2024农学动物生理学基础复习：细胞的生物电现象及产生机制

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　　2024年农学动物生理学基础复习：细胞的生物电现象及产生机制

　　生物电的表现形式：

　　静息电位RP——所有细胞在安静时均存在，不同的细胞其静息电位值不同。

　　动作电位AP——可兴奋细胞受到阈或阈上刺激时产生。

　　局部电位——所有细胞受到阈下刺激时产生。

　　1.静息电位：细胞处于安静状态下(未受刺激时)膜内外的电位差。

　　静息电位表现为膜个相对为正而膜内相对为负。

　　(1)形成条件：

　　①安静时细胞膜两侧存在离子浓度差(离子不均匀分布)。

　　②安静时细胞膜主要对K+通透。也就是说，细胞未受刺激时，膜上离子通道中主要是K+通道开放，允许K+由细胞内流向细胞外，而不允许Na+、Ca2+由细胞外流入细胞内。

　　(2)形成机制：K+外流的平衡电位即静息电位，静息电位形成过程不消耗能量。

　　(3)特征：静息电位是K+外流形成的膜两侧稳定的电位差。

　　只要细胞未受刺激、生理条件不变，这种电位差持续存在，而动作电位则是一种变化电位。细胞处于静息电位时，膜内电位较膜外电位为负，这种膜内为负，膜外为正的状态称为极化状态。而膜内负电位减少或增大，分别称为去极化和超级化。细胞先发生去极化，再向安静时的极化状态恢复称为复极化。

　　2.动作电位：

　　(1)概念：可兴奋组织或细胞受到阈上刺激时，在静息电位基础上发生的快速、可逆转、可传播的细胞膜两侧的电变化。动作电位的主要成份是峰电位。

　　相关概念：①极化状态：静息时细胞的膜内负外正的状态;

　　②超极化：膜两侧的极化现象加剧时;

　　③去极化：当极化现象减弱时的状态或过程

　　④超射：膜由原来的-70mv去极化到0 mv，进而变化到20～40mv，去极化超过0电位的部分称为，此时膜的状态为反极化状态。

　　⑤去极化、反极化构成了动作电位的上升支;

　　⑥复极化：由去极化、反极化向极化状态恢复的过程，它构成了动作电位的下降支。

　　⑦锋电位：构成动作电位主要部分的一次短暂而尖锐的脉冲样变化，是细胞兴奋的标志。

　　⑧后电位：继锋电位后所出现的电位波动。可分为负后电位(去极化后电位)和正后电位(超极化后电位)。它代表细胞兴奋后兴奋性的恢复过程。

　　(2)形成条件：

　　①细胞膜两侧存在离子浓度差，细胞膜内K+浓度高于细胞膜外，而细胞外Na+、Ca2+、Cl-高于细胞内，这种浓度差的维持依靠离子泵的主动转运。(主要是Na+-K+泵的转运)。

　　②细胞膜在不同状态下对不同离子的通透性不同，例如，安静时主要允许K+通透，而去极化到阈电位水平时又主要允许Na+通透。

　　③可兴奋组织或细胞受阈上刺激。

　　(3)形成过程：≥阈刺激→细胞部分去极化→Na+少量内流→去极化至阈电位水平→Na+内流与去极化形成正反馈(Na+爆发性内流)→达到Na+平衡电位(膜内为正膜外为负)→形成动作电位上升支。

　　膜去极化达一定电位水平→Na+内流停止、K+迅速外流→形成动作电位下降支。

　　①阈强度：引起组织细胞产生兴奋的最小刺激强度。

　　②阈刺激：达到阈强度的刺激才是有效刺激，称为阈刺激。

　　③阈下刺激：低于阈强度的刺激，不能引起兴奋。

　　④阈上刺激：高于阈强度的刺激，能引起兴奋。

　　(4)形成机制：动作电位上升支——Na+内流所致。

　　动作电位的幅度决定于细胞内外的Na+浓度差，细胞外液Na+浓度降低动作电位幅度也相应降低，而阻断Na+通道(河豚毒)则能阻碍动作电位的产生。

　　动作电位下降支——K+外流所致。

　　(5)动作电位特征：

　　①产生和传播都是“全或无”式的。

　　②传播的方式为局部电流，传播速度与细胞直径成正比。

　　③动作电位是一种快速，可逆的电变化，产生动作电位的细胞膜将经历一系列兴奋性的变化：绝对不应期——相对不应期——超常期——低常期，它们与动作电位各时期的对应关系是：峰电位——绝对不应期;负后电位——相对不应期和超常期;正后电位——低常期。

　　3.局部电位：

　　(1)概念：细胞受到阈下刺激时，细胞膜两侧产生的微弱电变化(较小的膜去极化或超极化反应)。或者说是细胞受刺激后去极化未达到阈电位的电位变化。

　　(2)形成机制：阈下刺激使膜通道部分开放，产生少量去极化或超极化，故局部电位可以是去极化电位，也可以是超极化电位。局部电位在不同细胞上由不同离子流动形成，而且离子是顺着浓度差流动，不消耗能量。

　　(3)特点：

　　①等级性。指局部电位的幅度与刺激强度正相关，而与膜两侧离子浓度差无关，因为离子通道仅部分开放无法达到该离子的电平衡电位，因而不是“全或无”式的。

　　②可以总和。局部电位没有不应期，一次阈下刺激引起一个局部反应虽然不能引发动作电位，但多个阈下刺激引起的多个局部反应如果在时间上(多个刺激在同一部位连续给予)或空间上(多个刺激在相邻部位同时给予)叠加起来(分别称为时间总和或空间总和)，就有可能导致膜去极化到阈电位，从而爆发动作电位。

　　③电紧张扩布。局部电位不能像动作电位向远处传播，只能以电紧张的方式，影响附近膜的电位。电紧张扩布随扩布距离增加而衰减。

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