第一节  细胞生物电现象

一、引起兴奋刺激需要具备的条件：

（一）强度：阈刺激，阈上刺激，阈下刺激。

单条骨骼肌纤维的收缩具有全或无现象。若受一次阈刺激或阈上刺激，均能引起一次而民生全力收缩反应，其兴奋幅度与收缩张力不因刺激强度的增加而增大，阈下刺激不起反应。

一块完整的肌肉，肌纤维为最小的结构单位，一条肌纤维的兴奋活动不能直接波及到相今的另一条肌纤维上，肌纤维的活动是以运动单位为最小的机能单位。运动单位是指的一个运动神经元及其突末梢分支所支配的肌纤维称为一个运动单位。一个运动单位包含的肌纤维数量不同，眼外肌的5-10条，臀大肌的150-1600条，其舒张是同步的。一块骨骼肌包含很多个运动单位，不同部位也不同。各个运动单位的兴奋性水平高低不同，兴奋的阈值不同。阈刺激只能引起兴奋性较高的运动单位兴奋性与收缩反应，对于整块肌肉反应小，随着刺激强度的增加，逐渐动员兴奋性较高的运动单位收缩，强度合适，整个动员均收缩表现为最大收缩力。这种刺激为良性刺激。所以整个肌肉不存在全或元的现象。如果刺激的强度超过良性刺激，超过肌肉所能接受的刺激限度。反而引起肌肉兴奋性降低，出现抑制反应。

神经系统通过不同的兴奋强度和发放不同的神经冲动频率来动员骨骼肌中不同数量的运动单位参与兴奋收缩活动。在完整的骨骼肌中，同一运动单位的肌纤维是分散分布的。不是集中的，可与其他运动单位的肌纤维相互平行配置，因此即使只有少量的运动单位兴奋，其内部的张力仍是均匀的。

（二）刺激的强度必须有足够的变化速率

刺激的作用时间

在一定的范围内，刺激作用的时间越短，阈强度的值愈大，刺激作用的时间越长，阈强度的值愈小。相反，刺激的强度越大，引起组织的兴奋的时间愈短。

在实验中，改变刺激的时间，测定其刺激的阈强度，作一曲线为强度-时间曲线。曲线向左，时间短，曲线向右，曲线与横轴平行。长于一定的作用时间后，不论多长，所用的阈强度不能再小。

阈强度强度

基强度：时间无限，引起组织兴奋所需的最小电流强度为基强度。

利用时：用基强度电流刺激，其作用时间必须达到一定的数值才能引起兴奋，其最短的作用时间叫利用时。

纵轴延伸，将与纵轴平行。短于的一定的作用时间，刺激无论多强，均将无效。

二、细胞的静息电位

一种细胞未受刺激存在的细胞膜内外存在的电位差称为静息电位。也称为跨膜静息电位。所有被研究过的动植物细胞中少数植物细胞例外，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至-100mV之间。如枪乌的巨大神经轴突和蛙骨骼肌细胞的静息电位为-50至-70，哺乳动物的肌肉和神经细胞为-70至-90，人的红细胞为-10。是大多数细胞是直流电位，一些有自律性的心肌细胞和胃肠细胞例外。

细胞的静息电位和钾离子

Bernstein最先提出，细胞内外钾离子的不均衡分布和安静状态下的细胞膜主要对钾有通透性，可能是使细胞能保持内负外正的极化状态的基础。

大多数细胞的静息电位的产生，是由于正常细胞的细胞内液高钾，而膜在安静时又主要对钾有通透能力的结果。

膜内：K⁺，大分子有机物A，

膜外：Na⁺，Cl^-，钾可扩散至膜外，A在膜内，随着K⁺的不断外溢，膜外断增多，膜内的负电荷增多，结果造成膜内为负，膜外为正的极化状态。当钾的外流形成的电位差逐渐增大后，就会成为阻止K⁺向外扩散的力量，达到平衡后，则不再外扩散，成为K⁺的平衡电位。

三、细胞的动作电位：细胞受到刺激时所产生的膜电位的变化为动作电位。

当神经纤维在安静状态下受到一次短促的阈刺激或阈上刺激时，膜内原来存在的负电位迅速消失，并且进而变成正电位，膜内短时间内可由原来的-70至-90变到+20至+40，整个膜内外的电位变化幅度应是90-130，这种膜电位的极性的倒置现象只是暂的，很快就恢复到受刺激前膜外正膜内负的极化状态，即静息电位水平。上升相，除极化，下降相，复极化。

动作电位，全或无的现象。

    细胞的动作电位和钠离子平衡电位

由于兴奋时膜内不仅出现负电位的消失 而且出现一定 数值的正电位，因而认为对动作电位上升支的出现，受到刺激时可能出现了膜对钠通透性的突然增大，超过了对K⁺的通透性，由于细胞外高钠的，而且膜内静息时原已维持的负电位也对钠的内流起吸引作用，钠迅速内流，造成膜内负电位的迅速消失，而且由于膜外钠的较高的浓度势能，钠在膜内负电痊减少到零电位时仍能继续内移，直至内移的钠形成的平衡电位。

钠钾泵的离子转运作用

细胞两侧钾钠离子的不均衡分布，主要是靠钠泵消耗代谢能建立起来的，而且其势能贮备却可供细胞多次产生而不需当时耗氧供能。钠泵的活动又受膜内外的负人钾的浓度的，对膜内钠的浓度的增加十分 敏感，因此在每次兴奋后的静息期内，都有钠泵活动的一定程度增强。