生物膜电位变化

生物膜电位变化综述

东北师范大学生命科学学院2009级秦刚1244409017

我们知道，生物的信息传递可以说是多样性的，但是其最根本的方式就是细胞之间的信息传递。所有信息的传递都是由细胞间快速传递才能够形成的。那么细胞间的信息传递是怎么样进行的呢？究竟有什么机制使得细胞间传递信息可以如此的精确和快速呢？

根据科学家的研究发现，在细胞间的信息传递过程中，细胞膜电位的变化起了很重要的作用。那么细胞膜上的怎么会有电位变化呢？它怎么能够传递信息呢？

其实细胞膜在正常的存在于人体身体内时，在安静状态时，正电荷位于膜外一侧（膜外电位为正），负电荷位于膜内一侧（膜内电位为负，）这种状态称为极化。如果膜内外电位差增大，即静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化时，称为超极化。相反地，如果膜内外电位差减小，即膜内电位向负值减小的方向变化，则称为去极化或极化。静息电位是由于细胞内K+出膜，膜内带负电，膜外带正电导致的。

当细胞受刺激时，在静息电位的基础上可发生电位变化，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）。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，形成机制如下图：

如上面四幅图所示。当细胞受到刺激时，导致细胞部分去极化致使Na+少量内流然后使得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）从而达到Na+平衡电位（膜内为正膜外为负）形成了动作电位的上升。当膜去极化达一定电位水平后Na+内流停止、K+迅速外流，这样就导致了形成动作电位的下降。

动作电位是一种快速，可逆的电变化，传播的方式为局部电流，传播速度与细胞直径成正比。产生动作电位的细胞膜将经历一系列兴奋性的变化：绝对不应期——相对不应期——超常期——低常期，它们与动作电位各时期的对应关系是：峰电位——绝对不应期；负后电位——相对不应期和超常期；正后电位——低常期。

动作电位期间Na+、K+离子的跨膜转运是通过通道蛋白进行的，通道有开放、关闭、备用三种状态，由当时的膜电位决定，故这种离子通道称为电压门控的离子通道，而形成静息电位的K+通道是非门控的离子通道。当膜的某一离子通道处于失活（关闭）状态时，膜对该离子的通透性为零，同时膜电导就为零（电导与通透性一致），而且不会受刺激而开放，只有通道恢复到备用状态时才可以在特定刺激作用下开放。

由此可以看出细胞膜上的电位变化是迅速的，这也使得人的反应速度也能有一定的加强。但是也是有一定的时间段不应期，说明细胞膜上的电位不能够一直持续一个高水平的电位差。因此会有一个电位差的下降过程，在下降之后才能继续接受刺激。整个过程中完全是通过通道蛋白对于Na+和K+的通透性的变化而导致的。但是细胞电位还有许多未知的奥秘在其中，需要更进一步的去挖掘，去探索。