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/cm2 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
3.电紧张电位electrotonic potential 随距刺激原点距离的增加而膜电 位呈指数衰减的电位变化称电紧张电 位。 该电位是由膜的固有电学特性决 定的,其产生过程中没有离子通道的 激活,也无膜电导的改变。
2.兴奋性 excitability:
可兴奋组织、细胞对刺激发生反应(即产生 动作电位)的能力。 衡量兴奋性高低的指标——阈值 阈上刺激 supraliminal stimulus 阈下刺激 subthreshold stimulus
二、细胞膜cell membrane 被动电学特性 1.平行板电容器Байду номын сангаас细胞膜脂质双层将细胞内外
Na+通道 去极化 ↓ 激活 ↓ 失活 ↓ 恢复
Na+通道激活开放,Na+内流形成AP上升支
Na+=-130mV
2.动作电位期间Gm的变化
用电压钳(voltage clamp,固定膜电位,测量 膜电流)技术的研究结果表明: 动作电位期间,膜GNa首先增加,随即又衰减, 在其衰减的同时GK增大。
3.Gm变化的机制是离子通道的活动 膜片钳(patch clamp):钳制一小片膜， 记录单个通道离子电流的技术。
Action Potential：
刺激后,膜对Na+通透 ↓ 膜内外Na+势能贮备 ↓ Na+经通道易化扩散 ↓ 扩散的Na+抵消膜内 负电位,形成正电位 ↓ 直至正电位增加到足以 对抗由浓度差所致的 Na+内流
∴ AP的超射值等于Na+平衡电位(+50~+70mV)
Action Potential：升支
(二)静息电位产生机制 1.生物电活动的基础:钠泵活动造成膜内外离 子不均衡分布:胞外[Na+]>胞内[Na+],胞内 [K+]>胞外[K+] 2.离子扩散与离子平衡电位： ①扩散驱动力：浓度差和电位差 ②膜通透性：安静状态下,膜主要对K+通透 ③扩散平衡：电位差=浓度差,驱动力=0 ④根据Nernst公式可计算出离子平衡电位
④阈刺激threshold stimulus:具有阈强 度的刺激 2.反应response:可兴奋组织或细胞对刺 激所发生的应答。 ①兴奋excitation ②抑制inhibition (二)可兴奋细胞或组织和兴奋性 1.可兴奋细胞或组织excitable cell or tissue:受刺激后能产生反应的细胞或 组织。神经、肌肉、腺体的细胞或组织属 于此类。
膜 片 钳 技 术
用膜片钳技术研究的结果说明：膜电导变 化的实质是实质是膜上离子通道随机开放 和关闭的总和效应
AP期间的离子通道ion channels活动：
膜片钳的实验研究表明，AP期间有 两种离子通道活动：
①Na+通道：通道特异性阻断剂 河豚毒(tetrodotoxin,TTX) ②K+通道：通道特异性阻断剂 四乙铵(tetraethylammonium, TEA)
细胞的生物电现象
主要内容： 细胞的兴奋性和生物电 静息电位和动作电位及其产生机制 兴奋的引起、阈值、局部电位、阈
电位和锋电位
兴奋在同一细胞上传导的机制
一、组织的兴奋和兴奋性 Excitation & excitability of tissue
(一)刺激和反应 1.刺激stimulation： 细胞和组织所处的内外环境的变化。 ①刺激的形式：物理 化学 机械等 ②刺激的三要素：强度；持续时间；强 度-时间变化率 ③阈强度(阈值) threshold intensity (value) :刺激的持续时间固定,引起 细胞或组织发生反应的最小刺激强度
三、静息电位及其产生机制
(一)静息电位Resting potential，RP 细胞在未受刺激时(静息状态下),存在于细 胞膜内外的电位差。
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 复极化(repolarization):去极后向RP恢复 超射(overshoot):膜电位高于0电位部分
②膜对K+、Na+通透性: K+的通透性↑,则RP↑,更趋向于EK Na+的通透性↑,则RP↓,更趋向于ENa
③ Na+-K+泵的活动水平
四、动作电位及其产生机制 (一)动作电位Action potential,AP 1.在RP基础上，细胞受到一个适当(不 小于阈值)刺激时，其膜电位所发生的 一次可扩布、迅速的、短暂的波动。 实质：是膜电位在RP基础上发生的一 次可扩布、快速的倒转和复原；是细胞 兴奋的本质表现。
离子平衡电位
钾平衡电位 (-90~-100mV)
钠平衡电位 (+50~+70mV)
静息电位(RP)
膜主要对K+通透
↓
细胞内外K+势能差
↓
K+经通道易化扩散
↓
扩散出的K+形成阻 碍K+继续扩散的电 场力
↓
K+的浓度差动力和 电场力阻力平衡
影响RP因素： ①胞内、外的[K+]: ∵[K+]o与 [K+] i的差值决定EK， ∴ [K+]o ↑ → EK ↓
2.动作电位的波形:
①升支(去极化相) ②降支(复极化相) ③锋电位 spike potential ④后电位 负后电位 正后电位
(二)动作电位的产生机制
1.离子跨膜流动的电化学驱动力
电化学驱动力=Em-E离子 = K+=+20mV *动力为负值时：推动正电荷流入胞(内向 电流 inward current,如Na+,Ca2+内流) *动力为正值时：推动正电荷出胞(外向电 流outward current,如K+外流,Cl-内流) ∴RP条件下，Na+受到很强的内向驱动力