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动作电位产生机制
作者:佚名    文章来源:http://yaon999.bokee.com/6298057.html    点击数:24317    更新时间:2007/7/21
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一、静息电位及其产生机制
(一)静息电位
静息电位是指细胞在安静状态下,存在于细胞膜的电位差。这个差值在不同的细胞是不一样的,就神经纤维而言为膜外电位比膜内电位高70~90mv。如规定膜外电位为0,则膜内电位当为负值(-70~-90mv)。细胞在安静状态时,保持比较稳定的外正内负的状态,称为极化。极化状态是细胞处于生理静息状态的标志。以静息电位为准,膜内负电位增大,称为超极化。膜内负电位减小,称为去或除极化。细胞兴奋后,膜电位又恢复到极化状态,称为复极化。
(二)静息电位产生的机制
“离子学说”认为,细胞水平生物电产生的前提有二:①细胞内外离子分布和浓度不同。就正离子来说,膜内K+浓度较高,约为膜外的30倍。膜外Na+浓度较高约为膜内的10倍。从负离子来看,膜外以Cl-为主,膜内则以大分子有机负离子(A-)为主。②细胞膜在不同的情况下,对不同离子的通透性并不一样,如在静息状态下,膜对K+的通透性大,对Na+的通透性则很小。对膜内大分子A-则无通透性。
由于膜内外存在着K+浓度梯度,而且在静息状态下,膜对K+又有较大的通透性(K+通道开放),所以一部分K+便会顺着浓度梯度向膜外扩散,即K+外流。膜内带负电荷的大分子A-,由于电荷异性相吸的作用,也应随K+外流,但因不能透过细胞膜而被阻止在膜的内表面,致使膜外正电荷增多,电位变正,膜内负电荷增多,电位变负。这样膜内外之间便形成了电位差,它在膜外排斥K+外流,在膜内又牵制K+的外流,于是K+外流逐渐减少。当促使K+流的浓度梯度和阻止K+外流的电梯度这两种抵抗力量相等时,K+的净外流停止,使膜内外的电位差保持在一个稳定状态。因此,可以说静息电位主要是K+外流所形成的电一化学平衡电位。
二、动作电位及其产生机制
(一)动作电位
细胞受刺激时,在静息电位的基础上发生一次短暂的扩布性的电位变化,这种电位变化称为动作电位。
实验观察,动作电位包括一个上升相和一个下降相。上升相代表膜的去极化过程。以 0mv电位为界,上升相的下半部分为膜的去极化,是膜内负电位减小,由-70~-90mv.变为0mv;上升相的上半部分是膜的反极化(超射),是膜电位的极性发生倒转即膜外变负,膜内变正,由0mv上升到+20~40mv。上升相膜内电位上升幅度约为90~130mv。下降相代表膜的复极化过程。它是膜内电位从上升相顶端下降到静息电位水平的过程。由于动作电位幅度大、时间短不超过2ms,波形很象一个尖峰,故又称峰电位。在峰电位完全恢复到静息电位水平之前,膜两侧还有微小的连续缓慢的电变化,称为后电位。
(二)动作电位产生的机制
动作电位产生的机制与静息电位相似,都与细胞膜的通透性及离子转运有关。
l.去极化过程 当细胞受刺激而兴奋时,膜对Na+通透性增大,对K+通透性减小,于是细胞外的Na+便会顺其波度梯度和电梯度向胞内扩散,导致膜内负电位减小,直至膜内电位比膜外高,形成内正外负的反极化状态。当促使Na+内流的浓度梯度和阻止Na+内流的电梯度,这两种拮抗力量相等时,Na+的净内流停止。因此,可以说动作电位的去极化过程相当于Na+内流所形成的电一化学平衡电位。
2.复极化过程 当细胞膜除极到峰值时,细胞膜的Na+通道迅速关闭,而对K+的通透性增大,于是细胞内的K+便顺其浓度梯度向细胞外扩散,导致膜内负电位增大,直至恢复到静息时的数值。
可兴奋细胞每发生一次动作电位,总会有一部分Na+在去极化中扩散到细胞内,并有一部分K+在复极过程中扩散到细胞外。这样就激活了Na+-K+依赖式 ATP酶即Na+-K+泵,于是钠泵加速运转,将胞内多余的Na+泵出胞外,同时把胞外增多的K+泵进胞内,以恢复静息状态的离子分布,保持细胞的正常兴奋性。如果说静息电位是兴奋性的基础,那么,动作电位是可兴奋细胞兴奋的标志。
三、动作电位的引起和传导
(一)动作电位的引起
1.阈电位可兴奋细胞(如神经细胞)受刺激后,首先是膜上Na+通道少量开放,出现Na+少量内流,使膜内负电位减小。当膜电位减小到某一临界值时,受刺激部分的 Na+通道大量开放,使Na+快速大量内流,表现为扩布性电位,即动作电位。这个引起膜对Na+通透性突然增大的临界电位值,称为阈电位。阈电位是可兴奋细胞的重要生理参数之一。一般它与静息电位相差约20毫伏。如果两者差距减小,则可兴奋细胞的兴奋性升高。反之,则降低。
2.局部电位可兴奋细胞在受阈下刺激时细胞膜对Na+的通透性轻度增加,使膜内负电位减小,发生去极化但达不到阈电位,所以不产生动作电位。这种去极产生的电位称为局部电位或局部反应。其特点:①刺激越强,局部电位的幅度越大。②随扩布距离的增加而减小,不能远传。③局部反应可以总合,即多个局部电位可叠加起来达到阈电位而引起动作电位。局部电位除了上述的去极化形式外,还可表现为超极化的形式。
(二)动作电位的传导
细胞膜某一点受刺激产生兴奋时,其兴奋部位膜电位由极化状态(内负外正)变为反极化状态(内正外负),于是兴奋部位和静息部位之间出现了电位差,导致局部的电荷移动,即产生局部电流。此电流的方向是膜外电流由静息部位流向兴奋部位,膜内电流由兴奋部位流向静息部位,这就造成静息部位膜内电位升高,膜外电位降低(去极化)。当这种变化达到阈电位时,便产生动作电位。新产生的动作电位又会以同样方式作用于它的邻点。这个过程此起彼伏地逐点传下去,就使兴奋传至整个细胞。
不论在哪一点上,动作电位峰值都是由离子流决定的。而同一细胞的离子成分及其电化学梯度都是一致的。所以动作电位传导时,绝不会因距离增大而幅度减小。因此,动作电位传导的特点是不衰减的。由于具备不衰减传导的特性,动作电位在远程快速信息传递中就可发挥其特长。所谓神经冲动,就是在神经纤维上传导的动作电位。

文章录入:zhimakaimen    责任编辑:zhimakaimen 
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