静息电位和动作电位产生的离子基础

1、静息电位和动作电位静息电位和动作电位产生的离子基础产生的离子基础汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品枪乌贼的巨大神经纤维直径可达枪乌贼的巨大神经纤维直径可达1mm1mm，是研究生物电的理想材料。，是研究生物电的理想材料。 兴奋的实质是电流，电流是如何产生的？兴奋的实质是电流，电流是如何产生的？产生电流要求有电位差，所以需要测量神经细胞膜的电位变化。产生电流要求有电位差，所以需要测量神经细胞膜的电位变化。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品+K+ 神经细胞静息时，膜内外存在神经细胞静息时，膜内外存在70mV70mV的电位差，膜外电位比膜的电

2、位差，膜外电位比膜内高内高70mV70mV，称为静息电位，记做，称为静息电位，记做外正内负。外正内负。 静息电位产生的原因是：静息电位产生的原因是：膜上非门控的膜上非门控的K+K+渗漏通道一直开放，渗漏通道一直开放，K+K+外流外流( (协助扩散）协助扩散）一部分，导致膜外电位高于膜内。一部分，导致膜外电位高于膜内。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品+K+Na+BCBC段：神经细胞膜上有一些门控的段：神经细胞膜上有一些门控的Na+Na+通道，膜未受刺激时，这些通道通道，膜未受刺激时，这些通道是关闭的，膜受刺激时，受刺激部是关闭的，膜

3、受刺激时，受刺激部位的位的Na+Na+通道短暂开放，部分通道短暂开放，部分Na+Na+内内流流（协助扩散），（协助扩散），使膜内电位逐渐使膜内电位逐渐升高，并超过膜外，膜电位出现反升高，并超过膜外，膜电位出现反转。转。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品+K+Na+K+CDCD段：神经细胞膜上也有一些门段：神经细胞膜上也有一些门控的控的K+K+通道，通道，K+K+通道短暂开放通道短暂开放（但开放时间晚于（但开放时间晚于Na+Na+门控通门控通道），部分道），部分K+K+外流（协助扩散），外流（协助扩散），使膜外电位又逐渐升高，恢复为使膜外电位又逐渐升高，恢复为静息电位。静息电位。汉汉水水丑丑生生侯

4、侯伟伟作作品品+K+Na+K+CDCD段之后：神经细胞每兴奋一次，会有部段之后：神经细胞每兴奋一次，会有部分分Na+Na+内流和部分内流和部分K+K+外流，长此以往，神经外流，长此以往，神经细胞膜内高细胞膜内高K+K+膜外高膜外高Na+Na+的状态将不复存在。的状态将不复存在。因此神经细细胞兴奋一次后，会通过膜上因此神经细细胞兴奋一次后，会通过膜上的钠钾泵消耗的钠钾泵消耗ATPATP将膜内的将膜内的Na+Na+（主动运输）（主动运输）泵出，同时将膜外的泵出，同时将膜外的K+K+泵入泵入（主动运输）（主动运输） ，以维持神经细胞膜内高以维持神经细胞膜内高K+K+膜外高膜外高Na+Na+的状态。的

5、状态。Na+Na+K+K+ATP 丹麦生理学家斯科（丹麦生理学家斯科（Jens C.SkouJens C.Skou）等人发现）等人发现了细胞膜上存在了细胞膜上存在钠钾泵钠钾泵，并因此获得了，并因此获得了19971997年的年的诺贝尔化学奖。科学家发现，诺贝尔化学奖。科学家发现，钠钾泵是一种钠钾钠钾泵是一种钠钾依赖的依赖的ATPATP酶，能分解酶，能分解ATPATP释放能量，用于将膜外释放能量，用于将膜外的的K+K+运进细胞，同时将膜内的运进细胞，同时将膜内的Na+Na+运出细胞运出细胞。细。细胞内胞内K+K+浓度高，细胞外浓度高，细胞外Na+Na+浓度高，正是由钠钾浓度高，正是由钠钾泵维持的。

6、人体处于静息状态时，细胞泵维持的。人体处于静息状态时，细胞25%25%的的ATPATP被钠钾泵消耗掉，神经细胞被钠钾泵消耗掉，神经细胞70%70%的的ATPATP被钠钾泵消被钠钾泵消耗掉。耗掉。 汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品ABAB段段，神经细胞静息时，非门控，神经细胞静息时，非门控的的K+K+渗漏通道一直开放，渗漏通道一直开放，K+K+外流，外流，膜两侧的电位表现为膜两侧的电位表现为外正内负外正内负； BCBC段段，神经细胞受刺激时，受刺，神经细胞受刺激时，受刺激部位的膜上门控的激部位的膜上门控的Na+Na+短暂开放，短暂开放，Na+Na+大量内流，膜内外的电位出现反大量内流，膜内外的电

7、位出现反转，表现为转，表现为外负内正外负内正；CDCD段段，门控的，门控的Na+Na+通道关闭，门控通道关闭，门控的的K+K+通道短暂打开，通道短暂打开，K+K+大量外流，大量外流，膜电位恢复为静息电位后，门控的膜电位恢复为静息电位后，门控的K+K+通道关闭；通道关闭；一次兴奋完成后，一次兴奋完成后，钠钾泵钠钾泵将细胞将细胞内的内的Na+Na+泵出，将细胞外的泵出，将细胞外的K+K+泵入，泵入，以维持细胞内以维持细胞内K+K+浓度高和细胞外浓度高和细胞外Na+Na+浓度高的状态，为下一次兴奋做好浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。准备。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品（20112011年浙江年

8、浙江4 4）在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位）在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下，下列叙述正确的（示意图如下，下列叙述正确的（ ）A Aa ab b的的的的Na+Na+内流是需要消耗能量的内流是需要消耗能量的B Bb bc c段的段的Na+Na+外流是不需要消耗能量的外流是不需要消耗能量的C Cc cd d段的段的K+K+外流是不需要消耗能量的外流是不需要消耗能量的D Dd de e段的段的K+K+内流是不需要消耗能量的内流是不需要消耗能量的汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品+刺激刺激+局部电流方向局部电流方向细胞膜上的电位细胞膜上的电位膜外膜外膜内膜内静息时静息时兴奋时兴奋

9、时+膜外膜外膜内膜内+未兴奋未兴奋兴奋兴奋兴奋兴奋未兴奋未兴奋兴奋产生的实质是：兴奋产生的实质是：受刺激部位受刺激部位Na+Na+通道开放，通道开放，Na+Na+内内流，膜电位发生反转，与相邻的未受刺激部位存在电流，膜电位发生反转，与相邻的未受刺激部位存在电位差，形成局部电流位差，形成局部电流 ； 汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品+ + + + +刺激刺激+ + +局部电流方向局部电流方向细胞膜上的电位细胞膜上的电位膜外膜外膜内膜内静息时静息时兴奋时兴奋时+膜外膜外膜内膜内+未兴奋未兴奋兴奋兴奋兴奋兴奋未兴奋未兴奋+汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生

10、生侯侯伟伟作作品品+-+-+刺激刺激+局部电流方向局部电流方向细胞膜上的电位细胞膜上的电位膜外膜外膜内膜内静息时静息时兴奋时兴奋时+膜外膜外膜内膜内+未兴奋未兴奋兴奋兴奋兴奋兴奋未兴奋未兴奋+兴奋在神经纤维上传导的实质是：兴奋在神经纤维上传导的实质是：神经纤维受刺激的部位产生局神经纤维受刺激的部位产生局部电流后，由于门控的钾离子通道短暂的开放，受刺激部位又会部电流后，由于门控的钾离子通道短暂的开放，受刺激部位又会恢复静息电位（外正内负），但产生的局部电流可以作为一个新恢复静息电位（外正内负），但产生的局部电流可以作为一个新的刺激，刺激相邻的未兴奋部位膜上的的刺激，刺激相邻的未兴奋部位膜上的Na

11、+通道通道依次开放，局部依次开放，局部电流就想波浪一样沿着神经纤维传导。电流就想波浪一样沿着神经纤维传导。兴奋的产生、传导和传递兴奋的产生、传导和传递兴奋的传导兴奋的传导兴奋的传递兴奋的传递突触突触汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品 兴奋传至突触小体，刺激兴奋传至突触小体，刺激突触小泡突触小泡释放释放神经递质神经递质，神经递质与，神经递质与突触后膜上的突触后膜上的Na+通道蛋白通道蛋白结合，结合，Na+通道打开，通道打开，Na+内流内流，突，突触后膜局部发生膜电位的反转，与旁边的静息部位产生了触后膜局

12、部发生膜电位的反转，与旁边的静息部位产生了电位差电位差，继而产生新的局部电流。继而产生新的局部电流。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品Na+Na+内流的方式是？（协助扩散内流的方式是？（协助扩散/ /主动运输）主动运输）在突触前膜，电信号转化为化学信号，在突触后膜呢？在突触前膜，电信号转化为化学信号，在突触后膜呢？为什么兴奋通过突触时速度变慢了？为什么兴奋通过突触时速度变慢了？突触小泡释放神经递质是以前学习过的什么过程，这体现突触小泡释放神经递质是以前学习过的什么过程，这体现了细胞膜的什么特性？了细胞膜的什么特性？协助扩散协助扩散化学信号化学信号电信号电信号胞吐胞吐细胞膜的流动性细胞膜的流动性汉

13、汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品突触延搁突触延搁如果突触前膜释放的神经递质的受体是如果突触前膜释放的神经递质的受体是ClCl- -通道蛋白，并且通道蛋白，并且膜外膜外ClCl- -的浓度高于膜内，请推测这种神经递质的作用。的浓度高于膜内，请推测这种神经递质的作用。神经递质分两大类，兴奋性递质和抑制性递质，请总结神经神经递质分两大类，兴奋性递质和抑制性递质，请总结神经递质的作用递质的作用Cl-Cl-内流后，会导致静息电位增大，膜内更负，膜外更正，突内流后，会导致静息电位增大，膜内更负，膜外更正，突触后膜更不容易兴奋，从而表现为抑制作用）。触后膜更不容易兴奋，从而表现

14、为抑制作用）。使下一个神经细胞使下一个神经细胞兴奋或抑制兴奋或抑制汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品神经递质神经递质兴奋性递质兴奋性递质抑制性递质抑制性递质使突触后膜受体（使突触后膜受体（Na通道蛋白）通道蛋白）打开，打开， Na+内流，使后膜兴奋内流，使后膜兴奋使突触后膜受体（使突触后膜受体（Cl通道）打通道）打开，使后膜静息电位增大，突触开，使后膜静息电位增大，突触后膜更不容易兴奋后膜更不容易兴奋汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品乙酰胆碱是兴奋性递质，如果乙酰胆碱一直和受体（乙酰胆碱是兴奋性递质，如果乙酰胆碱一直和受体（Na+Na+通通道）结合，效应器（肌肉）会

15、产生什么效应？你觉得递质会一道）结合，效应器（肌肉）会产生什么效应？你觉得递质会一直和受体结合吗？直和受体结合吗？ 神经递质与受体结合后很快会被相关酶分解或者被运走神经递质与受体结合后很快会被相关酶分解或者被运走或被前膜重吸收，一次兴奋性神经递质的释放只会引发后膜或被前膜重吸收，一次兴奋性神经递质的释放只会引发后膜产生一次神经冲动。产生一次神经冲动。资料资料1 1：有机磷农药中毒者，常表现出肌肉震颤，四肢痉挛有机磷农药中毒者，常表现出肌肉震颤，四肢痉挛性抽搐。已知有机磷农药能与性抽搐。已知有机磷农药能与乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶结合，使其失去分结合，使其失去分解乙酰胆碱的能力，请分析有机磷农药中毒的机理。解乙酰胆碱的能力，请分析有机磷农药中毒的机理。资料资料2 2：箭毒在临床上可用作肌肉松弛剂。已知箭毒在临床上可用作肌肉松弛剂。已知箭毒能与乙箭毒能与乙酰胆碱竞争突触后膜上的受体酰胆碱竞争突触后膜上的受体，请分析箭毒可使肌肉松弛的机，请分析箭毒可使肌肉松弛的机理。理。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品1.图图1所示，刺激所示，刺激b点，电流表的指针是否发生偏转？刺激点，电流表的指针是否发生偏转？刺激e点，点，电流表的指针发生了电流表的指针发生了2次方向相反的偏转，说明什么问题？次方向相反的偏转，