生理学理论指导：动作电位及其产生机制

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在静息电位的基础上，细胞受到一个适当的刺激，其膜电位所发生的迅速、一过性的极性倒转和复原，这种膜电位的波动称为动作电位。动作电位的升支和降支共同形成的一个短促、尖峰状的电位变化，称为锋电位。锋电位在恢复至静息水平之前，会经历一个缓慢而小的电位波动称为后电位，它包括负后电位和正后电位。

细胞的动作电位具有以下共同特征：①动作电位具有“全或无”特性，动作电位是由刺激引起细胞产生的去极化过程。而且刺激必须达到一定强度，使去极化达到一定程度，才能引发动作电位。对于同一类型的单细胞来说一旦产生动作电位，其形状和幅度将保持不变，即使增加刺激强度，动作电位幅度也不再增加，这种特性称为动作电位的全或无（allornone）现象，即动作电位要么不产生要产生就是最大幅度；②动作电位可以进行不衰减的传导，动作电位产生后不会局限于受刺激的部位，而是迅速沿细胞膜向周围扩布，直到整个细胞都依次产生相同的电位变化。在此传导过程中，动作电位的波形和幅度始终保持不变；③动作电位具有不应期。细胞在发生一次兴奋后，其兴奋性会出现一系列变化，包括绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期。绝对不应期大约相当于锋电位期间，相对不应期和超常期相当于负后电位出现的时期；低常期相当于正后电位出现的时期。

（二）动作电位的产生机制

动作电位上升支主要由Na+内流形成，接近于Na+的电-化学平衡电位。

1.细胞内外Na+和K+的分布不均匀，细胞外高Na+而细胞内高K+。

2.细胞兴奋时，膜对Na+有选择性通透，Na+顺浓度梯度内流，形成锋电位的上升支。

3.K+外流增加形成了动作电位的下降支。

在不同的膜电位水平或动作电位发生过程中，Na+通道呈现三种基本功能状态：①备用状态：其特征是通道呈关闭状态，但对刺激可发生反应而迅速开放，因此，被称作备用状态；②激活状态：此时通道开放，离子可经通道进行跨膜扩散；③失活状态：通道关闭，离子不能通过，即使再强的刺激也不能使通道开放。细胞在静息状态即未接受刺激时，通道处于备用状态。当刺激作用时，通道被激活而开放。多数通道开放的时间很短，如产生锋电位上升支的Na+通道开放时间仅为1-2ms，随即进入失活状态。必须经过一段时间，通道才能由失活状态恢复至静息的备用状态。通道的功能状态，决定着细胞是否具有产生动作电位的能力，与不应期有密切联系。

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