2014年強化初一生物知識之動作電位及其產生原理

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 初中生物 來源: 高中學習網

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(1)動作電位:細胞膜受到刺激時,在靜息電位的基礎上發(fā)生一次可擴布的電位變化,稱為動作電位。動作電位可用上述微電極插入細胞內測量記錄下來。在測出靜息電位的基礎上,給予神經纖維一個有效刺激,此時在示波器屏幕上即顯示出一個動作電位(如右圖所示)。動作電位包括一個上升相和一個下降相,上升相表示膜的去極化過程,此時膜內原有的負電位迅速消失,并進而變?yōu)檎娢唬从?70~-90mV變?yōu)?20~+40mV,出現膜兩側電位倒轉(外負內正),整個膜電位變化的幅度可達90~130mV。其超出零電位的部分稱為超射。下降相代表膜的復極化過程,是膜內電位從上升相頂端下降到靜息電位水平的過程。神經纖維的動作電位,主要部分由于幅度大、時程短(不到2ms),電位波形呈尖峰形,稱為峰電位(Spike potential)。在峰電位完全恢復到靜息電位水平之前,膜兩側還有微小的連續(xù)緩慢的電變化,稱為后電位。從細胞的生物電角度來看,動作電位與興奮兩者是同義語,而興奮性是指細胞或組織產生動作電位的能力。動作電位一旦產生,細胞的興奮性也相應發(fā)生一系列改變。從時程上來說,峰電位相當于細胞的絕對不應期;后電位的前段相當于相對不應期和超常期;后電位的后段相當于低常期(如下圖所示)。膜電位恢復到靜息電位水平,興奮性也就恢復正常。

(2)動作電位的引起及產生原理:細胞膜受到刺激后,首先是該部位細胞膜上Na+通道少量開放,膜對Na+的通透性稍有增加,少量Na+由膜外流入膜內,使膜內外電位差減小,稱為局部去極化或局部電位,局部電位不能遠傳。但Na+內流使膜內負電位減小到某一臨界數值時,受刺激部位的膜上Na+通道全部開放,使膜對Na+的通透性突然增大,于是膜外Na+順濃度差和電位差迅速大量內流,從而爆發(fā)動作電位。Na+內流是一個正反饋過程(再生性)。使膜對Na+通透性突然增大的臨界膜電位數值,稱為閾電位。閾電位比靜息電位約小10~20mV。任何刺激必須使內負電位降到閾電位水平,才能爆發(fā)動作電位。

動作電位上升相是由于膜外Na+大量內流,膜內電位迅速高,使原來的負電位消失并高出膜外電位,在膜的兩側形成一個正外負的電位差。這種電位差的存在,使Na+的繼續(xù)內流受到內正電荷的排斥,當促使Na+內流的濃度差與阻止Na+內流的位差所構成的兩種互相拮抗的力量相等時,Na+的凈內流停止。此時膜電位為Na+的平衡電位。簡言之,動作電位的上升相是Na+內流所形成的電一化學平衡電位,是膜由K+平衡電位轉為Na+平衡電位的過程。

在上升相到達Na+平衡電位時,膜上Na+通道已關閉,Na+的通透性迅速下降。與此同時,膜對K+的通透性大增。于是,K+順濃度差和順電位差迅速外流,使膜內外電位又恢復到原來的內負外正的靜息水平,形成動作電位的下降相。簡言之,動作電位下降相是K+外流所形成,是膜由Na+平衡電位轉變?yōu)镵+平衡電位的過程。

細胞膜在復極化后,跨膜電位雖然恢復,但膜內Na+有所增多,而K+有所減少。這時便激活了細胞膜上的鈉一鉀泵,通過Na+、K+的主動轉運,重新將它們調整到原來靜息時的水平,以維持細胞正常的興奮性。

(3)動作電位的特點:動作電位具有全或無現象,刺激達不到閾強度,不能產生動作電位(無),一旦產生,幅度就達到最大值(全)。幅度不隨刺激的強度增加而增加。

(4)動作電位的傳導特點:動作電位在同一細胞沿膜由近及遠地擴布稱為動作電位的傳導。其傳導特點有:①不衰減性傳導。動作電位傳導時,電位幅度不會因距離增大而減小。②雙向性傳導。如果刺激神經纖維中段,產生的動作電位可從產生部位沿膜向兩端傳導。

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