生物膜电位

二、 动作电位和神经传导
1. 动作电位
可见：细胞受刺激所经历
的除极和复极过程，伴随着
电位的波动过程。这一过程
仅需10ms左右。我们把这个
电位波动过程叫做动作电位。
细胞恢复到静息状态后， 又可以接受另一个刺激，产 生你一个动作电位。在不断 的强刺激下，1秒内可以产 生几百个动作电位。
2. 神经传导
横向电流（膜电流）：这些离子跨越细胞膜运动。 横向电阻叫膜电阻，用rm 表示单位长度的膜电阻。
细胞内液和外液均是含 有电解质的溶液
两个导体
电 容
细胞膜是含脂肪的膜
绝缘体
单位面积的电容为膜电容用Cm表示
把神经纤维看成是一根特殊的电缆，由于轴 浆电阻、膜电阻与膜电容的组合，使电流对膜电 位的影响起着依距离而衰减和在时间上的延迟作 用。神经细胞的这种性质可以比较满意地解释电 流对神经膜的作用。因此称为电缆学说。
动作电位传播 的速度与神经纤 维的结构和大小 有关，慢的约 0.5mm/s，快的 达到130mm/s。
3. 神经纤维的电缆方程
神 经
细胞体 树突：接受传入的信息传向细胞体。
元
突起
内部是轴浆（稀电解质） 轴突（神经纤维） 外部是圆柱面的细胞膜
纵向电流：是轴浆的电解质中的K+、Na+、Cl－
可沿轴突流动。纵向电阻叫轴浆电阻，用ri 表示单位 长度的轴浆电阻。
除极以后，细胞膜又使钠离子不能通透，而 K
的通透性突然提高，使大量的钾离子由膜内向膜外 扩散，使膜内的电位降低，膜电位由+60mV迅速降 到-100mV，这一过程使离子在细胞兴奋时的电位得 以恢复称为复极。膜电位恢复为-86mV.
第四节 生物膜电位
一、能斯特方程和静息电位 二、动作电位和神经传导
隔开。设半透膜只允许 K 通过，而不允许 C l 通过。
两边的浓度分别为C1和C2，且C1 > C2。
由于C1 > C2， K 向右侧扩散，使右侧正离子逐
渐增加，左侧出现过剩的负离子，这些电荷在膜的两 侧聚集起来，最后达到平衡时，膜的两侧具有一定的
电势差 。
对于稀溶液 值可由玻尔兹曼能量分布定律来计
C 1 n1 C 2 n2
取 对 数 ：lnn n1 2kZT e(U1U2)
跨膜电位（膜电位）
能斯特方程
U 1U 2k Z T elnC C 1 22.3k Z T elgC C 1 2
2. 静息电位
细胞膜属于半透膜，膜内外存在多种离子，主
要是： K、 Na+、 Cl 和大蛋白离子。当细胞处于静
神经纤维的电缆方程，并解出： 被动膜的电缆性质：膜
0ex
电位 依距离的变化 x 按指
数规律衰减
通电电极在x＝0处 的膜电位
通入恒定电流刺激神经
记录不同点的膜电位变化
两个微电极
测得的是 膜电位变化
ε是膜电位
E与静息电 位Er 之差
ε ＝E－Er
4. 电泳
细胞外液中除了正负离子外，还有带电或不带电 的悬浮胶粒（细胞、病毒、蛋白质分子或合成粒子）。
算。在温度相同条件下，势能为EP的粒子的平均密度
n与势能EP间的关系：
nn0eEp kT
k1.381023J/K
两侧离子的电势能分别为：
EP1 ZeU1
EP2 ZeU2
代入玻尔兹曼能量分布定律得：
n1n0eZeU1 kT
n2 n0eZeU2 kT
则：n1 eZe(U1U2) kT n2
膜两侧得浓度与离子 密度成正比，即：
对于大细胞，动作电位可以由它的某一部分产 生，再传导到另一部分。在肌肉组织中，动作电位 可以由一个细胞传到另一个细胞。
除极时，膜外的正电荷被吸入膜内，使临近区域 的电位降低，膜内的负电荷也移入正电区，使临近区 域的电位上升。结果临近区域的电位发生变化，引起 钠离子的通透性突然增加，从而触发动作电位出现。
第八章 直流电
8.1 电流密度和欧姆定律 8.2 基尔霍夫定律 8.3 电容器的充电和放电 8.4 生物膜电位
息状态时，各种离子得膜内外浓度不同，它们都可
以在不同程度上透过细胞膜，其他则不能透过。只
有能透过细胞膜的离子才能形成跨膜电位.
两种离子 的静息电 位是：
N a: 61.5lg1071m V
ห้องสมุดไป่ตู้142
K: 61.5lg14189m V
5
神经细胞的静息电位是-86mV，这时细胞膜对 K
是通透的，而对 N a + 通透性很差。
在电场力的作用下，带电胶粒的迁移现象叫做电 泳。胶粒的迁移速度主要由以下因素决定：
电场强度、胶粒电量及质量、胶粒大小和形状、 液体的粘滞系数和介电常数。
带电胶粒在电场作用下的迁移速度不同，可以将 标本中的不同成份分开，是生物化学研究，制药及临 床检验的常用手段。
由直流电源和电泳槽两大部分构成。 直流电源要提供稳定的输出电压，电流和功率； 电泳槽一般包括电极（由炭棒或铂片组成）和缓 冲液槽、电泳介质的支架和透明的绝缘密封盖等组成。
第四节 生物膜电位
一、能斯特方程和静息电位 二、动作电位和神经传导
一、能斯特方程和静息电位
1. 能斯特方程式
静息电位产生的原因： 1）细胞膜内外液体中离子的浓度不同 2）细胞膜对不同种类的离子的通透性不一样。
在没有任何刺激时，细胞内外存在电位差，这一电 位差叫静息电位。
静息电位的产生过程
如图所示，两种不同浓度的KCl溶液,有一个半透膜
细胞处于静息状态时：膜外带正点，膜内带负 电，膜外电位高于膜内，膜电位-86mV.
去极化过程：当细胞受到的刺激达到阈值或阈值
以上时，N a 的通透性突然增大，大量的钠离子在浓
度梯度和电场的双重作用下涌入膜内，使膜内的电 位迅速提高，膜电位降低。
当膜内外钠离子的浓度差 和电位差的作用相互平衡 时，细胞膜的极化发生倒 转，使膜内带正电，膜外 带负电，这一过程叫除极。 膜电位为：+60mV.
当外界的刺激低于细胞兴奋的阈值时，细胞不 会产生动作电位，但细胞的膜电位还是会发生，而 细胞膜的电阻、电容和膜电动势不发生变化，这时 的膜称为被动膜。
被动膜的电缆性质：
等效电路：把神经纤维
看成有许多长度为 x 的 小段组成，每一小段 x
可表示为如图所示的等效 电路。
把相邻小段的神经纤维的等效电路联系在一起就 构成神经纤维的等效电路如图：