細胞在生命活動過程中所伴隨的電現象，稱為生物電。生物電現象表現形式有:靜息電位、局部電位和動作電位。

一、靜息電位和動作電位及其產生原理

(一)靜息電位

1、概念:細胞處于安靜狀態時，存在于細胞膜兩側的電位差。表現為膜外為正，膜內為負的極化狀態，稱為靜息電位。(在極化狀態的基礎上，膜內外電位差進一步增大稱為超極化;反之，若膜內外電位差變小或消失稱為去極化)。

哺乳動物神經細胞的靜息電位，若以膜外為零，則胞內電位的數值為-70mv～-90mv。

2、產生機理:

(1)生物電現象產生的前提條件

①細胞內外離子分布不同，形成細胞內外離子濃度差。細胞內K+、A比細胞外多、細胞外Na+、Cl和Ca2+比細胞內多。

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

(2)靜息電位的產生

細胞安靜時，細胞內K+濃度高/細胞膜對K+通透性大(K+通道開放)，K+順濃度差大量外流，而膜內的A不能隨之外流，由于異性電荷相吸就使膜內負離子停留于膜的內表面一側，而K+也不能遠去就停留在膜的外表面一側，造成膜外較正膜內較負的極化狀態，一直到促進K+外流的K+濃度差與阻止K+外流的電勢能差(電場力)達到平衡時，極化狀態穩定于一定數值即靜息電位。所以，靜息電位主要由K+外流形成，靜息電位相當于+的電一化學平衡電位。

(二)動作電位

1、概念:當細胞受到閾刺激(或閾上刺激)時，胞膜在靜息電位的基礎上產生快速的、可逆的可擴布的電位波動的變化，包括去極化和復極化稱為動作電位。神經纖維和骨骼肌的動作電位去極和復極非常迅速(幾個毫秒)形成尖峰狀稱鋒電位。

動作電位是可興奮細胞受刺激而興奮時共有的特征表現，所以動作電位是興奮的客觀標志。神經纖維興奮時產生的動作電位稱為神經沖動。

2、產生原理:

(1)去極相(上升支)的產生

細胞受到刺激→細胞膜使少量Na+內漏→膜電位減小(局部去極化)→靜息膜電位減小到某一臨界數值(閾電位)→膜上的Na+通道被激活→膜對Na+的通透性突然增大Na順濃度差大量、快速內流→膜內電位急劇上升(去極化)直到使極化狀態逆轉即變為膜外為負、膜內為正(反極化超射)。

當膜內正電荷增加到足以對抗由濃度差所造成的a+內流時，達到Na+的平衡電位。(膜內電位可由一70mV變為+30mV)。所以動作電位的上升支是a+內流形成，相當于Na+的電一化學平衡電位。

(2)復極相(下降支)的產生:

Na通道迅速失活→K+通道開放→K+順濃度差外流→膜內電位迅速下降→直達靜息電位水平(復極化)形成復極相的下降支。所以動作電位下降支是由K+外流形成。

(3)細胞內外離子濃度的恢復過程:

復極結束后，膜上的鈉鉀泵活動加強，在消耗能量的情況下逆濃度差將細胞內過多的Na+“泵”出胞外，同時將胞外過多的K+“泵”入胞內以維持正常的細胞內外K+和Na的濃度差。由于動作電位的曲線很像一個尖峰，所以又叫鋒電位。鋒電位代表興奮過程，是興奮產生和傳導的標志。

總之，動作電位的上升支是鈉內流形成的，而動作電位的下降支則是鉀外流形成的。

極化：安靜狀態下，細胞膜兩側外正內負的電位差狀態。

去極化：在極化基礎上，膜內外電位差減小。去極化表示細胞處于興奮過程。

超極化：膜內外電位差增大，即膜內負電位增大。超極化表示細胞處于抑制。

反極化：膜內電位由負轉正，膜外電位由正轉負。

復極化：細胞去極化后，向原來極化狀態恢復。

動作電位的鋒電位值基本上相當于Na+平衡電位。改變膜內外Na+的濃度差，可以改變動作電位的鋒值。如果膜外Na+濃度降低，則可使動作電位鋒值降低。

3、動作電位的特點有:

(1)全或無性;

(2)可傳播性;

(3)脈沖式;

(4)不衰減性。

二、刺激、興奮和興奮性

機體所生存的外環境和機體內的內環境經常發生變化，能被機體所感受的環境條件的變化稱為刺激。反應是指刺激引起的機體功能活動的改變如肌肉收縮、腺體分泌等，反應有兩種形式，即興奮和抑制。興奮是指機體感受刺激后由相對靜止狀態轉變為活動狀態或活動狀態加強，興奮的本質性變化是發生動作電位。興奮性是機體感受刺激發生反應的能力或特性，也可以說是機體感受刺激發生動作電位的能力或特性。衡量組織細胞興奮性高低的指標為刺激閥值，興奮性與刺激閾值的大小呈反變關系。