細(xì)胞生物電現(xiàn)象課件

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1、細(xì)胞的生物電現(xiàn)象主要內(nèi)容：細(xì)胞的興奮性和生物電靜息電位和動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制興奮的引起、閾值、局部電位、閾電位和鋒電位興奮在同一細(xì)胞上傳導(dǎo)的機(jī)制一、組織的興奮和興奮性Excitation&excitabilityoftissue(一)刺激和反應(yīng)1.刺激stimulation：細(xì)胞和組織所處的內(nèi)外環(huán)境的變化。①刺激的形式：物理化學(xué)機(jī)械等②刺激的三要素：強(qiáng)度；持續(xù)時(shí)間；強(qiáng)度-時(shí)間變化率③閾強(qiáng)度(閾值)thresholdintensity(value):刺激的持續(xù)時(shí)間固定,引起細(xì)胞或組織發(fā)生反應(yīng)的最小刺激強(qiáng)度④閾刺激thresholdstimulus:具有閾強(qiáng)度的刺激2.反應(yīng)res

2、ponse:可興奮組織或細(xì)胞對(duì)刺激所發(fā)生的應(yīng)答。①興奮excitation②抑制inhibition(二)可興奮細(xì)胞或組織和興奮性1.可興奮細(xì)胞或組織excitablecellortissue:受刺激后能產(chǎn)生反應(yīng)的細(xì)胞或組織。神經(jīng)、肌肉、腺體的細(xì)胞或組織屬于此類。2.興奮性excitability:可興奮組織、細(xì)胞對(duì)刺激發(fā)生反應(yīng)(即產(chǎn)生動(dòng)作電位)的能力。衡量興奮性高低的指標(biāo)——閾值閾上刺激supraliminalstimulus閾下刺激subthresholdstimulus二、細(xì)胞膜cellmembrane被動(dòng)電學(xué)特性1.平行板電容器:細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層將細(xì)胞內(nèi)外液隔開,類似于

3、平行板電容器。2.細(xì)胞膜電學(xué)特性:細(xì)胞膜具有①膜電容Cm:較大，約1μF/cm2②膜電阻Rm:可變,與通道及轉(zhuǎn)運(yùn)體數(shù)目有關(guān)；Rm倒數(shù)即膜電導(dǎo)Gm=帶電離子通透性③細(xì)胞膜通道開放→帶電離子跨膜移動(dòng)→相當(dāng)于電容器充電或放電→可產(chǎn)生電位差即跨膜電位3.電緊張電位electrotonicpotential隨距刺激原點(diǎn)距離的增加而膜電位呈指數(shù)衰減的電位變化稱電緊張電位。該電位是由膜的固有電學(xué)特性決定的,其產(chǎn)生過程中沒有離子通道的激活,也無膜電導(dǎo)的改變。三、靜息電位及其產(chǎn)生機(jī)制(一)靜息電位Restingpotential，RP細(xì)胞在未受刺激時(shí)(靜息狀態(tài)下),存在于細(xì)胞膜內(nèi)外的電位差。1

4、.在微電極尖剛插入膜內(nèi)的瞬間,記錄儀器顯現(xiàn)一個(gè)突然的電位躍變；2.靜息電位是一個(gè)穩(wěn)定的直流電位；3.范圍:-10mV~-100mV(隨細(xì)胞種類而不同);極化(polarization):外正內(nèi)負(fù)去極化(depolarization):

5、RP

6、值減小超極化(hyperpolarization):

7、RP

8、值增大復(fù)極化(repolarization):去極后向RP恢復(fù)超射(overshoot):膜電位高于0電位部分(二)靜息電位產(chǎn)生機(jī)制1.生物電活動(dòng)的基礎(chǔ):鈉泵活動(dòng)造成膜內(nèi)外離子不均衡分布:胞外[Na+]>胞內(nèi)[Na+],胞內(nèi)[K+]>胞外[K+]2.離子擴(kuò)散與離子平衡電位：①擴(kuò)散

9、驅(qū)動(dòng)力：濃度差和電位差②膜通透性：安靜狀態(tài)下,膜主要對(duì)K+通透③擴(kuò)散平衡：電位差=濃度差,驅(qū)動(dòng)力=0④根據(jù)Nernst公式可計(jì)算出離子平衡電位鈉平衡電位(+50~+70mV)離子平衡電位鉀平衡電位(-90~-100mV)膜主要對(duì)K+通透↓細(xì)胞內(nèi)外K+勢(shì)能差↓K+經(jīng)通道易化擴(kuò)散↓擴(kuò)散出的K+形成阻礙K+繼續(xù)擴(kuò)散的電場(chǎng)力↓K+的濃度差動(dòng)力和電場(chǎng)力阻力平衡靜息電位(RP)影響RP因素：①胞內(nèi)、外的[K+]:∵[K+]o與[K+]i的差值決定EK，∴[K+]o↑→EK↓②膜對(duì)K+、Na+通透性:K+的通透性↑,則RP↑,更趨向于EKNa+的通透性↑,則RP↓,更趨向于ENa③Na+-

10、K+泵的活動(dòng)水平四、動(dòng)作電位及其產(chǎn)生機(jī)制(一)動(dòng)作電位Actionpotential,AP1.在RP基礎(chǔ)上，細(xì)胞受到一個(gè)適當(dāng)(不小于閾值)刺激時(shí)，其膜電位所發(fā)生的一次可擴(kuò)布、迅速的、短暫的波動(dòng)。實(shí)質(zhì)：是膜電位在RP基礎(chǔ)上發(fā)生的一次可擴(kuò)布、快速的倒轉(zhuǎn)和復(fù)原；是細(xì)胞興奮的本質(zhì)表現(xiàn)。2.動(dòng)作電位的波形:①升支(去極化相)②降支(復(fù)極化相)③鋒電位spikepotential④后電位負(fù)后電位正后電位1.離子跨膜流動(dòng)的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力=Em-E離子=*動(dòng)力為負(fù)值時(shí)：推動(dòng)正電荷流入胞(內(nèi)向電流inwardcurrent,如Na+,Ca2+內(nèi)流)*動(dòng)力為正值時(shí)：推動(dòng)正電荷出胞(外向

11、電流outwardcurrent,如K+外流,Cl-內(nèi)流)∴RP條件下，Na+受到很強(qiáng)的內(nèi)向驅(qū)動(dòng)力(二)動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制Na+=-130mVK+=+20mV2.動(dòng)作電位期間Gm的變化用電壓鉗(voltageclamp,固定膜電位,測(cè)量膜電流)技術(shù)的研究結(jié)果表明:動(dòng)作電位期間,膜GNa首先增加,隨即又衰減,在其衰減的同時(shí)GK增大。3.Gm變化的機(jī)制是離子通道的活動(dòng)膜片鉗(patchclamp):鉗制一小片膜，記錄單個(gè)通道離子電流的技術(shù)。膜片鉗技術(shù)用膜片鉗技術(shù)研究的結(jié)果說明：膜電導(dǎo)變化的實(shí)質(zhì)是實(shí)質(zhì)是膜上離