文档介绍：第一节细胞膜的结构和物质转运功能
第二节细胞的信号转导
第三节细胞的电活动
第四节肌细胞的收缩
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电鳗
800多伏
电鳐
约220伏
生物电的发现
17世纪:
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“地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的现象。”
Friedrich Engels (1820-1895)
100多年前:
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心电图
脑电图
视网膜电图
肌电图
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细胞的生物电主要包括静息电位及动作电位
静息电位是指细胞处于静息即未受刺激时,位于膜两侧的跨膜电位差,是由K+跨膜移动形成的电化学平衡电位。
动作电位则是细胞在受刺激后产生的一过性、可扩布的电位变化,包括去极化和复极化两部分。
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细胞的电活动
一、膜的被动电学特性和电紧张电位
二、静息电位及其产生机制
三、动作电位及其产生机制
四、局部电位
五、可兴奋细胞及其兴奋性
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一、膜的被动电学特性和电紧张电位
电容(或电容量, capacitance)指的是在给定电位差下的电荷储藏量,记为C。一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上;造成电荷的累积储存,最常见的例子就是两片平行金属板被某物质(固体、气体或液体)所隔开,就构成了电容器。
细胞膜脂质双分子层构成的绝缘层把含有电解质的细胞内液和细胞外液分隔开,其形式类似于一个平行板电容器,因此细胞膜具有电容的特性。
细胞膜作为一个静态的电学元件时所表现的电学特性,一般称为膜的被动电学特性,它包括静息状态下的膜电容、膜电阻及轴向电阻等。
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(一)膜电容和膜电阻
一、膜的被动电学特性和电紧张电位
膜电容:各种细胞的膜电容(membrane capacitance, Cm)大致相同,约1μF/cm2 。按膜电容1μF/cm2推算,使1μm2的细胞膜膜电位改变10mV,需要660个单价离子的跨膜流动。
膜电阻:单纯的脂质双层几乎是绝缘的,在1cm2的面积上电阻高达106~109Ω,但生物膜的膜电阻(membrane resistance,Rm)要比纯脂质双层的小得多,只有103Ω左右。这是由于生物膜的脂质双层中嵌入许多离子通道和转运体。膜电阻通常用它的倒数膜电导(membrane conductance)G来表示。对带电离子而言,膜电导就是膜对离子的通透性。
膜电位:当膜上的离子通道开放而引起带电离子跨膜流动时,就相当于在电容器上充电或放电,从而在膜两侧产生电位差即膜电位。
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质膜除具有膜电容和膜电阻的特性外,沿细胞的长轴还存在轴向电阻(Ri)
由于质膜兼有电容和电阻的特性,因此可用并联的阻容耦合电路来描述它的电学特性,细胞膜可分成许多小的片段,每一小片膜都有各自的膜电容和膜电阻,彼此间在膜内由轴向电阻相连
利用膜的等效电路,可分析在静息时和受刺激时膜电流和膜电位的变化规律
(一)膜电容和膜电阻
一、膜的被动电学特性和电紧张电位
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(二)电紧张电位
一、膜的被动电学特性和电紧张电位
在神经纤维的某一点向轴浆内注入电流,该电流将沿轴浆向两侧流动(轴向电流),由于轴向电阻的存在及沿途不断有电流跨膜流出(跨膜电流),不论是轴向电流还是跨膜电流,都将随着距离的增加而逐渐衰减. 随着跨膜电流的逐渐衰减,膜电位也逐渐衰减,并形成一个规律的膜电位分布, 即注入电流处的膜电位最大,其周围一定距离外的膜电位将作为距离的指数函数衰减,这种由膜的被动电学特性决定其空间分布的膜电位称为电紧张电位(electrotonic potential)。
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