3生物电
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18
细胞内液和外液中主要离子的浓度和电位
19
静息状态下细胞膜对离子的通透性具有 选择通透性：K+ ＞＞ Na+
当扩散动力与阻力达到动态平衡时，RP建立 （外正、内负的极化状态）
20
平衡电位 (Equilibrium Potential)
离子跨膜扩散的驱动力(以K＋为例）： 浓度差:驱动K＋向外扩散 电位差：K＋扩散形成的跨膜电位阻碍K＋扩散。
1.公元前300多年亚里士多德 发现:地中海电鳐使人发麻。
已发现500种具有发电能力的 鱼类。
电鳐
电鳗:放电能力最强的淡水
鱼:300V-800V
6
2. Galvani.1791年发现动物 电(animal electricity)
锌铜弓（Galvani镊子）Luigi Galvani,1737～1798. 意大利医
从外周神经断面与完整表 面间记录到稳定的损伤电位， 损伤处较负。而且刺激时损伤 电位减小或消失，刺激终止后 又恢复。
这一“动作电流”（现称 为动作电位）的发现成为现今 神经电生理学的基础。
Emil du BoisReymond（1818—1896） 德国生理学家，现代电 生理学奠基人。
8
4.Hermann von Helmholtz （赫姆霍兹 ）测定动作电 位的传导速度.
(B)两电极间损伤记 到单向动作电位。
12
2.细胞内记录
参考电极置于细胞外，记录电极插入细胞内。
13
3.膜片钳记录:
钳制一小片膜,记录单 个离子通道的技术
由Neher和Sakmann 1976年创立
14
二.静息电位
(Resting Potential,RP)
(一) RP的概念
安静时存在 于细胞膜内外两 侧的电位差。
3
本节主要学习的内容
1. 生物电概述 2. 静息电位及形成机制(重点) 3. 动作电位及形成机制(重点) 4. 局部电位及其特性
4
1924,W.Einthover因心电图 记录工作获Nobel奖
心电
5
一、生物电概述
Introduction of Bioelectricity
(一)生物电现象的发现及 其研究历史.
第二章 细胞的基本功能
Basic Function of Cell 第三节 细胞的电活动
Bioelectricity of Cell
Department of Physiology
1
使用教材：
《 生理学》第7版，朱大年主编,人民卫生出版社
参考资料：
Textbook of Medical Physiology(tenth edition), Guyton & Hall
(2)1976年德国Neher和Sakmann采用膜片钳 的方法首次记录到细胞膜上单个离子通道的 电流---1991年Nobel Prize
10
（二）生物电定义
可兴奋细胞膜 内外两侧存在的 电位差及其变化。
11
(三) 生物电记录方法
1.细胞外记录：
记录电极和参考电极均置 于细胞外。
(A）双向动作电位
Julius Bernstein,德 国物理学家,开创现 代生物电化学.
23
4.膜学说的实验证明及其完善
技术困难:神经纤维太细(小于20um),电 极太粗
网络信息资源：
生理教研室网站 192.168.14.20/jswz.asp 军队院校网络教学应用系统
2
教学对象：临床医学五年制本科 教学目的：了解生物电现象、掌握静息电位的
特点及形成机制、动作电位特点、 传导及形成机制 ,明确电信号在机 体信息传播中的重要意义.
教学重点：静息电位和动作电位的特点和机制
复极化（repolarization） 去极化后，再向RP
方向恢复的过程。
17
（三）静息电位产生机制
1.RP的形成由以下三个因素决定: (1)K+在细胞膜内外分布不均匀,胞内多于胞外; (2)安静时细胞膜主要对K+通透(非门控通道),K+
外流; (3)钠-钾泵的作用(生电性钠泵)
Bernstein经典膜学说(1902年) Hodgkin和Huxley证实和完善(1939年)
22
3.静息电位形成的膜学说 (Membrane Hypothesis)
1902年,Julius Bernstein在Nernst的 基础上提出膜学说.
其中心内容: ＲＰ是由于细胞膜内 外K+ 的不均衡分布和静息时膜只 对K+有通透性而产生.因此RP相当 于K+平衡电位.
如何实验证明RP与K+平衡电位相等?
细胞内外某离子的电化学电位等于零时的膜 电位，称为该离子的平衡电位。 可通过Nernst Equation计算.
21
2.Nernst方程(Nernst Equation)
Ek＝RT/ZF×㏑[k+]o/[k+]i(mv)
R：通用气体常数 T：绝对温度 Z：离子价 F：法拉第常数
Walther Hermann Nernst （1864-1941）德国物 理化学家因热力学第 三定律获1920年诺贝 尔化学奖
15
不同细胞的静息电位水平(-10 源自文库V至-100mV)
RP-70mV
RP-80mV
RP-10mV
16
(二)与膜电位变化有关的几个概念
极化（polarization） RP存在时细胞膜
电位外正内负的状态。
去极化（depolarization） RP减小
超极化(hyperpolarization) RP增大
1850年，在自己发明的肌动 描计器(myograph）测出电冲动 在青蛙神经纤维上的传导速度 为27m/s.
Hermann von Helmholtz, 18211894十九世纪最伟大的科学 家之一，德国的物理学家、 生理学家兼心理学家
9
5.20世纪电生理学最重要的发现
(1)1939年英国生理学家Hodgkin和Huxley首 次将微电极插入枪乌鲗巨大神经轴突记录到 膜电位和动作电位—1963年Nobel Prize
Galvani认为:肌肉有“内在电
生和解剖学家.1791年《关于电对肌肉 运动的作用》开创电生理学新时代.
荷”,通过金属导体放电引起肌肉
收缩。
1794年Galvani无金属收缩实验: 将神经新切口接触肌肉表面导致 肌肉收缩. 进一步证明电来自蛙
本身。
7
3. Emil du Bois-Reymond （雷蒙）1843年首次记录到神 经细胞的“动作电流”.
细胞内液和外液中主要离子的浓度和电位
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静息状态下细胞膜对离子的通透性具有 选择通透性：K+ ＞＞ Na+
当扩散动力与阻力达到动态平衡时，RP建立 （外正、内负的极化状态）
20
平衡电位 (Equilibrium Potential)
离子跨膜扩散的驱动力(以K＋为例）： 浓度差:驱动K＋向外扩散 电位差：K＋扩散形成的跨膜电位阻碍K＋扩散。
1.公元前300多年亚里士多德 发现:地中海电鳐使人发麻。
已发现500种具有发电能力的 鱼类。
电鳐
电鳗:放电能力最强的淡水
鱼:300V-800V
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2. Galvani.1791年发现动物 电(animal electricity)
锌铜弓（Galvani镊子）Luigi Galvani,1737～1798. 意大利医
从外周神经断面与完整表 面间记录到稳定的损伤电位， 损伤处较负。而且刺激时损伤 电位减小或消失，刺激终止后 又恢复。
这一“动作电流”（现称 为动作电位）的发现成为现今 神经电生理学的基础。
Emil du BoisReymond（1818—1896） 德国生理学家，现代电 生理学奠基人。
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4.Hermann von Helmholtz （赫姆霍兹 ）测定动作电 位的传导速度.
(B)两电极间损伤记 到单向动作电位。
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2.细胞内记录
参考电极置于细胞外，记录电极插入细胞内。
13
3.膜片钳记录:
钳制一小片膜,记录单 个离子通道的技术
由Neher和Sakmann 1976年创立
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二.静息电位
(Resting Potential,RP)
(一) RP的概念
安静时存在 于细胞膜内外两 侧的电位差。
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本节主要学习的内容
1. 生物电概述 2. 静息电位及形成机制(重点) 3. 动作电位及形成机制(重点) 4. 局部电位及其特性
4
1924,W.Einthover因心电图 记录工作获Nobel奖
心电
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一、生物电概述
Introduction of Bioelectricity
(一)生物电现象的发现及 其研究历史.
第二章 细胞的基本功能
Basic Function of Cell 第三节 细胞的电活动
Bioelectricity of Cell
Department of Physiology
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使用教材：
《 生理学》第7版，朱大年主编,人民卫生出版社
参考资料：
Textbook of Medical Physiology(tenth edition), Guyton & Hall
(2)1976年德国Neher和Sakmann采用膜片钳 的方法首次记录到细胞膜上单个离子通道的 电流---1991年Nobel Prize
10
（二）生物电定义
可兴奋细胞膜 内外两侧存在的 电位差及其变化。
11
(三) 生物电记录方法
1.细胞外记录：
记录电极和参考电极均置 于细胞外。
(A）双向动作电位
Julius Bernstein,德 国物理学家,开创现 代生物电化学.
23
4.膜学说的实验证明及其完善
技术困难:神经纤维太细(小于20um),电 极太粗
网络信息资源：
生理教研室网站 192.168.14.20/jswz.asp 军队院校网络教学应用系统
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教学对象：临床医学五年制本科 教学目的：了解生物电现象、掌握静息电位的
特点及形成机制、动作电位特点、 传导及形成机制 ,明确电信号在机 体信息传播中的重要意义.
教学重点：静息电位和动作电位的特点和机制
复极化（repolarization） 去极化后，再向RP
方向恢复的过程。
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（三）静息电位产生机制
1.RP的形成由以下三个因素决定: (1)K+在细胞膜内外分布不均匀,胞内多于胞外; (2)安静时细胞膜主要对K+通透(非门控通道),K+
外流; (3)钠-钾泵的作用(生电性钠泵)
Bernstein经典膜学说(1902年) Hodgkin和Huxley证实和完善(1939年)
22
3.静息电位形成的膜学说 (Membrane Hypothesis)
1902年,Julius Bernstein在Nernst的 基础上提出膜学说.
其中心内容: ＲＰ是由于细胞膜内 外K+ 的不均衡分布和静息时膜只 对K+有通透性而产生.因此RP相当 于K+平衡电位.
如何实验证明RP与K+平衡电位相等?
细胞内外某离子的电化学电位等于零时的膜 电位，称为该离子的平衡电位。 可通过Nernst Equation计算.
21
2.Nernst方程(Nernst Equation)
Ek＝RT/ZF×㏑[k+]o/[k+]i(mv)
R：通用气体常数 T：绝对温度 Z：离子价 F：法拉第常数
Walther Hermann Nernst （1864-1941）德国物 理化学家因热力学第 三定律获1920年诺贝 尔化学奖
15
不同细胞的静息电位水平(-10 源自文库V至-100mV)
RP-70mV
RP-80mV
RP-10mV
16
(二)与膜电位变化有关的几个概念
极化（polarization） RP存在时细胞膜
电位外正内负的状态。
去极化（depolarization） RP减小
超极化(hyperpolarization) RP增大
1850年，在自己发明的肌动 描计器(myograph）测出电冲动 在青蛙神经纤维上的传导速度 为27m/s.
Hermann von Helmholtz, 18211894十九世纪最伟大的科学 家之一，德国的物理学家、 生理学家兼心理学家
9
5.20世纪电生理学最重要的发现
(1)1939年英国生理学家Hodgkin和Huxley首 次将微电极插入枪乌鲗巨大神经轴突记录到 膜电位和动作电位—1963年Nobel Prize
Galvani认为:肌肉有“内在电
生和解剖学家.1791年《关于电对肌肉 运动的作用》开创电生理学新时代.
荷”,通过金属导体放电引起肌肉
收缩。
1794年Galvani无金属收缩实验: 将神经新切口接触肌肉表面导致 肌肉收缩. 进一步证明电来自蛙
本身。
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3. Emil du Bois-Reymond （雷蒙）1843年首次记录到神 经细胞的“动作电流”.