几个与动作电位有关问题的辨析
动作电位的电位表现
动作电位的电位表现动作电位是神经元在传递信号时的一种特殊电活动,它是神经系统中的基本单位。
在细胞膜内外分布有离子,其中主要包括钠离子和钾离子。
当神经元兴奋时,离子通道会发生开放和关闭,导致细胞膜内外的离子浓度发生变化。
这种变化形成了动作电位。
动作电位的电位表现需要从细胞膜内外的电位差来进行观察和评估。
一般来说,细胞膜内部相对于细胞外部带有负电荷,形成了膜电位。
当细胞受到刺激后,膜电位会发生短暂的反转,即内部变得比外部更为正电。
这个正电位的变化称为动作电位。
在动作电位的电位表现中,有几个关键步骤需要我们来关注和理解。
首先是静息状态下的膜电位。
在没有刺激的情况下,细胞膜内外的离子分布保持稳定,形成静息膜电位。
一般情况下,细胞内外的钠离子浓度存在一定的差异,细胞内的钾离子浓度相对较高。
这种离子分布产生了负电位,使得细胞处于静息状态。
当神经元受到刺激时,离子通道会发生改变。
在动作电位的电位表现中,最重要的是钠通道和钾通道的开放和关闭。
当神经元受到兴奋性刺激时,细胞膜上的钠通道会迅速开放,钠离子会迅速进入细胞内部,导致膜电位反转,形成快速上升的电位峰。
这一过程称为去极化。
随后,细胞膜上的钠通道会迅速关闭,钠离子的进入停止。
钾通道开始打开,钾离子开始从细胞内部流出,使得膜电位逐渐恢复到静息状态。
这一过程称为复极化。
动作电位的电位表现是一个快速的过程,通常在几毫秒的时间内完成。
它的快速变化使得神经元能够快速传递信号。
而神经元之间的信息传递则通过动作电位的传递来实现。
通过对动作电位的电位表现的研究,科学家可以更好地理解神经元的兴奋和传导机制。
对于许多神经系统相关的疾病和研究领域,如神经通路的疾病和神经药理学,对于动作电位的电位表现的研究,都具有重要的意义。
回顾动作电位的电位表现,我们可以看到它是神经元传递信号的基本单元。
它的发生是由离子通道的开放和关闭所引起的。
以从简到繁、由浅入深的方式,我们可以更好地理解动作电位的电位表现。
临床医师考试容易混淆的知识点(1)
临床医师考试容易混淆的知识点(一)1.(对比记忆)神经细胞动作电位的主要组成是——锋电位。
可兴奋细胞受刺激后,首先出现——局部电位。
神经细胞动作电位的复极相,K+外流至膜外又暂时阻碍K+进一步外流,结果形成——负后电位。
刺激引起兴奋的基本条件是使跨膜电位达到——阈电位。
2.(对比记忆)神经细胞动作电位除极相的产生与Na+通道开放有关,这种Na+通道属于——电压门控通道。
在神经–骨骼肌接头部位释放ACh产生终板电位的过程中,有何种通道参与——化学门控通道。
3.(对比记忆)骨骼肌兴奋–收缩耦联,肌细胞兴奋时释放到肌浆中的Ca2+通过什么机制回收到肌质网终末池。
——钙泵。
神经纤维兴奋时所产生的Na+内流和K+外流,通过什么机制得以恢复静息状态。
——钠泵。
细胞代谢所需的O2和所生产的CO2是通过什么渠道跨膜转运——脂质双分子层。
4.(对比记忆)正常成年女性血液中红细胞计数是——(3.5~5.0)×1012个/L。
正常人安静时血液中白细胞计数是——(4~10)×109个/L。
正常人血液中血小板计数是——(100~300)×109个/L。
5.(对比记忆)血液凝固的实质是生成了——纤维蛋白。
血浆胶体渗透压主要来自血浆的——白蛋白。
血浆晶体渗透压主要来自血浆的——Na+。
6.(对比记忆)组织破损时,创面上血液发生的变化是——凝固。
A型血人的红细胞与B型血人的血清相遇时,红细胞发生的变化是——凝集。
红细胞悬浮稳定性差时,红细胞出现——叠连。
7.(对比记忆)抵御化脓性细菌入侵的细胞是——中性粒细胞。
释放组胺引起过敏症状的细胞是——嗜碱粒细胞。
参与生理止血多个环节的细胞是——血小板。
8.(对比记忆)可反映左右心室除极过程的是——QRS波群。
可反映左右心房除极过程的是——β波。
可反映左右心室复极过程的是——T波。
9.(对比记忆)传导速度最快的部位——浦肯野纤维。
自律性最高的部位——窦房结。
关于动作电位的论述正确的
关于动作电位的论述正确的动作电位是指神经细胞在受到兴奋后产生的一种电信号,它是神经系统的基本单位,以冲动波形式在神经细胞的轴突上传导。
下面将对动作电位的产生、传导和特征进行阐述。
动作电位的产生是通过神经细胞膜上的离子通道的开闭进行的。
在细胞静息状态下,细胞内外的离子浓度差形成膜的静息电位。
当细胞受到足够强度的刺激时,离子通道会迅速开放,导致离子的跨膜运动和电荷的重新分布。
特别是钠离子通道迅速开放,导致细胞内钠离子的大量流入,使细胞内的电位迅速升高,形成快速的去极化过程,称为“上涨相”或“快速上涨相”。
之后,钠离子通道会关闭,钾离子通道开始开放,使细胞内的钾离子流出,导致细胞内电位回到静息电位,称为“复极化相”。
整个过程产生的电荷变化形成了一个脉冲,即动作电位。
动作电位在神经细胞的轴突上通过传导进行信号传递。
传导的过程是指动作电位从刺激的部位开始,沿着轴突传递到神经末梢。
在动作电位产生后,会引起周围细胞的离子通道的开闭,进而产生相邻区域的去/复极化,从而延续动作电位的传导。
这种传导的方式被称为“跳跃式传导”,即动作电位在轴突的间断区域(即“Raney切迹”)完成跳跃。
这样的传导方式使得动作电位的传输速度更快且更节省能量。
动作电位具有一些特殊的特征。
首先,它是一种“一触即发”的信号,即只要刺激强度达到一定阈值,动作电位就会产生,不受刺激的强度大小的影响。
其次,动作电位是“全或无”的,即无论刺激强弱,动作电位幅度总是固定的。
此外,动作电位具有恒定的传播速度和幅度,传播速度与细胞轴突的直径和髓鞘有关,而传播幅度则与动作电位的强度有关。
总结起来,动作电位是神经细胞受到刺激后产生的一种离子流动和电位变化的结果。
它通过离子通道的开闭和离子跨膜运动产生,并在神经细胞的轴突上进行传导。
动作电位具有特殊的特征,如全或无、一触即发、恒定的传播速度和幅度等。
对于理解神经系统的功能和神经信号传递具有重要意义。
几个与动作电位有关问题的辨析
几个与动作电位有关问题的辨析1.Na+通道与K+通道在动作电位产生过程中的变化大部分的参考书认为神经元细胞膜在静息状态时Na+通道关闭,K+通道开放,K+外流至电化学平衡状态,在膜两侧形成外正内负的电位分布,也称极化状态。
受到适宜刺激时,K+通道关闭,Na+通道开放,Na+内流,所以导致去极化和反极化,形成外负内正的电位分布。
随之Na+通道关闭而K+通道开放,又由于K+外流导致复极化,恢复静息电位。
上述说法中关于离子的流动与电位分布的关系是基本正确的,但关于离子通道的变化描述却存在误解。
离子通道有许多种,根据其选择性可分为Na+通道、K+通道Ca+通道等。
而根据其门控机制不同,又可分为非门控通道、化学门控通道、电压门控通道、机械门控通道等。
静息电位与动作电位的产生主要与非门控通道与电压门控通道有关。
非门控通道始终处于开放状态,离子可以随时进出细胞,并不受外界信号的明显影响。
而电压门控通道则因膜电位变化而开启和关闭。
静息状态时细胞膜上的Na+与K+的电压门控通道均关闭,非门控K+通道开放(事实上该通道一直开放),此时细胞膜对K+的通透性大约是Na+通透性的50倍至100倍。
细胞膜内外的离子分布状况为:膜内有较多的K+和有机阴离子,膜外有较多的Na+和Cl-。
所以静息时的离子移动主要表现为膜内K+顺浓度差往外扩散,相应的阴离子不能通过细胞膜,形成外正内负的电位差。
该电位差阻止了K+进一步的外流,从而达到浓度差与电位差作用力相等的平衡状态。
因此静息电位接近于K+的平衡电位,但一定程度上受Na+内流的影响而略为偏低。
动作电位的产生则与电压门控通道的开放有关。
电压门控Na+通道有三种状态:备用、开放和失活。
备用是指通道关闭但可被膜去极化激活开放的状态,失活则是通道关闭且不能被去极化激活的状态。
电压门控K+通道则没有失活状态,只有关闭和开放状态。
静息时两种通道都关闭,适宜的刺激后,两种通道都由于膜的去极化达到一定程度(阈电位)而激活,即在短期内开放量达到最大值。
《生理学》学习难点剖析——谈谈动作电位的学习
《生理学》学习难点剖析——谈谈动作电位的学习
生理学是医学的重要分支,它涉及有关生命体的功能的研究。
其中,动作电位是生理
学比较复杂的概念,许多学生在学习这一概念时都有困难,今天笔者就就此进行分析。
首先,需要明确的是,动作电位是什么。
动作电位是指细胞内各种物质(如钾离子、
钠离子)在心电活动期间所产生的时空变化,也称为“膜电位”。
由于每一次心电活动都
会产生动作电位,因而它可以被视为一种代表心肌细胞出现活动的电压波。
动作电位的学习,除了要知道动作电位的定义外,还要了解它的性质及其波形规律。
动作电位的性质既可以是正向,也可以是反向。
正向动作电位表示心肌细胞出现正向改变,而反向动作电位则表明心肌细胞出现了反向变化。
此外,动作电位的波形一般由5部分组成,包括P波、QRS波、T波、U波和包括,这些波形反映了心肌细胞在异常活动变化时所产生的电位变化。
学习动作电位时,除了记忆其定义,要弄明白其生成的规律,还要懂得其调节原理。
就其调节原理而言,动作电位的变化状态主要受到细胞内外环境因素的影响。
外源因素有
钾离子的浓度,钠离子的浓度,细胞膜的电容作用等,它们都有可能导致心脏的活动电位
有所改变。
上述问题,都是学习动作电位的基本知识,学习者在学习过程中,要不断梳理,以这
些知识体系为基础,在实验室实际进行实验,归纳吸收有关知识,在总结及归纳时,将事
实总结并分析出规律性,以便更加深入地理解、掌握动作电位这一概念。
总之,学习动作电位不仅要了解其定义以及形成的规律,更主要的是要懂得其调节原理,才能掌握完整的动作电位概念,融会贯通,真正把这一概念学到手。
几个与动作电位有关的问题
2 ・ 8
几个 与 动 作 电位有 关 的 问题
曾 吉 ( 省台 市 桥 学 30 ) 浙江 州 路 中 15 80
摘 要 动作电位的产生 、 传导与传递 是高中生物学的重 点和难点知识 , 本文就与动作 电位相关的几个问题进行探讨 。 动作电位 离子通 道 传导 突触 关键词
要慢得 多 。当然 , 有无髓 神 经纤 维才 是 这 种 “ 点 只 逐
式” 的传导 , 而有髓 鞘 的神经 纤 维则 是 “ 跳跃 式 ” 传 的 导, 这是 因为附着在 神经纤 维外 的髓 鞘是 不导 电并 不 允许离子通过 的 , 只有在无 髓鞘 的部 位 即郎飞 氏结 处
步的去极化以及 反极化 , 至膜 电位 接近 于 N 平衡 直 a
膜两侧的离子浓度差。即把 N 运 出细胞 同时把 K a
4 从神经 元两端 向 中间传 导 的两个动 作 电位相 遇后
离体神 经纤维在 两端屙 时受到 刺激 , 产生 两个 神
运进细胞 , 但其 速 度 比 K 外 流 慢 得 多 , 次 转运 的 每
N 和 K a 又 接近 相等 , 因此 一般 不 伴 随 电位 明显 变 化 。只在膜 内 N 浓度过 大时 , 出的 N 才会 多于 a 泵 a K 最多可达到 3 2 从 而使 膜 电位 在复 极 化 以后 向 , :,
概率在极短时间内达到最 大值 , 称为 N 通道 的激活 。 a
此时 N 通透 性快速增 加超 过 K a 通 透性 , 导致 进_ 二
神经元上产生 动作 电位 的兴奋位点与周 围未兴奋
区段所形成的电位差非常小 , 不足以在整个神经纤维 上形成如 同金 属ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线 连通 电源一样 的 电流 , 只能 与 而
对动作电位变化图的分析
对动作电位变化图的分析1 各个阶段变化原因:1。
1 膜内外的离子分布细胞内外离子分布不均匀是静息电位和动作电位形成的基础,这种分布不均匀与钠钾泵的作用密不可分。
钠钾泵是一种普遍存在于动物各种细胞膜上的特异性蛋白质,这种载体蛋白每分解一个ATP分子,可以将3个Na+送出细胞外,同时将2个K+送入细胞内,从而使细胞内K+浓度高,细胞外Na+浓度高.除了Na+和K+分布不均匀以外,细胞内还存在着大量的带负电的有机大分子物质A-,细胞膜对他们是没有通透性的,同样在细胞膜外也存在着高浓度的Cl-。
总的来看,细胞膜内:K+浓度高,同时存在大量的A—;细胞膜外:Na+浓度高,同时也存在着大量的Cl—.这种膜内外离子分布的不平衡是静息电位和动作电位形成的离子基础.1。
2 静息电位的形成细胞处于静息状态时,细胞膜主要对K+有通透性,而对其他离子通透性很小甚至是没有通透性。
这种对K+通透性的实质,是依赖于细胞膜上的漏K+通道来实现的,K+可以通过该通道被动外流,使得膜外的阳离子增多,膜内的阳离子减少,从而造成膜外电位高于膜内电位的状态,当K+的移动达到平衡时,细胞膜内外两侧就形成了一个相对稳定的电位差,这就是我们通常所说的静息电位,这个过程被称为极化。
1。
3动作电位的形成动作电位是膜电位的一次快速变化,随后恢复到静息膜电位状态,包括去极化、反极化和复极化三个连续变化的过程.受到一定的刺激时,细胞膜上的部分电压门控Na+通道开放,允许Na+流进细胞,膜内电位升高膜外电位降低,当膜内外电位相等时膜外仍为高Na+状态,该过程可称为去极化。
Na+继续内流,膜内电位继续升高,直至Na+内流达到其平衡状态,膜内外两侧形成的电位差就是动作电位的最大值,这个过程可以称之为反极化。
这两个过程也就是上图中所显示的动作电位的上升相。
当动作电位达到最大值时开放的电压门控Na+通道失活、关闭,而电压门控K+通道开放,少量的K+在细胞内强大的电动势和浓度梯度的作用下迅速外流,使细胞内电位降低,细胞外电位升高,这一变化也就是上图中所显示的动作电位的下降相.这个过程被称为复极化。
对动作电位的名词解释
对动作电位的名词解释动作电位是描述神经细胞内部电信号传递的重要概念,它是神经细胞在接收和发送信息时产生的电活动。
本文将通过介绍动作电位的概念、发生过程以及在神经传递中的重要作用等方面,来深入解释这一神秘而精彩的现象。
1. 动作电位的概念和定义动作电位,英文名为Action Potential,是神经细胞膜内电信号的传递方式之一。
它是一种电势波动,沿着神经细胞膜传递,用以传递和整合信息的一种电信号。
动作电位的发生和传播是神经细胞功能活动的基础。
2. 动作电位的发生过程动作电位的发生涉及到细胞膜上的离子通道,尤其是钠、钾离子通道的开闭情况。
在神经细胞的静息膜电位时,离子通道的打开状态处于平衡,细胞内外的离子浓度也存在一定差异。
当神经细胞受到刺激时,离子通道发生变化。
比如,当细胞外部的刺激超过细胞膜上离子通道的阈值,通道会迅速打开,使细胞内部钠离子迅速趋向细胞内流动。
这导致细胞内外钠离子浓度的差异进一步增大,形成了一个电势差,即动作电位。
在静息状态下,细胞膜内有一个非常重要的蛋白质,称为“泵”,它可以帮助细胞维持正常的离子浓度。
而当动作电位发生时,细胞需要耗费能量将离子重新恢复到初始状态。
这个过程中,泵起到了重要作用。
3. 动作电位的传播动作电位的产生并不仅止于发生的那个神经细胞,它还会传导到与其相连的细胞上。
这是由于细胞膜上的离子通道会呈现一种连锁反应的特性。
当一个神经细胞发生动作电位时,临近的神经细胞膜也会发生类似的反应,传播下去。
传导过程中,动作电位会沿着神经细胞的轴突和树突展开,并且会在途中经历一系列的离子通道的开闭,使电势发生变化。
这种传导速度通常可以达到每秒几十米,取决于神经细胞的类型和髓鞘的有无。
4. 动作电位在神经传递中的作用动作电位在神经传递中起到了至关重要的作用。
当神经细胞接收到刺激时,动作电位的发生和传播,使信息能够从一个神经细胞传递到另一个神经细胞。
这是神经信号传导的基础。
在神经传递过程中,动作电位的强弱和频率可以编码出不同的信息。
浅谈学生在学习动作电位过程中的疑问和误解
浅谈学生在学习动作电位过程中的疑问和误解作者:黄斐来源:《新校园·上旬刊》2017年第06期摘要:动作电位(AP)是大专临床医学类专业“生理学”中的一个难点和重点。
由于专科教材在讲解动作电位、特别是关于离子通道的变化描述时有些笼统和简略,导致学生在学习中会产生疑问和误解。
本文对教学中遇到的一些问题作简单的分析阐述。
关键词:动作电位;离子通透性;门控与非门控离子通道一、前言专科教材第二章在讲到动作电位(AP)时,一般如此描述:“细胞膜在安静状态下K+通道开放,K+外流至电-化学平衡状态,产生膜外变正、膜内变负的极化状态。
当膜受到适宜刺激时,K+通道关闭,Na+通道开放,Na+内流,导致极化倒转,膜电位变为外负内正。
随之Na+通道关闭、而K+通道开放,K+外流形成复极化,膜电位恢复静息状态”。
以上说法中关于离子通道的变化描述过于笼统和简略,导致学生在学习中产生譬如“钾离子通道不是在静息时就一直开放吗?”,“膜对钾、钠离子的通透性变化如何?”等疑问。
而关于AP传导的描述仅仅是寥寥几句,导致学生产生“动作电位在神经干上的传导与物理学上电流在导体上传导相同”这样的谬误。
二、学习动作电位过程中的疑问和误解跨膜转运离子的通道根据其选择性可分为Na+通道、Cl-通道等。
根据细胞膜生物电产生过程中各种离子通道开闭机制的差异及特点,我们进一步将它们分为非门控通道、电压门控通道、机械门控通道等。
静息电位(RP)的产生主要与非门控离子通道有关,而动作电位与电压门控离子通道关系密切。
非门控通道一直处于打开的状态,离子可在任意时刻进出细胞。
而电压门控通道则因膜电位变化而开启和关闭。
如细胞膜电位在发生极化倒转前,少量的Na+内流可导致细胞膜去极化,从而使膜电位发生变化(绝对值减小),电压依赖性钠离子通道开放的数量因此进一步增多。
细胞未受刺激时细胞膜上钠、钾离子电压门控通道皆处于关闭状态,而与此同时非门控漏钾通道一直开放。
神经生物学动作电位解析课件
动作电位与神经网络
动作电位在神经网络中的传播
动作电位在神经网络中传播时,会受到不同神经元的突触连接和电生理特性的影响。
神经网络的同步活动
在某些情况下,神经网络中的不同神经元可能会以一定的频率或模式同步活动,这种同步 活动可能与特定的行为或生理过程有关。
动作电位与神经网络的整合
动作电位在神经网络中的传播和整合是实现复杂信息处理的基础,这些信息处理过程包括 感觉、运动、认知和情感等方面的功能。
这些变化可能导致神经元信息 传递障碍,进而影响神经系统 的正常功能。
通过对动作电位变化的研究, 有助于深入了解神经疾病的发 病机制和病理生理过程。
动作电位研究对神经疾病的意义
动作电位研究有助于揭示神经疾病的发病机制和病理生理过程,为疾病的诊断和治疗提供依 据。
通过研究动作电位的变化,可以开发新的药物和治疗方法,改善神经疾病患者的症状和生活 质量。
02 03
钠离子与钾离子的跨膜运输
当膜电位低于钠离子平衡电位时,钠离子通道开放,钠离子内流,使膜 电位上升;当膜电位高于钾离子平衡电位时,钾离子通道开放,钾离子 外流,使膜电位下降。
电荷平衡与去极化
钠离子内流和钾离子外流过程中,由于电荷分布不均,产生跨膜电流, 导致膜电位的去极化。当钠离子通道关闭,钾离子通道开放时,膜电位 恢复静息状态。
神经生物学动作电位解析课件
目 录
• 动作电位概述 • 神经元膜电位 • 动作电位的离子机制 • 动作电位与神经信息传递 • 动作电位与神经疾病 • 动作电位研究展望
01 动作电位概述
定义与特性
动作电位定义
动作电位是神经元或肌肉细胞等可兴奋细胞在受到有效刺激时,膜电位发生的 快速而可逆的电位变化过程。
局部电位与动作电位的区别
局部电位与动作电位的区别
电位是一个电极或一组电极之间的电势差,通常表示为电压或电位差。
在生物学中,
电位与神经元的活动密切相关。
神经元接受刺激并产生动作电位来传递信息,而局部电位
则反映神经元的兴奋状态。
局部电位是指神经元受到刺激时在神经元周围形成的电位变化。
这种电位变化是由神
经元周围的离子流动引起的。
局部电位通常在神经元体的突起或树突上形成,并随着距离
的增加而逐渐减小。
局部电位可以通过使用电极阵列之类的工具进行测量。
相比之下,动作电位是由神经元在接收足够强度的刺激时产生的电信号,用于传递信
息到其他神经元或肌肉细胞。
动作电位是一种快速的、突发性的事件,通常会在毫秒级别
内发生。
动作电位通过神经元的轴突传递,这是一个覆盖有髓鞘的特殊细胞。
在神经元互操作方面,局部电位和动作电位的传递方式也有所不同。
局部电位是用于
处理局部信息的,它只在神经元的树突和细胞体上局部发生,并且只与媒介物质相互作用,几乎不会通过轴突传送。
然而,动作电位可以通过轴突迅速地传遍神经元网络,传递全局
信息。
总体而言,局部电位和动作电位各有其特点和作用。
局部电位可以反映神经元接收信
息的状态,而动作电位则用于向其他神经元或肌肉细胞传递信息。
当我们了解其不同之处时,我们可以更好地理解神经元的结构和功能。
《动作电位沿神经纤维传导》 知识清单
《动作电位沿神经纤维传导》知识清单一、什么是动作电位动作电位是指可兴奋细胞在受到刺激时,细胞膜在静息电位的基础上发生的一次迅速、短暂、可向远处传播的电位波动。
简单来说,它是细胞兴奋的一种表现形式。
在神经细胞中,动作电位的产生与细胞膜上的离子通道的开闭密切相关。
当细胞处于静息状态时,细胞膜对钾离子的通透性较高,对钠离子的通透性较低,使得细胞内的电位相对较低,形成静息电位。
当细胞受到刺激时,细胞膜上的钠离子通道会迅速打开,大量钠离子内流,导致细胞膜内的电位迅速升高,超过零电位,形成动作电位的上升支。
随后,钠离子通道迅速关闭,钾离子通道打开,钾离子外流,使得细胞膜内的电位迅速下降,形成动作电位的下降支。
二、神经纤维的结构要理解动作电位沿神经纤维的传导,首先需要了解神经纤维的结构。
神经纤维由神经元的轴突和包裹在轴突外面的髓鞘组成。
轴突是神经元传出神经冲动的细长部分,它的细胞膜是动作电位传导的部位。
髓鞘则是由施万细胞形成的多层膜结构,它包裹在轴突外面,起到绝缘和保护的作用,并能加快动作电位的传导速度。
三、动作电位沿神经纤维传导的机制动作电位在神经纤维上的传导是一种不衰减的、连续的过程。
这是由于动作电位一旦产生,其所在部位的细胞膜就会出现去极化,使得相邻未兴奋部位的膜电位与兴奋部位之间形成电位差,从而产生局部电流。
局部电流会使相邻未兴奋部位的细胞膜去极化,达到阈电位时,触发新的动作电位产生。
这样,动作电位就会沿着神经纤维依次向前传导。
在有髓鞘的神经纤维上,动作电位的传导方式是跳跃式传导。
由于髓鞘的存在,离子通道主要集中在郎飞结处。
动作电位只能在郎飞结处产生和传导,从而大大提高了传导速度。
四、动作电位传导的特点1、双向传导动作电位可以沿着神经纤维向两个方向传导,这意味着刺激神经纤维的任何一点,产生的动作电位都可以向两侧传播。
2、不衰减性动作电位在传导过程中,其幅度和波形不会因为传导距离的增加而减小或改变。
这是因为动作电位的产生是“全或无”的,一旦产生,其幅度就达到最大值,并且在传导过程中不会因为能量的消耗而减小。
有关动作电位和静息电位疑难问题例析
0
有 关 动 作 电 位 和 静 息 电 位 疑 难 问 题 例 新
■ 王 巧英
动作 电位是指可兴奋细胞在受到适当刺激 后细 胞膜对N a + 的通透性增加 , N a + 内流 , 细胞膜在静 息电 位 的基础上发生的迅速而短暂的 、可向周围扩布的 电位波动 。这种 电位波动也可称为神经冲动或者兴 奋 。许多教师在该块 内容上的理解也模糊不清或者 存在误解 。下面针对有关疑难问题利用例题进行分 析, 以供参 考。
( 作者单位 : 湖 南省 张 家界 桑 植 四 中)
该题答 案选 D。因为示 波器的垂直偏转 方向是 可人为调节 的。总之双相 电位 曲线两个波峰方向是 相反 的 , 代表膜外两点先 后兴奋 而产生 负电位 , 导致 两次 电流方 向相反 。至于哪一个波峰在x 轴 上方 , 哪
>
0 纤维在 N a + 浓度 不 同 "  ̄- 2 d n 的 两 种 海 水 中 受 刺 - 6 ~ o 激 后 的膜 电位 变 化 ” 情况。 下 列 描 述 错 误
} {
的是(
) 。
暑 脚
A . 曲线a 代表正常海水中膜电位 的变化 ; B . 两 种海水 中神经纤维 的静息 电位相同 ; C . 低N a + 海 水 中神 经纤维 静息时 , 膜 内N a + 浓 度 高于膜外 ; D . 正常海水 中神经纤维 受刺 激时 , 膜C b N a + 浓度
高于膜内。 解析 : 神经元 细胞 膜受 到一定 强度 的刺 激后 , 钠离子通 道打开 , 钠离子大量内流导致膜 电位 由“ 外 正 内负 ” 变为 “ 外负 内正 ” , 所以a 可 以表示正 常电位 变化 ;静 息电位由图可知是相 同的,均为 “ 外正内 负” 。答案是C 。
神经干动作电位与神经纤维动作电位比较
2.神经干动作电位是神经兴奋的客观标志,给具有兴奋性的神经干以一定强度的刺激,会产生动作电位并传导。
在神经细胞外面,已兴奋部位的膜外电位负于静息部位。
当神经冲动通过后,兴奋处的膜外电位又恢复到静息时的水平。
所以兴奋部位和邻近部位之间可出现电位差,用引导电极引导出此电位差,输入到示波器,则可记录到动作电位的波形。
本实验采用细胞外记录法,可引导出坐骨神经的复合动作电位。
3.经纤维兴奋的标志是产生一个可以传导的动作电位,它以局部电流或跳跃式传导的方式沿神经纤维传导。
其传导速度取决于神经纤维的直径、内阻、有无髓鞘等因素。
坐骨神经-腓神经为一混合神经干,其动作电位是由一群不同兴奋阈值、传导速度和幅值的电位总和而成,为复合动作电位。
蛙类坐骨神经干中以Aa类纤维为主,传导速度大约35~40m/s。
测定神经冲动在神经干上传导的距离和通过这些距离所需的时间,即可计算出该神经干兴奋传导的速度。
4.动作电位在神经纤维上的传导有一定的速度。
不同类型的神经纤维,其传导速度各不相同,取决于神经纤维的直径、有无髓鞘、环境温度等因素。
蛙类坐骨神经干中以Aα类纤维为主,传导速度大约35~40m/s。
测定神经冲动在神经干上传导的距离(d)与通过这一距离所需的时间(t),即可根据V=d/t求出神经冲动的传导速度。
5.神经纤维的兴奋部位相对于未兴奋部位来说呈负电位,两点之间存在电位差,通过单极或双极电极的引导在记录系统上进行显示和分析。
由于采用的是胞外记录的方法,因而在单极记录时,测得的动作电位实际上是组成神经干中的每根神经纤维兴奋后的超射值在神经干表面的叠加。
即此动作电位是一复合波,其上升相、下降相及峰值不是相应的单一动作电位波形的去极化相、复极化相及峰电位。
在双极记录时,测得的波形实际上是两个记录电极的电位差,与单一动作电位波形相差更大,这使问题的分析更加复杂。
动物实验制作的坐骨神经腓肠肌标本中,神经干是由具有不同生理特性的不同种类神经纤维所组成,故复合动作电位记录的是复合波。
动作电位全或无的原因_解释说明
动作电位全或无的原因解释说明1. 引言1.1 概述本文主要探讨的是动作电位全或无的原因解释说明。
在神经系统中,动作电位是神经细胞传递信号的基本单位,它负责将电信号快速传导至神经元末梢并触发相应的生理反应。
然而,值得注意的是,并非所有动作电位都具有相同特点,有些动作电位呈现全或无的性质,即要么完整发生,要么完全不发生。
本文将深入解释这种现象的原因,并分析影响动作电位全或无性质的各种因素。
1.2 文章结构为了系统地探讨动作电位全或无性质的原因,本文分为五个主要部分:引言、动作电位全或无的原因解释说明、影响动作电位全或无的因素分析、动作电位失去完全性的生理和病理意义以及结论与展望。
在引言部分中,我们将对文章进行概述,并介绍其结构和目标。
1.3 目的本文旨在深入探讨为何某些情况下动作电位呈现全或无性质。
通过对相关研究成果和观点进行综合分析,本文将详细解释动作电位的定义和特点,探讨全或无原理解释以及膜电位阈值和激活门控机制。
此外,我们还将分析离子通道异常、细胞外离子浓度、温度和药物对动作电位全或无性质的影响,并研究动作电位失去完全性在神经系统中的影响以及引发疾病的关联性。
最后,我们将总结已有的研究结果和观点,并展望未来该领域可能涉及的研究方向。
通过这篇长文的撰写,我们希望为读者提供一个全面而深入的认识,增进对动作电位全或无性质的理解,并为相关领域的进一步研究提供一定的启示和指导。
2. 动作电位全或无的原因解释说明2.1 动作电位的定义和特点:动作电位是神经元细胞膜内外离子浓度不平衡引起的一种电生物学现象。
在神经元兴奋过程中,当刺激超过一定阈值时,细胞膜上的离子通道被激活,产生快速变化的离子流进出细胞,导致细胞内外电势差发生短暂逆转。
这个电势逆转产生并沿着神经纤维传播,并被称为动作电位。
动作电位具有以下特点:- 快速:动作电位发生迅速,持续时间较短。
- 全或无:当刺激超过阈值时,动作电位会以一定幅度发生,并且不随刺激强度而改变。
局部电位与动作电位的区别 及产生的原理
局部电位与动作电位的区别及产生的原理动作电位局部电位
刺激由阈上刺激引起由阈下刺激引起
结果可导致该细胞去极化,产生
动作电位
可导致受刺激的膜局部出现一个较小的膜的
去极化,不能发展为动作电位
特点①“全或无”现象②脉冲式
传导③时间短暂
①不是“全或无”的②电紧张扩布③没有不
应期,可以叠加:包括时间总和及空间总和
原理详见下也是Na+内流所致,只是阈下刺激时,Na+通道开放的数目少,Na+内流少而已
原理
①静息电位
K+的外移(K+通道开放)停止,几乎没有Na+的内移(Na+
通道关闭)
②阈电位造成膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位
兴奋的标志细胞膜两侧出现电变化
②动作电位上升支膜对Na+通透性↑,超过了对K+的通透性。
Na+向膜内易化扩散(Na+内移)
④锋电位(超
射)
大多数被激活的Na+通道进入失活状态,不再开放绝对不应期Na+通道处于完全失活状态
相对不应期一部分失活的Na+通道开始恢复,部分Na+通道仍处于失活状态
⑤动作电位下
Na+通道失活、K+通道开放(K+外流)
降支
复极时迅速外流的K+蓄积在膜外侧附近,暂时阻碍了K+的⑥负后电位
外流
⑦正后电位生电性钠泵作用的结果
极化指静息状态下,膜两侧所保持的内负外正的状态
超极化指静息时膜内外电位差的数值向膜内负值加大的方向变化
去极化或除极
膜内外电位差的数值向膜内负值减小的方向变化
化
复极化指细胞去极化后,向正常安静时膜内所处的负值恢复的过程。
关于动作电位中去极化反极化复极化的区分
关于动作电位中去极化反极化复极化的区分浙科版⾼中⽣物教科书中,对有关动作电位的上升⽀和下降⽀没有明确的定义性的划分,因此在平时的练习题和参考书中,经常出现相互⽭盾、不统⼀的说法。
上⽹检索的有关“去极化、反极化、复极化、静息、极化”的定义,也有很多分歧。
例如,下列是有关⼀位⽹友的整理:五年制蓝⽪7版的去极化解释为“RP电位减⼩的过程或状态为去极化”⼈卫配套的同步练习认为⼀个AP是“极化-去极化-反极化-复极化-超极化-恢复”过程⼈卫09版西综辅导⽣理分册认为反极化是去极化的⼀部分翟中和主编《细胞⽣物学》中细胞⽣理和北医的Medicine Master的《⽣理学》默认整个升⽀为去极化《奈特⽣理学图谱》没有说明⼋年制和Guyton的书不在⼿边。
那究竟是前者包含后者还是前者与后者共同组成⼀个升⽀可以看出,对于划分,⼤学教材也不统⼀。
由于缺乏最新版⼤学教材,也⽆从知晓最近是否对此有了明确的划分。
遂现将检索到的相关内容整理如下:动作电位形成条件:①细胞膜两侧存在离⼦浓度差,细胞膜内K+浓度⾼于细胞膜外,⽽细胞外Na+、Ca2+、Cl-⾼于细胞内,这种浓度差的维持依靠离⼦泵的主动转运。
(主要是Na+-K+泵的转运)。
②细胞膜在不同状态下对不同离⼦的通透性不同,例如,安静时主要允许K+通透,⽽去极化到阈电位⽔平时⼜主要允许Na+通透。
③可兴奋组织或细胞受阈刺激或阈上刺激。
形成过程 ≥阈刺激→细胞部分去极化→Na+少量内流→去极化⾄阈电位⽔平→Na+内流与去极化形成正反馈(Na+爆发性内流)→基本达到Na+平衡电位(膜内为正膜外为负,因有少量钾离⼦外流导致最⼤值只是⼏乎接近钠离⼦平衡电位)(形成动作电位上升⽀)。
膜去极化达⼀定电位⽔平→Na+内流停⽌、K+迅速外流(形成动作电位下降⽀)。
形成机制 动作电位上升⽀——Na+内流所致。
动作电位的幅度决定于细胞内外的Na+浓度差,细胞外液Na+浓度降低动作电位幅度也相应降低,⽽阻断Na+通道(河豚毒)则能阻碍动作电位的产⽣。
与动作电位有关问题的辨析
与动作电位有关问题的辨析灵璧中学常志敏动作电位是指可兴奋细胞在受到适当刺激后,其细胞膜在静息电位的基础上发生的迅速而短暂的、可向周围扩布的电位波动。
这种电位波动也可称为神经冲动或者兴奋。
动作电位的产生、传导与传递都牵涉到分子生物学、动物生理学等方面的机理,是高中生物学教学中中的一大难点,同时也是近几年高考的热点。
下面就与动作电位有关的疑难问题进行辨析,以供各位老师参考。
1.外部溶液中Na+、K+浓度对膜电位及兴奋性的影响静息电位接近于K+的平衡电位,主要受膜内外的K+浓度差影响。
动作电位接近于Na+平衡电位,主要受膜内外的Na+浓度差影响。
将离体神经置于较低Na+浓度的溶液中,该神经所能产生的动作电位幅度降低,静息电位幅度变化不大,兴奋性降低。
兴奋性降低的原因是细胞内外Na+浓度差减小,Na+内流速度降低,再生性地激活Na+通道难度增大。
反之,适当降低细胞外液中K+浓度,则使静息电位绝对值降低,而对动作电位影响不大,兴奋性增高。
原因是静息电位绝对值降低后去极化到阈电位的难度降低。
有人认为外部溶液中Na+浓度降低,会导致膜外正离子减少,也就是正电荷减少,从而导致膜内电位相对升高,也就是静息电位会升高。
这种观点的错误在于没有理解通常情况下溶液本身是不可能带电的,减少溶液中Na+浓度只能是通过减少Na盐的配比来达成。
换句话说,一种溶液中Na+减少,要么是相应的阴离子也减少,要么是另一种正离子增多,不可能人工配置出一杯带负电荷的溶液。
只有在细胞膜存在的情况下,选择性地让膜外Na+进入细胞而减少,但相应负离子不能进入而不减少,此时才会使膜内电位升高。
2.从神经元两端向中间传导的两个动作电位相遇后为什么会抵消2010年山东高考卷《理科综合能力测试》第25题有一个小题问到:“若某动物离体神经纤维在两端同时受到刺激,产生两个同等强度的神经冲动,两冲动传导至中点并相遇后会如何?”答案是会抵消或停止传导。
这与电压门控Na+通道特性有关。
【生理学】如何分析动作电位的变化?
【生理学】如何分析动作电位的变化?展开全文昨天我们讲解了如何分析细胞膜静息电位和兴奋性的变化,在具体分析的基础上,为大家总结出了下列对我们做题非常有用的规律:(1)K+一定是K+外流;(2)细胞膜对K+的通透性↑→K+外流↑;(3)细胞膜两侧K+的浓度差↑→K+外流↑.细胞膜两侧K+的浓度差↑见于增加细胞内K+的浓度、或减少细胞外K+的浓度;(4)分析静息电位的变化主要看K+外流的程度,K+外流↑→静息电位的值(绝对值)↑。
也可以看钠泵是否被抑制,当缺氧、使用哇巴因等钠泵抑制剂时会导致钠泵受到抑制,因此静息电位的值(绝对值)会减小;(5)静息电位的值(绝对值)↑→静息电位与阈电位的距离越远→细胞膜上处于备用状态的通道的数量↑;(6)静息电位与阈电位距离越远→兴奋性↓,静息电位与阈电位距离越近→兴奋性↑,但静息电位与阈电位距离过近→兴奋性↓.这是昨天的例题:【例题】细胞外液中K+浓度轻度降低将使:A.细胞兴奋性增高B.静息电位值减小C.静息电位值增大D.细胞兴奋性减小【分析】细胞外液中K+浓度轻度↓→细胞膜内外K+浓度差↑→K+外流↑→静息电位的值(绝对值)↑→静息电位与阈电位的距离越远→细胞膜的兴奋性↓.【答案】CD--------------------------------我们来看今天的内容-----------------------------------如何分析动作电位的音频在这里来自天天师兄00:0019:33点击上述音频边听边看哦~听完一遍一定要自己再梳理一遍讲义哦!分析细胞动作电位的幅度1.动作电位是针对可兴奋细胞(神经细胞、肌细胞、部分腺体细胞)而言的.可兴奋细胞在静息电位的基础上,受到一个有效刺激(阈刺激或阈上刺激)时,细胞膜去极化达到阈电位后,膜电位会出现一次迅速而短暂的电位波动,这种电位变化称为动作电位.动作电位的组成包括去极相的上升支和复极相的下降支,上升支和下降支组成了锋电位,是动作电位的标志.2.对于神经细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞中的快反应细胞(心室肌细胞、浦肯野纤维)来说,形成动作电位上升支的原因是大量Na+内流;对于消化道平滑肌细胞、心肌细胞中的慢反应细胞(窦房结、房室结)来说,形成动作电位上升支的原因是大量Ca2+内流.3.由于细胞膜去极化达到阈电位以后,会使得细胞膜上的大量Na+通道或Ca2+通道迅速开放(正反馈效应),可导致细胞膜对Na+或Ca2+的通透性瞬间增大,加上它们的电化学驱动力远远大于K+的电化学驱动力,因此大量正电荷内流进入细胞的效应成为了主要效应,即形成了动作电位的上升支,此时细胞膜内的正电荷大于细胞膜外,因此动作电位中电场力是从细胞内指向细胞外的,它与Na+或Ca2+内流的方向相反,因此在Na+或Ca2+内流的过程中总有一个时刻化学驱动力和电场驱动力达到平衡,此时Na+或Ca2+的净内流为0,则形成了Na+或Ca2+的平衡电位(ENa或ECa).4.动作电位的幅度即上升支的幅度,就是锋电位的大小,其等于静息电位的值(绝对值)和ENa之和、或静息电位的值(绝对值)和ECa之和.静息电位的值如何变化需要分析EK,即分析K+的外流程度,这个在昨天已经讲述(点击此文字可以查看昨天微信公众平台推送的内容:如何分析静息电位、兴奋性的变化?).ENa或ECa如何变化需要分析Na+或Ca2+的内流程度,离子跨细胞膜流动的程度在昨天已经讲述,即与两个因素密切相关:(1)细胞膜对该离子的通透性.通透性↑→离子跨细胞膜流动↑;(2)细胞膜内外离子的浓度差.细胞膜内外离子的浓度差↑→化学驱动力↑→离子跨细胞膜流动↑.5.综上,我们可以得出下列对我们做题非常有用的规律:(1)Na+、Ca2+一定是Na+、Ca2+内流;(2)细胞膜对Na+、Ca2+的通透性↑→Na+、Ca2+内流↑.细胞膜对Na+、Ca2+的通透性↑见于细胞膜上处于备用状态的Na+、Ca2+通道数量↑;(3)细胞膜两侧Na+、Ca2+的浓度差↑→Na+、Ca2+内流↑.细胞膜两侧Na+、Ca2+的浓度差↑见于增加细胞外Na+、Ca2+的浓度、或减少细胞内Na+、Ca2+的浓度;(4)动作电位的幅度、动作电位上升支的幅度、锋电位的幅度都是指同一个意思,分析它们的幅度大小时需要看静息电位的值(绝对值)和ENa之和、或静息电位的值(绝对值)和ECa之和.之和↑→幅度↑;(5)对于神经细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞中的快反应细胞(心室肌细胞、浦肯野纤维)来说,我们关注ENa;对于消化道平滑肌细胞、心肌细胞中的慢反应细胞(窦房结、房室结)来说,我们关注ECa.(6)静息电位的值(绝对值)↑→静息电位与阈电位距离越远→细胞膜上处于备用状态的Na+、Ca2+通道数量↑→细胞膜对Na+、Ca2+的通透性↑→Na+、Ca2+内流↑→ENa、ECa↑;静息电位的值(绝对值)↓→静息电位与阈电位距离越近→细胞膜上处于备用状态的Na+、Ca2+通道数量↓→Na+、Ca2+内流↓→ENa、ECa↓.6.请看一道例题:【例题】细胞外液中K+浓度轻度降低将使:A.细胞兴奋性减小B.静息电位值减小C.锋电位值增大D.动作电位的幅度增大【分析】细胞外液中K+浓度轻度↓→细胞膜内外K+浓度差↑→K+外流↑→静息电位的值(绝对值)↑→静息电位与阈电位的距离越远→细胞膜的兴奋性↓,所以B错误、A正确.由于静息电位与阈电位的距离越远→细胞膜上处于备用状态的Na+、Ca2+通道数量↑→细胞膜对Na+、Ca2+的通透性↑→Na+、Ca2+内流↑→ENa、ECa↑.锋电位的值就是动作电位的幅度、就是动作电位上升支的幅度,其等于静息电位的值(绝对值)和ENa之和、或静息电位的值(绝对值)和ECa之和,本题中静息电位的值(绝对值)↑,而ENa、ECa也是↑,因此它们之和↑,所以CD正确.【答案】ACD。
动作电位--有关疑难问题例析
动作电位有关疑难问题例析动作电位是指可兴奋细胞在受到适当刺激后,其细胞膜在静息电位的基础上发生的迅速而短暂的、可向周围扩布的电位波动。
这种电位波动也可称为神经冲动或者兴奋。
浙科版教材中关于动作电位的产生传导和传递的内容十分注重科学性,改正了以前版本教材的一些错误观点。
但限于篇幅及学生的阅读层次,有关内在机理的解释不是很详尽,加上各种版本教参说法不一致,导致许多教师在该块内容上也模糊不清或者存在误解。
下面针对有关疑难问题利用例题进行分析,以供参考。
1动作电位的检测例题1(“2009上海生物高考试卷”28题):神经电位的测量装置如右上图所示,其中箭头表示施加适宜刺激,阴影表示兴奋区域。
用记录仪记录A、B 两电极之间的电位差,结果如右侧曲线图。
若将记录仪的A、B两电极均置于膜外,其它实验条件不变,则测量结果是检测动作电位的记录仪可以是电流表或示波器,题干中所记录的单相电位反映的是膜内某点(A点)与膜外参考电极(B点电极)之间的电位差变化。
静息状态时,膜电位分布为外正内负,即膜外电位高于膜内。
当规定膜外为零电位(如膜外电极接地,其实B电极如果不接地,则B点兴奋时,该处电位也会发生变化,记录到的应是两次波动),则膜内为负电位。
电流表指针表现为向负方向偏转,波形表现为负值水平曲线。
兴奋时,电位发生反转,膜内电位高于膜外,然后很快又恢复为静息电位。
电流表指针表现为向正方向偏转一次又恢复,波形表现为一次正方向的单向波峰。
当两个电极均置于膜外时,静息状态下,两电极之间没有电位差,电流表指针不偏转,示波器表现为与X轴重合的水平曲线。
受刺激后A、B两点先后兴奋,电流表发生两次相反方向的偏转后归零,示波器上则可看到方向相反的两个波峰,这就是双相电位。
该题答案之所以选C而不选D,是因为根据题干单相电位图可知,当A点电位低于B点时,电流表指针向负方向偏转,示波器波形在X轴下方。
例题2(“2010年海南生物高考卷”第9题):将记录仪(R)的两个电极置于某一条结构和功能完好的神经表面,如右图,给该神经一个适宜的刺激使其产生兴奋,可在R上记录到电位的变化。
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几个与动作电位有关问题的辨析摘要动作电位的产生、传导与传递是高中生物学的重点和难点知识,本文就与之相关的几个问题进行了分析探讨。
关键词动作电位离子通道突触动作电位是指可兴奋细胞在受到适当刺激后,其细胞膜在静息电位的基础上发生的迅速而短暂的、可向周围扩布的电位波动。
这种电位波动也可称为神经冲动或者兴奋。
动作电位的产生、传导与传递都牵涉到分子生物学、动物生理学等方面的机理,是高中生物学教学中的一大难点,同时也是近几年高考的热点。
本文试就几个与动作电位有关的疑难问题进行辨析,以供师生参考。
1 Na+通道与K+通道在动作电位产生过程中的变化大部分的参考书认为神经元细胞膜在静息状态时Na+通道关闭,K+通道开放,K+外流至电化学平衡状态,在膜两侧形成外正内负的电位分布,也称极化状态。
受到适宜刺激时,K+通道关闭,Na+通道开放,Na+内流,所以导致去极化和反极化,形成外负内正的电位分布。
随之Na+通道关闭而K+通道开放,又由于K+外流导致复极化,恢复静息电位。
上述说法中关于离子的流动与电位分布的关系是基本正确的,但关于离子通道的变化描述却存在误解。
离子通道有许多种,根据其选择性可分为Na+通道、K+通道Ca+通道等。
而根据其门控机制不同,又可分为非门控通道、化学门控通道、电压门控通道、机械门控通道等。
静息电位与动作电位的产生主要与非门控通道与电压门控通道有关。
非门控通道始终处于开放状态,离子可以随时进出细胞,并不受外界信号的明显影响。
而电压门控通道则因膜电位变化而开启和关闭。
静息状态时细胞膜上的Na+与K+的电压门控通道均关闭,非门控K+通道开放(事实上该通道一直开放),此时细胞膜对K+的通透性大约是Na+通透性的50倍至100倍。
细胞膜内外的离子分布状况为:膜内有较多的K+和有机阴离子,膜外有较多的Na+和Cl-。
所以静息时的离子移动主要表现为膜内K+顺浓度差往外扩散,相应的阴离子不能通过细胞膜,形成外正内负的电位差。
该电位差阻止了K+进一步的外流,从而达到浓度差与电位差作用力相等的平衡状态。
因此静息电位接近于K+的平衡电位,但一定程度上受Na+内流的影响而略为偏低。
动作电位的产生则与电压门控通道的开放有关。
电压门控Na+通道有三种状态:备用、开放和失活。
备用是指通道关闭但可被膜去极化激活开放的状态,失活则是通道关闭且不能被去极化激活的状态。
电压门控K+通道则没有失活状态,只有关闭和开放状态。
静息时两种通道都关闭,适宜的刺激后,两种通道都由于膜的去极化达到一定程度(阈电位)而激活,即在短期内开放量达到最大值。
但电压门控Na+通道激活速度快,通透性上升幅度大,失活也快。
而电压门控K+通道激活速度慢,通透性上升幅度小,关闭也慢。
因此兴奋时首先是电压门控Na+通道激活,使得Na+通透性快速增加超过K+通透性,Na+内流而导致进一步的去极化以及反极化,形成动作电位的上升支,直至膜内电位接近于Na+平衡电位为止。
但继而电压门控Na+通道又迅速失活,此时电压门控K+通道也被激活,K+通透性又超过Na+通透性,K+外流而导致复极化。
恢复到静息电位后电压门控K+通道关闭,而电压门控Na+通道又恢复到备用状态,以迎接下一次兴奋。
阈电位以下的去极化只能使Na+通道少量开放,Na+少量内流,且不能再生性地使更多Na+通道开放,所以只能产生局部兴奋,不能形成动作电位。
动作电位产生过程中不同阶段离子通道开闭情况及离子通透性变化可结合图1总结如下(注:各种离子电导大小可反应通透性大小):①阶段代表静息状态时,只有非门控K+通道开放,K+通透性远大于Na+通透性。
②阶段代表外界刺激导致膜去极化至阈电位,使电压门控Na+通道激活开放,Na+通透性超过K+通透性,发生快速的去极化与反极化。
③阶段电压门控Na+通道失活,电压门控K+通道激活,K+通透性超过Na+通透性,此时即复极化时期。
④阶段电压门控K+通道关闭,电压门控Na+通道恢复到备用状态,离子通透性恢复到与①阶段相同。
2 Na+—K+泵在动作电位产生过程中的作用从上文描述可知,动作电位产生过程中各种离子的流动都是顺浓度差的易化扩散,那么Na+—K+泵在该过程中有没有作用,以及起到何种作用呢?对于该问题,有些参考资料认为Na+—K+泵的活动是导致复极化的原因。
这种观点其实是错误的。
复极化是电压门控K+通道激活使K+顺浓度差快速外流的结果。
Na+—K+泵的作用是主动转运Na+和K+,即把Na+运出细胞同时把K+运进细胞,其速度比K+外流慢得多,不可能是复极化的主要原因。
并且每次转运的Na+和K+又接近相等,一般不伴随电位明显变化。
只在膜内Na+浓度过大时,才会使泵出的Na+多于K+,最多可达到3:2,从而使膜电位在复极化以后向超极化方向变化,即膜内电位朝负值增加的方向变化。
Na+—K+泵对于维持膜两侧的离子浓度差非常重要,因为每兴奋一次,必然有少量K+外流和Na+内流,使得膜内外两种离子的浓度差减少。
如果没有Na+—K+泵的主动转运,离子浓度差势必持续减少,直至不能产生兴奋。
因此,每产生一次动作电位后的静息期,Na+—K+泵就会启动,从而始终维持一定的离子浓度差。
这也就是兴奋需要消耗能量的原因,动作电位的产生虽不直接消耗ATP,但消耗了离子势能,而离子势能的储备需要消耗ATP。
3 外部溶液中Na+、K+浓度对膜电位及兴奋性的影响静息电位接近于K+的平衡电位,主要受膜内外的K+浓度差影响。
动作电位接近于Na+平衡电位,主要受膜内外的Na+浓度差影响。
将离体神经置于较低Na+浓度的溶液中,该神经所能产生的动作电位幅度降低,静息电位幅度变化不大,兴奋性降低。
兴奋性降低的原因是细胞内外Na+浓度差减小,Na+内流速度降低,再生性地激活Na+通道难度增大。
反之,适当降低细胞外液中K+浓度,则使静息电位绝对值降低,而对动作电位影响不大,兴奋性增高。
原因是静息电位绝对值降低后去极化到阈电位的难度降低。
有人认为外部溶液中Na+浓度降低,会导致膜外正离子减少,也就是正电荷减少,从而导致膜内电位相对升高,也就是静息电位会升高。
这种观点的错误在于没有理解通常情况下溶液本身是不可能带电的,减少溶液中Na+浓度只能是通过减少Na盐的配比来达成。
换句话说,一种溶液中Na+减少,要么是相应的阴离子也减少,要么是另一种正离子增多,不可能人工配置出一杯带负电荷的溶液。
只有在细胞膜存在的情况下,选择性地让膜外Na+进入细胞而减少,但相应负离子不能进入而不减少,此时才会使膜内电位升高。
4动作电位的传导为什么不能达到电流在金属导线中的传导速度动作电位虽然以电信号形式在神经纤维上传导,但其速度远远低于电流在金属导线中的传导速度,这是为什么呢?原来神经元上产生动作电位的兴奋位点与周围未兴奋区段所形成的电位差非常小,不足以在整个神经纤维上形成如同金属导线连通电源一样的电流,而只能与邻近的未兴奋段形成局部电流,该局部电流导致未兴奋部位去极化,从而激活该部位电压门控Na+通道,相当于刺激相邻部位也产生一个动作电位。
紧接着相邻部位又与下一个部位产生局部电流,依次循环下去,也就相当于动作电位逐点地传导开来。
因为不只是离子在溶液中受电场力驱动沿单一方向移动,还牵涉到离子通道的开闭以及离子的跨膜运动,自然比普通的电流要慢得多。
当然,只有无髓神经纤维才是这种“逐点式”传导,其传导速度与神经纤维直径成正相关,因为神经纤维直径越大,则电阻越小,局部电流强度也就越大,相邻部位的去极化以及电压门控Na+通道的激活也越快。
而有髓鞘的神经纤维则是“跳跃式”的传导,这是因为附着在神经纤维外的髓鞘是不导电以及不允许离子通过的,只有在无髓鞘的部位即郎飞结处能与细胞外液接触,也只有这些部位才能产生动作电位。
相当于兴奋只能在郎飞结之间“跳跃式”传导,传导速度大大超过“逐点式”传导,不过依然比电流速度要慢很多。
5 从神经元两端向中间传导的两个动作电位相遇后为什么会抵消2010年山东高考卷《理科综合能力测试》第25题有一个小题问到:“若某动物离体神经纤维在两端同时受到刺激,产生两个同等强度的神经冲动,两冲动传导至中点并相遇后会如何?”答案是会抵消或停止传导。
这与电压门控Na+通道特性有关。
前文提到动作电位产生过程中电压门控Na+通道先是处于激活状态,激活后又迅速失活,这段时间内不可能再次产生动作电位,称为绝对不应期。
只有在复极化后期电压门控Na+通道恢复到备用状态后,才有可能再次接受刺激产生兴奋。
当兴奋部位通过局部电流刺激相邻未兴奋部位产生动作电位时,原兴奋部位正处于绝对不应期内,不能再对局部电流的刺激产生反应。
待到原兴奋部位恢复正常后,则动作电位已经传导到足够远的区段,不能再通过局部电流刺激原兴奋部位了。
因此兴奋只能逐点往前传导,不可能在相邻两点之间来回传导。
从神经元两端向中间传导的两个动作电位,在传导到相遇点时,旁边的相邻部位恰恰都是刚刚兴奋过而正处于不应期的部位,因此传导就会停止。
对于有髓纤维来说,这个问题还可以有另一种情况,那就是神经纤维两端兴奋点之间刚好有偶数个郎飞结,当兴奋同时传导至中间两个郎飞结时,这两点都处于反极化状态,电位差为0,不能产生局部电流,所以抵消了。
总之,不管是无髓纤维还是有髓纤维,也不论两端之间相隔多少个郎飞结或可兴奋点,当动作电位从两端向中间传导,相遇后要么停止传导,要么相互抵消,不会有例外。
即使两个动作电位不是同时产生也是如此。
6兴奋性突触后电位与动作电位相同吗兴奋在不同神经元之间通过突触结构传递。
经典的突触包括突触前膜、突触后膜与突触间隙。
兴奋传导至上一个神经元末梢时,引发突触前膜释放神经递质,神经递质经突触间隙扩散至突触后膜,与后膜上受体结合而导致膜电位的变化。
神经递质分为抑制性递质和兴奋性递质,分别导致后膜发生超极化和去极化。
前者称为抑制性突触后电位,后者称为兴奋性突触后电位。
兴奋性突触后电位是否与动作电位相同呢?其实不然。
动作电位的产生与电压门控通道有关,其特点是“全或无”,即电压门控通道要么不能被激活而导致动作电位不能产生,要么能被激活而几乎全部开放,表现出相同大小的动作电位。
动作电位可以在神经纤维上传导,不随传导距离增加而减弱,同一神经元上两个动作电位相遇以后会抵消或停止传导。
而突触后膜上则没有电压门控通道,只有化学门控通道。
化学门控通道的开放数量与其所结合的递质成正相关,因此不表现出“全或无”的特点。
兴奋性突触后电位是由于化学门控Na+(或Ca+)通道开放使Na+(或Ca+)内流而形成,这种电位不能传导,只能在局部扩布并逐渐减弱直至消失。
多个兴奋性后电位相遇可以叠加,而不是抵消。
当兴奋性突触后电位累加达到一定强度,通过局部电流形式刺激轴突的始段产生动作电位才可以沿神经纤维继续传导。