细胞的生物电现象(1)

细胞的生物电现象细胞的生物电现象概述：生物电现象是指生物体内各种细胞所产生的电现象。

细胞的电现象包括静电现象和动电现象。

静电现象是指细胞膜内外的电位差异，而动电现象是指细胞的离子流动和膜电位的变化。

一、细胞的静电现象细胞的静电现象是指细胞膜内外电位的差异，通常称为细胞膜电位。

细胞膜电位是细胞的基本电现象之一，它的起源主要为静息电位和动作电位。

静息电位是细胞在静态状态下所表现出的电位。

在静息电位下，细胞的内部电位为负，外部电位为正。

细胞膜上的离子通道在细胞静态状态下始终处于开放状态，这使得静息电位维持不变。

动作电位是细胞在受到刺激时所表现出的电位。

在动作电位下，细胞内部电位由负变正，外部电位由正变负。

这种变化主要源于细胞膜上钠离子通道的快速开启和关闭，以及钾离子通道的慢速开启和关闭。

二、细胞的动电现象细胞的动电现象是指离子在细胞内外之间的流动和膜电位的变化。

细胞膜上的离子通道对细胞的动电现象起着重要的调控作用。

主要的离子通道包括钠通道、钾通道和钙通道。

在细胞受刺激时，钠通道迅速开启，随后钾通道开启，同时钠通道关闭。

这使得细胞内部电位迅速升高，形成动作电位。

随着钾离子的流出，细胞内部电位逐渐降低到静息电位。

钙通道参与了很多细胞的生物学过程，如细胞分裂、囊泡的释放和细胞增殖等。

钙离子的流动能够改变细胞内的信号转导和细胞内的酶活性，从而调节细胞的代谢和功能。

总结：细胞的生物电现象被广泛地应用于药物研究、细胞生物学研究和神经科学研究等方面。

通过对细胞的电现象进行研究，人们可以更好地理解细胞的生物学特性和生理学特性，从而开发新的药物、诊断工具和治疗方法。

细胞的生物电现象在我们神奇的生命世界中，细胞是构成生物体的基本单位。

而细胞内部存在着一种奇妙的现象——生物电现象。

这一现象对于细胞的正常功能和生命活动起着至关重要的作用。

要理解细胞的生物电现象，首先得知道什么是生物电。

简单来说，生物电就是生物体内产生的电现象。

细胞的生物电现象主要包括静息电位和动作电位。

静息电位，就好比细胞在安静休息时的“状态”。

在细胞未受到刺激时，细胞膜内外存在着一定的电位差，一般来说，细胞内的电位比细胞外的电位低，这种电位差就被称为静息电位。

为什么会有这样的电位差呢？这主要是因为细胞膜对不同离子的通透性不同。

细胞膜对于钾离子的通透性相对较高，而对于钠离子的通透性相对较低。

于是，钾离子就会顺着浓度梯度从细胞内流向细胞外。

但是，细胞内的一些带负电的大分子物质不能通过细胞膜，这就导致细胞内留下了较多的负离子，从而形成了内负外正的电位差。

动作电位则是细胞在受到刺激时产生的快速电位变化。

当细胞受到一个足够强的刺激时，细胞膜的通透性会发生瞬间的改变。

钠离子通道会迅速打开，大量的钠离子涌入细胞内，使细胞膜内的电位迅速升高，从原来的内负外正变成内正外负。

这个过程非常迅速，就像一个闪电一样，所以被称为“动作电位”。

动作电位一旦产生，就会沿着细胞膜迅速传播，就像在一条道路上传递一个紧急的信号。

细胞的生物电现象在很多生理过程中都发挥着重要作用。

比如说，神经细胞通过产生和传导动作电位来传递信息。

当我们感觉到外界的刺激，比如触摸到一个热的物体，皮肤上的感觉神经末梢会产生动作电位，并沿着神经纤维传递到中枢神经系统，让我们产生痛觉并做出相应的反应。

肌肉细胞也依赖生物电现象来实现收缩。

当神经冲动传递到肌肉细胞时，会引起肌肉细胞产生动作电位，触发肌肉收缩，从而让我们能够完成各种动作。

在心脏中，生物电现象更是至关重要。

心脏的节律性跳动就是由心肌细胞的生物电活动所控制的。

心肌细胞的动作电位和静息电位的变化规律，决定了心脏的收缩和舒张的节奏，从而保证了血液在体内的正常循环。

细胞⽔平的⽣物电现象主要有两种表现形式，⼀种是在安静时所具有的静息电位，另⼀种是受到刺激时产⽣的动作电位。

1.静息电位 指细胞在安静时存在于细胞膜两侧的电位差。

静息电位都表现为膜内较膜外为负，如规定膜外电位为0，则膜内电位⼤都在-10～-100mV之间。

细胞在安静（未受刺激）时，膜两侧所保持的内负外正的状态称为膜的极化；静息电位的数值向膜内负值增⼤的⽅向变化，称为超极化；相反，使静息电位的数值向膜内负值减⼩的⽅向变化，称为去极化或除极化；细胞受刺激后，细胞膜先发⽣去极化，然后再向正常安静时膜内所处的负值恢复，称为复极化。

2.动作电位 指细胞受到刺激⽽兴奋时，细胞膜在原来静息电位的基础上发⽣的⼀次迅速⽽短暂的，可向周围扩布的电位波动。

在神经纤维上，它⼀般在0.5～2.0 ms的时间内完成，这使它在描记的图形上表现为⼀次短暂⽽尖锐的脉冲样变化，称为锋电位。

动作电位的产⽣过程：神经纤维和肌细胞在安静状态时，其膜的静息电位约为-70～-90mV.当它们受到⼀次阈刺激（或阈上刺激）时，膜内原来存在的负电位将迅速消失，并进⽽变成正电位，即膜内电位由原来的-70～-90mV变为+20～+40mV的⽔平，由原来的内负外正变为内正外负。

这样整个膜内外电位变化的幅度为90～130mV，构成了动作电位的上升⽀。

上升⽀中零位线以上的部分，称为超射。

但是，由刺激引起的这种膜内外电位的倒转只是暂时的，很快就出现了膜内电位的下降，由正值的减⼩发展到膜内出现刺激前原有的负电位状态，这就构成了动作电位的下降⽀。

动作电位的特点：①有"全或⽆"现象。

单⼀神经或肌细胞动作电位的⼀个重要特点就是刺激若达不到阈值，不会产⽣动作电位。

刺激⼀旦达到阈值，就会爆发动作电位。

动作电位⼀旦产⽣，其⼤⼩和形状不再随着刺激的强弱和传导距离的远近⽽改变；②有不应期。

由于绝对不应期的存在，动作电不可能发⽣融合。

动作电位的产⽣是细胞兴奋的标志。

细胞的生物电现象
静息电位及其产生机制：静息电位是指细胞在未受刺激时存在于细胞膜内、外两侧的电位差。

多数细胞的静息电位是稳定的负电位。

机制：①钠泵主动转运造成的细胞膜内、外Na+和K+ 的不均匀分布是形成生物电的基础。

②静息状态下细胞膜主要是K+通道开放，K+受浓度差的驱动向膜外扩散，膜内带负电荷的大分子蛋白质与K+隔膜相吸，形成膜外为正，膜内为负的跨膜电位差。

当达到平衡状态时，K+电―化学驱动力为零，此时的跨膜电位称为K+平衡电位。

动作电位及其产生机制：在静息电位
的基础上，可兴奋细胞膜受到一个适当的刺激，膜电位发生迅速的一过性的波动，这种膜电位的波动称为动作电位。

锋电位、去极化、复极化和后电位。

产生机制：①上升支的形成：当细胞受到阈刺激时，引起Na+内流，去极化达阈电位水平时，Na+通道大量开放，Na+迅速内流的再生性循环，造成膜的快速去极化，使膜内正电位迅速升高，形成上升支。

当Na+内流达到平衡时，此时存在于膜内外的电位差即Na+的平衡电位。

动作电位的幅度相当于静息电位的绝对值与超射值之和。

动作电位上升支主要是Na+的平衡电位。

②下降支的形成：钠通道为快反应通道，激活后很快失活，随后膜上的电压门控K+通道开
放，K+顺梯度快速外流，使膜内电位由正变负，迅速恢复到刺激前的静息电位水平，形成动作电位下降支。

细胞生物电现象细胞的生物电现象即膜电位，是讲存在于细胞膜两侧的电位差。

注意：是对细胞膜内外两侧电位的比较，而不是讲的“细胞膜上”的电位。

因为，实验中发现：细胞膜表面任何两点间并不存在有电位差。

若将微电极插入细胞内，用“细胞内测量法”进行测量，发现：细胞在未受到刺激的静息状态下，膜内电位低于膜外，呈内负外正的状态（又称极化），此时存在于膜两侧的电位差即为“静息电位（RP）”。

它主要与细胞膜对K＋有一定的通透性，K＋顺浓度差外流，而膜内带负电荷的大分子不能外流，从而打破了膜内外电中性状态，亦即RP主要是与K＋外流而达平衡电位有关。

当细胞受到阈或阈上刺激时，细胞膜对Na＋通透性增大，Na＋顺浓度差经通道内流，膜内电位升高（指实际情况，而非指绝对值大小），当达阈电位时，引发Na＋内流大量增加，导致膜内电位迅速升高，且超过膜外电位近30mv（超射），此为去极化过程；继而K＋通透性增大，K＋大量外流，膜内电位迅速下降直至原先RP 的水平，是为复极化过程。

这种在刺激作用下，在RP基础上发生的膜两侧电位的迅速、可逆的倒转，称为“动作电位（AP）”。

AP包括去极化和复极化两个阶段，对应于图像上的上升支与下降支。

AP有两个特点：可扩布性和“全或无”现象。

以上是以神经细胞、骨骼肌细胞为例讨论的。

可知，膜电位包括RP和AP两种，它们与离子跨膜转运有关，这种转运又取决于通道膜蛋白的状态。

通道具有一定的特异性，其备用、开放、关闭状态又有其化学依从性及电压依从性。

细胞膜上离子泵的活动，使Na＋外流及K＋内流（逆浓度差进行），有助于恢复膜内外离子的正常分布。

不同细胞其RP、AP的具体情况不一。

比如心室肌细胞的AP分为0、1、2、3、4五个时相。

各期分别与Na＋内流、K＋外流、K＋外流与Ca＋＋内流、K＋外流及离子泵活动有关。

窦房结细胞、浦肯野氏细胞等自律细胞，则在复极至第4期最大舒张电位后，又逐步缓慢地自动去极化，因而它们没有RP.因为窦房结细胞膜在第4期存在着恒定的Ca＋＋内流的背景电流，以及随时间而递减的K＋外流，从而膜内电位逐步升高，当达阈电位则产生AP.浦氏细胞膜第4期不稳定则是由于恒定的Na＋内流的背景电流与递减的K＋外流共同造成。