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                                    靜息電位和動作電位及其產生機制

                                    2018-08-31 來源:博傲教育 瀏覽次數:77 發布者:倪老師

                                      博傲教育網站整理了2019藥士考點內容:靜息電位和動作電位及其產生機制

                                      細胞的生物電現象:細胞水平的生物電現象主要有兩種表現形式,一種是在安靜時所具有的靜息電位,另一種是受到刺激時產生的動作電位。

                                      (1)靜息電位:指細胞在安靜時存在于細胞膜兩側的電位差。靜息電位都表現為膜內較膜外為負,如規定膜外電位為0,則膜內電位大都在-10~-l00mV之間。

                                      細胞在安靜(未受刺激)時,膜兩側所保持的內負外正的狀態稱為膜的極化;靜息電位的數值向膜內負值增大,即膜內電位更低的方向變化,稱為超極化;相反,使靜息電位的數值向膜內負值減小,即膜內電位升高的方向變化,稱為去極化或除極化;細胞受刺激后,細胞膜先發生去極化,然后再向正常安靜時膜內所處的負值恢復,稱為復極化。

                                      靜息電位的產生機制:細胞的靜息電位相當于K+平衡電位,系因K+跨膜擴散達電化學平衡所引起。正常時細胞內的K+濃度高于細胞外,而細胞外Na+濃度高于細胞內。在安靜狀態下,雖然細胞膜對各種離子的通透性都很小,但相比之下,對K+有較高的通透性,于是細胞內的K+在濃度差的驅使下,由細胞內向細胞外擴散。由于膜內帶負電荷的蛋白質大分子不能隨之移出細胞,所以隨著帶正電荷的K+外流將使膜內電位變負而膜外變正。但是,K+的外流并不能無限制地進行下去。因為最先流出膜外的K+所產生的外正內負的電場力,將阻礙K+的繼續外流,隨著K+外流的增加,這種阻止K+外流的力量(膜兩側的電位差)也不斷加大。當促使K+外流的濃度差和阻止K+外移的電位差這兩種力量達到平衡時,膜對K+的凈通量為零,于是不再有K+的跨膜凈移動,而此時膜兩側的電位差也就穩定于某一數值不變,此電位差稱為K+平衡電位。除K+平衡電位外,靜息時細胞膜對Na+也有極小的通透性,由于Na+順濃度差內流,因而可部分抵消由K+外流所形成的膜內負電位。這就是為什么靜息電位的實測值略小于由Nernst公式計算所得的K+平衡電位的道理。此外,鈉泵活動所形成的Na+、K+不對等轉運也可加大膜內負電位。

                                      (2)動作電位:指細胞受到刺激而興奮時,細胞膜在原來靜息電位的基礎上發生的一次迅速而短暫的,可擴布的電位波動。在神經纖維上,它一般在0.5~2.0毫秒的時間內完成,這使它在描記的圖形上表現為一次短促而尖銳的脈沖樣變化,稱為鋒電位。

                                      動作電位的產生過程:神經纖維和肌細胞在安靜狀態時,其膜的靜息電位約為-70~-90mV.當它們受到一次閾刺激(或閾上刺激)時,膜內原來存在的負電位將迅速消失,并進而變成正電位,即膜內電位由原來的-70~-90mV變為+20~+40mV的水平,由原來的內負外正變為內正外負。這樣整個膜內外電位變化的幅度為90~130mV,構成了動作電位的上升支。膜電位在零位線以上的部分,稱為超射。但是,由刺激引起的這種膜內外電位的倒轉只是暫時的,很快就出現了膜內電位的下降,由正值的減小發展到膜內出現刺激前原有的負電位狀態,這就構成了動作電位的下降支。

                                      動作電位的產生機制:在靜息狀態時,細胞膜外Na+濃度大于膜內,Na+有向膜內擴散的趨勢,而且靜息時膜內存在著相當數值的負電位,這種電場力也吸引Na+向膜內移動;但是,由于靜息時膜上的Na+通道多數處于關閉狀態,膜對Na+相對不通透,因此,Na+不可能大量內流。當細胞受到一個閾刺激(或閾上刺激)時,電壓門控Na+通道開放,膜對Na+的通透性突然增大,并且超過了膜對K+的通透性,Na+迅速大量內流,以致膜內負電位因正電荷的增加而迅速消失;由于膜外高Na+所形成的濃度勢能,使得Na+在膜內負電位減小到零電位時仍可繼續內移,進而出現正電位,直至膜內正電位增大到足以阻止由濃度差所引起的Na+內流時,膜對Na+的凈通量為零,從而形成了動作電位的上升支。這時膜兩側的電位差稱為Na+平衡電位。Na+平衡電位的數值也可根據Nernst公式算出,計算所得的數值與實際測得的動作電位的超射值相接近。

                                      但是,膜內電位并不停留在正電位狀態,而是很快出現動作電位的復極相,這是因為Na+通道開放的時間很短。它很快就進入失活狀態,從而使膜對Na+的通透性變小。與此同時。電壓門控K+通道開放加大,于是膜內K+在濃度差和電位差的推動下又向膜外擴散。使膜內電位由正值又向負值發展,直至恢復到靜息電位水平。膜電位在恢復到靜息電位水平后,鈉泵活動加強,將動作電位期間進入細胞的Na+轉運到細胞外,同時將外流的K+轉運入細胞內。從而使膜內外離子分布也恢復到原初靜息水平。

                                      動作電位的特點:①"全或無"現象。單一神經或肌細胞動作電位的一個重要特點就是刺激若達不到閾值,將不會產生動作電位。刺激一旦達到閾值,就會暴發動作電位。動作電位一旦產生。其大小和形狀不再隨刺激的強弱和傳導距離的遠近而改變。②具有不應期。即使連續刺激。動作電位亦不發生融合。

                                      動作電位的產生是細胞興奮的標志。

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