細(xì)胞的生物電現(xiàn)象

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1、第四章細(xì)胞的生物電現(xiàn)象生物電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，不僅極大促進(jìn)了生物學(xué)及基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，而且使臨床醫(yī)學(xué)發(fā)生了革命性的變革。人體各器官表現(xiàn)的電現(xiàn)象，是以細(xì)胞水平的生物電現(xiàn)象為基礎(chǔ)，細(xì)胞的電現(xiàn)象主要是跨膜離子流動造成的。任何細(xì)胞跨膜電現(xiàn)象的明顯改變都將影響細(xì)胞的正常功能，導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病。神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞的生物電現(xiàn)象非常容易觀察到的生物電現(xiàn)象----蛙神經(jīng)肌肉標(biāo)本刺激神經(jīng)?肌肉收縮；單獨刺激肌肉?肌肉收縮反應(yīng)速度和可重復(fù)性分析提示只能是電信號刺激強度不同，肌肉收縮強度也不同坐骨神經(jīng)腓腸肌鋅銅弓興奮性（excitability)：產(chǎn)生動作電位（AP)的能力興奮（excitation)：宏觀表現(xiàn)：活動增

2、強；電學(xué)角度：產(chǎn)生AP可興奮細(xì)胞/組織（excitablecell/tissue)：受到較小的刺激后即可出現(xiàn)某種形式的反應(yīng)。神經(jīng)細(xì)胞---神經(jīng)沖動；肌細(xì)胞---收縮；腺細(xì)胞---分泌活動電可興奮細(xì)胞（electricallyexcitablecell)可興奮細(xì)胞產(chǎn)生興奮的標(biāo)志：產(chǎn)生動作電位非可興奮細(xì)胞：有靜息電位，但不能產(chǎn)生動作電位閾強度（thresholdintensity)是細(xì)胞興奮的指標(biāo)組織在興奮后興奮性的規(guī)律性變化：絕對不應(yīng)期（absoluterefractoryperiod)相對不應(yīng)期（relativerefractoryperiod)超常期（supranormalperi

3、od)低常期（subnormalperiod)通道功能狀態(tài)的改變是細(xì)胞興奮性發(fā)生變化的基礎(chǔ)一次興奮后興奮性的變化絕對不應(yīng)期、有效不應(yīng)期、相對不應(yīng)期、超常期、低常期細(xì)胞生物電現(xiàn)象的主要表現(xiàn)是什么？1.靜息電位2.動作電位生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生機制興奮和生物電現(xiàn)象機制的闡明是本世紀(jì)生命科學(xué)的重大進(jìn)展之一。由鈉泵活動產(chǎn)生的膜內(nèi)高K+和膜外高Na+狀態(tài)是各種細(xì)胞生物電現(xiàn)象產(chǎn)生的基礎(chǔ)。Na+和K+通過各自的電壓門控通道的易化擴散是形成神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞靜息電位和動作電位的直接原因。第一節(jié)靜息電位(restingpotential)定義：細(xì)胞未受刺激時細(xì)胞膜內(nèi)外的電位差。特點：膜內(nèi)電位較膜外為負(fù)，具體數(shù)

4、值為毫伏級，不同細(xì)胞有差異。如規(guī)定膜外電位為0（接地），則膜內(nèi)電位在-10?–100mV之間。0mV-90mV+30mV槍烏賊巨大神經(jīng)軸突（?1000?m)在細(xì)胞電生理學(xué)中的貢獻(xiàn)細(xì)胞跨膜電位的發(fā)現(xiàn)：最早是利用槍烏賊神經(jīng)軸突作出的（凌寧&Gerard,1949）玻璃微電極細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù)電極刺穿細(xì)胞膜前靜息電位記錄示意圖電極刺穿細(xì)胞膜后0mV-90mV0mV1.靜息電位產(chǎn)生原理：K+平衡電位Bernstein首次提出，細(xì)胞內(nèi)外K+的不均勻分布和安靜時膜主要對K+有通透性可能是細(xì)胞能保持內(nèi)負(fù)外正極化狀態(tài)的基礎(chǔ)。[K+]i/[K+]o=35,[Na+]o/[Na+]i=14濃度勢能使細(xì)胞內(nèi)K

5、+有向細(xì)胞外擴散的趨勢，細(xì)胞外Na+有向細(xì)胞內(nèi)擴散的趨勢。如果沒有陽離子的不對等擴散，細(xì)胞內(nèi)外是電中性的（不帶電），因為細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外的正負(fù)離子電荷數(shù)是相等的。細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液各種離子的濃度差要點：在生理情況下，如果不存在細(xì)胞膜對某些帶電粒子的選擇性通透，則不論是細(xì)胞外液還是細(xì)胞內(nèi)液，陰、陽粒子的電荷數(shù)是相等的，細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液都是電中性的（即不帶電）。如果細(xì)胞膜對某種離子有選擇性通透現(xiàn)象，則細(xì)胞膜兩側(cè)會有帶電現(xiàn)象。細(xì)胞膜在靜息狀態(tài)下確實主要對K+有通透性（內(nèi)向整流鉀通道，IK1）在，K+向細(xì)胞外擴散時不伴有負(fù)離子的向外擴散和Na+向內(nèi)擴散。由于K+帶正電荷，K+向細(xì)胞外擴散時使

6、細(xì)胞外帶正電荷，每移出一個K+就使細(xì)胞外多帶一個正電荷。由于同性電荷相斥，當(dāng)K+移出足夠多時，電場力又阻止K+的向外擴散，最終達(dá)到平衡?K+平衡電位K+向外擴散達(dá)到平衡時的細(xì)胞內(nèi)外電位差即是K+平衡電位，用Nernst方程計算。靜息電位產(chǎn)生原理示意圖K+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++–++++++–––––++++++++–––––––––+++++++++++K+-20mV-30mV-40mV-50mV-60mV-70mV-80mV靜息電位水平不同靜息電位水平時IK1的大小比較(IK1:inwardrectifierK+curren

7、t)Nernst方程：EkK+平衡電位（mV)R通用氣體常數(shù)T絕對溫度Z離子價FFaraday常數(shù)[K+]o細(xì)胞外K+濃度[K+]i細(xì)胞內(nèi)K+濃度將有關(guān)數(shù)值代入方程，T以27C計算，再把自然對數(shù)化為常用對數(shù)，則上述公式可簡化為：第二節(jié)動作電位超射動作電位（actionpotential)：細(xì)胞受到一定強度的刺激后跨膜電位由靜息電位（內(nèi)負(fù)外正）的狀態(tài)向內(nèi)正外負(fù)的方向轉(zhuǎn)變，繼之又恢復(fù)到靜息電位水平的過程，形狀如鋒，故稱鋒電位(spikepotential)。其