静息电位和动作电位的形成优秀课件

神经元的兴奋性受到多种因素的影响，包括细胞内外钠离子和钾离子的浓度差、 钠离子和钾离子通道的特性、细胞膜的通透性等。这些因素可以影响神经元的静 息电位和动作电位的幅度和持续时间，从而影响神经元的兴奋性。
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静息电位和动作电位产生的离 子基础大学内容课件
CONTENTS
• 静息电位基础 • 动作电位基础 • 离子基础 • 静息电位和动作电位产生的离
子机制 • 神经元兴奋性的离子基础 • 总结和讨论
01
静息电位基础
静息电位的定义
01
静息电位是指细胞在安静状态下， 细胞膜两侧存在的外正内负的膜 电位。
02
它表现为细胞膜内外的电位差， 是细胞进行跨膜信号传递和电活 动的基础。
静息电位的产生机制
静息电位的产生主要与钾离子外流有关。
在安静状态下，细胞内的钾离子浓度约为细胞外的30倍左右，因此钾离子会顺着浓 度差从细胞内向细胞外流动，形成外正内负的膜电位。
同时，钠离子也会在钠泵的作用下被泵出细胞，这也有助于维持细胞内外钾离子的 浓度差。
离子机制对神经元兴奋性的影响和调控
离子浓度对神经元兴奋性的影响
不同离子的浓度会影响神经元的兴奋性，例如高钾离子浓度会降低神经元的兴奋性，而高钠离子浓度则会增加神经元 的兴奋性。
离子通道调控对神经元兴奋性的影响
神经元中不同离子通道的开闭可以调节神经元的兴奋性。例如，增加钠离子通道的开放时间可以增加神经元的兴奋性。
不同离子的跨膜流动受到 多种因素的影响，如浓度 差、膜通道的通透性、跨 膜电场等。
05
神经元兴奋性的离子基础
神经元兴奋性的定义和特点
神经元兴奋性的定义
神经元兴奋性是指神经元在接受到刺 激后产生反应的能力。

调节的有关知识。神经细胞 在静息状态下，有外正内负的静息电位（外钠内钾）。当 受到刺激后，细胞膜上少量钠通道激活开放，钠离子顺着 浓度差少量内流，膜内外电位差逐渐减小，发生局部电位。 当膜内电位变化到达阈电位时，钠离子通道大量开放，膜 电位发生去极化，激发动作电位。随着钠离子的进入，外 正内负逐渐变成外负内正。从变成正电位开始，钠离子通 道逐渐关闭，钠离子内流停止，同时钾离子通道激活开放， 钾离子从细胞内流到细胞外，膜内少了钾离子，变得不那 么负了，膜电位逐渐减小，恢复到静息电位（即外正内负） 的水平。
3/11/2021
静息电位和动作电位形成原因和相关练 习
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• 例4：如图是一个反射弧的部分结构图，甲、乙表示连接 在神经纤维上的电流表。当在A点以一定的电流刺激，甲、 乙电流表的指针发生的变化正确的是（ D ）
• A．甲、乙都发生两次方向相反的偏转
• B．甲发生两次方向相反的偏转，乙不偏转
• C．甲不偏转，乙发生两次方向相反的偏转
3/11/2021
静息电位和动作电位形成原因和相关练 习
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1．1 形成过程
ab段：阈刺激或阈上刺激使Na＋少量内流，细胞部分去极化至阈电位水平 bc段：Na＋内流达到阈电位水平后，与细胞去极化形成正反馈，Na＋爆发 性内流，达到Na＋平衡电位（膜内为正膜外为负），形成动作电位上升支。 c点：膜去极化达一定电位水平 (峰值)，Na＋内流停止、K＋开始迅速外流。 cd段：K＋迅速外流,形成动作电位下降支。此时不需耗能。 de段：K＋外流使膜外大量堆积K+，产生负后电位，阻止K+继续外流； ef段：在Na＋-K+泵的作用下，泵出3个Na+和泵入2个K+产生正后电位，恢 复兴奋前的离子分布的浓度（静息电位）。这一过程逆浓度梯度进行，需要 ATP供能

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静息电位和动作电位
4
测量细胞静息电位的方法
5
静息电位（resting potential)
静息电位指细胞未受 刺激时存在于细胞膜 内外两侧的电位差
6
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静息电位的特征
静息电位都表现为内负外正；高等哺乳 动物的神经和肌细胞为－70～－90mV。
静息电位是一种稳定的直流电位（自律 细胞例外），只要细胞未受到外来的刺 激而且保持正常的新陈代谢，静息电位 就稳定在某一个相对恒定的水平。
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动作电位的产生机制
动作电位的上升支是由于膜对Na+通透性 增大 。 Na+平衡电位
动作电位的下降支是由于K＋外流 锋电位的形成与Na+通道
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绝对不应期－可兴奋组织在接受一次刺 激后的极短时间内，即相当于刺激引起 的峰电位时期内，不能接受新的刺激， 因而也不能发生两次峰电位的叠加，这 一时期称为绝对不应期。
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局部兴奋及其特征
局部兴奋 阈下刺激虽不能引起细胞产生可以传导
的动作电位，但是，却能使受刺激局部细胞膜的Na＋通 道少量被激活，膜对Na＋的通透性轻度增加，因而有少 量Na＋内流，造成原有静息电位的减小，但尚达不到阈 电位水平。因此，将这种仅局限于受刺激的局部而达 不到阈电位的局部去极化，称为局部反应或局部兴奋 (local excitation)。
兴奋在神经纤维上的传导，称为神经冲动。
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有髓纤维上的兴奋传导比较特殊，因为在有髓纤维的 轴突外面包裹着一层很厚的髓鞘，髓鞘的主要成分是 脂质，而脂质是不导电或不允许带电离子通过的。只 有在髓鞘暂时中断的朗飞结处，轴突膜才能和细胞外 液接触，使跨膜离子移动得以进行。因此，当有髓纤 维受到外来刺激时，动作电位只能在邻近刺激点的朗 飞结处产生，而局部电流也就在相邻的朗飞结之间形 成(图2-12)。这一局部电流对邻近的朗飞结起着刺激 作用，使之兴奋；然后又以同样的方式使下一个朗飞 结兴奋。这样，兴奋就以跳跃的方式 ，从一个朗飞结 传至另一个朗飞结而不断向前传导。这种传导方式称 为跳跃式传导(saltatory conduction)。跳跃式传导 使冲动的传导速度大为加快，因此，有髓纤维的传导 速度远比无髓纤维为快。另外，跳跃式传导时，单位 长度内每传导一次兴奋所涉及的跨膜离子运动的总数 要少得多，因此它还是一种更“节能”的传导方式。

导速度，进而影响神经系统的信息处理和传递。
动作电位还可以引起神经递质的释放，进一步影响突触后细胞
03
的兴奋性和反应。
动作电位与神经细胞的信息传递
动作电位是神经细胞信息传递的重要方式之一，它可以快速地将信息从 一个神经元传递到另一个神经元。
在神经元之间的信息传递中，动作电位可以触发突触后细胞的兴奋，引 起神经递质的释放，从而将信息从一个神经元传递到另一个神经元。
钾离子通道的再开
放
在后电位阶段，钾离子通道重新 开放，钾离子开始外流，导致细 胞膜的复极化。这个过程对于后 电位的形成和细胞膜的恢复具有 重要意义。
03
动作电位在神经细胞中的 作用
神经细胞的动作电位传导
动作电位是神经细胞的一种重要生理现象，它是由膜电位的快速变化所引起的。
动作电位的传导是通过神经元的轴突进行的，传导过程需要消耗能量，并依赖于钠 离子和钾离子的跨膜运输。
3
肌电的异常可以反映神经肌肉系统的疾病，而动 作电位的异常则可以反映神经系统的疾病。
动作电位与脑电的关系
脑电是大脑中的电活动，包括脑 电图（EEG）等。
动作电位在神经元内部产生，而 脑电则反映整个大脑的电活动。
动作电位是脑电活动的基础，因 为脑电信号是由神经元上的动作
电位通过突触传递形成的。
动作电位与心电图的关系
02
动作电位的形成过程
峰电位与后电位
峰电位
峰电位是动作电位的标志，表现为快 速上升至峰值，然后迅速下降。它是 神经元和肌肉细胞等可兴奋细胞在受 到有效刺激时发生的电位变化。
后电位
后电位是峰电位之后的电位变化，包 括超射和钠离子平衡电位等。后电位 是峰电位后细胞膜电位恢复到静息状 态过程中的表现。

相对不应期－绝对不应期之后，如果给 予可兴奋组织或细胞一个较正常时更强 的刺激才能引起新的兴奋。这一时期称 为相对不应期。
兴奋的引起和传导
阈电位 能够造成膜对Na＋通透性突然增大，
诱发动作电位产生的临界膜电位的数值，称为 阈电位(threshold membrane potential)。 阈强度与阈下刺激
兴奋在神经纤维上的传导，称为神经冲动。
有髓纤维上的兴奋传导比较特殊，因为在有髓纤维的 轴突外面包裹着一层很厚的髓鞘，髓鞘的主要成分是 脂质，而脂质是不导电或不允许带电离子通过的。只 有在髓鞘暂时中断的朗飞结处，轴突膜才能和细胞外 液接触，使跨膜离子移动得以进行。因此，当有髓纤 维受到外来刺激时，动作电位只能在邻近刺激点的朗 飞结处产生，而局部电流也就在相邻的朗飞结之间形 成(图2-12)。这一局部电流对邻近的朗飞结起着刺激 作用，使之兴奋；然后又以同样的方式使下一个朗飞 结兴奋。这样，兴奋就以跳跃的方式 ，从一个朗飞结 传至另一个朗飞结而不断向前传导。这种传导方式称 为跳跃式传导(saltatory conduction)。跳跃式传导 使冲动的传导速度大为加快，因此，有髓纤维的传导 速度远比无髓纤维为快。另外，跳跃式传导时，单位 长度内每传导一次兴奋所涉及的跨膜离子运动的总数 要少得多，因此它还是一种更“节能”的传导方式。
动作电位的产生机制
电压钳和膜片钳
电压钳 I=VG 用电压钳技术可记录细胞兴奋过程中的跨膜离
子电流曲线，进而计算出膜电导的变化曲线。实验证明，在细胞 兴奋时Na+电导和K+电导的变化过程与动作电位的变化过程是一致 的。电压钳技术的应用，进一步证明了动作电位产生机制的正确 性。
膜片钳 20世纪70年代建立起来的膜片钳实验技术，可以用直接

药物研发
理解静息电位和动作电位的机制可以 帮助药物研发人员设计更有效的药物。
在神经科学中的应用
神经元信息传递 神经环路研究
静息电位和动作电位的研究 进展
研究历史
静息电位和动作电位的发现
1
早期研究
2
重要发现
3
研究现状
01
跨学科合作
02 先进技术应用
03 未解之谜
研究展望
未来研究方向
技术进步 临床应用
静息电位和动作电位课件
目录
• 静息电位 • 动作电位 • 静息电位与动作电位的比较 • 静息电位和动作电位的应用 • 静息电位和动作电位的研究进展
静息电位
静息电位的定义
静息电位的产生机制
静息电位的产生主要与钠钾泵活动有关。
钠钾泵是一种主动转运的蛋白质，通过消耗ATP将钠离子泵出细胞外，将钾离子 泵入细胞内，从而维持细胞内外钠钾离子的正常分布，形成和维持静息电位。
静息电位的特点Biblioteka 动作电位动作电位的定义 01 02
动作电位的产生机制
动作电位的特点
01
全或无
02
不衰减传导
03
脉冲式传导
静息电位与动作电位的比较
产生机制的比较
静息电位
主要是由于细胞内外离子分布不均所引起的，细胞膜对钾离子的通透性高，钾离子大量外流，形成内负外正的电 位差，阻止钾离子的进一步外流，造成膜电位逐渐接近钾离子的平衡电位，最终形成稳定的静息电位。
动作电位
主要是由于钠离子内流所引起的，当细胞受到有效刺激时，钠离子通道打开，钠离子内流，形成内正外负的电位 差，从而引发动作电位。
特点的比 较
静息电位
动作电位
功能比 较

漏Na+通道 电压门控 式Na+通道
高Na+
K+
动作电位旳形成
3Na+
漏K+通
道 2K+
电压门控 式K+通道
Na+-K+泵
Na+
漏Na+通道 电压门控 式Na+通道
浓度差 电位差
K+
动作电位旳形成
电位 /mv
+35
-70
3Na+
漏K+通
道 2K+
电压门控 式K+通道
Na+-K+泵
Na+
Na+
漏Na+通道 电压门控 式Na+通道
静息电位和动作电位旳形成 机制
一、静息电位旳形成机制
钠钾泵：
又称钠钾ATP酶，进行 K+、Na+之间旳互换。每 消耗1分子ATP，逆浓度 梯度从细胞泵出3个Na+， 同步泵入2个K+。
Na+-K+泵 2K+ 高K+
3Na+
高Na+
漏K+通道 漏Na+通道
漏通道：
一直处于开放状态，允许离 子以较慢旳速度顺浓度梯度 跨膜扩散。
K+
静息电位旳形成
表达膜内电位相对 于膜外电位
电位 /mv
3Na+
Na+-K+泵
漏K+通道
2K+Biblioteka Na+高K+
漏Na+
-70
通道
高Na+

静息电位与动作电位
一、静息电位（RP）的产生机制： 静息电位（ ）的产生机制：
在静息状态下，细胞膜对 具有较高的通透性是形成 在静息状态下，细胞膜对K+具有较高的通透性是形成 静息电位的最主要因素。细胞膜内K+浓度约相当于细胞外 静息电位的最主要因素。细胞膜内 浓度约相当于细胞外 液的30倍 将顺浓度梯度跨膜扩散， 液的 倍，K+将顺浓度梯度跨膜扩散，但扩散的同时也在 将顺浓度梯度跨膜扩散 细胞膜的两侧形成逐渐增大的电位差， 细胞膜的两侧形成逐渐增大的电位差，且该电位差造成的 驱动力与浓度差的驱动力的方向相反，阻止K+进一步跨膜 驱动力与浓度差的驱动力的方向相反，阻止 进一步跨膜 扩散。当逐渐增大的电位差驱动力与逐渐减小的浓度差驱 扩散。 动力相等时，便达到了稳态。 动力相等时，便达到了稳态。
ห้องสมุดไป่ตู้
• 二、动作电位（AP）的产生机制： 动作电位（ ）的产生机制： • 在静息状态下，细胞膜外Na+浓度约为细胞内液的 倍余，Na+ 在静息状态下，细胞膜外 浓度约为细胞内液的10倍余， 浓度约为细胞内液的 倍余 有向膜内扩散的趋势；并且静息时膜内存在着相当数量的负电位， 有向膜内扩散的趋势；并且静息时膜内存在着相当数量的负电位，吸 引着Na+向膜内移动。但由于静息时细胞膜对 向膜内移动。 相对不通透， 引着 向膜内移动 但由于静息时细胞膜对Na+相对不通透，因此， 相对不通透 因此， Na+不能大量内流。 不能大量内流。 不能大量内流 • 当刺激引起去极化达到阈电位，细胞膜上的电压门控 当刺激引起去极化达到阈电位，细胞膜上的电压门控Na+通道大量被 通道大量被 激活，细胞膜对Na+的通透性突然增大，Na+大量内流，造成细胞膜 的通透性突然增大， 大量内流， 激活，细胞膜对 的通透性突然增大 大量内流 的进一步去极化；而膜的进一步去极化，又将导致更多的Na+通道开 的进一步去极化；而膜的进一步去极化，又将导致更多的 通道开 有更多的Na+内流，引起细胞膜迅速、自动地去极化。 内流， 放，有更多的 内流 引起细胞膜迅速、自动地去极化。 • Na+的大量内流，以至膜内负电位因正电荷的增加而迅速消失。又因 的大量内流， 的大量内流 以至膜内负电位因正电荷的增加而迅速消失。 为细胞膜外Na+浓度约为细胞内液的 倍余，使得Na+内流在膜内负 浓度约为细胞内液的10倍余 为细胞膜外Na+浓度约为细胞内液的10倍余，使得Na+内流在膜内负 电位绝对值减小到零时仍可以继续，进而出现正电位， 电位绝对值减小到零时仍可以继续，进而出现正电位，直至膜内正电 位增大到足以对抗浓度差所引起的Na+内流，便达到了平衡电位（顶 内流， 位增大到足以对抗浓度差所引起的 内流 便达到了平衡电位（ 点）. • 此时膜对Na+的净通量为零。但是膜内电位并不停留在正电位状态， 此时膜对 的净通量为零。但是膜内电位并不停留在正电位状态， 的净通量为零 很快Na+通道失活，膜对 通道失活， 变为相对不通透， 的通透性增加。 很快 通道失活 膜对Na+变为相对不通透，而对 的通透性增加。 变为相对不通透 而对K+的通透性增加 于是膜内K+在浓度差和电位差的驱动力下外流 在浓度差和电位差的驱动力下外流， 于是膜内 在浓度差和电位差的驱动力下外流，使膜内电位由正电 位又向负电位发展，以后再逐渐恢复到静息电位水平. 位又向负电位发展，以后再逐渐恢复到静息电位水平

45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
静息电位与动作电位
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)Байду номын сангаас想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。

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伟
作
品
K+
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+++++++++++++++++++++++
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神经细胞静息时，膜内外存在70mV的电位差，膜外电位比 膜内高70mV，称为静息电位，记做外正内负。
静息电位产生的原因是：膜上非门控的K+渗漏通道一直开 放，K+外流(协助扩散）一部分，导致膜外电位高于膜内。
静息电位和动作电位产生的离子基础
静息电位和动作电位
产生的离子基础 汉 水 丑 生 侯 伟 作 品
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
资料2：箭毒在临床上可用作肌肉松弛剂。已知箭毒能与乙 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 理。
1.图1所示，刺激b点，电流表的指针是否发生偏转？刺激e点， 电流表的指针发生了2次方向相反的偏转，说明什么问题？
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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 产生一次神经冲动。