3 神经生物学 第三章 动作电位解析
【初中生物】初一生物复习资料之动作电位及其产生原理
【初中生物】初一生物复习资料之动作电位及其产生原理【—第一天生物之动作电位及其产生原理】下面是对生物中动作电位及其产生原理知识的讲解内容学习。
动作电位及其产生原理（1）动作电位：细胞膜受到刺激时，在静息电位的基础上发生一次可扩布的电位变化，称为动作电位。
动作电位可用上述微电极插入细胞内测量记录下来。
在测出静息电位的基础上，给予神经纤维一个有效刺激，此时在示波器屏幕上即显示出一个动作电位（如右图所示）。
动作电位包括一个上升相和一个下降相，上升相表示膜的去极化过程，此时膜内原有的负电位迅速消失，并进而变为正电位，即由－70～－90mv变为＋20～＋40mv，出现膜两侧电位倒转（外负内正），整个膜电位变化的幅度可达90～130mv。
其超出零电位的部分称为超射。
下降相代表膜的复极化过程，是膜内电位从上升相顶端下降到静息电位水平的过程。
神经纤维的动作电位，主要部分由于幅度大、时程短（不到2ms），电位波形呈尖峰形，称为峰电位（spikepotential）。
在峰电位完全恢复到静息电位水平之前，膜两侧还有微小的连续缓慢的电变化，称为后电位。
从细胞的生物电角度来看，动作电位与兴奋两者是同义语，而兴奋性是指细胞或组织产生动作电位的能力。
动作电位一旦产生，细胞的兴奋性也相应发生一系列改变。
从时程上来说，峰电位相当于细胞的绝对不应期；后电位的前段相当于相对不应期和超常期；后电位的后段相当于低常期（如下图所示）。
膜电位恢复到静息电位水平，兴奋性也就恢复正常。
（2）动作电位的产生原因及产生原理：刺激细胞膜后，首先是该部分细胞膜上的少量Na+通道打开，膜对Na+的通透性略有增加，少量Na+从膜中流出进入膜中，减少膜内外的电位差，称为局部去极化或局部电位，局部电位不能传递很远。
然而，当Na+内流将膜内的负电位降低到某一临界值时，受刺激部分膜上的所有Na+通道都被打开，导致膜对Na+的渗透率突然增加，因此膜外的Na+浓度差和电位差迅速流动，导致潜在行动的爆发。
简述动作电位的概念和产生机制
简述动作电位的概念和产生机制1. 动作电位是什么？动作电位，听起来很高大上的样子，其实就是神经细胞在接收到信号后，发出的一个“电流”波。
想象一下，这就像是你在热锅上的蚂蚁，突然被热水一烫，嗖的一下就窜了起来。
简单来说，动作电位是神经细胞传递信息的方式，没它可不行！它帮助我们的身体在各种情况下做出反应，从你打喷嚏到抬手抓东西，都是依赖这个小家伙的。
1.1 动作电位的基本特征动作电位有几个特点。
首先，它是个短暂而快速的现象，来得快去得也快，就像闪电一般。
其次，动作电位要么就发生，要么就不发生，没得中间状态，真是个干脆利落的家伙！最后，动作电位在神经元之间传递的时候，是不衰减的，就像是走在大街上，喊“免费午餐”那样，越喊越多人过来，热闹得很！2. 动作电位是如何产生的？好的，接下来我们聊聊动作电位的“幕后故事”。
它的产生过程，就像是一场精彩的电影，里面有惊险、有转折，绝对让你大呼过瘾！2.1 去极化阶段一切的开端，都是因为某个刺激，比如说有个小伙伴把你吓了一跳。
神经元膜的电位就会瞬间改变，这时候就发生了“去极化”。
就好比你在海边看到巨浪翻滚，瞬间的冲击感。
这个阶段，钠离子（Na⁺）像打了鸡血似的，迅速冲进细胞，让内部变得更加正电。
这一切就像是在点燃一把火，噼里啪啦地开始燃烧。
2.2 复极化阶段然后，事情开始变得有趣了。
钠离子疯狂涌入后，细胞可不能让它们肆无忌惮。
于是，钾离子（K⁺）开始“反击”，它们也像是急着回家的小孩，迅速跑出细胞。
这个过程被称为“复极化”，就像是在灭火，把那把熊熊烈火扑灭，让一切恢复到原来的状态。
哎，人生就是如此，起起伏伏，总是要回归平静。
3. 动作电位的传播动作电位的传播方式也很特别。
这就像在排队时，一个人开始笑，笑声就会传开，最终整个队伍都笑了起来。
动作电位在神经元中沿着轴突快速传播，每次发生都能让周围的钠通道打开，形成一个接一个的电信号。
真是个“连锁反应”的高手，绝不拖泥带水。
神经细胞动作电位ppt
第三章动作电位的传导与传递传导与传递传导：传导(conduction)动作电位在一个细胞上的传播传递：传递(transmission)动作电位在细胞间的传播第一节动作电位在同一细胞上的传导第节动作电位在同细胞上的传导1.1 最常见的传导方式——逐点传导实质：已兴奋处和未兴奋处因电位差而引起的电荷移动。
+ + + + + --+ + + 胞外-----++---胞内1.2 有髓鞘神经细胞上特殊的传导方式——有髓鞘神经细胞特殊的传导方式跳跃传导1211.2.1神经细胞及髓鞘神经细胞胞体(1个)树突(1~N 个)突起轴突(少量几个，大多为1个)神经细胞(nerve cell)()=神经元(neuron)(fib =神经纤维(nerve fiber,NF)1.2 有髓鞘神经细胞上特殊的传导方式——有髓鞘神经细胞特殊的传导方式跳跃传导神经元(neuron)神经系统作用：功能细胞神经胶质细胞(neuroglia)作用：支持、营养、保护、绝缘形成髓鞘的称为许氏细胞形成髓鞘的称为许旺氏细胞1.2 有髓鞘神经细胞上特殊的传导方式——跳跃传导(saltatory conduction)的实质：有髓鞘神经细胞特殊的传导方式跳跃传导(y )已兴奋的与未兴奋的朗飞氏结间的局部电流。
1.2 有髓鞘神经细胞上特殊的传导方式——高等动物跳跃传导的方式解决了神经冲动的高速传导问有髓鞘神经细胞特殊的传导方式跳跃传导高等动物：跳跃传导的方式解决了神经冲动的高速传导问题，使信号的传导远比无髓鞘要快。
低等动物：增大神经直径以解决此问题。
神经细胞的分类高等动物体内神经细胞动作电位的传导速度动作电位传导速度A 类：直径最粗，且有髓鞘最快类：直径较粗且有髓鞘B 类：直径较粗，且有髓鞘中等C 类：直径最细，且无髓鞘最慢1.3同一细胞上动作电位传导的特点1.3 同细胞上动作电位传导的特点a.绝缘性b.双向传导c.非衰减性d.相对不疲劳性e.生理完整性第二节动作电位在细胞间的传递2.1 动作电位的直接传递2.1.1动作电位的直接传递相邻细胞彼此接触，或通过具极低电导的结构将两细胞连接在一起(如心肌细胞间的闰盘)，动作电位直接从一个细胞上传到另一细胞上，其特点类似于动作电位在同一个细胞上的传导。
人体解剖生理学名词解释动作电位
人体解剖生理学名词解释动作电位一、概念动作电位是指神经元或肌肉细胞在受到刺激后产生的电压变化。
这种电压变化在神经传导和肌肉收缩中起着重要的作用。
二、形成过程1. 构成神经元膜的脂质双分子层具有半透性，其上的离子通道可以开启或关闭。
当细胞受到刺激时，通道打开，允许离子自由通过。
2. 在受到刺激后，细胞内外的离子浓度会发生变化，导致细胞内外的电位差发生改变。
3. 当细胞内的电位超过阈值时，触发膜电位的快速上升和下降，形成动作电位。
三、特征1. 动作电位是一种全或无的反应，即一旦触发就会全面传播，而不会因刺激的强度而改变动作电位的幅度。
2. 动作电位是快速的，通常持续时间很短，大约只有1-2毫秒。
3. 动作电位是可逆的，一旦传播完成，膜电位会恢复到静息电位水平。
四、传导1. 神经元内部动作电位沿轴突传播，通过神经末梢释放化学物质来传递信号。
2. 肌细胞内部动作电位则会引起肌肉的收缩。
五、应用1. 作为神经传导的重要基础，动作电位在神经系统功能活动中起到关键作用，如感觉传导、运动控制等。
2. 动作电位也被广泛应用于医学研究和临床诊断中，能够帮助医生了解神经肌肉失调的原因和机制，并且提供相应的治疗策略。
六、结语动作电位是神经细胞和肌肉细胞中非常重要的生理现象，对于维持正常的神经肌肉功能和实现协调的运动控制具有至关重要的作用。
深入了解动作电位的形成、传导和应用，有助于我们更好地理解人体的生理机制，为相关疾病的诊断和治疗提供理论支持。
动作电位是神经系统和肌肉系统中的重要生理现象，对于维持身体正常功能和实现协调的运动控制起着不可或缺的作用。
在我们深入了解动作电位的形成、传导和应用的基础上，接下来我们将继续探讨动作电位在神经传导和肌肉收缩中的具体机制以及其在医学领域的应用。
一、神经传导中的动作电位动作电位在神经元中是如何传导的呢？神经元的细胞体和树突接收到来自其他神经元的信息，通过细胞体和树突将这些信息传递给轴突。
神经生物学中动作电位的研究
神经生物学中动作电位的研究神经生物学是对神经系统的结构、功能以及疾病的研究。
其中，动作电位是神经元传递信息的基本方式。
本文将介绍动作电位的基础知识、研究方法以及在神经科学研究中的应用。
一、动作电位的基础知识动作电位是由神经元膜电位的变化引起的突发性电信号。
当神经元处于静息状态时，神经元内外电位差大约为70mV，称为静息膜电位。
当神经元受到足够的刺激时，细胞膜上的离子通道打开，使得细胞内外电位差发生瞬时改变，称为动作电位。
动作电位的传递是神经元信息传递的基础。
动作电位的传递需要离子通道的参与，主要包括钠通道、钾通道等离子通道。
当细胞膜上的钠通道打开时，进入神经元的钠离子增加，使膜电位更为正向；钾通道关闭，则使细胞内的钾离子流失，膜电位趋近于静息状态。
这一过程称为复极化，它恢复膜的静息膜电位，使神经元能够继续传递信号。
二、动作电位的测量方法动作电位的测量方法包括细胞內记录和细胞外记录两种方法。
细胞內记录是将电极置入神经元内部，直接记录细胞膜电势的变化。
细胞内记录可以提供最准确的膜电位记录，但操作复杂，只能进行于体外切片等特定条件下。
细胞外记录则是在神经元周围的间隙内，用电极记录细胞膜电位的变化。
细胞外记录具有操作简单、试验灵活等优点，但相对于细胞内记录，测量精度略低。
三、动作电位在神经科学研究中的应用动作电位在神经科学研究中具有广泛的应用。
其中，最为重要的应用是对神经元通讯机制的研究。
神经元之间的通讯是在突触结构中完成的，神经递质通过神经突触释放，传递到下一个神经元，从而实现神经元之间的信息传递。
动作电位的出现是触发神经递质释放的前提，因此，动作电位是神经元通讯机制的基础。
动作电位的研究可以揭示神经元之间信息传递的基本机制。
例如，研究钠通道与钾通道的作用，可以了解动作电位起始和复极化的机制；研究神经递质的释放过程，可以揭示神经元通讯的具体细节。
此外，动作电位的异常现象也与许多神经系统疾病有关。
如松果体中央间质细胞脱离性分泌瘤患者，由于钾通道的异常，动作电位的过程发生改变，导致失眠、进食障碍等多种症状。
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。
《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。
动作电位
1.3.1.1 兴奋性、兴奋、可兴奋细胞古老生理学将活组织或细胞对刺激发生反应的能力定义为兴奋性（excitability）。
神经、肌肉、腺体三种组织的细胞的兴奋性比较高,被称为可兴奋组织或可兴奋细胞。
近代生理学中，更准确地定义：兴奋性为细胞受刺激时产生动作电位的能力。
兴奋则指产生动作电位的过程或是动作电位的同意语。
组织产生了动作电位就是产生了兴奋（简称兴奋）。
在受到刺激时能产生动作电位的组织才称为可兴奋组织。
1.3.1.2 刺激引起兴奋的条件（不讲解，通过实验课自学，）1.什么叫刺激？2.任何刺激要引起组织兴奋的必要条件是什么（刺激三要素）？3.什么是强度阈值(threshold intensity)、阈刺激（threshold stimulation）、阈下刺激(subthreshold stim ulus)阈上刺激(suprathreshold stimulus)和顶强度（maximal intesity）；4.阈值和兴奋性有什么关系？时间-强度曲线表示什么含义？1.3.1.3细胞兴奋时的兴奋性变化绝对不应期（absolute refractory period）：在神经接受前一个刺激而兴奋时的一个短暂时期内，神经的兴奋性下降至零。
此时任何刺激均归于“无效”。
相对不应期（relative refractory period）：在绝对不应期之后，神经的兴奋性有所恢复，但要引起组织的再次兴奋，所用的刺激强度必须大于该神经的阈强度。
超常期（supranomal period）：经过绝对不应期、相对不应期，神经的兴奋性继续上升，可超过正常水平。
用低于正常阈强度的检测刺激就可引起神经第二次兴奋的时期称。
低常期（subnomal period）：继超常期之后神经的兴奋性又下降到低于正常水平的期。
1.3.2.细胞的生物电现象及其产生机制细胞水平的生物电现象主要有两种表现形式：在静息时具有的静息电位和受到刺激时所产生的电位变化（包括局部电位和可以扩布的动作电位）。
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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。 (2) 时相Ⅱ 时程很短，小于0.5ms。被去极化的膜兴奋, 钠电导gNa和内向钠 电流INa增大，m参数迅速增加．再生式的正反馈过程使得膜电位很快趋向 钠离子平衡电位 ENa，出现超射。整个膜电流 Im内向。已兴奋了的那一部 分膜所产生的额外内向电流经过局部回路，足以使相邻的膜去极化。 (3)时相Ⅲ 时程较短，大约小于1 ms。从动作电位峰值开始，gNa失活和gK激 活使得膜复极化。外向的钾电流IK逐渐增加，内向的钠电流INa减小，使得 K+外向通量大于Na+内向通量，从而总的离子电流Iion外向. (4)时相Ⅳ 时程铰长，约2 ms。动作电位完全复极化。由于gNa完全失活，钾 通道没有失活过程，gK仍很高，所以膜电位暂时出现超极化后电化，膜电 位比静息状态时更接近钾平衡电位。然后随着 gK 的恢复，加上 Na—K— ATPase的作用，使得膜电位恢复到静息水平。
第二节 化学突触传递
一、概念 栅栏结构 由突触前致密突起和突 触小穴组成，其小穴 尺寸恰好适合突触小 泡的大小。
二、化学突触传递的基本过程
钙的作用 囊泡的循环 “量子释放”的概念 第二节 缝隙连接
2．阻遏钠通道失活化的药物
(1)海葵毒素(ATXⅡ )
只能在钠通道能自由开放的条件下才 能发挥其阻遏钠通 道失活化作用
(2)蝎毒素(scorpion toxin )
其作用也是阻遏钠通道失活化，但蝎毒素与ATXⅡ对钠通 道的作用位点可能相同，但不完全重合。
3激活钠通道的药物
箭毒：只是增加静息时轴突膜对 Na＋ 的通 透性，但并不影响动作电位钠通道的话 化过程
第三章 神经电信号和动作电位
第一节 神经电信号概述 一、神经电信号的概念和类型 二、产生机制 三、神经元膜电学特性与电信号的传导 四、神经信息的编码方式
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、
第四章 神经电信号的传递 （突触和突触传递 ）
一个神经元和另一个神经元之间的机能连接点，称为突触
第一节 概述
突触分为三部分，即突触前、突触间隙和 突触后。 按照神经元不同接触部位又可分为：轴 突 — 树突型，轴突 — 胞体型，轴突 — 轴突 型，胞体—胞体型，树突—树突型等。 按照结构和机制的不同，突触可以分为： 化学突触和电突触 按照其传递的性质又可分为：兴奋性突触 和抑制性交触等。
峰电位持续0.5ms
后电位持续约85ms 负后电位15ms 正后电位70ms
Cap.1
Na+ 10~30 Cl- 30
K+28
Pr_
总之，细胞的生物 电是脂膜离子不均 匀分布和跨膜转运 的结果
高
动力(浓度差)=阻力(电位差)
Na+ K+ 内
Cap.1
三、 动作电位产生的离子机制
根据Hodgkin，Huxley和Katz的离子学说，动作电位产生 的离子机制可概括为以下几个要点： ① 静息时，由于细胞膜内、外液存在着各种离子（如Na ＋、K＋、C1—、有机根离子 (A—) 等）的浓度差， [Na ＋] >>[Na＋] , [K＋] >>[K＋] 。 而膜对这些离子的通 0 I i 0 透性不同，PK>>PNa, PK>>PCl, Pa≈0, 使得轴突膜内外 维持着—70 mV左右的静息电位。 ②当轴突膜受到电刺激时，膜产生去极化，使得膜对Na ＋、K＋通透性发生变化。首先是Na＋ 的电控门通道活 化，膜对Na＋的通透性大大增强，PNa>>PK, PNa>>PCl, 允许 Na＋ 大量涌进，使膜内电位变正，这更加速了膜 的去极化。这种再生式的正反馈，产生很大的内向 INa， 使得膜爆发式地去极化，出现了超射，这便构成了动 作电位的上升相。
4．阻遏钾通道的药物
(1)四乙胺(TEA) 阻遏钾通道的活化
(2)4—氨基吡啶(4—AP) 阻遏钾通道的活化
第四节动作电位的产生和传导
一、阈电位 二、动作电位的触发机制 三、动作电位的发放形式 四、动作电位的传播
第五节 神经元的 兴奋性
即:在前一次动作电位未结束 时，再产生另外一个动作电 位的能力.一次刺激后,兴奋 性经历4个阶段的变化依次为 : 绝对不应期 （绝对乏兴奋期） 相对不应期 超常期 低常期
离子学说及其实验证据
四、 动作电位的电压钳分析
电压钳原理
离子电流的分离方法
（一）离子置换法 A:海水（总） B:氯化胆碱----90%氯化钠（K） C:A-B（Na）
（二）逆向电位法
豚毒素（TTX） 专一阻断钠通道 (2)石房蚶(石房蛤)毒素（STX）也是专一阻断钠通道
③紧接着 Na＋ 通道失活化，使内向 INa 下降。 ④ Na＋ 通道失活化的同时， K＋ 通道活化， 钾电导大大增加，PK>>PNa, PK>>PCl, K＋ 外流形成很大的外向IK，这就构成了动作 电位的下降相。由于钾电导的变化没有 失话化现象，只是在膜电位逐步恢复的 过程中逐渐降低，因此延时较长，产生 了正后电位。 ⑤依靠膜上的钠泵(Na＋－K＋—ATPase)来 完成排 Na＋ 摄 K＋ 的任务，维持膜内外离 子浓度差，从而恢复静息水平。
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
一 、特征 1、全或无 2、全幅传导 3、不叠加
二、动作电位的过程和成分
2）动作电位 ⅰ定义
极化 去极化 复极化 超极化
ⅱ整体：锋电位 负后电位 后电位 正后电位
Cap.1
ⅲ 特征 a 是兴奋的标志 b 具有“全或无”现象 c 非递减性传播 ⅳ 时间关系 峰电位 潜伏期不过0.06ms