2-2-2动作电位及其形成机制

[简答题2分]试述动作电位形成的离子机制动作电位是神经细胞在神经传递过程中产生的一种电信号。

它是由于神经细胞膜上的离子通道的打开和关闭引起的离子流动所产生的。

动作电位的形成可以分为四个阶段：静息态、阈值、激活和复极化。

在静息态时，神经细胞的细胞膜内外存在电位差，称为静息电位。

在静息电位下，细胞内负电荷的维持主要是由钾通道对钾离子的通透性控制。

此时，细胞内钾离子浓度高，钠离子浓度低。

同时，细胞内外的钠和钾的通透性非常低，细胞膜处于稳定的态势。

下一个阶段是阈值。

当细胞受到外界的刺激，如化学物质、光线或电流，当刺激强度超过一个临界值，细胞膜上的钠通道会发生瞬时的改变，钠通道打开。

这使得细胞内外的钠离子通透性发生改变，钠离子进入细胞内，而细胞外钠离子浓度上升。

这导致了膜电位在非常短的时间内由负值快速变化为正值。

这个过程称为动作电位的激发阶段。

激活是动作电位的第三个阶段。

在这个阶段，细胞膜上的钠通道保持打开状态，钠离子持续进入细胞内。

同时，细胞膜上的钾通道也发生了改变，钾通道开始打开。

钾离子通过钾通道从细胞内流出，细胞外的钾离子浓度升高。

这使得细胞膜内外的离子浓度逐渐恢复到静息态。

最后一个阶段是复极化。

在复极化阶段，钠通道关闭，停止钠离子的进入。

钾通道仍然打开，钾离子持续从细胞内流出。

这使得细胞内外的离子浓度逐渐恢复到静息态。

当细胞膜内外的钠和钾的浓度恢复到静息态时，细胞膜电位再次变为负值，恢复到静息态。

总结起来，动作电位形成的离子机制是通过细胞膜上的钠和钾通道的打开和关闭来实现的。

在阈值激发阶段，钠通道打开，钠离子进入细胞内，使细胞内外的电位迅速变为正值。

在激活阶段，钠通道持续打开，钠离子持续进入细胞内，同时钾通道也打开，钾离子从细胞内流出。

在复极化阶段，钠通道关闭，钠离子停止进入细胞，但钾通道仍然打开，钾离子持续从细胞内流出，使细胞内外的电位恢复到静息态。

这个过程是动作电位形成的基本机制。

静息电位和动作电位的概念及形成机制静息电位和动作电位的概念及形成机制一、静息电位的概念及形成机制1. 静息电位的概念静息电位是指神经细胞在未被刺激时的电位状态。

在静息状态下，细胞内外存在电化学梯度，使神经元内外细胞膜的电位差保持在负数水平，为-70mV左右。

2. 静息电位的形成机制静息电位的形成主要与离子的通透性和Na+/K+泵有关。

在静息状态下，细胞膜上的Na+和K+离子通道处于闭合状态，但是Na+/K+泵仍在起作用，将细胞内的Na+排出，K+输进，维持细胞内外的离子平衡，保持负电位。

3. 静息电位的重要性静息电位是神经细胞正常功能的基础，它保证了细胞对外部刺激的敏感性，使神经元能够正常传递和处理信息。

二、动作电位的概念及形成机制1. 动作电位的概念动作电位是神经元在受到刺激时产生的短暂的电位变化。

它是神经元传递信息的基本单位，具有快速传导和全或无的特点。

2. 动作电位的形成机制动作电位的形成包括兴奋、去极化和复极化三个阶段。

当神经元受到足够的刺激时，细胞膜上的Na+通道打开，Na+大量流入细胞内，使细胞内外电位逆转，形成去极化；随后Na+通道关闭，K+通道打开，K+大量流出，使细胞内外电位恢复，形成复极化。

3. 动作电位的重要性动作电位是神经元传递信息的方式，它能够在神经元内外迅速传递信息，使神经元之间能够进行有效的通讯，实现信息的处理和传递。

总结与回顾：静息电位和动作电位是神经元活动的重要基础。

静息电位维持着神经元的正常状态，使其对外部刺激保持敏感；而动作电位则实现了神经元信息的传递，是神经元活动中最基本的过程之一。

在细胞水平上，静息电位的形成主要与离子的通透性和Na+/K+泵有关，通过保持细胞内外的离子平衡来维持静息状态；而动作电位的形成则依赖于离子通道的开闭和离子内外的流动，通过电压门控离子通道的开合来实现电位的变化。

个人观点和理解：静息电位和动作电位是神经元活动的核心过程，对于理解神经元的功能和信息传递具有重要意义。

1、静息电位产生的机制细胞安静时，膜内外K+浓度分布不均，膜内多、膜外少。

加之静息状态时膜只对K+有选择通透性。

于是K+顺着浓度差而扩散到膜外，膜内带负电荷的大分子物质不能透出而继续留在膜内，造成膜外带正电膜内带负电。

当推动K+外流的浓度差的驱动力与阻止K+外流的电位差的驱动力相平衡时，K+的净通透量为0，膜内外的电位差就相对稳定在某一水平，达到K+的电化学平衡电位，即静息电位。

（“一不均”细胞内外离子分布不均、“二选择”静息时膜对离子的选择性、“三平衡”）2、何为动作电位以及其产生机制和特征动作电位是指可兴奋细胞受到刺激后，在静息电位的基础上爆发的一次迅速的、可逆的倒转与复原。

产生机制：以神经纤维为例，在安静状态下膜外Na+浓度时膜内的10—12倍，但此时膜对钠离子几乎不通透。

当细胞兴奋时，膜上的钠离子通道大量开放，钠离子顺着浓度差和电位梯度流入膜内，使膜去极化，达到“外负内正”的反极化状态，形成动作电位的上升支。

同时膜内电位变正又成为钠离子内流的阻力，当钠离子内流的动力与阻力达到平衡时，钠离子的净通透量为0，此时的膜电位即为钠离子的平衡电位，其大小接近于动作电位的峰值。

随后，膜对K+通透性增加，细胞内的K+外流形成动作电位的下降支，直至静息电位水平。

而膜内外Na+、K+浓度恢复到兴奋前水平则是通过Na+泵的活动来完成的。

动作电位的特征：1）动作电位的产生是“全或无”式2）动作电位在同一细胞上的传播是不衰减的3）动作电位之间不发生融合3、什么是局部电位以及其特征局部电位是指组织细胞受到阈下刺激作用时，引起的轻微去极化的电位波动。

其特征如下：1）不是“全或无”式2）不能在陌上远距离传播，呈电紧张扩布3）可以相互叠加：空间总和、时间总和4、兴奋—收缩耦联(excitation-contraction coupling)的过程（骨骼肌和心肌细胞）1）细胞膜上的动作电位沿肌膜和由肌膜延伸形成的T管膜传至连接肌质网JSR，同时激活T管膜和肌膜上的L型Ca+ 通道2）激活的L型Ca+通道通过变构作用（骨骼肌细胞）或者内流的Ca+ (心肌)激活JSR上的钙释放通道RYR3）钙释放通道被激活，使JSR内的Ca+释放入胞浆，胞浆中Ca+浓度升高4）肌浆中Ca+浓度升高促使肌钙蛋白与Ca+结合引起肌肉的收缩5）肌浆中Ca+浓度升高的同时，激活了纵行肌质网LSR上的Ca+ 泵，钙泵将肌浆中的Ca+回收入肌浆网，使肌浆中的钙离子浓度下降，肌肉舒张。

生理学动作电位及其形成机制动作电位一、动作电位的概念细胞在静息电位基础上接受有效刺激后产生的一个迅速的可向远处传播的膜电位波动。

升支：-70mV 迅速化去极到+30mV降支：+30mV 迅速复极到接近-70mV后去极化：膜电位小于静息电位（负后电位）后超极化：膜电位大于静息电位（正后电位）峰电位：动作电位的标志后电位：二、动作电位的特点1、“全”或“无”现象：无——阈下刺激，不引起动作电位；全——阈刺激和阈上刺激可引起动作电位，其幅度达到最大值，不随刺激强度增加而增大。

2、不衰减性传播：动作电位产生后不停留而是沿胞膜传播，而且其幅度和波形在传播过程中始终保持不变。

3、脉冲式发放：连续刺激产生的多个动作电位不会发生融合。

实质：带电离子的跨膜移动三、动作电位的产生机制正离子（Na+）由外到内负离子（Cl-）由内到外正电荷内流内向电流去极化正离子（K+）由内到外负离子（Cl-）由外到内正电荷外流外向电流复极化超极化离子的电-化学驱动力离子跨膜转运细胞膜对离子的通透性1、离子的电-化学驱动力其可用膜电位与离子的平衡电位差值表示，差值愈大，驱动力愈大。

Na+内向驱动力>K+外向驱动力Na+内向驱动力<K+外向驱动力2、细胞膜对离子的通透性实质与离子通道开放与关闭的功能状态有关3、动作电位形成的离子机制（1）去极化过程：升支有效刺激后，Na+通道开放膜对Na+通透性增加↓Na+顺浓度差经通道的易化扩散↓进入到胞内的Na+抵消膜内负电位，形成正电位↓直到Na+正电位的电位差足以对抗由浓度差所致的Na+内流，即达到Na+的平衡电位，停止内流减少细胞外液Na+的浓度或用TTX阻断钠通道，会使动作电位幅度下降或消失。

3、动作电位形成的离子机制（2）复极化过程：降支Na+通道失活，K+通道开放，K+膜对通透性增加↓K+顺浓度差经通道的易化扩散↓K+外流使膜内形成负电位3、动作电位形成的离子机制（3）后去极化（负后电位）复极时外流的K+蓄积在膜外，阻碍了K+外流（4）后超极化（正后电位）生电性钠泵作用的结果生理学在线课程。

静息电位和动作电位的概念及形成机制一、静息电位的概念静息电位是指在神经元或肌细胞处于静息状态时，细胞内外的电位差。

在细胞膜内外侧产生的电压差异，形成静息电位。

一般情况下，静息电位为-70mV左右。

静息电位的存在，是生物神经元和肌肉细胞能够进行正常信号传导和兴奋性行为的重要基础。

静息电位是由细胞质内、外离子浓度梯度和细胞膜通透性共同作用的结果。

在静息状态下，细胞质内部存在高浓度的钾离子，而细胞外则存在高浓度的钠离子和氯离子。

细胞膜对钠、钾和氯离子的通透性不同，导致了这种电位差的形成。

静息电位的维持对于细胞的正常功能和生理活动至关重要。

它不仅能够维持细胞内外离子平衡，还能够保证细胞的正常兴奋和传导。

二、动作电位的概念动作电位是指在细胞兴奋状态下，细胞膜内外突然出现的短暂电压变化。

动作电位是神经元和肌肉细胞进行信号传导的基本单位，是产生神经冲动和肌肉收缩的物理基础。

动作电位的形成需要经历一系列的复杂过程。

当细胞受到刺激而兴奋时，细胞膜上的离子通道会发生开放和关闭的变化，导致钠离子快速内流和钾离子慢速外流。

这一过程导致了细胞膜内外的电位迅速变化，从而产生了动作电位。

动作电位具有快速传导、一次触发和不衰减的特点，能够保证神经信号和肌肉收缩的快速、准确和有效传导。

三、静息电位和动作电位的形成机制1. 静息电位的形成机制静息电位的形成受到静息时细胞膜的通透性和离子浓度梯度的影响。

细胞膜上的钠-钾泵能够使细胞内钠离子浓度降低，细胞内外存在电学和化学的离子浓度梯度。

细胞膜上的钠和钾通道保持半开状态，使得细胞膜内外的离子保持动态平衡，从而维持了静息电位的稳定状态。

2. 动作电位的形成机制动作电位的形成涉及到离子通道的快速开放和关闭。

当细胞受到刺激而兴奋时，细胞膜上的钠通道会迅速开放，使得钠离子快速内流，细胞膜内外的电位快速升高；随后钠通道关闭，钾通道开放，钾离子慢速外流，使得细胞膜内外的电位迅速下降和恢复。

这一过程形成了动作电位。

动作电位形成机制动作电位是神经细胞内外电位的迅速变化，在神经细胞中传递信息的一种电信号。

动作电位形成机制是指神经细胞在受到足够强度的刺激时，内外电位发生快速的变化，从而触发动作电位的产生和传导。

动作电位的形成机制主要包括以下几个步骤：1.极化：在细胞静息状态下，细胞内部的负电荷靠近细胞膜，外部的负离子被细胞膜上的离子通道阻隔。

这种分布使得静息细胞的内外电位差保持在负值，称为静息电位。

2.刺激：当细胞膜受到足够强度的刺激时，细胞内外的离子通道发生打开或关闭的变化。

这些通道分为两种类型：离子选择性通道和通透性离子通道。

3.反应：当细胞膜上的离子通道打开时，离子开始以浓度梯度和电荷梯度为驱动力，从高浓度区域移动到低浓度区域。

比如，在神经细胞中，钠离子会从外部移动到细胞内部，而钾离子则相反。

4.除极：当离子通道打开，这些离子通过膜间隙，迅速跨越细胞膜，引起内外电位的瞬时反转，形成除极。

5.重极化：在除极的后期，离子通道开始关闭或失活，细胞内外的离子重新分布，维持内外电位差。

在这个过程中，钠离子通道关闭，钾离子通道逐渐恢复打开。

这使得神经细胞内部的电位回到静息电位。

6.超极化：在重极化后，细胞内外电位有一个超极化的阶段。

在这个阶段，细胞膜上的电位低于静息电位。

综上所述，动作电位的形成机制可以概括为：刺激-反应-除极-重极化-超极化。

这个过程是一个快速的细胞内外离子流动和电位反转的过程，是神经细胞传递信息的基本机制。

动作电位的形成机制具有以下几个特点：1.全或无：当刺激强度达到阈值时，动作电位产生并达到峰值，不受刺激强度的大小影响。

2.不可逆性：一旦动作电位产生，就无法逆转。

在细胞膜除极的过程中，离子通道打开，离子通过膜跨越，调节离子通道的开关作用无法阻止。

3.自我传导性：一旦动作电位产生，它可以自行传导，从刺激部位以恒定速率向神经细胞其他部位传递。

动作电位在神经系统中起着重要的作用，它是神经细胞进行信息传递的基础。