基础医学概论 细胞的生物电活动

细胞的生物电现象一、电生理学实验常用仪器（一）刺激系统1.电子刺激器：刺激与反应是观察机体组织兴奋性的重要指标。

1）单刺激2）双刺激3）连续刺激2.刺激隔离器：其用途是消除地环干扰，避免伪迹和误差。

由于刺激输出的一端为地，因此，在记录生物电时接通到组织去的电刺激必须和地面进行隔离。

如不进行隔离，将使交流电波或刺激伪迹带入记录系统，导致生物电波形被完全掩盖。

3.刺激电极：刺激电极是刺激系统不可缺少的重要组成部分，较为常用的有普通电极、保护电极和乏极化电极。

1）普通电极：常用于刺激离体组织的急性实验，不适于慢性实验。

因为在电流作用下，离子进入组织可产生毒性作用。

2）保护电极：当实验需要刺激深部组织时，采用保护电极，可避免刺激周围无关组织，保证刺激的准确性。

3）乏极化电极：当采用直流电刺激组织时，金属电极与组织之间发生电解过程，产生与刺激电流相反的电动势，这种反电动势即形成了极化电流，对抗了原来的刺激电流，使刺激电流的强度衰减，刺激的时间越长，失真现象越严重。

采用乏极化电极，则可避免极化现象。

常用的乏极化电极有银-氯化银（Ag-AgCl），甘汞电极（汞-氯化汞电极）等。

(二）信号探测转换系统信号探测转换系统由信号引导电极和传感器（换能器）组成。

其功能是拾取生物信号，并进而把非电生物信号转换为生物电信号。

1. 测量和信号引导电极（1）普通电极：其电极尖端一般是毫米级的，作为记录用的普通电极，又称为记录电极或引导电极。

(2) 微电极：电极尖端是微米级的，根据制作材料不同，可分为金属微电极、碳丝微电极和玻璃微电极。

玻璃微电极：分为单管和多管。

单管：一般尖端外径<4μm ，如用于细胞内记录尖端外径<1μm。

单管微电极的粗端插入银-氯化银电极作为导电连接，由于电极内径小，电极阻抗高，一般选用3mol/L的KCL溶液充灌玻璃微电极以减少电极阻抗。

多管微电极：可以引导细胞的生物电活动，同时可以通过微电泳法向被观察的细胞的临近小范围内导入离子化合物，药物、及对照等。

细胞的生物电现象一、电生理学实验经常使用仪器（一）刺激系统1.电子刺激器：刺激与反映是观看机体组织兴奋性的重要指标。

1）单刺激2）双刺激3）持续刺激2.刺激隔离器：其用途是排除地环干扰，幸免伪迹和误差。

由于刺激输出的一端为地，因此，在记录生物电时接通到组织去的电刺激必需和地面进行隔离。

如不进行隔离，将使交流电波或刺激伪迹带入记录系统，致使生物电波形被完全掩盖。

3.刺激电极：刺激电极是刺激系统不可缺少的重要组成部份，较为经常使用的有一般电极、爱惜电极和乏极化电极。

1）一般电极：经常使用于刺激离体组织的急性实验，不适于慢性实验。

因为在电流作用下，离子进入组织可产生毒性作用。

2）爱惜电极：当实验需要刺激深部组织时，采纳爱惜电极，可幸免刺激周围无关组织，保证刺激的准确性。

3）乏极化电极：当采纳直流电刺激组织时，金属电极与组织之间发生电解进程，产生与刺激电流相反的电动势，这种反电动势即形成了极化电流，对抗了原先的刺激电流，使刺激电流的强度衰减，刺激的时刻越长，失真现象越严峻。

采纳乏极化电极，那么可幸免极化现象。

经常使用的乏极化电极有银-氯化银（Ag-AgCl），甘汞电极（汞-氯化汞电极）等。

(二）信号探测转换系统信号探测转换系统由信号引导电极和传感器（换能器）组成。

其功能是拾取生物信号，并进而把非电生物信号转换为生物电信号。

1. 测量和信号引导电极（1）一般电极：其电极尖端一样是毫米级的，作为记录用的一般电极，又称为记录电极或引导电极。

(2) 微电极：电极尖端是微米级的，依照制作材料不同，可分为金属微电极、碳丝微电极和玻璃微电极。

玻璃微电极：分为单管和多管。

单管：一样尖端外径<4μm，如用于细胞内记录尖端外径<1μm。

单管微电极的粗端插入银-氯化银电极作为导电连接，由于电极内径小，电极阻抗高，一样选用3mol/L的KCL溶液充灌玻璃微电极以减少电极阻抗。

多管微电极：能够引导细胞的生物电活动，同时能够通过微电泳法向被观看的细胞的临近小范围内导入离子化合物，药物、及对照等。

人们对于生物具有电活动现象的注意，可以追溯到很久以前，在古埃及的象形文字中即有鱼电击人的记载，但对于生物电现象的研究，则是在人们对电现象的物理知识了解以后，并伴随着电测量仪器的不断发展而逐渐深入的。

细胞在进行活动时都伴有电现象，这称为生物电(bioelectricity)。

这是细胞、组织乃至整体具有生命活动的象征，是最可测的重要生命指征。

机体的生物电活动主要是各器官以可兴奋细胞为单位产生的，临床上常用的心电图、脑电图、肌电图、胃肠电图等所记录到的电变化就是构成器官的许许多多可兴奋细胞电活动的综合表现，在实际工作中对疾病的诊断具有重要的价值。

一、生物电现象——静息电位和动作电位不同的细胞产生的生物电具有不同的特点，神经细胞和肌肉细胞的活动是高度精确和快速的，细胞某一部分兴奋时，其电信号发生变化并立即传导到其他部分。

电信号的产生与传播都是由于细胞膜内、外两侧的电位差变化实现的。

细胞水平的生物电现象主要有两种表现形式，即安静时的静息电位和受到刺激时产生的电位变化，包括局部电位和可以扩布的动作电位。

（一）静息电位1.静息电位的发现与定义静息电位(resting potential, RP)指细胞在未受刺激、处于安静状态时，存在于细胞膜内、外两侧的电位差。

直到20世纪初，还没有掌握测量单细胞电活动的技术，随着电子学仪器的发展，特别是高输入阻抗放大器在生物电记录中的使用，在20世纪30年代末生物物理学家又发现了一种很粗的细胞轴突，即枪乌贼巨轴突（squid giant axon，直径为500～1000 μm），允许将微电极插入轴突内，才第一次真正准确地测量了膜内为负、膜外为正的跨膜电位差，跨膜静息电位(transmembrane resting potential)，简称静息电位。

绝大多数细胞的静息位都是稳定的，表现为膜内较膜外为负，如规定膜外电位为0，则膜内电位大都为-10～-l00 mV，如骨骼肌细胞约为-90 mV，神经细胞约为-70 mV，平滑肌细胞约为-55 mV，红细胞约为-l0 mV。