静息电位和动作电位的定义和形成机制

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静息电位和动作及其形成原理

2009-09-16 16:19

静息电位及其形成原理

细胞膜的生物电现象主要有两种表现形式，即安静时的静息电位和受刺激时产生的膜电位的改变（包括局部电位和动作电位）。生物电现象是以细胞为单位产生的，以细胞膜两侧带电离子的不均衡分布和离子的选择性跨膜转运为基础。

1.静息电位（resting potential，RP）：指细胞未受刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差。将一对测量电极中的一个放在细胞的外表面，另一个与微电极相连，准备刺入细胞膜内。当两个电极都位于膜外时，电极之间不存在电位差。在微电极尖端刺入膜内的一瞬间，示波器上显示一突然的电位跃变，表明两个电极间出现电位差，膜内侧的电位低于膜外侧电位。该电位差是细胞安静时记录到的，因此称为静息电位。几乎所有的动植物细胞的静息电位都表现为膜内电位值较膜外为负，如规定膜外电位为0，膜内电位可以负值表示，即大多数细胞的静息电位在-10～-100mV之间。神经细胞的静息电位约为-70mV，红细胞的约为-10mV。

细胞膜两侧存在电位差，以及此电位差在某种条件下会发生波动，使细胞膜处于不同的电学状态。人们将细胞安静时膜两侧保持的内负外正的的状态称为膜的极化；当膜电位向膜内负值加大的方向变化时，称为膜的超极化；相反，膜电位向膜内负值减小的方向变化，称为膜的去极化；细胞受刺激后先发生去极化，再向膜内为负的静息电位水平恢复，称为膜的复极化。

2.静息电位形成的原理

（1）细胞膜内、外的离子浓度差

RP的形成与细胞膜两侧的离子有关。下表显示枪乌贼巨轴突细胞膜两侧主要离子浓度。由表可见，细胞膜内外的离子呈不均衡分布，膜内K+多于膜外，Na+和Cl-低于膜外，即细胞内为高钾低钠低氯的状态。此外，A-表示带负电的蛋白质基团，仅存在于膜内。

枪乌贼巨轴突细胞膜两侧主要离子浓度

离子 胞浆（mmol/L） 细胞外液（mmol/L） 平衡电位（mV）

简述静息电位和动作电位概念和机制

咱们来聊聊静息电位和动作电位，这俩家伙在咱们身体里可有着大作用呢！

你知道吗？静息电位就好像是一条平静的小河，水面波澜不惊。细胞在安静状态下，膜内外存在着电位差，膜内电位较膜外为负，这就是静息电位啦。这就好比一个安静的房间，里面的一切都井然有序，没有大的动静。

那为啥会有静息电位呢？这就得说到细胞膜对不同离子的通透性啦。细胞膜就像一个有选择的门卫，对钾离子比较友好，让钾离子能相对自由地进出，而对钠离子就没那么大方了。细胞内的高钾离子浓度和细胞外的高钠离子浓度，再加上细胞膜对钾离子的偏爱，使得钾离子不断外流，最终形成了静息电位。这难道不像一群孩子在操场上玩耍，有些孩子被允许自由出入，有些却被限制，从而形成了一种特定的秩序？

接下来咱们再说说动作电位。动作电位就像是平静小河里突然掀起的巨浪！当细胞受到刺激时，膜电位会迅速发生短暂的波动，这就是动作电位。

那这巨浪是怎么掀起的呢？这就涉及到钠离子通道的激活啦。当刺激足够强时，钠离子通道就像突然打开的大门，钠离子大量涌入细胞内，使得膜电位迅速去极化，达到一个峰值。这感觉是不是有点像突然打开了一扇装满宝藏的大门，宝贝一下子涌进来？

动作电位还有个特点，就是“全或无”。要么不产生，一旦产生就是最大幅度，这多坚决啊！就像你决定做一件事，要么不做，要做就全力以赴。

静息电位和动作电位相互配合，保证了细胞的正常功能。它们就像一对默契的伙伴，一个维持着稳定，一个带来变化。没有静息电位的稳定，动作电位就没了基础；没有动作电位的变化，细胞又怎么能对各种刺激做出反应呢？

总之，静息电位和动作电位对于细胞来说至关重要，它们的存在让我们的身体能够正常运转，你说神奇不神奇？

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。通过对静息电位和动作电位的深入理解，可以更好地认识神经元的基本工作原理，为神经科学领域的研究提供基础。

静息电位

（Resting Potential , RP ）

概念：静息电位是指细胞未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差。由于这一电位差存在于安静细胞膜的两侧，故亦称跨膜静息电位，简称静息电位或膜电位。

形成机理：静息电位产生的基本原因是离子的跨膜扩散，和钠- 钾泵的特点也有关系。细胞膜内K+浓度高于细胞外。安静状态下膜对K+通透性大， K+顺浓度差向膜外扩散，膜内的蛋白质负离子不能通过膜而被阻止在膜内，结果引起膜外正电荷增多，电位变正；膜内负电荷相对增多，电位变负，产生膜内外电位差。这个电位差阻止K+进一步外流，当促使K+外流浓度差和阻止K+外流的电位差这两种相互对抗的力量相等时，K+外流停止。膜内外电位差便维持在一个稳定的状态，即静息电位。

测定静息电位的方法：插入膜内的是尖端直径＜1μm的玻璃管微电极，管内充以KCl溶液，膜外为参考电极，两电极连接到电位仪测定极间电位差。静息电位都表现为膜内比膜外电位低，即膜内带负电而膜外带正电。这种内负外正的状态，称为极化状态。静息电位是一种稳定的直流电位，但各种细胞的数值不同。哺乳动物的神经细胞的静息电位为-70mV（即膜内比膜外电位低70mV），骨骼肌细胞为-90mV，人的红细胞为-10mV。

静息电位的产生与细胞膜内外离子的分布和运动有关。正常时细胞内的K+浓度和有机负离子A-浓度比膜外高，而细胞外的Na+浓度和Cl-浓度比膜内高。在这种情况下，K+和A-有向膜外扩散的趋势，而Na+和Cl-有向膜内扩散的趋势。但细胞膜在安静时，对K+的通透性较大，对Na+和Cl-的通透性很小，而对A-几乎不通透。因此，K+顺着浓度梯度经膜扩散到膜外使膜外具有较多的正电荷，有机负离子A-由於不能透过膜而留在膜内使膜内具有较多的负电荷。这就造成了膜外变正、膜内变负的极化状态。由K+扩散到膜外造成的外正内负的电位差，将成为阻止K+外移的力量，而随着K+外移的增加，阻止K+外移的电位差也增大。当促使K+外移的浓度差和阻止K+外移的电位差这两种力量达到平衡时，经膜的K+净通量为零，即K+外流和内流的量相等。此时，膜两侧的电位差就稳定于某一数值不变，此电位差称为K+的平衡电位，也就是静息电位。其具体数值可按Nernst公式计算。