细胞的生物电现象
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（四）动作电位的特点
1．“全或无”现象
– 动作电位一旦产生就会达到锋值，其幅度不会 随着刺激的增强而增大，即动作电位要么不产 生（无），一旦产生就会达到最大值（全）。
2．不衰减性传导
– 动作电位一旦在细胞的某一局部产生，就会以 非常快的速度向整个细胞膜扩布，其幅度不会 随着传导的距离延长而减小。
3．脉冲式
– 超极化时细胞膜两侧的电位差变大，表示细胞抑制；而去极化时细胞 膜两侧的电位差变小，表示细胞兴奋。
（二）静息电位的产生机制 1．静息电位产生的前提条件 • 静息电位的产生主要与细胞内外离子的分布不
均和细胞膜对离子的通透性不同有关，即静息 电位的产生两个前提条件：
– 细胞内外离子分布不均，即存在浓度差，在安静状 态时，在膜内的K+浓度是膜外的30倍，而Na+在膜 外的浓度是膜内的12倍左右；
• 我们把能使细胞膜上Na+通道大量开放的临界膜电位称为 阈电位（threshold potential，TP）。
• 静息电位去极化达到阈电位水平是产生动作电位的必要 条件。
– 阈电位的数值通常比静息电位小10～20mV。
• 一般来说，细胞兴奋性的高低与静息电位和阈电位的差 值呈反比的关系，即两者的差距越大，细胞越难兴奋， 兴奋性就越低，而两者的差距越小，细胞越易兴奋，兴
• 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。
• 动作电位（action potential，AP）是指可兴 奋细胞在受到有效刺激后，在静息电位的 基础上，细胞膜产生的一次快速的可传播 的电位变化。
• 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。
• 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。
二、动作电位及其产生机制
（一）动作电位的概念
• 带正电荷的K+外流时肯定会吸引带负电荷的蛋白质 同行，但此时的细胞膜对大分子的蛋白质没有通透 性，所以这些蛋白质分子会被阻隔在细胞膜内表面， 而外流的K+在蛋白质分子的吸引下排列在膜的外表 面，形成了内负外正的电位差。
• 可见，K+外流是静息电位形成的基础。
• 实验所述，静息电位是一个稳定的电位差，即K+外流最终 会达到平衡。
– 电位幅度小呈衰减性传导，其幅度能随着传播
（二）兴奋的传导 • 动作电位（即兴奋）一旦在细胞
膜上某一点产生，就会沿着细胞 膜传播，直到整个细胞膜都产生 动作电位，这种动作电位在同一 个细胞膜上的传播称为传导。 在无髓鞘的神经纤维上：局部电流 • 在神经纤维上传导的动作电位称 为神经冲动。如果动作电位在两 个细胞之间的传播则称为传递。
（三）动作电位的产生机制
l．去极化过程 • 当细胞受到刺激时，使受刺激的局部细胞膜上少量Na+通道开放，此
时Na+会顺着浓度差少量内流，引起细胞膜去极化，当去极化达到某 一程度时，膜上大量Na+通道开放，于是细胞外的大量Na+顺浓度差和 电位差向细胞内迅速扩散，导致膜内负电位减小，直至膜内电位比膜 外高，形成内正外负的反极化状态。
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。
• 如果刺激造成的电位变化达不到阈电位水 平，细胞就不能产生动作电位，仅仅只在 受刺激局部的细胞膜产生一种幅度较小的 去极化反应，我们把这种称之为局部反应 （local response），通常由阈下刺激引起。
• 局部反应的特点：
– 不是“全或无”式的，局部反应的大小可随阈 下刺激的增强而增大
– 可以总和
– 因为K+逐渐外流，它会形成的内负外正的电场力，而这种电场力 会阻止带正电荷的K+向外流，随着K+逐渐外流，浓度差会逐渐减弱， 而电场力会逐渐增强，当促使K+外流的浓度差形成的扩散动力与 阻止K+外流的电场力达到平衡时，K+外流停止，K+的净通量等于零， 即达到稳定的静息电位。
– 由此可见，静息电位主要是K+外流达到平衡时的电位，所以又称 为K+的平衡电位。
有髓鞘的神经纤维上：跳跃式传导
四、细胞兴奋后 兴奋性的变化
• 当细胞受到有 效刺激产生兴 奋时，细胞的 兴奋性将发生 一系列有规律 的周期性变化， 依次为：
– 绝对不应期
– 相对不应期
– 超常期
– 动作电位不会发生重合或者叠加，它们之间总
三、兴奋的引起及传导
（一）兴奋的引起
– 当细胞受到刺激时，首先是受刺激局部的细胞膜上少量的Na+通 道开放，引起少量的Na+内流，使细胞膜缓慢的去极化，只有当 膜去极化达到某一电位值时，才会使大量Na+通道激活，从而引 起Na+大量内流，使细胞膜快速去极化，形成动作电位的上升支， 即细胞兴奋。
– 细胞膜在不同的状态下对离子的通透性不同，安静 状态下，细胞膜主要对K+通透性较大，对Na+、Cl通透性很小，而对蛋白质负离子不通透。
2．静息电位的产生机制
• 安静状态时，细胞膜内外存在K+的浓度差，并且细 胞膜对K+的通透性大，因此K+在浓度差的驱使下， 从细胞膜内向细胞膜外扩散，即K+外流。
• 机体细胞静息时膜两侧的电荷都是呈内负外正的分布。生理 学中，通常规定膜外电位为0，则膜内电位值就是负值了。
• 静息电位的大小通常只看静息电位负值的绝对值，如从－ 70mv变化到－90mv称为静息电位的增大，反之为变小。
• 静息电位时细胞膜两侧内正外负的状态称为极化。 • 而把细胞膜两侧内负外正的状态称为反极化。 • 静息电位的增大为超极化。 • 静息电位的减小称为去极化。 • 细胞去极化后向着静息电位的方向恢复称为复极化。
• 如此一来，一部分Na+在去极化中扩散到细胞内，并有一部分K+在复极 过程中扩散到细胞外。这样就激活了Na+ － K+依赖式 ATP酶即Na+ － K+ 泵，于是钠泵加速运转，将胞内多余的Na+泵出胞外，同时把胞外增多 的K+泵进胞内，以恢复静息状态的离子分布，保持细胞的正常兴奋性。
AP上升支
AP下降支
（四）动作电位的特点
1．“全或无”现象
– 动作电位一旦产生就会达到锋值，其幅度不会 随着刺激的增强而增大，即动作电位要么不产 生（无），一旦产生就会达到最大值（全）。
2．不衰减性传导
– 动作电位一旦在细胞的某一局部产生，就会以 非常快的速度向整个细胞膜扩布，其幅度不会 随着传导的距离延长而减小。
3．脉冲式
– 超极化时细胞膜两侧的电位差变大，表示细胞抑制；而去极化时细胞 膜两侧的电位差变小，表示细胞兴奋。
（二）静息电位的产生机制 1．静息电位产生的前提条件 • 静息电位的产生主要与细胞内外离子的分布不
均和细胞膜对离子的通透性不同有关，即静息 电位的产生两个前提条件：
– 细胞内外离子分布不均，即存在浓度差，在安静状 态时，在膜内的K+浓度是膜外的30倍，而Na+在膜 外的浓度是膜内的12倍左右；
• 我们把能使细胞膜上Na+通道大量开放的临界膜电位称为 阈电位（threshold potential，TP）。
• 静息电位去极化达到阈电位水平是产生动作电位的必要 条件。
– 阈电位的数值通常比静息电位小10～20mV。
• 一般来说，细胞兴奋性的高低与静息电位和阈电位的差 值呈反比的关系，即两者的差距越大，细胞越难兴奋， 兴奋性就越低，而两者的差距越小，细胞越易兴奋，兴
• 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。
• 动作电位（action potential，AP）是指可兴 奋细胞在受到有效刺激后，在静息电位的 基础上，细胞膜产生的一次快速的可传播 的电位变化。
• 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。
• 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。
二、动作电位及其产生机制
（一）动作电位的概念
• 带正电荷的K+外流时肯定会吸引带负电荷的蛋白质 同行，但此时的细胞膜对大分子的蛋白质没有通透 性，所以这些蛋白质分子会被阻隔在细胞膜内表面， 而外流的K+在蛋白质分子的吸引下排列在膜的外表 面，形成了内负外正的电位差。
• 可见，K+外流是静息电位形成的基础。
• 实验所述，静息电位是一个稳定的电位差，即K+外流最终 会达到平衡。
– 电位幅度小呈衰减性传导，其幅度能随着传播
（二）兴奋的传导 • 动作电位（即兴奋）一旦在细胞
膜上某一点产生，就会沿着细胞 膜传播，直到整个细胞膜都产生 动作电位，这种动作电位在同一 个细胞膜上的传播称为传导。 在无髓鞘的神经纤维上：局部电流 • 在神经纤维上传导的动作电位称 为神经冲动。如果动作电位在两 个细胞之间的传播则称为传递。
（三）动作电位的产生机制
l．去极化过程 • 当细胞受到刺激时，使受刺激的局部细胞膜上少量Na+通道开放，此
时Na+会顺着浓度差少量内流，引起细胞膜去极化，当去极化达到某 一程度时，膜上大量Na+通道开放，于是细胞外的大量Na+顺浓度差和 电位差向细胞内迅速扩散，导致膜内负电位减小，直至膜内电位比膜 外高，形成内正外负的反极化状态。
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。
• 如果刺激造成的电位变化达不到阈电位水 平，细胞就不能产生动作电位，仅仅只在 受刺激局部的细胞膜产生一种幅度较小的 去极化反应，我们把这种称之为局部反应 （local response），通常由阈下刺激引起。
• 局部反应的特点：
– 不是“全或无”式的，局部反应的大小可随阈 下刺激的增强而增大
– 可以总和
– 因为K+逐渐外流，它会形成的内负外正的电场力，而这种电场力 会阻止带正电荷的K+向外流，随着K+逐渐外流，浓度差会逐渐减弱， 而电场力会逐渐增强，当促使K+外流的浓度差形成的扩散动力与 阻止K+外流的电场力达到平衡时，K+外流停止，K+的净通量等于零， 即达到稳定的静息电位。
– 由此可见，静息电位主要是K+外流达到平衡时的电位，所以又称 为K+的平衡电位。
有髓鞘的神经纤维上：跳跃式传导
四、细胞兴奋后 兴奋性的变化
• 当细胞受到有 效刺激产生兴 奋时，细胞的 兴奋性将发生 一系列有规律 的周期性变化， 依次为：
– 绝对不应期
– 相对不应期
– 超常期
– 动作电位不会发生重合或者叠加，它们之间总
三、兴奋的引起及传导
（一）兴奋的引起
– 当细胞受到刺激时，首先是受刺激局部的细胞膜上少量的Na+通 道开放，引起少量的Na+内流，使细胞膜缓慢的去极化，只有当 膜去极化达到某一电位值时，才会使大量Na+通道激活，从而引 起Na+大量内流，使细胞膜快速去极化，形成动作电位的上升支， 即细胞兴奋。
– 细胞膜在不同的状态下对离子的通透性不同，安静 状态下，细胞膜主要对K+通透性较大，对Na+、Cl通透性很小，而对蛋白质负离子不通透。
2．静息电位的产生机制
• 安静状态时，细胞膜内外存在K+的浓度差，并且细 胞膜对K+的通透性大，因此K+在浓度差的驱使下， 从细胞膜内向细胞膜外扩散，即K+外流。
• 机体细胞静息时膜两侧的电荷都是呈内负外正的分布。生理 学中，通常规定膜外电位为0，则膜内电位值就是负值了。
• 静息电位的大小通常只看静息电位负值的绝对值，如从－ 70mv变化到－90mv称为静息电位的增大，反之为变小。
• 静息电位时细胞膜两侧内正外负的状态称为极化。 • 而把细胞膜两侧内负外正的状态称为反极化。 • 静息电位的增大为超极化。 • 静息电位的减小称为去极化。 • 细胞去极化后向着静息电位的方向恢复称为复极化。
• 如此一来，一部分Na+在去极化中扩散到细胞内，并有一部分K+在复极 过程中扩散到细胞外。这样就激活了Na+ － K+依赖式 ATP酶即Na+ － K+ 泵，于是钠泵加速运转，将胞内多余的Na+泵出胞外，同时把胞外增多 的K+泵进胞内，以恢复静息状态的离子分布，保持细胞的正常兴奋性。
AP上升支
AP下降支