第二节 细胞的生物电现象解读
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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。
细胞的生物电现象课件
一、静息电位（resting potential） 细胞未受刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差。
极化：静息电位存在时膜两侧所保持的内负外正状态 称为膜的极化。 超极化：当静息时膜内外电位差的数值向膜内负值加 大的方向变化时,RP由 -70→-90mV ，称为膜的超极化。 去极化（除极化）：与超极化相反，膜内电位向负值 减少的方向变化,RP由 -70→-50mV 。 复极化：细胞先发生去极化，然后再向正常安静时膜 内所处的负值恢复，则称为复极化。 动作电位 ： 可兴奋细胞兴奋时细胞内产生的可扩布的 电位变化过程。 “全或无”现象：在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。
PDE
ATP
cAM P
PKA
5’-AMP 蛋白激酶A
7. IP3-Ca2+ /DG-PKC pathway
Ligan d
recepto r
Gq PLC
PIP2
IP3
DG
PK
C
四、酶耦联受体介导的信号转导
1. 具有酪氨酸激酶的受体
• 特点： 酶与受体是同一膜蛋白 这类受体一般只有一个α-螺旋，膜外 侧肽链有与配体结合位点， 膜内侧肽链有 蛋白激酶的活性。
配体
受体
信号转导过程
ANP心房钠尿肽
GC
GTP
cGMP
PKG
五、离子通道介导的信号转导
信号转导过程
信号
胞膜上的通道蛋白
通道打开或关闭
离子跨膜流动
膜电位变化（去极化、超极化）
细胞功能改变
离子
1. 化学信号—化学门控离子通道
神经肌肉接头 乙酰胆硷 神经突触谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
运动神经末梢
生物电现象和兴奋性(Cell-2)
• 某离子的电化学驱动力 某离子的电化学驱动力(F)=Em-Ex
内负外正
原理三： 原理三：
2、膜的选择通透性：安静时对K＋ 一不均 、膜的选择通透性：安静时对 的通透性大。 的通透性大。 二选择 3、K＋外流，而膜内带负电的蛋白 三是 外钾 、 外流， 不能随K 外流，形成与K 不能随 ＋外流，形成与 ＋隔膜相 内蛋白。 内蛋白。 吸的极化状态； 吸的极化状态； 4、其数值相当于K＋的平衡电位。 、其数值相当于 的平衡电位。 5、 Na+泵: 外流 +和漏入的 +可 、 外流K 和漏入的Na 激活钠泵， 激活钠泵，生电作用
细胞生物电的产生机制 The mechanism underlying bioelectricity
细胞生物电的测量
• 静息电位（resting potential）：在静息状态下 静息电位（ ）：在静息状态下 ）： (即细胞未受刺激的情况下 ，细胞膜内外两侧 即细胞未受刺激的情况下)， 即细胞未受刺激的情况下 的电位差。 的电位差。
• Em:膜电位 Ex：某离子的平衡电位 膜电位 如：RP=-70mV, ENa=+60mV, EK=-90mV FK+ =-70-(-90)=+20(mV) FNa+=-70-(+60)=-130(mV) 外向F 外向 内向F 内向 外向电流 内向电流
静息电位条件下， 静息电位条件下，Na+受到很大的内向驱动力 锋电位时， 锋电位时，K+受到很强的外向驱动力
膜电容： 膜电容：细胞膜脂质双层类似于一个平板电 容器，相对地视作绝缘体， 容器，相对地视作绝缘体，因此细胞膜具有 显著的电容特性。 显著的电容特性。
• 跨膜电位：当膜上的离子通道开放而引起 跨膜电位：当膜上的离子通道开放而引起 离子通道开放 带电离子的跨膜流动时，就相当于在电容 带电离子的跨膜流动时，就相当于在电容 器上充电或放电而产生的电位差 而产生的电位差， 器上充电或放电而产生的电位差，称为跨 膜电位。 膜电位或简称为膜电位 膜电位或简称为膜电位。包括细胞安静时 存在的静息电位和受刺激后出现的动作电 位 • 膜电阻：通常用它的倒数膜电导G来表示。 膜电阻：通常用它的倒数膜电导 来表示 来表示。 对带电离子而言， 对带电离子而言，膜电导就是膜对离子的 通透性。 通透性。
03细胞的生物电现象和兴奋性生理学
19:46
特点：• ①不具有“全 或无”现象。其幅 值可随刺激强度的 增加而增大。 • ②电紧张方式 扩布。其幅值随着 传播距离的增加而 减小。 • ③具有总和效 应：时间性和空间 性总和。。
19:46
时间性总和
空间性总和
19:46
兴奋在同一细胞上的传导
（一）传导机制：局部电流
19:46
局 部 电 流 学 说
结论:RP的产生主要是K＋向膜外扩散的结果。
∴RP=K+的平衡电位
19:46
动作电位(action potential，AP)是可兴奋
细胞受刺激时，在静息电位的基础上发生 的一次迅速的可扩布性电位变化。
19:46
3.动作电位的图形
刺激 局部电位变化
上 升 支
阈电位 去极化 零电位
去 极 化
反极化（超射） 下 降 支
19:46
（二）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 )。
19:46
传导特点 • 1、生理完整性 • 2、双向性 • 3、相对不疲劳性 • 4、绝缘性 • 5、不衰减性或“全或无”现象
目标检测
19:46
一、单项选择题 1. 通常用作判断组织兴奋性高低的指标是 A．阈电位 B．阈强度 C．基强度 D．刺激强度对时间的变化率 E．动作电位的幅度 2. 关于兴奋性的叙述，错误的是 A. 与静息电位绝对值成正比 B. 与阈电位绝对值成正比 C. 衡量指标是阈强度 D. 是心肌和腺体细胞共有的特性 E. 是生命活动的基本特征之一 3. 关于阈电位的叙述，错误的是 A. 只要去极化达到阈电位便可诱发动作电位 B. 一次阈下刺激不能使膜去极化达到阈电位 C. 阈电位与静息电位差值越大，细胞兴奋性越大 D. 阈电位的大小与细胞兴奋性有关 E. 比静息电位绝对值小10～20mV 4. 当达到K+平衡电位时 A．膜两侧K+浓度梯度为零 B．膜外K+浓度大于膜内 C．膜两侧电位梯度为零 D．膜内电位较膜外电位相对较正 E．膜内侧K+的净外流为零 5. 关于神经纤维的静息电位，下述哪项是错误的 A．它是膜外为正、膜内为负的电位 B．接近于钾离子的平衡电位 C．在不同的细胞，其大小可以不同 D．它是个相对稳定的电位 E．相当于钠离子的平衡电位
生理学第二章2
Local Potential：
（1）肌细胞的终板电位EPP
（2）感受器细胞的感受器电位
（3）N元突触的突触后电位
(三)动作电位在同一细胞上的传导
1.无髓鞘神经纤维AP传导机制 ——局部电流local current
2.有髓鞘神经纤维AP传导机制 ——局部电流发生在郎飞结 间的跳跃式传导 saltatory conduction
1.在微电极尖刚插入膜内的瞬间,记录仪器显
现一个突然的电位跃变； 2.静息电位是一个稳定的直流电位； 3.范围:-10mV~-100mV(随细胞种类而不同); 极化(polarization):外正内负 去极化(depolarization):|RP|值减小 超极化(hyperpolarization):|RP|值增大 反极化(reversepolarization):去极到正值 复极化(repolarization):去极后向RP恢复 超射(overshoot):膜电位高于0电位部分
二、细胞膜的被动电学特性
1.平行板电容器:细胞膜脂质双层将细胞内外
液隔开,类似于平行板电容器。 2.细胞膜电学特性:细胞膜具有 ①膜电容Cm : 较大，约1µF/cm3 ②膜电阻Rm: 可变,与通道及转运体数目有关； Rm倒数即膜电导Gm=带电离子通透性 ③细胞膜通道开放→带电离子跨膜移动→相 当于电容器充电或放电→可产生电位差即 跨膜电位 transmembrane potential,Em 因此电学特性可用并联的阻容耦合电路来描述
Na+通道激活开放,Na+内流形成AP上升支
Action Potential:
K+通道
关闭 ↓ 激活
K+通道激活开放,K+内流形成AP下降支
生物电现象和兴奋性
反应的最小刺激强度,称为阈强度。 ④阈刺激 threshold stimulus
具有阈强度的刺激称为阈刺激。
5
2.反应
①兴奋 excitation 兴奋是指细胞在刺激下产生可传播的电变化
的现象。这种电变化称动作电位，是一种去极化 现象。
②抑制 inhibition 细胞膜电位在刺激下产生超极化现象。
升支
局部 电位 ↓ Na+通道 激活 ↓ Na+通道 失活 ↓ 升支
Na+通道激活开放,Na+内流形成AP上升支
20
动作电位的降支
降支
Na+通道
失活,同时
K+通道
激活
↓ 降支
K+通道激活开放,K+外流形成AP下降支
21
小结——动作电位形成的离子基础：
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；
兴奋 是指细胞在刺激下产生可传播的
电变化的现象。
2
(一)刺激和反应 1.刺激 stimulation： 细胞所处的内外环境的变化。
2.反应 response: 可兴奋细胞对刺激所发生的应答。
3
1.刺激 ①刺激的形式： 化学；物理；机械等 ②刺激的三要素： 强度；持续时间；强度-时间变化率
4
③阈强度(阈值) threshold intensity 刺激的持续时间固定,引起细胞发生
或叠加
24
4.细胞一次兴奋后兴奋性的周期性变化
（即细胞的兴奋性在动作电位时段内的变化）
1）绝对不应期(相当于锋电位)
细胞在发生兴奋(峰电位)的一段短暂的时间， 兴奋部位对后面的、无论多强的刺激都不再发生兴 奋。
具有阈强度的刺激称为阈刺激。
5
2.反应
①兴奋 excitation 兴奋是指细胞在刺激下产生可传播的电变化
的现象。这种电变化称动作电位，是一种去极化 现象。
②抑制 inhibition 细胞膜电位在刺激下产生超极化现象。
升支
局部 电位 ↓ Na+通道 激活 ↓ Na+通道 失活 ↓ 升支
Na+通道激活开放,Na+内流形成AP上升支
20
动作电位的降支
降支
Na+通道
失活,同时
K+通道
激活
↓ 降支
K+通道激活开放,K+外流形成AP下降支
21
小结——动作电位形成的离子基础：
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；
兴奋 是指细胞在刺激下产生可传播的
电变化的现象。
2
(一)刺激和反应 1.刺激 stimulation： 细胞所处的内外环境的变化。
2.反应 response: 可兴奋细胞对刺激所发生的应答。
3
1.刺激 ①刺激的形式： 化学；物理；机械等 ②刺激的三要素： 强度；持续时间；强度-时间变化率
4
③阈强度(阈值) threshold intensity 刺激的持续时间固定,引起细胞发生
或叠加
24
4.细胞一次兴奋后兴奋性的周期性变化
（即细胞的兴奋性在动作电位时段内的变化）
1）绝对不应期(相当于锋电位)
细胞在发生兴奋(峰电位)的一段短暂的时间， 兴奋部位对后面的、无论多强的刺激都不再发生兴 奋。
第二节 细胞的生物电现象
20.
（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
（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
第二章神经细胞的生物电现象
第二章神经细胞的生物电现象在生理学中，细胞膜的功能占有重要的地位。
细胞膜是细胞的屏障，它把细胞内外的物质分隔开，使细胞成为一个相对独立的单位。
它还是细胞与其生存环境间发生联系的部位，不但物质进出细胞必须经过细胞膜，而且一切刺激作为信号也是通过细胞膜进行传递的。
第一节细胞膜的物质转运功能进出细胞的物质种类很多，有脂溶性的、水溶性的和带电荷的离子。
由于细胞膜的基架是脂质双分子层，所以脂溶性的物质才有可能通过细胞膜。
而水溶性物质则不能直接通过细胞膜，它们必须借助某些物质的帮助才能通过，其中细胞膜结构中具有特殊功能的蛋白质起着关键性的作用。
细胞膜转运物质的形式是多种多样的，有不同的分类方法，现将常见的几种转运形式分别介绍如下。
（一）单纯扩散单纯扩散（simple diffusion）是指脂溶性小分子物质跨细胞膜由高浓度区向低浓度区移动的过程，它是一种物理现象。
在溶液中，溶质分子总是从高浓度区向低浓度区作顺浓度差移动，直到两个区的该物质浓度达到平衡时为止。
细胞膜两侧的物质移动，主要受到由脂质构成的细胞膜屏障作用的影响，所以理论上只有脂溶性物质才能以单纯扩散的形式通过细胞膜。
决定扩散通过量（简称通量）的主要因素有两个：①细胞膜两侧该物质的浓度差，这是物质扩散的动力，浓度差愈大，扩散通量也愈大；②该物质通过细胞膜的难易程度，即通透性（permeability）的大小，细胞膜对该物质的通透性减小时，扩散通量也减小。
在人体内，以单纯扩散方式进出细胞的物质种类很少，比较肯定的有氧和二氧化碳等气体分子，它们既能溶于水，也能溶于脂质。
它们顺浓度差扩散，好像水从高处流向低处那样，不需要外力帮助，细胞也不消耗能量。
（二）易化扩散不溶于脂质或脂溶性很小的物质，在特殊膜蛋白质的帮助下，由高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧的扩散现象称为易化扩散（facilitated diffusion）。
易化扩散也是顺浓度差进行的，所以细胞也不直接消耗能量。
细胞的生物电现象
第二章 细胞的基本功能
天津中医学院基础医学院生理教研室
E-mail : zhou4715@
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞跨膜物质转运
第二节 细胞跨膜信号转导功能 第三节 细胞生物电现象
第四节 肌细胞的收缩功能
基本要求
掌握: 1、细胞静息电位和动作电位的产生原理 2、动作电位的引起及兴奋在同一细胞上的传导机制
超极化（hyperpolarization）：增加、加强
静息电位增大的过程
（二）动作电位（ Na+的平衡电位）
1、概念：细胞受刺激后，膜两侧电位发生的一次快速倒转和复 原，动作电位是细胞产生兴奋的标志。 2、组成：锋电位(spike)与后电位
锋电位 后电位
上升支：去极相
下降支：复极相
负后电位 正后电位
2）局部兴奋
概念：细胞受到阈下刺激时，只能在受刺激的局部 出现一个较小的去极化过程，也称局部电位
特点： 受刺激后去极化未达到阈电位水平 不是“全或无”，呈现等级性 可以总合 不是“不衰减性传导”，呈现电紧张性扩布
多个阈下刺激在同 一部位连续给予
多个阈下刺激在相 邻部位同时给予
兴奋性: （Excitability）
活细胞、组织或有机体接受刺激发生反应的能力 可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的能力
可兴奋组织 : 神经、肌肉和腺体 反应 ： 兴奋或抑制
兴奋：可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的过程， 兴奋产生的标志就是爆发了一次动作电位
3、刺激（stimulus）
定义：引起机体发生反应的内、外环境的变化
复习思考题
基本概念：
天津中医学院基础医学院生理教研室
E-mail : zhou4715@
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞跨膜物质转运
第二节 细胞跨膜信号转导功能 第三节 细胞生物电现象
第四节 肌细胞的收缩功能
基本要求
掌握: 1、细胞静息电位和动作电位的产生原理 2、动作电位的引起及兴奋在同一细胞上的传导机制
超极化（hyperpolarization）：增加、加强
静息电位增大的过程
（二）动作电位（ Na+的平衡电位）
1、概念：细胞受刺激后，膜两侧电位发生的一次快速倒转和复 原，动作电位是细胞产生兴奋的标志。 2、组成：锋电位(spike)与后电位
锋电位 后电位
上升支：去极相
下降支：复极相
负后电位 正后电位
2）局部兴奋
概念：细胞受到阈下刺激时，只能在受刺激的局部 出现一个较小的去极化过程，也称局部电位
特点： 受刺激后去极化未达到阈电位水平 不是“全或无”，呈现等级性 可以总合 不是“不衰减性传导”，呈现电紧张性扩布
多个阈下刺激在同 一部位连续给予
多个阈下刺激在相 邻部位同时给予
兴奋性: （Excitability）
活细胞、组织或有机体接受刺激发生反应的能力 可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的能力
可兴奋组织 : 神经、肌肉和腺体 反应 ： 兴奋或抑制
兴奋：可兴奋细胞在受刺激时产生动作电位的过程， 兴奋产生的标志就是爆发了一次动作电位
3、刺激（stimulus）
定义：引起机体发生反应的内、外环境的变化
复习思考题
基本概念：
生理学生物电
PAIN POINT
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目录
CONTENTS
1
项目介绍
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2
市场分析
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解决方式
PAIN POINTS
PAIN POINT
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PAIN POINT
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第二节 细胞的生物电活动
生物电:细胞在生命活动过程中伴随的电现象。又称跨膜电 位（因生物电现象产生于细胞膜的两侧）和膜电位。生物 电与生命活动的关系？ 生物电现象:机体的组织细胞在安静状态和活动状态下，都 具有电的变化。 作用：它是一种普遍存在且非常重要的生命现象, 是兴奋性 的基础， 是细胞功能活动的基础。 生物电的表现形式：静息电位和动作电位。 生物电的的应用：临床上诊断用的脑电图，心电图，肌电图，视网膜电图，肠 胃电图等检查，是人体生物电活动综合表现的记录。其原理是以细胞的生物电 活动为基础，由大量细胞的生物电活动总和而成。
细胞的生物电现象讲解
原刺激的Na+通道开放正反馈过程。
局部反应及其特性
阈下刺激虽然不能使膜电位达到阈电位，但可引起 少量Na+通道开放，使膜电位发生程度较低的去极化， 这种情况称为局部反应，此时的升高的膜电位称为局 部电位或电紧张电位，又称为电紧张扩布 （electrotonic propagation)。 局部反应的特征： 1. 呈等级性，不是全或无 2. 不能在膜上作远距离传播 3. 可以相互叠加：空间性总和，时间性总和
位是由于膜外蓄积较多的K+所致。
神经干动作电位的记录
神经干动作电位是神经干内许多神经纤维动作电位的 复合 双向和单向动作电位 记录电极：可分为单极记录和双极记录 单极记录：一极接地，一极接触神经干。记录到的电 信号反映电极接触部位与大地的电位差。 双极记录：两极都与神经干接触，记录到的电信号反 映两电极接触部位的电位差。
静息电位产生原理示意图
+ + – – + + + – + + + + + + + + + + – + + + + + + + + + + – + + + + + K + + + + + + + + + ++ + + – + + + + + + + + + – – + + + – – + + + –
第二章细胞的基本功能(2)细胞的生物电现象2020
掌握：静息电位、动作电位、阈电位的概念； 静息电位、动作电位的产生机制。
❖ 熟悉：动作电位的传导与局部电流；极化； 去极化；复极化；反极化
【重点与难点】
静息电位、动作电位的产生机制
第二章《细胞的基本功能》（二） 【知识点一】
复习
生物电 一切细胞无论处于静息状态还是活动 状态都存在电现象，称为生物电
Nபைடு நூலகம்+顺化学差和膜内负电位的吸引力迅速内流
膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支） Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K＋顺浓度差和膜内正电位的排斥→K＋迅速外流
膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支） ∵ [Na+]内↑、[K+]外↑→激活Na+－K+泵
Na+泵出、K+泵回，∴离子恢复到兴奋前水平→后电位
静息电位RP
动作电位AP
辩概念
RP：是指细胞在_安__静__状态下，存在于细胞
膜_两___侧_的____电__位__差
恒定
第二章《细胞的基本功能》（二）
复习
习惯叫法:因膜内电位低于膜外，假设膜外 为0，则膜内为负。习惯上RP指的是膜内 负电位。
RP值: 哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞 为-70～-90mV，
恢复。 (-70→+35mV → -70mV）
超极化 -80mV
-70mV 极化
去极化 -50mV
复极化
反极化 +10mV
生物电产生机制
两个条件 1.细胞内外离子浓度差 [K+] [Na+]
2.不同[[NK状+a+]态内]下内＞细<[K[胞N+膜a]外+对]≈外离3≈0子1∶的∶1通10透性不同 安静：通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
❖ 熟悉：动作电位的传导与局部电流；极化； 去极化；复极化；反极化
【重点与难点】
静息电位、动作电位的产生机制
第二章《细胞的基本功能》（二） 【知识点一】
复习
生物电 一切细胞无论处于静息状态还是活动 状态都存在电现象，称为生物电
Nபைடு நூலகம்+顺化学差和膜内负电位的吸引力迅速内流
膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支） Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K＋顺浓度差和膜内正电位的排斥→K＋迅速外流
膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支） ∵ [Na+]内↑、[K+]外↑→激活Na+－K+泵
Na+泵出、K+泵回，∴离子恢复到兴奋前水平→后电位
静息电位RP
动作电位AP
辩概念
RP：是指细胞在_安__静__状态下，存在于细胞
膜_两___侧_的____电__位__差
恒定
第二章《细胞的基本功能》（二）
复习
习惯叫法:因膜内电位低于膜外，假设膜外 为0，则膜内为负。习惯上RP指的是膜内 负电位。
RP值: 哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞 为-70～-90mV，
恢复。 (-70→+35mV → -70mV）
超极化 -80mV
-70mV 极化
去极化 -50mV
复极化
反极化 +10mV
生物电产生机制
两个条件 1.细胞内外离子浓度差 [K+] [Na+]
2.不同[[NK状+a+]态内]下内＞细<[K[胞N+膜a]外+对]≈外离3≈0子1∶的∶1通10透性不同 安静：通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
第二节细胞的生物电活动
2). 有髓神经纤维上兴奋传导的机制： 跳跃式传导
特点： ①传导速度快 ②节能
12. AP的传到特征
AP或锋电位的产生是细胞兴奋的标志。 （1）具有”全或无”现象 刺激强度一旦达到或超过阈值，即可爆发 AP，且其幅度不因刺激强度的增加而改变 （2）完整性
AP不因传导距离的延长而衰减。
（3）双向性
阻力和动力大小相等，方向相反，电化学驱动力 为0， K＋不再有跨膜的净移动，此时的跨膜电位 称为K＋平衡电位
静息电位产生机制
RT
Ek = ZF
. ln [K+]o
[K+]i
• R 气体常数（8.31） • T是绝对温度 • Z 是离子价数（K+为+1价） • F 是法拉第常数（96500） • [K+]o 和 [K+]i 分别代表细胞内外K+的浓度
钠通道功能状态
6. 钠通道功能状态
7. AP的特征
AP或锋电位的产生是细胞兴奋的标志。 （1）具有”全或无”现象
刺激强度一旦达到或超过阈值，即可爆发AP，且其幅度 不因刺激强度的增加而改变。 （2）不衰减扩布
AP不因传导距离的延长而衰减。
（3）脉冲式发放 因AP存在不应期，故AP不会融合。
8. 兴奋和兴奋性
影响静息电位大小的因素？
细胞膜内外钾离子的浓度差（主要） 细胞膜对钠离子和钾离子的通透性 细胞代谢障碍的影响（钠钾泵活动水平）
二、动作电位
1. 定义 动作电位(Action Potential，AP)是膜受到有
效刺激后，在静息电位的基础上发生一次膜电位 的快速而短暂的可逆转并且可以扩布的电位变化。
-70
去极化后电位
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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
动作电位的传导
2.动作电位的传导： （1）传导原理： ①传导：动作电位在同一细胞上的扩布。 ②神经冲动：动作电位在神经纤维上的传导。 ③传导过程： @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）
2.产生机制：钾离子外流形成的电-化学平衡电位（钾离子平衡 电位） （1）安静状态下，细胞膜对钾离子的通透性较大，对钠离子和 氯离子的通透性很小，对膜内大分子A-没有通透性 （2）钾离子顺着浓度差向膜外扩散 （3）膜外正电荷增多，膜内负电荷增多→形成内负外正的电位 差→形成电场力（对钾离子的继续外流构成阻 （4）当促使钾离子外流的动力（浓度差）与阻止钾离子外流的 阻力（电位差）达到平衡时→钾离子的净外流停止 （5）使膜内外的电位差保持在一个稳定的状态（静息电位）。
第二节 细胞的生物电现象
一、概述： 1生物电现象：细胞在安静或活动时伴有的电活动。 2.生物电主要发生的部位：细胞膜的两侧（跨膜电位， 简称膜电位） 3.生物电主要包括静息电位和动作电位。 二、静息电位及其产生机制 （一）静息电位： 1.概念：在安静状态下，存在于细胞膜两侧的电位差。
17.
2.测量： （1）将与示波器相连的两个测量电极置于安静状态下的神经纤维表面 任何两点：示波器荧光屏上的光点在零电位线上扫描，说明神经细胞 膜表面任何两点的电位相等。 （2）如果将其中的一个微电极插入细胞内时：扫描光点立即从零电位 下降到一定水平，并在此水平上横向扫描，说明细胞膜内外存在电位 差，且膜内电位比膜外电位低。 3表示：用膜内电位（负值） 4大小：因细胞的种类不同而有差异 （1）神经细胞：-70mV （2）骨骼肌细胞：-90mV
@动作电位的下降支： 钠离子通道关闭，钠离子内流停止，钾离子通道开 放，钾离子快速外流（顺浓度差和电位差），细胞内 正电荷迅速减少，膜电位迅速下降，直到恢复到静息 电位水平。 @后电位： 动作电位发生后，膜电位虽已恢复，但膜内外的离 子分布尚未恢复，激活了膜上的钠离子泵，将膜内钠 离子泵出，同时将膜外钾离子泵入，使细胞内外的钠
20.
（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
18.
零点位线
扫描光点从零点 位下降到一定水 平并在此水平上 横向扫描
神经细胞膜表面任何两点的电位相等
19. 细胞膜内外存在电位差且膜内比膜外低
（一）静息电位
5.几个概念： （1）极化：细胞在安静状态下，膜外为正电位，膜内为负电位的状 态。 （2）超级化：静息电位增大的过程或状态。（--90→-100mV） （3）去极化：静息电位减小的过程或状态。（ --90→-68 mV） （4）反极化：膜电位由负变正。（-5→8 mV） （5）复极化：细胞去极化或反极化后，再向静息电位方向恢复的过 程。 （6）极化状态与静息电位： ①相同：同一种现象的两种表述方式，是细胞处于静息状态的标志 ②区别：@极化状态表达的是膜内外电荷分布的情况（内副外正）
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）
27.
（二）、动作电位产生机制：
1.阈电位：使膜的Ｎa+通透性突然增大的临界膜电位 值 2.上升支： Na+通道激活开放，Na+大量快速内流 形 成 3.下降支： K+通道激活开放，K+快速外流形成 4.后电位：钠离子泵被激活（泵出3个离子，同时泵入
28.
（三）动作电位的传导
1.动作电位的引起： （1）引起细胞产生动作电位的有效刺激：阈刺激（使膜发生去极 化达到某一临界电位值，引起膜上钠离子通道突然大量开放， 钠离子大量内流）。 （2）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。 （3）产生动作电位的必要条件：静息电位去极化达到阈电位。
22.
哺乳动物骨骼肌细胞内外离子的浓度和流动趋势
离子浓度（mmol/L） 细胞内 钠离子 钾离子 12 155 细胞外 145 4 内流 外流
23.
离子种类
离子流动趋势
氯离子 A-（蛋白质）
4 155
120
内流 外流
三、动作电位及产生机制 (一)动作电位（AP） 1.概念：细胞接受刺激时，在静息电位的基础上发生一次快速 的、可扩布性的电位变化。它是细胞兴奋的标志。 2.波形组成： （1）上升 支：膜电位去极化和反极化过程，膜电位由-70mV → +30mV （2）下降支：膜电位的复极化过程，膜电位由+30mV → 70mV 3.特点： （1）历时短暂：不超过2ms （2）波形尖锐（锋电位）
③传导过程： @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 @这样的过程沿着细胞膜连续进行下去，就表现动作电 位在整个细胞膜上的传导。 ④原理：通过局部电流形成有效刺激沿着细胞膜不断产 生新的动作电位。
动作电位的传导
2.动作电位的传导： （1）传导原理： ①传导：动作电位在同一细胞上的扩布。 ②神经冲动：动作电位在神经纤维上的传导。 ③传导过程： @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）
2.产生机制：钾离子外流形成的电-化学平衡电位（钾离子平衡 电位） （1）安静状态下，细胞膜对钾离子的通透性较大，对钠离子和 氯离子的通透性很小，对膜内大分子A-没有通透性 （2）钾离子顺着浓度差向膜外扩散 （3）膜外正电荷增多，膜内负电荷增多→形成内负外正的电位 差→形成电场力（对钾离子的继续外流构成阻 （4）当促使钾离子外流的动力（浓度差）与阻止钾离子外流的 阻力（电位差）达到平衡时→钾离子的净外流停止 （5）使膜内外的电位差保持在一个稳定的状态（静息电位）。
第二节 细胞的生物电现象
一、概述： 1生物电现象：细胞在安静或活动时伴有的电活动。 2.生物电主要发生的部位：细胞膜的两侧（跨膜电位， 简称膜电位） 3.生物电主要包括静息电位和动作电位。 二、静息电位及其产生机制 （一）静息电位： 1.概念：在安静状态下，存在于细胞膜两侧的电位差。
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2.测量： （1）将与示波器相连的两个测量电极置于安静状态下的神经纤维表面 任何两点：示波器荧光屏上的光点在零电位线上扫描，说明神经细胞 膜表面任何两点的电位相等。 （2）如果将其中的一个微电极插入细胞内时：扫描光点立即从零电位 下降到一定水平，并在此水平上横向扫描，说明细胞膜内外存在电位 差，且膜内电位比膜外电位低。 3表示：用膜内电位（负值） 4大小：因细胞的种类不同而有差异 （1）神经细胞：-70mV （2）骨骼肌细胞：-90mV
@动作电位的下降支： 钠离子通道关闭，钠离子内流停止，钾离子通道开 放，钾离子快速外流（顺浓度差和电位差），细胞内 正电荷迅速减少，膜电位迅速下降，直到恢复到静息 电位水平。 @后电位： 动作电位发生后，膜电位虽已恢复，但膜内外的离 子分布尚未恢复，激活了膜上的钠离子泵，将膜内钠 离子泵出，同时将膜外钾离子泵入，使细胞内外的钠
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（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
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零点位线
扫描光点从零点 位下降到一定水 平并在此水平上 横向扫描
神经细胞膜表面任何两点的电位相等
19. 细胞膜内外存在电位差且膜内比膜外低
（一）静息电位
5.几个概念： （1）极化：细胞在安静状态下，膜外为正电位，膜内为负电位的状 态。 （2）超级化：静息电位增大的过程或状态。（--90→-100mV） （3）去极化：静息电位减小的过程或状态。（ --90→-68 mV） （4）反极化：膜电位由负变正。（-5→8 mV） （5）复极化：细胞去极化或反极化后，再向静息电位方向恢复的过 程。 （6）极化状态与静息电位： ①相同：同一种现象的两种表述方式，是细胞处于静息状态的标志 ②区别：@极化状态表达的是膜内外电荷分布的情况（内副外正）
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）
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（二）、动作电位产生机制：
1.阈电位：使膜的Ｎa+通透性突然增大的临界膜电位 值 2.上升支： Na+通道激活开放，Na+大量快速内流 形 成 3.下降支： K+通道激活开放，K+快速外流形成 4.后电位：钠离子泵被激活（泵出3个离子，同时泵入
28.
（三）动作电位的传导
1.动作电位的引起： （1）引起细胞产生动作电位的有效刺激：阈刺激（使膜发生去极 化达到某一临界电位值，引起膜上钠离子通道突然大量开放， 钠离子大量内流）。 （2）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。 （3）产生动作电位的必要条件：静息电位去极化达到阈电位。
22.
哺乳动物骨骼肌细胞内外离子的浓度和流动趋势
离子浓度（mmol/L） 细胞内 钠离子 钾离子 12 155 细胞外 145 4 内流 外流
23.
离子种类
离子流动趋势
氯离子 A-（蛋白质）
4 155
120
内流 外流
三、动作电位及产生机制 (一)动作电位（AP） 1.概念：细胞接受刺激时，在静息电位的基础上发生一次快速 的、可扩布性的电位变化。它是细胞兴奋的标志。 2.波形组成： （1）上升 支：膜电位去极化和反极化过程，膜电位由-70mV → +30mV （2）下降支：膜电位的复极化过程，膜电位由+30mV → 70mV 3.特点： （1）历时短暂：不超过2ms （2）波形尖锐（锋电位）
③传导过程： @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 @这样的过程沿着细胞膜连续进行下去，就表现动作电 位在整个细胞膜上的传导。 ④原理：通过局部电流形成有效刺激沿着细胞膜不断产 生新的动作电位。