第三章 神经元的兴奋和传导

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1、第三章第三章 神经元的兴奋和传导神经元的兴奋和传导 第一节第一节 细胞膜的电生理细胞膜的电生理 第一节第一节 神经冲动的传导神经冲动的传导 概概 述述 恩格斯在恩格斯在100100多年前就指出：多年前就指出：“地球上地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的变化变化”。人体及生物体活细胞在安静和活动。人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象（象（bioelectricitybioelectricity）。细胞生物电现象是）。细胞生物电现象是普遍存在的，临床上广泛应用的心电图、脑普遍存在的

2、，临床上广泛应用的心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不同电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不同器官和组织活动时生物电变化的表现。器官和组织活动时生物电变化的表现。“一、细胞膜的电生理（生物电现象）一、细胞膜的电生理（生物电现象）静息电位静息电位：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的恒定电位差。外存在的恒定电位差。动作电位动作电位：细胞活动时，细胞膜内外存在的变化细胞活动时，细胞膜内外存在的变化的电位波动。的电位波动。 2.RP2.RP实验现象：实验现象：（一）静息电位（一）静息电位( (resting potentialresting potent

3、ial RP) RP) 1 1. .概概 念念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。外存在的电位差。 2.2.实验现象实验现象：3.3.证明证明RPRP的实验：的实验：（甲）当（甲）当A A、B B电极都位于电极都位于细胞膜外，无电位改变，细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差证明膜外无电位差。（乙）当（乙）当A A电极位于细胞电极位于细胞膜外，膜外， B B电极插入膜内时，电极插入膜内时，有电位改变，有电位改变，证明膜内、证明膜内、外间有电位差外间有电位差。（丙）当（丙）当A A、B B电极都位于电极都位于细胞膜内，无电位改变，细胞膜内，无电位

4、改变，证明膜内无电位差证明膜内无电位差。 4.4.与与RPRP相相关的概念：关的概念： 静息电位静息电位: :细胞处于相对安静状态时，细细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。胞膜内外存在的电位差。 膜电位膜电位: :因电位差存在于膜的两侧所以又因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位（称为膜电位（membrane potentialmembrane potential）。）。 习惯叫法习惯叫法: :因膜内电位低于膜外，习惯上因膜内电位低于膜外，习惯上RPRP指的是膜内负电位。指的是膜内负电位。 RPRP值值: :哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细胞为胞为-70

5、-70-90mV-90mV，红细胞约为，红细胞约为-10mV-10mV左右。左右。 RPRP值描述值描述: : RP RP膜内负电位膜内负电位(-70-90mV)=(-70-90mV)=超极化超极化 RPRP膜内负电位膜内负电位(-70-50mV)=(-70-50mV)=去极化去极化（二）动作电位（二）动作电位(act(action potentialion potential AP) AP) 1 1. .概概 念念：可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电位基础上发生一次短暂的、可逆的电位基础上发生一次短暂的、可逆的, ,并可向周围扩并可向周围扩布的电位波动称为动作

6、电位。布的电位波动称为动作电位。2.AP2.AP实验现象：实验现象：去去 极极 化化上上 升升 支支下降支下降支3.3.动作电位的图形动作电位的图形刺激刺激局部电位局部电位阈电位阈电位去极化去极化零电位零电位反极化（超射）反极化（超射）复极化复极化（负、正）后电位（负、正）后电位4.动作电位的特征：动作电位的特征： 是非衰减式传导的电位。是非衰减式传导的电位。 具有具有“全或无全或无”的现象：即同一细胞的现象：即同一细胞上的上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象。变的现象。 5.动作电位的意义：动作电位的意义： AP的产生是细胞的产生是细胞兴奋的标志兴奋的

7、标志。 6.6.与与APAP相关的概念相关的概念: :极极 化化: :以膜为界，外正内负的状态。以膜为界，外正内负的状态。 去极化去极化: :膜内外电位差向小于膜内外电位差向小于RPRP值的方向变化的过程值的方向变化的过程。超极化超极化: :膜内外电位差向大于膜内外电位差向大于RPRP值的方向变化的过程。值的方向变化的过程。复极化复极化: :去极化后再向极化状态恢复的过程。去极化后再向极化状态恢复的过程。锋电位下降支最后恢复到锋电位下降支最后恢复到RPRP水平以前，一种水平以前，一种时间较长、波动较小的电位变化过程。时间较长、波动较小的电位变化过程。 包括：包括：负后电位负后电位= =去极化后

8、电位，去极化后电位， 正后电位正后电位= =超去极化后电位。超去极化后电位。后电位：后电位：低于阈电位的去极化电位。低于阈电位的去极化电位。局部电位局部电位: :引发引发APAP的临界膜电位数值的临界膜电位数值. .（阈强度、阈刺激）阈强度、阈刺激）阈电位阈电位: :细胞膜由外正内负的极化状态细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负的极性反转过程。变为内正外负的极性反转过程。反极化（超射）反极化（超射）: :二、生物电现象的产生机制二、生物电现象的产生机制（一）化学现象（一）化学现象 要在膜两侧形成电位差，要在膜两侧形成电位差，必须具备两个条件：必须具备两个条件：膜两侧膜两侧的离子分布不均，存在

9、浓度差；的离子分布不均，存在浓度差； 对离子有选择性通透的膜。对离子有选择性通透的膜。 膜两侧膜两侧 K K+ + 差差是促使是促使K K+ +扩扩散的散的动力动力，但随着，但随着K K+ +的不断扩的不断扩散，膜两侧不断加大的散，膜两侧不断加大的电位差电位差是是K K+ +继续扩散的继续扩散的阻力阻力，当动力，当动力和阻力达到动态平衡时，和阻力达到动态平衡时，K K+ +的的净扩散通量为零净扩散通量为零膜两侧的膜两侧的平平衡电位衡电位。通透膜通透膜选择性通透选择性通透膜膜(1)(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 NaNa+ + i iNaNa+ + o

10、 o110, K110, K+ + i iKK+ + o o301301 Cl Cl- - i iClCl- - o o114, A114, A- - i iAA- - o o 41 41（二）静息电位的产生机制（二）静息电位的产生机制1.1.静息电位的产生条件静息电位的产生条件主要离子分布：主要离子分布：膜内：膜内：膜外：膜外：(2)(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通透性：通透性：K K+ + ClCl- - NaNa+ + A A- - 静息状态下细胞膜内外主要离子分布静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性及膜对离子通透性

11、离子浓度（mmol/L）主要离子膜内膜外膜 内 与 膜外 离 子 比例膜对离子通透性N Na a+ +1 14 41 14 42 21 1: :1 10 0通通透透性性很很小小K K+ +1 15 55 55 53 31 1: :1 1通通透透性性大大C Cl l- -8 81 11 10 01 1: :1 14 4通通透透性性次次之之A A- -6 60 01 15 54 4: :1 1无无通通透透性性2.2.RPRP产生机制的膜学说产生机制的膜学说: : 静息状态下静息状态下细胞膜内外离子分布不均；细胞膜内外离子分布不均；细胞细胞膜对离子的通透具有选择性膜对离子的通透具有选择性: :K K