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細(xì)胞在生命活動(dòng)過(guò)程中所伴隨的電現(xiàn)象，稱為生物電。生物電現(xiàn)象表現(xiàn)形式有:靜息電位、局部電位和動(dòng)作電位。

一、靜息電位和動(dòng)作電位及其產(chǎn)生原理

(一)靜息電位

1、概念:細(xì)胞處于安靜狀態(tài)時(shí)，存在于細(xì)胞膜兩側(cè)的電位差。表現(xiàn)為膜外為正，膜內(nèi)為負(fù)的極化狀態(tài)，稱為靜息電位。(在極化狀態(tài)的基礎(chǔ)上，膜內(nèi)外電位差進(jìn)一步增大稱為超極化;反之，若膜內(nèi)外電位差變小或消失稱為去極化)。

哺乳動(dòng)物神經(jīng)細(xì)胞的靜息電位，若以膜外為零，則胞內(nèi)電位的數(shù)值為-70mv～-90mv。

2、產(chǎn)生機(jī)理:

(1)生物電現(xiàn)象產(chǎn)生的前提條件

①細(xì)胞內(nèi)外離子分布不同，形成細(xì)胞內(nèi)外離子濃度差。細(xì)胞內(nèi)K+、A比細(xì)胞外多、細(xì)胞外Na+、Cl和Ca2+比細(xì)胞內(nèi)多。

②細(xì)胞膜對(duì)各種離子的通透性隨情況不同而改變。安靜時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)K+通透性大，對(duì)Na+通透性很低，對(duì)A幾乎不通透。

(2)靜息電位的產(chǎn)生

細(xì)胞安靜時(shí)，細(xì)胞內(nèi)K+濃度高/細(xì)胞膜對(duì)K+通透性大(K+通道開(kāi)放)，K+順濃度差大量外流，而膜內(nèi)的A不能隨之外流，由于異性電荷相吸就使膜內(nèi)負(fù)離子停留于膜的內(nèi)表面一側(cè)，而K+也不能遠(yuǎn)去就停留在膜的外表面一側(cè)，造成膜外較正膜內(nèi)較負(fù)的極化狀態(tài)，一直到促進(jìn)K+外流的K+濃度差與阻止K+外流的電勢(shì)能差(電場(chǎng)力)達(dá)到平衡時(shí)，極化狀態(tài)穩(wěn)定于一定數(shù)值即靜息電位。所以，靜息電位主要由K+外流形成，靜息電位相當(dāng)于+的電一化學(xué)平衡電位。

(二)動(dòng)作電位

1、概念:當(dāng)細(xì)胞受到閾刺激(或閾上刺激)時(shí)，胞膜在靜息電位的基礎(chǔ)上產(chǎn)生快速的、可逆的可擴(kuò)布的電位波動(dòng)的變化，包括去極化和復(fù)極化稱為動(dòng)作電位。神經(jīng)纖維和骨骼肌的動(dòng)作電位去極和復(fù)極非常迅速(幾個(gè)毫秒)形成尖峰狀稱鋒電位。

動(dòng)作電位是可興奮細(xì)胞受刺激而興奮時(shí)共有的特征表現(xiàn)，所以動(dòng)作電位是興奮的客觀標(biāo)志。神經(jīng)纖維興奮時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作電位稱為神經(jīng)沖動(dòng)。

2、產(chǎn)生原理:

(1)去極相(上升支)的產(chǎn)生

細(xì)胞受到刺激→細(xì)胞膜使少量Na+內(nèi)漏→膜電位減小(局部去極化)→靜息膜電位減小到某一臨界數(shù)值(閾電位)→膜上的Na+通道被激活→膜對(duì)Na+的通透性突然增大Na順濃度差大量、快速內(nèi)流→膜內(nèi)電位急劇上升(去極化)直到使極化狀態(tài)逆轉(zhuǎn)即變?yōu)槟ね鉃樨?fù)、膜內(nèi)為正(反極化超射)。

當(dāng)膜內(nèi)正電荷增加到足以對(duì)抗由濃度差所造成的a+內(nèi)流時(shí)，達(dá)到Na+的平衡電位。(膜內(nèi)電位可由一70mV變?yōu)?30mV)。所以動(dòng)作電位的上升支是a+內(nèi)流形成，相當(dāng)于Na+的電一化學(xué)平衡電位。

(2)復(fù)極相(下降支)的產(chǎn)生:

Na通道迅速失活→K+通道開(kāi)放→K+順濃度差外流→膜內(nèi)電位迅速下降→直達(dá)靜息電位水平(復(fù)極化)形成復(fù)極相的下降支。所以動(dòng)作電位下降支是由K+外流形成。

(3)細(xì)胞內(nèi)外離子濃度的恢復(fù)過(guò)程:

復(fù)極結(jié)束后，膜上的鈉鉀泵活動(dòng)加強(qiáng)，在消耗能量的情況下逆濃度差將細(xì)胞內(nèi)過(guò)多的Na+“泵”出胞外，同時(shí)將胞外過(guò)多的K+“泵”入胞內(nèi)以維持正常的細(xì)胞內(nèi)外K+和Na的濃度差。由于動(dòng)作電位的曲線很像一個(gè)尖峰，所以又叫鋒電位。鋒電位代表興奮過(guò)程，是興奮產(chǎn)生和傳導(dǎo)的標(biāo)志。

總之，動(dòng)作電位的上升支是鈉內(nèi)流形成的，而動(dòng)作電位的下降支則是鉀外流形成的。

極化：安靜狀態(tài)下，細(xì)胞膜兩側(cè)外正內(nèi)負(fù)的電位差狀態(tài)。

去極化：在極化基礎(chǔ)上，膜內(nèi)外電位差減小。去極化表示細(xì)胞處于興奮過(guò)程。

超極化：膜內(nèi)外電位差增大，即膜內(nèi)負(fù)電位增大。超極化表示細(xì)胞處于抑制。

反極化：膜內(nèi)電位由負(fù)轉(zhuǎn)正，膜外電位由正轉(zhuǎn)負(fù)。

復(fù)極化：細(xì)胞去極化后，向原來(lái)極化狀態(tài)恢復(fù)。

動(dòng)作電位的鋒電位值基本上相當(dāng)于Na+平衡電位。改變膜內(nèi)外Na+的濃度差，可以改變動(dòng)作電位的鋒值。如果膜外Na+濃度降低，則可使動(dòng)作電位鋒值降低。

3、動(dòng)作電位的特點(diǎn)有:

(1)全或無(wú)性;

(2)可傳播性;

(3)脈沖式;

(4)不衰減性。

二、刺激、興奮和興奮性

機(jī)體所生存的外環(huán)境和機(jī)體內(nèi)的內(nèi)環(huán)境經(jīng)常發(fā)生變化，能被機(jī)體所感受的環(huán)境條件的變化稱為刺激。反應(yīng)是指刺激引起的機(jī)體功能活動(dòng)的改變?nèi)缂∪馐湛s、腺體分泌等，反應(yīng)有兩種形式，即興奮和抑制。興奮是指機(jī)體感受刺激后由相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)或活動(dòng)狀態(tài)加強(qiáng)，興奮的本質(zhì)性變化是發(fā)生動(dòng)作電位。興奮性是機(jī)體感受刺激發(fā)生反應(yīng)的能力或特性，也可以說(shuō)是機(jī)體感受刺激發(fā)生動(dòng)作電位的能力或特性。衡量組織細(xì)胞興奮性高低的指標(biāo)為刺激閥值，興奮性與刺激閾值的大小呈反變關(guān)系。