第三講細胞的生物電現象第1頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-20132一、靜息電位及其產生機制二、動作電位及其產生機制三、動作電位的引起和傳導四、組織細胞的興奮和興奮性第三節細胞的生物電現象第2頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/173

人們對生物電現象的了解可以追溯到很久以前，對生物電現象的研究，促進了人們對電學等物理知識的了解，并促進了電測量儀器的不斷發展，而這些物理科學與技術的進步也使生物電研究不斷深入。-項輝-2013第3頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-20124生物電的存在第4頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/175

細胞的生物電現象主要有兩種表現形式，即安靜時的靜息電位和可興奮細胞受刺激時產生的電位變化（包括局部電位和動作電位）。-項輝-2013第5頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/176-項輝-2013

第三節細胞的生物電現象PS：請理解這張圖，并記住這里的“RP”跟人品沒有關系一、靜息電位及其產生機制第6頁，課件共76頁，創作于2023年2月靜息電位產生的機制中山大學生命科學學院-項輝-2013第7頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/178-項輝-2013第8頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/179-項輝-2013第9頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201310實驗證明靜息電位取決于鉀的平衡電位第10頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201211第11頁，課件共76頁，創作于2023年2月

鈉鉀泵的活動維持了安靜時細胞內外的離子平衡。第12頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1713

總結以上靜息電位的形成機制，可將影響靜息電位水平的因素歸納為以下三點：

①膜外K＋濃度與膜內K＋濃度的差值決定EK，因而細胞外K＋濃度的改變會顯著影響靜息電位②膜對K＋和Na＋的相對通透性可影響靜息電位的大小③鈉-鉀泵活動的水平對靜息電位也有一定程度的影響。-項輝-2013第13頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1714二、動作電位及其產生機制（一）細胞的動作電位

動作電位（actionpotential）：細胞受到適當的刺激時，細胞膜在靜息電位基礎上發生的一次迅速而短暫的可不衰減傳導的電位。第三節細胞的生物電現象-項輝-2013第14頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1715-項輝-2013第15頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201216第16頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1717-項輝-2013第17頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1718

膜電荷分布狀態極化靜息電位存在時膜兩側保持的內負外正的狀態。去極化

靜息電位減小甚至消失的過程。反極化膜內電位由零變為正值的過程。（超射：膜內電位由零到反極化頂點的數值。）復極化

去極化、反極化后恢復到極化的過程。超極化

靜息電位增大的過程。

-項輝-2013第18頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1719（二）動作電位的產生機制

1、動作電位產生的鈉學說細胞受刺激時，膜對鈉的通透性增加，因膜外鈉濃度高于膜內且受膜內負電的吸引，故鈉內流引起上升支直至內移的鈉在膜內形成的正電位（ENa)足以阻止鈉的凈移入時為止。鈉通道關閉，鉀通道仍進一步開放，鉀外流引起AP的下降支。

隨后鈉泵工作，泵出鈉、泵入鉀，恢復膜兩側原濃度差。-項輝-2013第19頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201220第20頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1721

為證明膜電位產生的機理，實驗中還使用了離子通道阻斷劑。四乙胺（Tetraethylammonium）能阻斷K+的通道；河豚毒（Tetrodotoxin）能阻斷Na+的通道。-項輝-2013第21頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1722河豚毒-項輝-2013第22頁，課件共76頁，創作于2023年2月

鈉通道的失活和膜電位的復極

Na通道的開放主要出現在去極化開始后的幾毫秒之內，之后通道開放的概率幾乎降至零，即失活。只有當去極化消除，通道才能解除失活而進入功能恢復的備用狀態。2023/7/1723-項輝-2013第23頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201224中山大學生命科學學院-項輝-2013第24頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201225第25頁，課件共76頁，創作于2023年2月第三節細胞的生物電現象三、動作電位的引起和傳導

（一）閾電位（二）電緊張電位與局部反應

（三）動作電位的傳導

（四）縫隙連接（五）神經干的復合動作電位

-項輝-2013第26頁，課件共76頁，創作于2023年2月

（一）閾電位（thresholdpotential）膜內負電位去極化到引起動作電位的臨界值。2023/7/1727-項輝-2013第27頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1728

動作電位的“全或無”性質刺激神經或肌肉引起動作電位的產生，需要一定的強度。能引起動作電位的最小刺激強度，稱為刺激的閾值。刺激強度未達到閾值，動作電位不會發生；刺激達到閾值后，就引發動作電位。對單一細胞而言閾上刺激并不能增大動作電位的幅度，此外動作電位在受刺激部位產生后，將沿著同一細胞膜傳播而幅度、波形不變。-項輝-2013第28頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1729-項輝-2013第29頁，課件共76頁，創作于2023年2月

2023/7/1730

注意區別閾值和閾電位兩個概念。兩者都是引起組織細胞興奮的必要條件，但前者是從外部加給細胞的各種刺激的強度來考慮的，而后者是從組織細胞本身的膜電位的數值來考慮的。閾值的作用是使細胞膜由靜息電位除極到閾電位；而當膜電位除極達到閾電位水平后，膜本身會以其自身的特性和速度進一步除極，此時的除極不再依賴于原來所給刺激強度的大小，也不管刺激是否繼續存在。-項輝-2013第30頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201231（二）電緊張電位與局部反應

第三節細胞的生物電現象1、電緊張電位：隨著距原點距離的增加而逐漸衰減。膜本身的電學特性相當于并聯的阻容耦合電路，跨膜電流流過時必然產生膜電位變化，隨著跨膜電流的逐漸衰減，膜電位也逐漸衰減，并形成一個規律的膜電位分布，注入電流處的膜電位最大，其周圍一定距離外的膜電位將作為距離的指數函數而衰減，這種由膜的被動電學特性決定其空間分布的膜電位稱為電緊張電位。第31頁，課件共76頁，創作于2023年2月第32頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1733

刺激的極性法則：使用直流電刺激可興奮細胞，之所以能使細胞產生興奮，從根本上講是電刺激改變了細胞原來膜內外之間的電位差。細胞的靜息膜電位為外正內負，如果刺激使膜電位差值減小(去極化)．細胞則興奮；如果使膜電位差值增大(超極化)，細胞則興奮性降低(抑制)。細胞膜外使用直流電刺激細胞，通電時興奮只發生在負極，正極的興奮性下降；在持續通電期間不形成刺激；斷電時產生反向電流，興奮只發生在正極。-項輝-2013第33頁，課件共76頁，創作于2023年2月2、局部電位及其特性

局部電位(Localpotential)：細胞受刺激時膜電位的輕微去極化。

1.隨閾下刺激增大而增大

2.電緊張性擴布

3.總和現象2023/7/1734-項輝-2013第34頁，課件共76頁，創作于2023年2月第35頁，課件共76頁，創作于2023年2月局部電位與AP的區別

局部電位動作電位閾下刺激引起閾(上)刺激引起鈉通道少量開放鈉通道大量開放反應等級性“全或無”有總和效應無衰減性傳播非衰減性傳播第36頁，課件共76頁，創作于2023年2月(三)動作電位的傳導

傳導是指興奮在同一細胞上傳播的過程。亦稱動作電位的擴布。第37頁，課件共76頁，創作于2023年2月

興奮在同一細胞上的傳導機制

(Actionpotentialconduction)

局部電流：已興奮處和未興奮處因電位差而引起的電荷移動。2023/7/1738+-

興奮在同一細胞上的傳導機制是興奮部位和安靜部位之間的局部電流構成對安靜部位的有效刺激。這一機制是可興奮細胞(包括骨骼肌、心肌和神經細胞的無髓神經纖維等)興奮傳導的共同原理。

-項輝-2013第38頁，課件共76頁，創作于2023年2月

局部電流學說興奮點膜外為負電位，膜內為正電位，而其鄰近的非興奮區恰與此相反，于是兩區域間產生局部電流并使其界面處依此發生除極而產生動作電位的傳播（擴布）。2023/7/1739-項輝-2013第39頁，課件共76頁，創作于2023年2月

局部電流符合電緊張性擴布的特征第40頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1741-項輝-2013第41頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1742-項輝-2013第42頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1743問題1：為什么Ap傳導不會衰減？有無條件限制？問題2：由于Ap可多方向、不衰減傳導，這樣是否會引起信號“永無休止”的自激與振蕩？-項輝-2013第43頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1744

有髓神經纖維的跳躍式傳導也是局部電流的原理，所不同的是局部電流只能在發生興奮的朗飛結與鄰旁安靜的朗飛結之間形成，動作電位只能在朗飛結處產生。-項輝-2013第44頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1745-項輝-2013第45頁，課件共76頁，創作于2023年2月第46頁，課件共76頁，創作于2023年2月

跳躍式傳導的速度很快，所以有髓神經纖維的興奮傳導速度，要比無髓神經纖維快得多。

興奮在同一細胞上的傳導特點有：①完整性；②多向性傳導；③不衰減性傳導。2023/7/1747-項輝-2013第47頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1748四、組織的興奮和興奮性（一）興奮、興奮性和可興奮細胞（二）刺激的要素和刺激引起興奮的條件（三）細胞興奮后興奮性的變化第三節細胞的生物電現象-項輝-2013第48頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201249（一）興奮、興奮性和可興奮細胞第49頁，課件共76頁，創作于2023年2月（二）刺激的要素和刺激引起興奮的條件

1、

組織的結構和機能狀態2、刺激參數：強度、時間、變化率

(波形、波寬、波幅)第50頁，課件共76頁，創作于2023年2月第51頁，課件共76頁，創作于2023年2月第52頁，課件共76頁，創作于2023年2月

分期興奮性與AP對應關系機制絕對不應期降至零鋒電位鈉通道失活相對不應期漸恢復負后電位前期鈉通道部分恢復超長期＞正常負后電位后期鈉通道大部恢復低長期＜正常正后電位膜內電位呈超極化第53頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1754

在峰電位期間，由于大多數鈉通道處于失活狀態，不可能再接受任何新的刺激而出現新的峰電位，這一時期稱為絕對不應期。絕對不應期之后為相對不應期，標志著一些失活的Na通道已開始恢復，這時只有那些較正常更強的刺激才能引起新的興奮。為什么有絕對不應期?-項輝-2013第54頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1755

如何證明不應期及興奮性變化各期的存在？-項輝-2013第55頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1756-項輝-2013第56頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/1757第四節、肌細胞的收縮功能（一）興奮由神經向肌肉的傳遞

（二）骨骼肌的收縮機制-項輝-2013第57頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201358（一)

興奮由神經向肌肉的傳遞

1.神經-肌肉接點的功能結構2.神經-肌肉傳遞過程3.影響神經-肌接點興奮傳遞的因素第58頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-2013591.神經-肌接點的功能結構第59頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201360第60頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201361第61頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-2013622.神經-肌肉傳遞過程終板電位第62頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-2013633.影響神經-肌接點興奮傳遞的因素（1）影響Ach釋放的因素（2）影響Ach與受體結合的因素

（3）影響Ach.E（膽堿酯酶）作用的因素

第63頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201364（二）骨骼肌的收縮機制1.興奮-收縮耦聯

2.骨骼肌收縮的機制第64頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-2013651.興奮-收縮耦聯在以膜的電變化為特征的興奮過程和以肌纖維機械變化為基礎的收縮過程之間，存在著某種中介性過程把二者聯系起來，這一過程稱為興奮-收縮耦聯(excitation-contractioncoupling)。第65頁，課件共76頁，創作于2023年2月2023/7/17-項輝-201366興奮-收縮耦聯至少包括三個主要步驟：（1）電興奮通過橫管系統傳向肌細胞的深處；（2）三聯管結構處的信息傳遞；（3）肌漿網(即縱管系統)中的Ca2+釋放入胞漿以及Ca2+由胞漿向肌漿網的再聚積。第66頁，課件共76頁，創作于2023年2月心肌骨骼肌橫紋肌細胞有兩套獨立的肌管系統

第67頁，課件共76頁，創作于202