細胞的生物電現(xiàn)象

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1、第四章細胞的生物電現(xiàn)象生物電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，不僅極大促進了生物學及基礎醫(yī)學的發(fā)展，而且使臨床醫(yī)學發(fā)生了革命性的變革。人體各器官表現(xiàn)的電現(xiàn)象，是以細胞水平的生物電現(xiàn)象為基礎，細胞的電現(xiàn)象主要是跨膜離子流動造成的。任何細胞跨膜電現(xiàn)象的明顯改變都將影響細胞的正常功能，導致嚴重的疾病。神經和骨骼肌細胞的生物電現(xiàn)象非常容易觀察到的生物電現(xiàn)象----蛙神經肌肉標本刺激神經?肌肉收縮；單獨刺激肌肉?肌肉收縮反應速度和可重復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腓腸肌鋅銅弓興奮性（excitability)：產生動作電位（AP)的能力興奮（excitation)：宏觀表現(xiàn)：活動增

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

3、od)低常期（subnormalperiod)通道功能狀態(tài)的改變是細胞興奮性發(fā)生變化的基礎一次興奮后興奮性的變化絕對不應期、有效不應期、相對不應期、超常期、低常期細胞生物電現(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)象的產生機制興奮和生物電現(xiàn)象機制的闡明是本世紀生命科學的重大進展之一。由鈉泵活動產生的膜內高K+和膜外高Na+狀態(tài)是各種細胞生物電現(xiàn)象產生的基礎。Na+和K+通過各自的電壓門控通道的易化擴散是形成神經和骨骼肌細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：細胞未受刺激時細胞膜內外的電位差。特點：膜內電位較膜外為負，具體數

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

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

6、細胞外帶正電荷，每移出一個K+就使細胞外多帶一個正電荷。由于同性電荷相斥，當K+移出足夠多時，電場力又阻止K+的向外擴散，最終達到平衡?K+平衡電位K+向外擴散達到平衡時的細胞內外電位差即是K+平衡電位，用Nernst方程計算。靜息電位產生原理示意圖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T絕對溫度Z離子價FFaraday常數[K+]o細胞外K+濃度[K+]i細胞內K+濃度將有關數值代入方程，T以27C計算，再把自然對數化為常用對數，則上述公式可簡化為：第二節(jié)動作電位超射動作電位（actionpotential)：細胞受到一定強度的刺激后跨膜電位由靜息電位（內負外正）的狀態(tài)向內正外負的方向轉變，繼之又恢復到靜息電位水平的過程，形狀如鋒，故稱鋒電位(spikepotential)。其