细胞生物电现象(2013年)

1.静息电位的概念：静息电位是指细胞处于安静状态(未受刺激)时，存在于细胞膜内外两侧的电位差，又称跨膜静息电位。

2.静息电位产生机制：细胞膜两侧带电离子的分布和运动是细胞生物电产生的基础。

静息电位也不例外。

1)产生的条件：①细胞内的K+的浓度高于细胞外近30倍。

②在静息状态下，细胞膜对K+的通透性大，对其他离子通透性很小。

2)产生的过程：K+顺浓度差向膜外扩散，膜内C1-因不能透过细胞膜被阻止在膜内。

致使膜外正电荷增多，电位变正，膜内负电荷相对增多，电位变负，这样膜内外便形成一个电位差。

当促使K+外流的浓度差和阻止K+外流的电位差这两种拮抗力量达到平衡时，使膜内外的电位差保持一个稳定状态，即静息电位。

这就是说，细胞内外K+的不均匀分布和安静状态下细胞膜主要对K+有通透性，是使细胞能保持内负外正的极化状态的基础，所以静息电位又称为K+的平衡电位。

3.动作电位的概念：指可兴奋细胞受到刺激时，在静息电位的基础上爆发的一次膜两侧电位的快速可逆的倒转，并可以扩布的电位变化。

4.动作电位的产生机制1)产生的条件：①细胞内外存在着Na+的浓度差，Na+在细胞外的浓度是细胞内的13倍之多。

②当细胞受到一定刺激时，膜对Na+的通透性增加。

2)产生的过程：细胞外的Na+顺浓度梯度流人细胞内→当膜内负电位减小到阈电位时→Na+通道全部开放→Na+顺浓度梯度瞬间大量内流，细胞内正电荷增加→膜内负电位从减小到消失进而出现膜内正电位→膜内正电位增大到足以对抗由浓度差所致的Na+内流→跨膜离子移动和膜两侧电位达到一个新的平衡点，形成锋电位的上升支，该过程主要是Na+内流形成的平衡电位，故称Na+平衡电位。

在去极化的过程中，Na+通道失活而关闭，K+通道被激活而开放，Na+内流停止，膜对K+的通透性增加，K+借助于浓度差和电位差快速外流，使膜内电位迅速下降(负值迅速上升)，直至恢复到静息值，由+30mV降至—90mV，形成动作电位的下降支(复极相)。

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
细胞是生命的基本单位，它们在生命活动中扮演着至关重要的角色。

细胞内部存在着许多生物电现象，这些现象对于细胞的正常运作和生命活动具有重要的影响。

细胞膜是细胞内部与外部环境之间的重要隔离层，它具有选择性通透性，可以控制物质的进出。

细胞膜内外存在着电位差，这是由于细胞膜内外的离子浓度不同所导致的。

细胞膜内部主要是负离子，如蛋白质、磷酸根离子等，而细胞膜外部则主要是正离子，如钠离子、钾离子等。

这种离子浓度差导致了细胞膜内外的电位差，也就是所谓的膜电位。

细胞膜的膜电位是细胞内部的重要信号传递方式。

当细胞受到外界刺激时，如化学物质、光线、温度等，会引起细胞膜内外离子浓度的变化，从而改变膜电位。

这种膜电位的变化可以传递到细胞内部，引起细胞内部的生物电反应，如离子通道的开闭、细胞内钙离子浓度的变化等。

细胞内部的生物电反应对于细胞的正常运作和生命活动具有重要的影响。

例如，神经细胞的兴奋性和抑制性就是由于细胞膜内外离子浓度差所导致的膜电位变化。

当神经细胞受到外界刺激时，会引起膜电位的变化，从而引起神经冲动的产生和传递。

此外，细胞内部的生物电反应还可以影响细胞的代谢、分化、增殖等生命活动。

细胞的生物电现象是细胞内部的重要信号传递方式，对于细胞的正常运作和生命活动具有重要的影响。

未来的研究将进一步揭示细胞内部的生物电反应机制，为人类健康和疾病治疗提供更多的思路和方法。

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。

以坐标图辅助中学生理解细胞的生物电现象摘要：笔者结合2013年生物高考大纲对"神经冲动的产生和传导”的要求,如何让中学生理解人体神经纤维的传导过程,帮助学生突破对细胞的静息电位、动作电位的产生机制和兴奋的传导机制的理解。

关键词：极化去极化复极化静息电位动作电位一、2013考纲对对神经冲动的产生和传导的要求为Ⅱ,理解冲动在神经纤维上的传导例如: 在一条离体神经纤维的中段施加电刺激，使其兴奋。

下图表示刺激时膜内外电位变化和所产生的神经冲动传导方向（横向箭头表示传导方向），其中正确的是（通过此题的引导学生如何理解细胞的生物电现象）二、让学生应该理解的几个概念极化（状态）：细胞安静时存在与膜两侧的稳定的内负外正状态，称为极化（状态）；去极化：以极化状态（或静息电位）为准，膜内负电位减小，称为去极化或除极化；超极化：以极化状态（或静息电位）为准，膜内负电位增大，称为超极化；复极化：细胞发生去极化后，膜电位恢复到极化状态，称为复极化；反极化（超射）：膜内电位由零变为正值的过程，称为反极化。

[1]三、图像分析：四、以人体神经细胞的静息电位（-70-----90mv）为例，说明其产生机制及动作电位的发生机制：1 细胞生物电产生的条件：（1）细胞膜内外某些带电离子分布和浓度不同。

正常时细胞内的钾离子浓度比膜外高，而细胞内的钠离子比膜外高，因此，钾离子有向外扩散的趋势，而钠离子和氯离子有向内扩散的趋势。

（2）细胞膜在不同情况下对不同离子具有不同的通透性。

【2】2、静息电位：概念：活细胞在静息状态下，细胞膜内外的电位差叫静息电位。

（以膜内的负电位表示）说明：静息状态下细胞膜内电位较低呈负电位，细胞膜外电位较高呈正电位。

（极化状态）产生机制：正常情况下，细胞膜内钾离子的浓度比膜外的高，而膜外的钠离子和氯离子比膜内的高，但安静时膜对钾离子的通透性最大，对钠离子和各种负离子的通透性很极小，因此钾离子顺浓度差从细胞内向细胞外扩散，从而使细胞外正电荷增加、电位升高，细胞内负电荷增加、电位降低，随着钾离子的外流，膜外正内负的电位差逐渐增大。

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。

细胞的生物电现象教案一、教学目标1.理解细胞的生物电现象的概念和意义。

2.掌握细胞膜的离子通道和跨膜电位差。

3.能够运用细胞的生物电现象解释生命活动中的一些现象。

二、教学重点和难点1.重点：细胞膜的离子通道和跨膜电位差。

2.难点：细胞的生物电现象的原理和应用。

三、教学过程1.导入：通过展示一些生物电现象的实例，如肌肉收缩、神经传导等，引导学生思考这些现象背后的原理。

2.细胞膜离子通道：介绍细胞膜离子通道的种类、结构和功能，以及它们在维持细胞内外离子平衡中的作用。

3.跨膜电位差：讲解跨膜电位差的形成机制，以及它对细胞内外离子平衡的影响。

4.细胞生物电现象的应用：通过实例讲解细胞的生物电现象在生命活动中的应用，如肌肉收缩、神经传导等。

5.课堂练习：通过小组讨论、案例分析等方式，让学生练习运用细胞的生物电现象解释生命活动中的一些现象。

6.作业与评价方式：布置相关习题和思考题，让学生课后进一步巩固知识，评价方式包括作业成绩、课堂表现和小组讨论表现等。

四、教学方法和手段1.实验演示：通过实验演示细胞的生物电现象，让学生直观感受这种现象的真实性和重要性。

2.原理分析：通过图文并茂的方式，深入浅出地讲解细胞的生物电现象的原理，帮助学生理解其中的知识点。

3.课堂练习：通过小组讨论、案例分析等方式，让学生练习运用细胞的生物电现象解释生命活动中的一些现象，加深对知识点的理解和掌握。

4.多媒体教学：使用多媒体课件、动画等手段，生动形象地展示细胞的生物电现象的过程和原理，提高学生的学习兴趣和效果。

5.网络资源：引导学生利用网络资源，查找和了解更多的相关资料和知识，扩大视野和知识面。

6.学生自主学习：提供相关的阅读材料或推荐书籍，鼓励学生自主学习和深入探索细胞的生物电现象的相关知识。

7.个性化教学：根据学生的不同需求和能力水平，提供个性化的教学方案和辅导，帮助学生更好地掌握知识和提高学习效果。

8.学习小组：建立学习小组，让学生在互相交流和合作中学习和进步，增强学生的团队合作能力和交流能力。

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。