动作电位的传导共34页文档

动作电位

细胞膜两侧的离子呈不均衡分布，膜内的钾离子高于膜外，膜内的钠离子和氯离子低于膜外，即胞内为高钾、低钠、低氯的环境。此外，有机阴离子仅存在于细胞内。在安静状态下，细胞膜对钾离子通透性大，对钠离子通透性很小，仅为钾离子通透性的1/100~1/50，而对氯离子则几乎没有通透性。因此，细胞静息期主要的离子流为钾离子外流。钾离子外流导致正电荷向外转移，其结果导致细胞内的正电荷减少而细胞外正电荷增多，从而形成细胞膜外侧电位高而细胞膜内侧电位低的电位差。可见，钾离子外流是静息电位形成的基础，推动钾离子外流的动力是膜内外钾离子浓度差。

钾离子外流并不能无限制地进行下去，因为随着钾离子顺浓度差外流，它所形成的内负外正的电场力会阻止带正电荷的钾离子继续外流。当浓度差形成的促使钾离子外流的力与阻止钾离子外流的电场力达到平衡时，钾离子的净移动就会等于零。此时，细胞膜两侧稳定的电位差称为钾离子的平衡电位。

根据物理化学能斯特公式，只要知道细胞膜两侧钾离子的浓度差，就可计算出钾离子的平衡电位。如果人工改变细胞膜外钾离子的浓度，当浓度增高时测得的静息电位值减小，当浓度降低时测得的静息电位值增大，其变化与根据能特斯公式计算所得的预期值基本一致。科学家注意到根据公式计算出钾离子平衡电位还是与实际测量出的静息电位有很小的一些差别的，测定值总是比计算值负得少。这是由于膜对钠离子和氯离子也有很小的通透性，它们的经膜扩散（主要指钠离子的内移），可以抵销一部分由钾离子外移造成的电位差数值。

静息状态下钾离子的外流是构成静息电位的主要因素。一般细胞内钾离子的浓度变化非常小，因此造成细胞内外钾离子浓度差变动的主要因素是细胞外的钾离子浓度。如果细胞外钾离子浓度增高，可使细胞内外的钾离子浓度差减小，从而是钾离子向外扩散的动力减弱，钾离子外流减少，结果是静息电位减小。反之，则使静息电位增高。这个实验也进一步说明，形成静息电位的主要离子就是钾离子。

动作电位的传导

标本的制备
剪除躯干上部及内脏
图4-1-4 剥去皮肤
坐骨神经干制备
• 蟾蜍毁脑脊髓，去上肢和内脏，下肢剥皮浸于任氏液中。 •蟾蜍下肢背面向上置于蛙板上，剪去尾椎；标本腹面向上，用玻璃分针分离脊柱两侧神经丛，用线在近脊柱处结扎，剪断神经；将神经干从腹面移向背面。标本背面向上固定，从大腿至跟腱分离坐骨神经。坐骨神经标本置任氏液中备用。
6. 根据你的结果推测蛙的坐骨神经干中的神经纤维主要属于那种类型的纤维？ 7. 将神经干标本置于4℃的任氏液中浸泡后，神经冲动的传导速度有何改变?为什么? 8. 什么是绝对不应期和相对不应期？刺激落到相对不应期内时，其动作电位的幅值为什么减小？ 9. 为什么在绝对不应期内，神经对任何强度的刺激都不再发生反应？ 10. 绝对不应期的长短有什么生理学意义？ 11. 假如有一个神经的绝对不应期为2ms，那么这一神经每秒钟内最多可以发放多少次神经冲动？
n 1
2
Uth(V) Umax (V)
υ (m/s) Ap1 (mV) Ap2 () Dp1 (ms) Dp2 () Am (ms) Dm (ms)
3
4 5 6
3.2 刺激电压1.2V，波宽0.1ms时，动作电位正相振幅Ap1±s mV 大于负相振幅Ap2±s mV，两者有显著性差异（ p<0.05)；动作电位正相时程 Dp1±s ms显著短于负相时程Dp2±s ms，两者有显著性差异（p<0.05)，见表1和图1、图2 。

神经干动作电位及其传导速度的测定

实验3 神经干动作电位及其传导速度的测定

【目的】

应用微机生物信号采集处理系统和电生理实验方法，测定蛙类坐骨神经干的单相、双相动作电位和其中Ａ类纤维冲动的传导速度，并观察机械损伤、药物对神经兴奋和传导的的影响。【原理】

用电刺激神经，在负刺激电极下的神经纤维膜内外产生去极化，当去极化达到阈电位时，膜产生一次在神经纤维上可传导的快速电位反转，此即为动作电位(action potential, AP)。神经纤维膜外，兴奋部位膜外电位相对静息部位呈负电性质，当神经冲动通过以后，膜外电位又恢复到静息时水平。

如果两个引导电极置于兴奋性正常的神经干表面，兴奋波先后通过两个电极处，便引导出两个方向相反的电位波形，称为双相动作电位。如果两个引导电极之间的神经纤维完全损伤，兴奋波只通过第一个引导电极，不能传至第二个引导电极，则只能引导出一个方向的电位偏转波形，称为单相动作电位。

神经干由许多神经纤维组成，故神经干动作电位与单根神经纤维的动作电位不同，神经干动作电位是由许多不同直径和类型的神经纤维动作电位叠加而成的综合性电位变化，称复合动作电位，神经干动作电位幅度在一定范围内可随刺激强度的变化而变化。

动作电位在神经干上传导有一定的速度。不同类型的神经纤维传导速度不同，神经纤维越粗则传导速度越快。蛙类坐骨神经干以Aa类纤维为主，传导速度大约30～40m/s。测定神经冲动在神经干上传导的距离（s）与通过这段距离所需时间（t），可根据n＝s/t求出神经冲动的传导速度。

【预习要求】

1．仪器设备知识参见第二章第三节 RM6240微机生物信号采集处理系统（或第四节PcLab和MedLab微机生物信号采集处理系统）。

动作电位k离子生理学

动作电位是神经元和肌肉细胞中的电信号，它们是神经和肌肉

细胞传递信息的基本方式。在动作电位的生成过程中，离子通道起

着关键作用，其中包括钠离子通道、钾离子通道等。在动作电位的

过程中，钠离子通道在细胞膜上打开，导致钠离子内流，使细胞内

部电位迅速升高，形成峰值。随后，钾离子通道打开，钾离子外流，使细胞内电位迅速下降，最终恢复到静息电位水平。这一过程是动

作电位的典型特征，它的传播是神经信号传递的基础。

从离子通道的角度来看，动作电位的生成与K离子通道密切相关。在动作电位的复极化阶段，K离子通道的打开导致K离子的外流，使细胞内部电位快速下降。K离子的外流是动作电位复极化的

主要机制之一，它对于动作电位的形成和传播起着至关重要的作用。

从生理学角度来看，动作电位的生成和K离子的参与是神经细

胞和肌肉细胞正常功能的基础。动作电位的形成和传播是神经信号

传递的基础，它们在神经系统中起着至关重要的作用。K离子通道

的打开和K离子的外流对于维持细胞内外离子平衡和动作电位的正

常传播至关重要。因此，从生理学角度来看，K离子在动作电位过

程中的作用不容忽视。

综上所述，动作电位的生成和K离子在其中的作用是一个复杂而精密的过程，它涉及到离子通道的开闭、离子内外流动态平衡等多个方面。从离子通道和生理学角度来看，K离子在动作电位中的作用是至关重要的。这些方面的理解有助于我们更深入地理解神经传导的机制和细胞内外离子平衡的调节。

第四讲电信号传导——动作电位

S6α螺旋区
Lidocaine 结合位点
髓鞘和跳跃传导
少突胶质细胞包裹轴突形成一个个髓鞘，迫使电流顺轴突流动，增加了动作电位的传导速度，称为跳跃传导。
去髓鞘疾病
1、多发性硬化（multiple sclerosis):病人经常抱怨无力，协调性差，视力以及言语能力受损。主要是中枢白质包括神经纤维的髓鞘的减少甚至消失引起神经传导减慢。该病反复发作，迁延不愈。
电压门控钠通道打开关闭机制
膜去极化，由-65mV到达-40mV时，膜内正电荷增加，电荷排斥作用，使蛋白结构发生变化，钠通道打开。而当电位恢复时，则使钠通道关闭。
电鳗为什么能放电？
人人都能放电，只是电太弱了（动作电位从-65mV到+40mV之间)。电鳗形成了特殊的放电器官。器官的细胞膜上含有大量钠通道，单个细胞产生的动作电位高，再加上细胞成串联排列，同时启动，可将电压差升到300V。
它能在纳摩尔浓度与钠通道结合，能完全阻断钠离子的内流, 导致神经元无法传递电信号，严重引起神经元的信号不能传到呼吸肌，引起呼吸麻痹，导致死亡。
除了TTX外还有许多其它的毒素能如石房蛤毒素从一种甲藻中提取。而以这些海藻为食的蚌、蚝等体内会富集这种毒素。有
时，甲藻爆长会导致“赤潮”，此时食用将是致命的。返回
动作电位：神经元膜传递电信号
神经元静息状态下，即不产生动作电位时，通过插入胞内微电极可以测定细胞膜内电位（Vm,膜电位）。此时电压表的读数稳定在-65mV，也就是静息电位。

神经干动作电位的引导和传导速度的测定

★
连接实验装置
Medlab-U系统记录蛙神经干动作电位实验配置参数
项目
参数
显示模式
示波器 (刺激器触发)
采样间隔
20us～25us
显示通道
1
2
3
放大器：
1
2
3
处理名称
神经干电位
传导速度
刺激标记
放大倍数上限频率时间常数
200～1000 1000Hz 0.02s
200～1000 1000Hz 0.02s
神经干动作电位及其传导速度测定装置示意图
t
通道1
R1 R2
t1
通道2
R3 R4
t2
V=s/(t2-t1) =s/t
实验步骤
制备蛙坐骨神经-胫腓神经标本连接实验装置实验参数设置启动刺激器，记录1、2通道动作电位寻找阈刺激和最大刺激强度夹伤1通道两电极之间的神经，记录1通道动作电位变化, 将脉冲数改为2，逐渐缩短间隔，测量绝对不应期将保存的数据打开,测量各指标及传导速度，打印
t1 t2
实验后处理
两引导电极相隔较远，上、下相动作电位完全分离
上相动作电位复极完成，下相除极同时开始
上相动作电位复极未完成，下相除极已开始
20~50 3000Hz DC
X轴压缩比 Y轴压缩比
200~250 ms/div

动作电位(讲解)

membrane 100 fold c. Reduces membrane capacitance d. Rate of passive spread is inversely proportionate to
membrane capacitance e. Distance that the current spreads down the inside of the
脱髓鞘疾病
1、多发性硬化（multiple sclerosis): 病人经常抱怨无力，协调性差，视力以及言语能力受损。主要是中枢白质包括神经纤维的髓鞘的减少甚至消失引起神经传导减慢。该病反复发作，迁延不愈。
2、格林—巴利综合症（Guilain-Barre syndrome):损坏外周神经中支配肌肉和皮肤的神经髓鞘。使支配肌肉和皮肤的轴突动作电位传导变慢或无效。患者伴有感染史，1～2周后患者出现双手和/或双足的无力，并逐渐向双上肢及双下肢发展，可伴有麻木感，病情严重时可以累及呼吸肌而导致呼吸困难，此时患者感到咳痰无力、气憋，若治疗不及时可危及生命。
1、记录值和计算值接近； 2、降低[Na+]o可降低锋电位的幅度，降低程度与计
算值基本一致； 3、河豚毒素（TTX）特异阻断Na+通道。
AP下降相的离子机制
膜电位达到Na+平衡电位水平
钠通道失活关
闭，钾通道大量开放 (在上升相已经少量开放)

神经生物学第三章动作电位

神经生物学第三章动作电位
第二节局部电位一、局部电位的概念和类型 1、电刺激引起的局部电位 2、感受器电位 3、突触电位 4、效应器电位 5、自发膜电位振荡 6、局部电流引起的膜电位变化二、
二、局部电位的特性 1、等级性 2、电紧张性扩布 3、总和性三、局部电位产生的离子机制
第三节动作电位
（绝对乏兴奋期）相对不应期超常期低常期
Cap.1
第三节 (略) 离子电导和Hodgkin-Huxley 模型
一离子电导二钾电导
三钠电导钠通道的快速激活和慢速失活化是两个独立的过程。
四 Hodgkin-Huxley 方程
(1)时相I 局部电流使膜电容放电，膜去极化，膜电流Im，和电容电流IG都为正，而丛几乎相等．离子电导很小。
Ach由胆碱和乙酰CoA所合成。胆碱乙酰化酶(choline acetylase)催化下列反应：
二生物胺类
(一)去甲肾上腺素交感神经的节后纤维的神经递质是去甲肾上腺素。在中枢神经系统中，去甲肾上腺素神经元
比较集中的位于低位脑干，如脑干网状结构、脑桥的蓝斑等。 (二)肾上腺素主要存在于延髓背区和外侧被盖区里 (三)多巴胺是一种抑制性神经递质，主要存在于黑质—纹状体，中脑边缘系统等部位。 (四)5—羟色胺主要位于低位脑干的中缝核
1. 过程：神经轴突的兴奋冲动，轴突终末去极化，钙离子进入突触前终末．突触小泡和突触

神经干动作电位及传导速度的测定-实验指导.

实验二神经干动作电位及传导速度的测定

【实验目的】

学习神经干动作电位的测定方法，观察动作电位的波形、时程、幅度，学会

测定动作电位的传导速度。

【实验原理】

神经干在受到有效刺激后，可以产生动作电位，标志着神经发生兴奋。如果在神经干另一端引导传来的兴奋冲动，可以引导出双相的动作电位，如在两个引导电极之间将神经麻醉或损坏，则引导出的动作电位即为单相动作电位。神经细胞的动作电位是以“全或无”方式发生的。坐骨神经干是由很多不同类型的神经

纤维组成的，所以，神经干的动作电位是复合动作电位。复合动作电位的幅值在一定刺激强度下是随刺激强度的变化而变化的。用蟾蜍坐骨神经-胫腓神经标本来观察神经干动作电位及其传导，测定神经兴奋传导速度。

【实验对象】

蟾蜍或蛙

【实验材料】

生物机能实验系统、神经标本屏蔽盒、蛙类手术器械、剪刀、手术剪、镊子、探针、玻璃分针、滴管、培养皿、烧杯、锌铜弓、棉花、缝线、任氏液。

【方法和步骤】

1.制备蟾蜍坐骨神经干标本

（1）破坏脑和脊髓取蟾蜍一只，用水洗净。左手握住蟾蜍，用示指压住

头部前端使头前俯。右手持探针从枕骨大孔垂直刺入，左右划动，横断脑和脊髓。再将探针刺入颅腔，左右搅动捣毁脑髓。然后将探针撤回向后伸入椎管破坏脊髓。当脑和脊髓完全破坏时，此时蟾蜍的呼吸停止，四肢松软。

（2）剪除躯干上部及内脏在骶髂关节水平以上 1.5～2.0cm处剪断脊柱。左手握蟾蜍后肢，使蟾蜍头与内脏下垂，右手持普通剪刀，沿脊柱断端两侧剪除内脏及头胸部，仅留下后肢、骶骨、脊柱及由它发出的坐骨神经。

（3）剥皮左手握脊柱断端，右手捏住其上的皮肤边缘，向下剥掉全部后

神经干动作电位及其传导速度的测定

实验3 神经干动作电位及其传导速度的测定

【目的】

应用微机生物信号采集处理系统和电生理实验方法，测定蛙类坐骨神经干的单相、双相动作电位和其中Ａ类纤维冲动的传导速度，并观察机械损伤、药物对神经兴奋和传导的的影响。【原理】

用电刺激神经，在负刺激电极下的神经纤维膜内外产生去极化，当去极化达到阈电位时，膜产生一次在神经纤维上可传导的快速电位反转，此即为动作电位(action potential, AP)。神经纤维膜外，兴奋部位膜外电位相对静息部位呈负电性质，当神经冲动通过以后，膜外电位又恢复到静息时水平。

如果两个引导电极置于兴奋性正常的神经干表面，兴奋波先后通过两个电极处，便引导出两个方向相反的电位波形，称为双相动作电位。如果两个引导电极之间的神经纤维完全损伤，兴奋波只通过第一个引导电极，不能传至第二个引导电极，则只能引导出一个方向的电位偏转波形，称为单相动作电位。

神经干由许多神经纤维组成，故神经干动作电位与单根神经纤维的动作电位不同，神经干动作电位是由许多不同直径和类型的神经纤维动作电位叠加而成的综合性电位变化，称复合动作电位，神经干动作电位幅度在一定范围内可随刺激强度的变化而变化。

动作电位在神经干上传导有一定的速度。不同类型的神经纤维传导速度不同，神经纤维越粗则传导速度越快。蛙类坐骨神经干以Aa类纤维为主，传导速度大约30～40m/s。测定神经冲动在神经干上传导的距离（s）与通过这段距离所需时间（t），可根据n＝s/t求出神经冲动的传导速度。

【预习要求】

1．仪器设备知识参见第二章第三节 RM6240微机生物信号采集处理系统（或第四节PcLab和MedLab微机生物信号采集处理系统）。

动作电位教学文档

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。

1Na+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。

动作电位的传导特点

动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。动作电位由峰电位（迅速去极化上升支和迅速复极化下降支的总称）和后电位（缓慢

的电位变化，包括负后电位和正后电位）组成。峰电位是动作电位的主要组成成分，因此

通常意义的动作电位主要指峰电位。

1、动作电位ap

⑴概念：可以激动非政府或细胞受阈上提振时，在静息电位基础上出现的快速、可以

爆冷、可以传播的细胞膜两侧的电变化。动作电位主要成分就是峰电位。

⑵形成条件：①细胞膜两侧存在浓度梯度差;②细胞膜在不同状态下对不同离子的通

透性不同;

③可以激动非政府或细胞受阈上提振。

⑶形成机制：动作电位上升支--na+内流所致;动作电位下降支--k+外流所致。

⑷动作电位特征：①产生和传播都就是“全或无”式的;②传播的方式为局部电流，

传播速度与细胞直径成正比;③动作电位就是一种快速、对称的电变化;④动作电位期间

na+、k+离子的跨膜中转就是通过地下通道蛋白展开的。

2、动作电位产生的原理。

(1)锋电位的下降支：细胞受惊时，膜对na+的通透性忽然减小，由于细胞膜外高na+，且膜内静息电位时原已保持着的负电位也对na+内流有著迎合促进作用--na+快速内流—先是导致膜内负电位的快速消失，但由于膜外na+的较为高浓度势能，na+稳步内安远，发生烟板。故锋电位的下降九支na+快速内流导致的。动力就是承电-化学梯度;天津市膜对

na+电导的快速减小，吻合于na+的均衡电位。

(2)锋电位的下降支：由于na+通道激活后迅速失活，na+电导减少;同时膜结构中电压门控性k+通道开放，k+电导增大;在膜内电-化学梯度的作用下，k+迅速外流。故锋电位的下降支是k+的外流所致。

医学基础知识：动作电位的传导原理

在细胞膜上任何一点产生的动作电位会不衰减地传播到整个细胞膜上，这称之为动作电位的传导。如果是发生在神经纤维上，传导的动作电位又称为神经冲动。为了让各位同学掌握该部分的知识点，专门给各位同学整理了相关的知识点帮助大家了解。

以神经元为例，动作电位沿轴突的传导是通过跨膜的局部电流实现的。给轴突的某一位点以足够强的刺激，可使其产生动作电位。此时该段膜内外两侧的电位差发生暂时的翻转，即由安静时膜内为负、膜外为正的状态转化为兴奋时的膜内为正、膜外为负的状态，称其为兴奋膜。兴奋膜与周围的静息膜(未兴奋的膜)无论在膜内还是膜外均存在有电位差，同时细胞膜的两侧的溶液都是导电的，所以兴奋膜与静息膜之间可发生电荷移动，这种电荷移动就是局部电流。在膜外侧，电流从静息膜流向兴奋膜;在膜内侧，电流由兴奋膜流向静息膜。结果使静息膜膜内侧电位升高而膜外侧降低，即发生了去极化。当去极化使静息膜的膜电位达到阈电位水平时，大量钠通道被激活，引起动作电位。此时，原来的静息膜转变为兴奋膜，继续向周围的静息膜传导。因此，所谓动作电位的传导实际上就是兴奋膜向前移动的过程。在受到刺激产生兴奋的轴突与周围静息膜之间都可以产生局部电流，因此可以向两个方向传导，被称之为动作电位的双向传导。

动作电位在传导过程中是不衰减的，其原因在于动作电位在传导时，实际上是去极化区域的移动和动作电位的逐次产生，每次产生的动作电位幅度都接近于钠离子的平衡电位，可见其传导距离与幅度是不相关的，因此动作电位幅度不会因传导距离的增加而发生变化。

神经干动作电位

神经干动作电位及其速度测定
坐骨神经干不应期测定
1
实验目的
观察坐骨神经干的单相、双相动作电位、双向性传导并测定其传导速度。观察机械损伤对神经兴奋和传导的影响学习绝对不应期和相对不应期的测定方法
2
动作电位的产生和传导
用电刺激神经，在刺激电极的负极下神经纤维膜内产生去极化，当去极化达到阈电位，膜上产生一次可传导的快速电位反转，即动作电位
4
双相动作电位 Biphasic Action Potential
细胞外引导电极
检流计
兴奋区
分示图
叠加图
5
单相动作电位Monophasic Action Potential
检流计细胞外引导电极
兴奋区
损伤区
6
刺激伪迹(Stimulus artifact)
刺激器地
+
－
放大器地
R-
i-
R+
i+
进入medlab实验：神经动作电位传导
刺激器
输入通道
+－
R1- Rr1+ R2-
R2+
S
Δt
传导速度测定 υ= SAC Δt
9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
设置相关系数
采样参数
刺激器参数
显示方式示波器
模式自动调幅

动作电位的传导共34页文档

动作电位

动作电位的传导

神经干动作电位及其传导速度的测定

动作电位k离子 生理学

第四讲电信号传导——动作电位

神经干动作电位的引导和传导速度的测定

动作电位(讲解)

神经生物学第三章动作电位

神经干动作电位及传导速度的测定-实验指导.

神经干动作电位及其传导速度的测定

动作电位教学文档

动作电位的传导特点

医学基础知识：动作电位的传导原理

神经干动作电位

动作电位k离子生理学