靜息電位和動作電位及其產生原理

靜息電位和動作電位及其產生原理 生物電現(xiàn)象是指生物細胞在生命活動過程中所伴隨的電現(xiàn)象。它與細胞興奮的產生和傳導有著密切關系。細胞的生物電現(xiàn)象主要出現(xiàn)在細胞膜兩側，故把這種電位稱為跨膜電位，主要表現(xiàn)為細胞在安靜時所具有的靜息電位和細胞在受到刺激時產生的動作電位。心電圖、腦電圖等均是由生物電引導出來的。1.靜息電位及其產生原理靜息電位是指細胞在安靜時，存在于膜內外的電位差。生物電產生的原理可用"離子學說"解釋。該學說認為：膜電位的產生是由于膜內外各種離子的分布不均衡，以及膜在不同情況下，對各種離子的通透性不同所造成的。在靜息狀態(tài)下，細胞膜對K+有較高的通透性，而膜內K+又高于膜外，K+順濃度差向膜外擴散；細胞膜對蛋白質負離子（A-）無通透性，膜內大分子A-被阻止在膜的內側，從而形成膜內為負、膜外為正的電位差。這種電位差產生后，可阻止K+的進一步向外擴散，使膜內外電位差達到一個穩(wěn)定的數(shù)值，即靜息電位。因此，靜息電位主要是K+外流所形成的電-化學平衡電位。2.動作電位及其產生原理細胞膜受刺激而興奮時，在靜息電位的基礎上，發(fā)生一次擴布性的電位變化，稱為動作電位。動作電位是一個連續(xù)的膜電位變化過程，波形分為上升相和下降相。細胞膜受刺激而興奮時，膜上Na+通道迅速開放，由于膜外Na+濃度高于膜內，電位比膜內正，所以，Na+順濃度差和電位差內流，使膜內的負電位迅速消失，并進而轉為正電位。這種膜內為正、膜外為負的電位梯度，阻止Na+繼續(xù)內流。當促使Na+內流的濃度梯度與阻止Na+內流的電位梯度相等時，Na+內流停止。因此，動作電位的上升相的頂點是Na+內流所形成的電-化學平衡電位。在動作電位上升相達到最高值時，膜上Na+通道迅速關閉，膜對Na+的通透性迅速下降，Na+內流停止。此時，膜對K+的通透性增大，K+外流使膜內電位迅速下降，直到恢復靜息時的電位水平，形成動作電位的下降相。可興奮細胞每發(fā)生一次動作電位，膜內外的Na+、K+比例都會發(fā)生變化，于是鈉-鉀泵加速轉運，將進入膜內的Na+泵出，同時將逸出膜外的K+泵入，從而恢復靜息時膜內外的離子分布，維持細胞的興奮性。(二)動作電位及其產生原理1.概念：細胞受刺激時在靜息電位基礎上產生的可傳布的電位變化，細胞興奮的標志波形：鋒電位：上升相：去極化（-70mV0mV）反極化(超射)（0mV+30mV）下降相：復極化（+30mV-70mV附近 ）峰電位是動作電位的主要成份2.產生機制：離子流學說上升相：細胞受刺激少量Na+通道開放少量Na+內流局部去極化（局部電位）達到閾電位Na+ 通道大量開放Na+ 順電-化學梯度快速大量內流去極化、反極化當濃度差促進Na+內流的力量等于電位差阻止Na+內流的力量時，Na+凈移動為零(Na+ 的電-化學平衡電位) 下降相：細胞膜對K+ 的通透性增加K+ 順電-化學梯度外流復極化電位已基本恢復,但離子分布未恢復, Na+-K+ 泵運轉, Na+ 泵出, K+ 泵入,恢復興奮前離子的不均勻分布閾電位：引起Na+通道大量開發(fā)放而引發(fā)動作電位的臨界膜電位數(shù)值通道阻斷劑：河豚毒： Na通道阻斷劑四乙基銨：K通道阻斷劑三、極化、去極化、超極化、閾電位的概念1.靜息時，細胞膜內外兩側維持外正內負的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為極化。2.當細胞受刺激時，膜內電位向負值減小方向變化，稱為去極化。3.膜內電位數(shù)值向負值增大方向變化，稱為超極化。4.當神經(jīng)纖維受到閾刺激時，膜上Na+通道開放，Na+內流，膜發(fā)生去極化，靜息電位減小，當靜息電位減小到某一臨界數(shù)值時，膜對Na+的通透性突然增大，Na+迅速內流，出現(xiàn)動作電位的上升相。這個臨界點時的跨膜電位數(shù)值稱為閾電位。四、興奮在同一細胞上傳導的特點傳導: 動作電位(興奮)在一個細胞內傳播神經(jīng)沖動:沿神經(jīng)纖維傳導的動作電位1不衰減性傳導：動作電位的幅度不會因傳導距離的增加而減小2“全或無” 現(xiàn)象：動作電位一旦產生，幅度不會因刺激的加強而增大3雙向傳導：動作電位從受刺激的興奮部位向兩側未興奮部位傳導4動作電位不融合：動作電位之間總有一定間隔，不會重合、疊加在一起