几个与动作电位有关的问题

的明显影响 Ｏ而电压 门控通道则 因膜 电位变化 而开启
和关 闭。 ・
生兴奋 。因此 ， 每产生一次动作 电位后 的静 息期 ， ａ Ｎ
一
由于 Ｎ 、 泵 的作 用 ， 膜 内有 较 多 的 Ｋ ａ Ｋ 使 和 有机 阴离子 ， 膜外有较多 的 Ｎ 和 ｃ 一 ａ ｌ 。同时 ， 细胞安 静 时非门控 Ｋ 通道 开放 （ 事实 上该 通 道一 直开放 ） ，
、
外原有的 Ｎ 、 浓度相 比是非常小的 ， ａ Ｋ 例如 ， 在枪乌
贼巨轴突一次 动作 电位 过程 中 ， 内丧 失 的 Ｋ 膜 仅 仅
是原有的 １ １ ５２， 即便 如此 ， ／０ 【】但 如果没 有 Ｎ 一Ｋ ａ 泵的主动转运 ， 离子浓度差势必持续 减少 ， 至不能产 直
１０ ） ０ 倍 。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 ， 在 膜两 侧形成电位差 。该 电位 差阻止 了 Ｋ 进 一步 的外 流， 进而达到浓度差 与 电位 差对 离子 移动作 用力 相等 的平 衡状态 。此时形成 的外正 内负的电位分布 即静息 电位 ， 接近于 Ｋ 的平 衡电位 … 。 动作电位的产生则 与 电压 门控 通 道 的开放 有关 。 适 宜 的刺激 可使部分 电压 门控 Ｎ 通道 开放 ， ａ ａ Ｎ 内 流而导致去极化 。刺激 达到 一定 强度 以上 ， 去极化 至 阈电位 ， 可继发性地 引起更 多 Ｎ 通道开放 ， 则 ａ 使去极 化更 迅速。通 过这 种 “ 正反馈 ” 制 使 № 通道 开放 机
一
小段相邻 的未兴奋部位形成局部 电流 。该 局部 电流
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 ， 就 也 相当于动作 电位逐点地传导开来 。因为不仅 是离子 在 溶液 中受 电场力 驱 动沿单。 方 向移 动 ， 牵涉 到离 子 还 通道 的开 闭以及离 子的跨膜 运动 自然 比普通 的 电流
１ Ｎ 通道与 Ｋ ａ 通道在 动作 电位产 生过程中的变化
化 ｌ 。Ｎ 一Ｋ － ２ ｊ ａ 泵对 于维持膜 两侧百度文库的离子 浓度 差非
常重要 ， 因为每兴奋一次 ， 必然有少 量 Ｋ 外 流和 Ｎ ａ
离 子通道有许多种 ， 根据其 选 择性 可分 为 Ｎ 通 ａ 道 、 通道 Ｃ 通 道等 。而 根据其 门控 机制 不 同 ， Ｋ ａ 又
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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
导， 传导速 度大 大超 过 “ 点式 ” 导 ， 过 依 然 比电 逐 传 不
流速度要慢很 多。
为什 么会抵 消
流而导致复极化 ， 成动作 电位的下降支 。 形
２ Ｎ 一Ｋ ａ 泵 的作 用
’
Ｎ 一Ｋ ａ 泵 的作 用是 主动转 运 Ｎ 和 Ｋ 维护 ａ ，
可分 为非 门控 通道 、 学 门控通道 、 压门控 通道 、 化 电 机
内流 ， 使得膜 内外 两种 离子 的浓度差 减少 。尽 管 在一 次动作 电位过程 中跨膜移动的 Ｎ 、 数量与细胞 内 ａ Ｋ
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 ， 不受外界信 号
电位为止 ， 构成 动作 电位 的上 升支 。电压 门控 Ｎ 通 ａ
道激活后又迅速失活 （ 能被激 活 的状 态 ） 电压门控 不 ，
Ｋ 通道激 活。Ｋ 通透性再次超过 Ｎ 通透性 ， 外 ａ Ｋ
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 氏结之 间 “ 跳跃 式 ” 传
细胞 膜对 Ｋ 的通透性 远 大于 Ｎ 通透 性 约 ５ ａ ０倍 至
Ｋ 泵就会启 动 ， 从而始终维持膜两 侧一定 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 Ａ Ｐ 但消耗了离子势能 ， Ｔ， 而离 子
势能的储备需要消耗 Ａ Ｐ Ｔｏ ３ 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 ‘
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
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 属导线 连通 电源一样 的 电流 ， 只能 与 而
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 ， ：，