细胞的生物电活动
二、细胞的兴奋和兴奋性
excitation: excitable cell: 1 2 3 excitability) stimulus)
4、阈强度(threshold intensity,阈值):刺激 的持续时间恒定和足够,引起组织或细胞产生 兴奋的最小刺激强度。 组织兴奋性高阈值低。 5、阈刺激(threshold stimulus) :相当于阈强度 的刺激
c.超常期(supranormal period):阈强度低于 正常,兴奋性超过正常。相应于负后电位的后 半时期, Na+通道尚未完全恢复,但膜电位离 阈电位近。 d.低常期(subnormal period) :阈强度高于正 常,兴奋性比正常稍低。相当于正后电位,Na +通道已完全恢复,但膜电位离阈电位远。
(四)动作电位的传导
1、AP在同一细胞上的传导 (1)、兴奋传导机制——局部电流学说 局部电流:可兴奋细胞产生动作电位(兴奋)的部 位和与相邻近的未兴奋部位之间,由于电位差的 存在而产生的电荷移动。
1)单一无髓神经纤维 已兴奋部位与邻近未兴奋部位间局部电流,细 胞内正电荷从兴奋部位流向未兴奋部位,再跨膜,从 未兴奋部位流向兴奋部位。局部电流刺激了邻近未兴 奋部位→去极化到阈电位,钠通道大量开放→新的AP。 AP传播:沿着细胞膜不断产生新的AP。
第三节 细胞的生物电活动
一、细胞的生物电现象及产生机制 (一)静息电位(resting potential,RP) 1、静息电位现象 a.定义:细胞未受刺激时存在于细胞膜内外两侧电位差, 膜内电位低于膜外电位。 b.微电极进行细胞内记录 c. 膜内电位比膜外低,即 膜内负电,膜外正电 称为极化 哺乳动物神经细胞-70mv, 骨骼肌细胞-90mv
u
阀电位:能使细胞膜对Na 通透性(电导)突 然增大的临界膜电位。 G GNa GK
+
(2) Na 平衡电位 膜内电位增大到足以阻止由浓度差推动 + + 的Na 内流时, 经过膜的Na 净通量为0—— + Na 平衡电位(动作电位超射值) (3) Na 通道失活,随后K 通道被延迟激活, + + 膜K 电导增强, K 外流——复极相 (4)动作电位后,膜电位恢复静息水平,但是 + + 胞内Na 胞外K 均有微量增加,通过离子泵活 动,直至离子分布平衡。
K+顺浓度差由细胞内移向细胞外,导致 膜内变负而膜外变正。外正内负的状态一方面可 随K+外移而增加,但另一方面将阻碍K+外移。
2、动作电位产生机制 (1)AP去极相的形成 去极化到阀电位(比RP小10~20mv), + + 通道大量激活, 膜的 Na Na 电导大大提高,大量 + Na 内流 ,使膜内电位由负变为正→动作电位的去 极相。
2
AP (1)缝隙连接gap junction的传导 传导速度快 , 便于细胞同步活动
6 亲水性孔道
(2)通过神经突触或神经-肌接头的传导
1)AP引起突触或接头前膜释放神经递质 2)递质扩散至突触或接头后膜 3)递质与后膜受体作用,化学门控离子通道开 放,离子跨膜转运,突触或接头后膜的膜电位 改变。
u 失活
u 恢复
4、动作电位的特征
(三)局部电位
1、定义:受刺激的局部细胞膜Na+通道少量开放,少量Na +内流→局部去极化,RP减小,但未到阈电位水平。 注意:局部兴奋不产生AP 2、局部兴奋的特点: (1)不具备全或无性质,随刺激强度增大而增大 (2)衰减传播:反应幅度随传播距离的增加而减小。 (3)总和 u temporal summation:同一部位给予连续刺激,则先 后产生的局部反应可以叠加或总和。 u 空间性总和 :相邻部位同时刺激所引起的局部反应,在 电紧张传播范围内,可以叠加或总和。\\\\\
+ +
+
3、膜电导的分子基础---钠钾通道结构和功能特点 (1)离子通道的状态
u 静息 u 激活
(resting)态:备用状态
(activation):通道开放,允许某种离子选 择性通透 (inactivation):通道关闭,不允许离子通 过,且此时不能再开放 (recovery)或复活 (reactivation):通道处 于关闭状态,受到适当刺激可ory conduction) 局部电流在郎飞结与郎飞结之间进行, AP仅在郎飞 结处产生。传导速度(可达100m/s以上)比无髓神经纤 维快。
(2)影响传导的因素
1)细胞直径的大小 直径越大,电阻越小,局部电流传导越快。 2)AP去极化的幅度 幅度大,局部电流越强 3)有髓神经纤维比无髓神经纤维传导快
(三)、细胞一次兴奋后兴奋性的周期性变化
a.绝对不应期(absolute refractory period):阈强度无限大, 相应于AP的锋电位时期,Na+通道已全部失活。 意义:连续快速的刺激不会出现两次AP在同一部位重叠 b. relative refractory period:给予阈上刺激,相应于负后 电位的前半时期,部分Na+通道恢复到静息态。
2、静息电位产生的机制 (1)跨膜电位:细胞膜的内外两侧形成的电位差 实质是扩散电位(带电离子的跨膜扩散所 致) (2)主要离子浓度 单位(mmol/L)
A- 155 细胞内:Na+ 12, K+155 ,Cl- 3. 8 细胞外: Na+ 140 , K+4, Cl- 120
(3)静息状态下,细胞膜对 K+有通透性