靜息電位和動(dòng)作電位產(chǎn)生的離子基礎(chǔ).ppt

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神經(jīng)調(diào)節(jié) 第一講 神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 神經(jīng)系統(tǒng)的分級(jí)調(diào)節(jié) 第二講 靜息電位和動(dòng)作電位產(chǎn)生的離子基礎(chǔ) 第三講 興奮的產(chǎn)生 傳導(dǎo)和傳遞 靜息電位和動(dòng)作電位產(chǎn)生的離子基礎(chǔ) 作者 漢水丑生 本課件依據(jù)筆者發(fā)表在 生物學(xué)通報(bào) 2012年第9期的教學(xué)設(shè)計(jì)制作而成 論文詳見(jiàn) 依據(jù)論文和課件制作而成的教學(xué)視頻 完成反射的條件 反射弧的結(jié)構(gòu)保持完整性 足夠強(qiáng)度的刺激 槍烏賊的巨大神經(jīng)纖維直徑可達(dá)1mm 是研究生物電的理想材料 興奮的實(shí)質(zhì)是電流 電流是如何產(chǎn)生的 產(chǎn)生電流要求有電位差 所以需要測(cè)量神經(jīng)細(xì)胞膜的電位變化 直徑小于0 5 m 當(dāng)將兩個(gè)微電極都放在神經(jīng)細(xì)胞膜外時(shí) 在示波器上沒(méi)有記錄到電位差 說(shuō)明神經(jīng)細(xì)胞膜外各處電位相等 當(dāng)將一個(gè)微電極的尖端刺穿細(xì)胞膜瞬間 便可通過(guò)示波器記錄到 70mV的電位差 表明膜內(nèi)電位比膜外電位低了70mV 再繼續(xù)深插此電極 只要電極尖端還留在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi) 則此電位值便不再改變 由于此電位發(fā)生在靜息狀態(tài)的神經(jīng)細(xì)胞膜的兩側(cè) 故稱(chēng)靜息電位 外正內(nèi)負(fù) 70mV 膜內(nèi)電位比膜外電位低了70mV 規(guī)定 膜外電位為零電位 依據(jù)資料 并結(jié)合細(xì)胞膜內(nèi)K 濃度遠(yuǎn)高于膜外這一事實(shí) 提出合理假設(shè)來(lái)解釋膜內(nèi)電位比膜外低 外正內(nèi)負(fù) 這一現(xiàn)象 K 外流 K 高 K 低 如假設(shè)成立 K 是以何種方式流向膜外的 K 外流的動(dòng)力是什么 協(xié)助擴(kuò)散 K 外流的動(dòng)力則是細(xì)胞膜內(nèi)外的K 濃度差 后來(lái)科學(xué)家分離出了膜上的這種載體蛋白 稱(chēng)作K 通道蛋白 K 高 K 低 如假設(shè)成立 增大神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞外液的K 濃度 靜息電位的數(shù)值會(huì)如何變化 增大神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞外液的K 濃度 則神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外K 濃度差變小 K 外流量減少 靜息電位數(shù)值會(huì)變小 科學(xué)家曾做了這樣的實(shí)驗(yàn) 的確如此 從而驗(yàn)證了假設(shè) K 高 K 低 K 會(huì)一直外流嗎 K 外流后 神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外K 濃度差會(huì)變小 K 外流的動(dòng)力減小 另外由于K 外流 使細(xì)胞內(nèi)外電位差加大 向內(nèi)的電場(chǎng)力會(huì)阻止K 外流 當(dāng)向外的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力 K 濃度差 和向內(nèi)的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力達(dá)到平衡時(shí) K 停止外流 此時(shí)膜內(nèi)外的電位穩(wěn)定在 70mV 神經(jīng)纖維受刺激后 示波器上顯示的數(shù)字由 70mV逐漸減小到0 并出現(xiàn) 35mV 這說(shuō)明膜內(nèi)外的電位發(fā)生了什么變化 受刺激后 膜內(nèi)外的電位差逐漸縮小至0 并出現(xiàn)反轉(zhuǎn) 靜息時(shí)是膜外電位高于膜內(nèi) 記做內(nèi)負(fù)外正 發(fā)生反轉(zhuǎn)后 膜內(nèi)電位高于膜外 記做內(nèi)正外負(fù) 70mV 膜內(nèi)電位比膜外低70mV 0mV 膜內(nèi)電位等于膜外電位 35mV 膜內(nèi)電位比膜外高35mV 規(guī)定 膜外電位為零電位 結(jié)合膜外Na 濃度遠(yuǎn)高于膜內(nèi)這一事實(shí) 如何解釋膜電位由 70mV逐漸減小到0 并出現(xiàn) 35mV這一現(xiàn)象 假設(shè) 膜電位發(fā)生反轉(zhuǎn)是由Na 內(nèi)流引起的 K 高 K 低 Na 低 Na 高 如假設(shè)成立 Na 是以何種方式通過(guò)神經(jīng)細(xì)胞膜流向膜內(nèi)的 Na 會(huì)一直內(nèi)流嗎 協(xié)助擴(kuò)散 Na 不會(huì)一直內(nèi)流 因?yàn)镹a 內(nèi)流后 神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外Na 濃度差會(huì)變小 Na 內(nèi)流的動(dòng)力減小 K 高 K 低 Na 低 Na 高 如上述假設(shè)成立 減小神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞外液的Na 濃度 動(dòng)作電位的峰值會(huì)如何變化 K 高 K 低 Na 低 Na 高 如何解釋動(dòng)作電位由 35mV下降到0 最后恢復(fù)為 70mV的靜息電位 K 外流 K 高 K 低 Na 低 Na 高 K 高 K 低 資料 在神經(jīng)細(xì)胞興奮的過(guò)程中 有部分K 流到了膜外 部分Na 流到膜內(nèi) 但恢復(fù)靜息后 經(jīng)測(cè)定 細(xì)胞內(nèi)的K 濃度和細(xì)胞外的Na 濃度與靜息時(shí)幾乎相同 這說(shuō)明必然存在某種機(jī)制將流入細(xì)胞內(nèi)的Na 重新轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外 否則隨著興奮次數(shù)的增多 膜外的Na 濃度會(huì)越來(lái)越低 同理 也必然存在某種機(jī)制將流出細(xì)胞的K 重新轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi) 否則細(xì)胞內(nèi)K 濃度會(huì)越來(lái)越低 K 高 K 低 Na 低 Na 高 K 高 K 低 請(qǐng)問(wèn)上述資料中 將流入細(xì)胞內(nèi)的Na 重新轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外以及將流出細(xì)胞的K 重新轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)是通過(guò)何種方式 是否消耗能量 主動(dòng)運(yùn)輸 K 高 K 低 Na 低 Na 高 K 高 K 低 丹麥生理學(xué)家斯科 JensC Skou 等人發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞膜上存在鈉鉀泵 并因此獲得了1997年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 科學(xué)家發(fā)現(xiàn) 鈉鉀泵是一種鈉鉀依賴(lài)的ATP酶 能分解ATP釋放能量 用于將膜外的K 運(yùn)進(jìn)細(xì)胞 同時(shí)將膜內(nèi)的Na 運(yùn)出細(xì)胞 細(xì)胞內(nèi)K 濃度高 細(xì)胞外Na 濃度高 正是由鈉鉀泵維持的 人體處于靜息狀態(tài)時(shí) 細(xì)胞25 的ATP被鈉鉀泵消耗掉 神經(jīng)細(xì)胞70 的ATP被鈉鉀泵消耗掉 AB段 神經(jīng)細(xì)胞靜息時(shí) 非門(mén)控的K 滲漏通道一直開(kāi)放 K 外流 膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù) BC段 神經(jīng)細(xì)胞受刺激時(shí) 受刺激部位的膜上門(mén)控的Na 通道打開(kāi) Na 大量?jī)?nèi)流 膜內(nèi)外的電位出現(xiàn)反轉(zhuǎn) 表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正 CD段 門(mén)控的Na 通道關(guān)閉 門(mén)控的K 通道打開(kāi) K 大量外流 膜電位恢復(fù)為靜息電位后 門(mén)控的K 通道關(guān)閉 一次興奮完成后 鈉鉀泵將細(xì)胞內(nèi)的Na 泵出 將細(xì)胞外的K 泵入 以維持細(xì)胞內(nèi)K 濃度高和細(xì)胞外Na 濃度高的狀態(tài) 為下一次興奮做好準(zhǔn)備 高中生物一輪復(fù)習(xí)全套教學(xué)視頻 2011年浙江4 在離體實(shí)驗(yàn)條件下單條神經(jīng)纖維的動(dòng)作電位示意圖如下 下列敘述正確的 A a b的Na 內(nèi)流是需要消耗能量的B b c段的Na 外流是不需要消耗能量的C c d段的K 外流是不需要消耗能量的D d e段的K 內(nèi)流是不需要消耗能量的 2009年山東7 圖五表示槍烏賊離體神經(jīng)纖維在Na 濃度不同的兩種海水中受刺激后的膜電位變化情況 下列描述錯(cuò)誤的是 A 曲線a代表正常海水中膜電位的變化B 兩種海水中神經(jīng)纖維的靜息電位相同C 低Na 海水中神經(jīng)纖維靜息時(shí) 膜內(nèi)Na 濃度高于膜外D 正常海水中神經(jīng)纖維受刺激時(shí) 膜外Na 濃度高于膜內(nèi) 48 右表是哺乳動(dòng)物神經(jīng)元內(nèi)外兩種主要陽(yáng)離子的濃度 a b代表的離子分別是 和 從細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)分析 維持這種離子濃度不均勻分布的機(jī)制是 Na K 通過(guò)細(xì)胞膜上的Na K 運(yùn)輸載體 以主動(dòng)運(yùn)輸方式進(jìn)出細(xì)胞 Na K 145mmol L 2012海南15 關(guān)于人體神經(jīng)細(xì)胞的敘述 正確的是A 神經(jīng)細(xì)胞軸突末梢可形成多個(gè)突觸小體B 興奮通過(guò)神經(jīng)遞質(zhì)在突觸處進(jìn)行雙向傳遞C 神經(jīng)細(xì)胞外Na 內(nèi)流是產(chǎn)生靜息電位的基礎(chǔ)D 靜息狀態(tài)的神經(jīng)細(xì)胞膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負(fù) A 2007新課標(biāo)廣東 25 神經(jīng)細(xì)胞在靜息時(shí)具有靜息電位 受到適宜刺激時(shí)可迅速產(chǎn)生能傳導(dǎo)的動(dòng)作電位 這兩種電位可通過(guò)儀器測(cè)量 A B C D均為測(cè)量神經(jīng)纖維靜息電位示意圖 正確的是 漢水丑生的生物同行 超級(jí)群大型公益活動(dòng) 歷年高考題PPT版制作 本課件為公益作品 版權(quán)所有 未經(jīng)允許不得擅自修改或用于任何形式的商業(yè)用途 2012年1月15日 漢水丑生標(biāo)記 AC 2008上海 22 下列能正確表示神經(jīng)纖維受刺激時(shí) 刺激點(diǎn)膜電位由靜息電位轉(zhuǎn)為動(dòng)作電位的過(guò)程是 A B C D D 漢水丑生的生物同行 超級(jí)群大型公益活動(dòng) 歷年高考題PPT版制作 本課件為公益作品 版權(quán)所有 不得以任何形式用于商業(yè)目的 2012年1月15日 漢水丑生標(biāo)記 D 2009江蘇2 下列有關(guān)神經(jīng)興奮的敘述 正確的是 A 靜息狀態(tài)時(shí)神經(jīng)元的細(xì)胞膜內(nèi)外沒(méi)有離子進(jìn)出B 組織液中Na 濃度增大 則神經(jīng)元的靜息電位減小C 突觸間隙中的神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)主動(dòng)運(yùn)輸穿過(guò)突觸后膜而傳遞興奮D 神經(jīng)纖維接受刺激產(chǎn)生的興奮以電信號(hào)的形式傳導(dǎo) 2009安徽30 離體神經(jīng)纖維某一部位受到適當(dāng)刺激時(shí) 受刺激部位細(xì)胞膜兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)性的電位變化 產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng) 圖示該部位受刺激前后 膜兩側(cè)電位差的變化 請(qǐng)回答 1 圖中a線段表示 電位 b點(diǎn)膜兩側(cè)的電位差為 此時(shí)Na 內(nèi) 外 流 靜息 0mV 內(nèi) 漢水丑生的生物同行 超級(jí)群大型公益活動(dòng) 歷年高考題PPT版制作 本課件為公益作品 版權(quán)所有 不得以任何形式用于商業(yè)目的 2012年1月15日 漢水丑生標(biāo)記 2010新課標(biāo)5 將神經(jīng)細(xì)胞置于相當(dāng)于細(xì)胞外液的溶液 溶液S 中 可測(cè)得靜息電位 給予細(xì)胞一個(gè)適宜的刺激 膜兩側(cè)出現(xiàn)一個(gè)暫時(shí)性的電位變化 這種膜電位變化稱(chēng)為動(dòng)作電位 適當(dāng)降低S溶液中的Na 濃度 測(cè)量該細(xì)胞的靜息電位和動(dòng)作電位 可觀察到 A 靜息電位值減小B 靜息電位值增大C 動(dòng)作電位峰值升高D 動(dòng)作電位峰值降低 D 2009寧夏5 下列關(guān)于神經(jīng)興奮的敘述 錯(cuò)誤的是 A 興奮部位細(xì)胞膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為膜內(nèi)為正 膜外為負(fù)B 神經(jīng)細(xì)胞興奮時(shí)細(xì)胞膜對(duì)Na 通透性增大C 興奮在反射弧中以神經(jīng)沖動(dòng)的方式雙向傳遞D 細(xì)胞膜內(nèi)外K Na 分布不均勻是神經(jīng)纖維興奮傳導(dǎo)的基礎(chǔ) C D