静息电位与动作电位-PPT课件
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兴奋在神经纤维上的传导，称为神经冲动。
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23
有髓纤维上的兴奋传导比较特殊，因为在有髓纤维的 轴突外面包裹着一层很厚的髓鞘，髓鞘的主要成分是 脂质，而脂质是不导电或不允许带电离子通过的。只 有在髓鞘暂时中断的朗飞结处，轴突膜才能和细胞外 液接触，使跨膜离子移动得以进行。因此，当有髓纤 维受到外来刺激时，动作电位只能在邻近刺激点的朗 飞结处产生，而局部电流也就在相邻的朗飞结之间形 成(图2-12)。这一局部电流对邻近的朗飞结起着刺激 作用，使之兴奋；然后又以同样的方式使下一个朗飞 结兴奋。这样，兴奋就以跳跃的方式 ，从一个朗飞结 传至另一个朗飞结而不断向前传导。这种传导方式称 为跳跃式传导(saltatory conduction)。跳跃式传导 使冲动的传导速度大为加快，因此，有髓纤维的传导 速度远比无髓纤维为快。另外，跳跃式传导时，单位 长度内每传导一次兴奋所涉及的跨膜离子运动的总数 要少得多，因此它还是一种更“节能”的传导方式。
18
19
局部兴奋及其特征
局部兴奋 阈下刺激虽不能引起细胞产生可以传导
的动作电位，但是，却能使受刺激局部细胞膜的Na＋通 道少量被激活，膜对Na＋的通透性轻度增加，因而有少 量Na＋内流，造成原有静息电位的减小，但尚达不到阈 电位水平。因此，将这种仅局限于受刺激的局部而达 不到阈电位的局部去极化，称为局部反应或局部兴奋 (local excitation)。
12
动作电位的特征
“全或无”现象 －
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。
13
动作电位的产生机制
14
电压钳和膜片钳
电压钳 I=VG 用电压钳技术可记录细胞兴奋过程中的跨膜离
子电流曲线，进而计算出膜电导的变化曲线。实验证明，在细胞 兴奋时Na+电导和K+电导的变化过程与动作电位的变化过程是一致 的。电压钳技术的应用，进一步证明了动作电位产生机制的正确 性。
膜片钳 20世纪70年代建立起来的膜片钳实验技术，可以用直接
观察单一离子通道的开放和关闭的条件以及相应离子通过的难易 程度。膜片钳实验的基本原理是，把一个尖端光滑、直径约 0.5~3.0μm的玻璃微电极直接同肌细胞（或神经细胞）的膜相接 触但并不刺入，然后在微电极另一端的开口处施加适当的负压， 于是就把与电极尖端接触的那一小片膜吸入电极尖端的开口内， 这样就把吸附在电极尖端开口处的那一小片膜同肌细胞其他膜在 电学上完全隔离开来。在这种条件下，微电极所记录到的电流变 化就只同该膜片中通道分子的功能状态有关。
20
综上所述，阈刺激或阈上刺激，能使静 息电位去极化达到阈电位，从而爆发动 作电位，即发生兴奋。而单个阈下刺激 虽不能引发动作电位，但却能使受刺激 部位的细胞膜轻度去极化，几个阈下刺 激引起的局部兴奋总和起来，也可使静 息电位减小到阈电位而发生兴奋。
21
兴奋在同一细胞上的传导
在无髓神经纤维的某一段，因受到足够强的外来刺激而出现了动 作电位，也就是说，受刺激的局部细胞膜发生了短暂的电位倒转， 由静息时的内负外正变为内正外负，但与该段神经相邻的神经段 仍处于安静时的极化状态。由于膜两侧的溶液都是导电的，于是 在已兴奋的神经段和相邻的未兴奋的神经段之间，将由于电位差 的存在而有电荷移动，形成了局部电流（local current）。局部 电流的方向是由正到负，即在膜外由未兴奋段移向兴奋段，膜内 侧由已兴奋段移向未兴奋段。这样通过未兴奋段膜的电流即对未 兴奋段形成刺激而使该段的膜去极化，当去极化达到阈电位水平 时，大量激活该处的Na＋通道而导致动作电位的出现，使邻近的 未兴奋段变为兴奋段。新的兴奋段与相邻未兴奋段之间又存在电 位差，又产生局部电流的刺激作用，于是引起又一个未兴奋段产 生兴奋。这样的过程沿着神经纤维的膜继续进行下去，就表现为
相对不应期－绝对不应期之后，如果给 予可兴奋组织或细胞一个较正常时更强 的刺激才能引起新的兴奋。这一时期称 为相对不应期。
17wenku.baidu.com
兴奋的引起和传导 阈电位 能够造成膜对Na＋通透性突然增大，
诱发动作电位产生的临界膜电位的数值，称为 阈电位(threshold membrane potential)。 阈强度与阈下刺激
局部兴奋具有以下特点 (1) 非“全或无”式的 (2)呈电紧张性扩布。局部反应向周围扩布时，只
能使临近膜的静息电位稍有降低，而这种电位变化将 随着扩布距离的增加而迅速减衰，以至消失。这种扩 布称为电紧张性扩布(electrotonic propagation)。
(3)可以总和。 时间性总和及空间性总和
8
静息电位的产生机制
Bernstein的膜学 说－细胞内外K＋的不
均衡分布和安静状态下 细胞膜主要对K＋有通透 性是静息电位产生的基 础。
K＋平衡电位
9
10
测量细胞静息电位的方法
11
动作电位(action potential)
动作电位是指膜受
到刺激后在原有的静 息电位的基础上发生 的一次膜两侧电位的 快速的倒转和复原， 即先出现膜的快速去 极化而后又出现复极 化。
24
25
双向性 安全性 不衰减性
传导的特点
26
1
2
3
静息电位和动作电位
4
测量细胞静息电位的方法
5
静息电位（resting potential)
静息电位指细胞未受 刺激时存在于细胞膜 内外两侧的电位差
6
7
静息电位的特征
静息电位都表现为内负外正；高等哺乳 动物的神经和肌细胞为－70～－90mV。
静息电位是一种稳定的直流电位（自律 细胞例外），只要细胞未受到外来的刺 激而且保持正常的新陈代谢，静息电位 就稳定在某一个相对恒定的水平。
15
动作电位的产生机制
动作电位的上升支是由于膜对Na+通透性 增大 。 Na+平衡电位
动作电位的下降支是由于K＋外流 锋电位的形成与Na+通道
16
绝对不应期－可兴奋组织在接受一次刺 激后的极短时间内，即相当于刺激引起 的峰电位时期内，不能接受新的刺激， 因而也不能发生两次峰电位的叠加，这 一时期称为绝对不应期。
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有髓纤维上的兴奋传导比较特殊，因为在有髓纤维的 轴突外面包裹着一层很厚的髓鞘，髓鞘的主要成分是 脂质，而脂质是不导电或不允许带电离子通过的。只 有在髓鞘暂时中断的朗飞结处，轴突膜才能和细胞外 液接触，使跨膜离子移动得以进行。因此，当有髓纤 维受到外来刺激时，动作电位只能在邻近刺激点的朗 飞结处产生，而局部电流也就在相邻的朗飞结之间形 成(图2-12)。这一局部电流对邻近的朗飞结起着刺激 作用，使之兴奋；然后又以同样的方式使下一个朗飞 结兴奋。这样，兴奋就以跳跃的方式 ，从一个朗飞结 传至另一个朗飞结而不断向前传导。这种传导方式称 为跳跃式传导(saltatory conduction)。跳跃式传导 使冲动的传导速度大为加快，因此，有髓纤维的传导 速度远比无髓纤维为快。另外，跳跃式传导时，单位 长度内每传导一次兴奋所涉及的跨膜离子运动的总数 要少得多，因此它还是一种更“节能”的传导方式。
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局部兴奋及其特征
局部兴奋 阈下刺激虽不能引起细胞产生可以传导
的动作电位，但是，却能使受刺激局部细胞膜的Na＋通 道少量被激活，膜对Na＋的通透性轻度增加，因而有少 量Na＋内流，造成原有静息电位的减小，但尚达不到阈 电位水平。因此，将这种仅局限于受刺激的局部而达 不到阈电位的局部去极化，称为局部反应或局部兴奋 (local excitation)。
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动作电位的特征
“全或无”现象 －
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。
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动作电位的产生机制
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电压钳和膜片钳
电压钳 I=VG 用电压钳技术可记录细胞兴奋过程中的跨膜离
子电流曲线，进而计算出膜电导的变化曲线。实验证明，在细胞 兴奋时Na+电导和K+电导的变化过程与动作电位的变化过程是一致 的。电压钳技术的应用，进一步证明了动作电位产生机制的正确 性。
膜片钳 20世纪70年代建立起来的膜片钳实验技术，可以用直接
观察单一离子通道的开放和关闭的条件以及相应离子通过的难易 程度。膜片钳实验的基本原理是，把一个尖端光滑、直径约 0.5~3.0μm的玻璃微电极直接同肌细胞（或神经细胞）的膜相接 触但并不刺入，然后在微电极另一端的开口处施加适当的负压， 于是就把与电极尖端接触的那一小片膜吸入电极尖端的开口内， 这样就把吸附在电极尖端开口处的那一小片膜同肌细胞其他膜在 电学上完全隔离开来。在这种条件下，微电极所记录到的电流变 化就只同该膜片中通道分子的功能状态有关。
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综上所述，阈刺激或阈上刺激，能使静 息电位去极化达到阈电位，从而爆发动 作电位，即发生兴奋。而单个阈下刺激 虽不能引发动作电位，但却能使受刺激 部位的细胞膜轻度去极化，几个阈下刺 激引起的局部兴奋总和起来，也可使静 息电位减小到阈电位而发生兴奋。
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兴奋在同一细胞上的传导
在无髓神经纤维的某一段，因受到足够强的外来刺激而出现了动 作电位，也就是说，受刺激的局部细胞膜发生了短暂的电位倒转， 由静息时的内负外正变为内正外负，但与该段神经相邻的神经段 仍处于安静时的极化状态。由于膜两侧的溶液都是导电的，于是 在已兴奋的神经段和相邻的未兴奋的神经段之间，将由于电位差 的存在而有电荷移动，形成了局部电流（local current）。局部 电流的方向是由正到负，即在膜外由未兴奋段移向兴奋段，膜内 侧由已兴奋段移向未兴奋段。这样通过未兴奋段膜的电流即对未 兴奋段形成刺激而使该段的膜去极化，当去极化达到阈电位水平 时，大量激活该处的Na＋通道而导致动作电位的出现，使邻近的 未兴奋段变为兴奋段。新的兴奋段与相邻未兴奋段之间又存在电 位差，又产生局部电流的刺激作用，于是引起又一个未兴奋段产 生兴奋。这样的过程沿着神经纤维的膜继续进行下去，就表现为
相对不应期－绝对不应期之后，如果给 予可兴奋组织或细胞一个较正常时更强 的刺激才能引起新的兴奋。这一时期称 为相对不应期。
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兴奋的引起和传导 阈电位 能够造成膜对Na＋通透性突然增大，
诱发动作电位产生的临界膜电位的数值，称为 阈电位(threshold membrane potential)。 阈强度与阈下刺激
局部兴奋具有以下特点 (1) 非“全或无”式的 (2)呈电紧张性扩布。局部反应向周围扩布时，只
能使临近膜的静息电位稍有降低，而这种电位变化将 随着扩布距离的增加而迅速减衰，以至消失。这种扩 布称为电紧张性扩布(electrotonic propagation)。
(3)可以总和。 时间性总和及空间性总和
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静息电位的产生机制
Bernstein的膜学 说－细胞内外K＋的不
均衡分布和安静状态下 细胞膜主要对K＋有通透 性是静息电位产生的基 础。
K＋平衡电位
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测量细胞静息电位的方法
11
动作电位(action potential)
动作电位是指膜受
到刺激后在原有的静 息电位的基础上发生 的一次膜两侧电位的 快速的倒转和复原， 即先出现膜的快速去 极化而后又出现复极 化。
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双向性 安全性 不衰减性
传导的特点
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静息电位和动作电位
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测量细胞静息电位的方法
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静息电位（resting potential)
静息电位指细胞未受 刺激时存在于细胞膜 内外两侧的电位差
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静息电位的特征
静息电位都表现为内负外正；高等哺乳 动物的神经和肌细胞为－70～－90mV。
静息电位是一种稳定的直流电位（自律 细胞例外），只要细胞未受到外来的刺 激而且保持正常的新陈代谢，静息电位 就稳定在某一个相对恒定的水平。
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动作电位的产生机制
动作电位的上升支是由于膜对Na+通透性 增大 。 Na+平衡电位
动作电位的下降支是由于K＋外流 锋电位的形成与Na+通道
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绝对不应期－可兴奋组织在接受一次刺 激后的极短时间内，即相当于刺激引起 的峰电位时期内，不能接受新的刺激， 因而也不能发生两次峰电位的叠加，这 一时期称为绝对不应期。