蛋白的状态。
通道具有一定的特异性，其备用、开放、关闭状态又有其化学依从性及电压依从性。
细胞膜上离子泵的活动，使Na＋外流及K＋内流（逆浓度差进行），有助于恢复膜内外离子的正常分布。
不同细胞其RP、AP的具体情况不一。
比如心室肌细胞的AP分为0、1、2、3、4五个时相。
各期分别与Na＋内流、K＋外流、K＋外流与Ca＋＋内流、K＋外流及离子泵活动有关。
窦房结细胞、浦肯野氏细胞等自律细胞，则在复极至第4期最大舒张电位后，又逐步缓慢地自动去极化，因而它们没有RP.因为窦房结细胞膜在第4期存在着恒定的Ca＋＋内流的背景电流，以及随时间而递减的K＋外流，从而膜内电位逐步升高，当达阈电位则产生AP.浦氏细胞膜第4期不稳定则是由于恒定的Na＋内流的背景电流与递减的K＋外流共同造成。
生理学——细胞的生物电现象
Origin of biological electricity
￭K+ equilibrium potential, EK
KCl
KCl
K+
in
out
Cl-
suppose： 1. Solution: KCl 2. Permeable to K+
the RP is. Na +-K +pump maintains Na+ and K+ concentration
gradients across membrane and diffusion force.
二、动作电位的产生机制 Formation mechanism of action potential
+ + + - + + - +++ + - - - +- - + - - - -
+ + + - + + - +++ + - - - +- - + - - - -
+ + - + + + +- ++ + - - + - - - -+ - - -
同一细胞上兴奋的传导是以局部电流 （local current）为基础的传导过程，具 有安全性。
The difference in electrical potential across the membrane of an undisturbed cell, having a positive sign on the outside surface and a negative sign in the interior.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
体内各种器官或多细胞结构所表现 的多种形式生物电现象，大多数可根据 细胞水平的这些基本电现象来解释。
1、静息电位
●概念： 指细胞在安静时，存
在于细胞膜内外两侧的电 位差，称为跨膜静息电位， 简称静息电位。 ●极化：
细胞静息时膜内侧带 负电，外侧带正电的状态 称为极化。
Na+内流动力：膜两侧 Na+浓度差与静息电位。
Na+平衡电位（ENa） ： Na+内流造成膜内正
电位，是Na+进一步内流 的阻力。
当Na+内流的动力与 阻力达到平衡时，膜上 Na+净通量为零，膜两侧 电位差达到了一个新的 平衡电位。
复极化：
钠通道进入 “失活” 状态时，膜对K+的通透性 进一步增大，膜内K+顺浓 度差和电位差（膜内带正 电）推动向膜外扩散，使 膜内电位由正值向负值发 展，直至回到原初安静时 电位水平。
●图形：
上升相 去极化 动作电位
下降相 复极化
生物电现象产生的机制
（一）生物电现象的离子学说
生物电的产生依赖于细胞膜对 化学离子严格选择性的通透性及其 在不同条件下的变化。
1、细胞膜内外离子分布的不均匀 膜内有较多的K+和带负电的大分子有机物，
膜外有较多的Na+和Cl-。 据测定，各类细胞在膜内的K+浓度约为膜
（二）静息电位与K+平衡电位
1、过程
细胞安静时，K+顺化学 浓度剃度向膜外扩散，膜内 带负电大分子有机物留在膜 内。
K+外流加大膜两侧电场 力，使同性电荷相斥和异性 电荷相吸的力量也在不断增 加。当浓度差和电场力对K+ 移动的效应达到平衡时，膜 对K+的净通量为零。 K+平衡电位（Ek）。
2、实验证明
2、实验证明
（1）无Na+细胞浸浴液：神经 浸浴于无Na+溶液时，动作电 位不出现。
（2）降低细胞浸浴液Na+浓度： 用蔗糖或氯化胆碱替代细胞浸 浴液中Na+，使细胞外液Na+浓 度减小而渗透压、静息电位保 持不变，发生的动作电位幅度 或其超射值减小，减小的程度 和Na+平衡电位减小的预期值 相一致。
哺乳动物神经的动作电位绝对不应期一般为 1ms，从理论上讲每秒最多能传导神经冲动约 1000次/S ，但正常人体神经纤维产生冲动的频率 通常为10-100次/S ，最高频率很少超过200次/S， 说明神经冲动传导保存着很大储备能力。
2、动作电位的锋电位与后电位
锋电位
动作电位
负后电位
后电位
正后电位
后电位产生机制： 负后电位可能是膜复极时，K+迅速外流而
一、神经冲动的产生 （一）外向电流和电紧张性电位
1、极性法则
概念：当用短暂的直流电刺激神 经时，通常仅在通电和断电时各引 起一次兴奋，通电时兴奋发生在阴 极部位，断电时则在阳极部位。
体内所有细胞的静息电位都表现为 膜的静息 电位：
哺乳动物神经、骨骼肌、平滑肌、 心肌细胞静息电位为-70~-90mV；
人红细胞静息电位为-10mV等。
2、动作电位
● 在神经纤维一端记 录静息电位同时，在纤 维另一端给予电刺激， 经过极短潜伏期后，记 录电极部位在静息电位 基础上出现一个快速的 生物电变化。
说明：
除Na+、K+以外，其他离子如Ca2+、Cl-与 静息电位及动作电位也有关： ●静息电位的维持除了K+外流外，Na+、Cl-的内 流也起了一定的作用。 ●动作电位发生时，除Na+内流、K+外流外，至 少还有Ca2+内流。Ca2+内流量虽不多，但很重 要，特别是对神经末梢和肌纤维激活，Ca2+是 必不可少的。
●改变细胞浸浴液K+浓度 ●枪乌贼巨轴突灌流实验 结论：
静息电位主要取决于K+平衡电位，膜内K+ 向膜外扩散至维持膜内外动态平衡的水平是形 成静息电位的主要离子基础。
(三)动作电位与Na+平衡电位
1、过程
去极化：
细胞受刺激发生兴 奋时：钠通道被“激活” 而开放，Na+流入膜内， 膜内负电位随着正电荷 的进入而迅速被抵消， 膜内出现正电位，形成 动作电位上升相。
此时钠通道失活状态 解除，回复到可被激活或 备用状态，细胞又能接受 新的刺激。
复极后的恢复期：
据估计，神经纤维每兴 奋一次，进入细胞内Na+量 大约使膜内Na+浓度增加八 万分之一，逸出的K+量也 近似这个数值。
这种状态激活细胞膜上 钠-钾泵，将细胞内多余Na+ 运至细胞外，将细胞外多余 K+运回细胞内，从而使细 胞膜内外离子浓度恢复到原 初安静时的水平，重建膜的 静息电位。
积聚于膜外附近，使膜内外K+浓度差变小，因 而暂时阻碍了K+外流的结果；
正后电位可能由于此时钠泵活动加强，由 于生电泵的作用（泵出的Na+超过泵入的K+） 而使膜电位暂时出现轻度的超极化。
锋电位与后电位
锋电位 后电位
大致相当于绝对不应期
负后电位
大致相当于相对
不应期和超常期
正后电位
大致相当于低常期
第三节 神经冲动产生和传导
外的20-40倍，而Na+浓度则膜外约为膜内的712倍。
2、膜对离子的选择通透性 镶嵌于脂质双分子层中的各种通道蛋白质，
分别对某种离子有选择性通透能力。 在不同生理条件下，通道的机能状态（离子
通道开放、关闭、开放数量等）可以迅速改变， 从而使细胞膜对各种离子的通透性发生改变。
例如：安静情况下，膜对K+通透性最大，对 Cl-次之，对Na+通透性很小，对带负电的大分子 有机物则几乎不通透。
3、动作电位主要特点
（1）全或无 （2）非递减性传导
（四）细胞兴奋后兴奋性 的变化与动作电位
1、兴奋性变化
条件-测试法： 先用一条件刺激（阈上刺激）作用于组织，
再用测试刺激测定阈值变化。 测试刺激阈值＜条件刺激阈值 测试刺激阈值＝条件刺激阈值 测试刺激阈值＞条件刺激阈值
当组织发生兴奋后其兴奋性变化依次经历 四个时期（依哺乳动物粗神经纤维为例）。
兴奋性分期 绝对不应期
测试刺激强度 兴奋性变化 可能机制
无限大
兴奋性降至零 Na+通道处于 被激活后暂时 失活状态
相对不应期 ＞条件刺激强 兴奋性逐渐恢 Na+通道部分
度
复
开放
超常期
＜条件刺激强 兴奋性超过正 膜处于部分去
度
常水平
极化状态
低常期
＞条件刺激强 兴奋性低于正 膜处于复极化
度
常水平
状态
不应期存在，意味着在单位时间内只能发生 一定次数的兴奋。