静息电位和动作电位及其产生原理

1第3章5模块静息电位与动作电位

掌握：

概念：静息电位、动作电位、极化、去极化、复极化。

了解：

静息电位和动作电位的形成机制。

活的细胞无论处于静息状态还是活动状态都存在电现象，这种电现象称为生物电。生物电是一种普遍

存在又十分重要的生命现象，也是生理学的重要基础理论。临床应用的心电图、脑电图、肌电图等检查，都是生物电理论在实际工作中的应用。

生物电现象的发生，都是以细胞水平的生物电现象为基础的。而且，生物电是发生在细胞膜两侧的，

故称为跨膜电位，简称膜电位，包括静息电位和动作电位。

一、静息电位

21．静息电位的概念

静息电位是指细胞处于静息状态时，存在于细胞膜两侧的电位差。应用细胞内微电极记录法，当微电

极未刺入细胞内时，细胞膜表面没有电位差，如图3-5（a）所示。将微电极尖端刺破细胞膜的瞬间，在记

录仪上显示出一个电位的突然跃变，即示波器扫描线产生位移，由0mV变为约-70mV，这就说明细胞膜内

外有电位差存在。研究表明，大多数细胞的静息电位都表现为膜内电位低于膜外，如以膜外电位为正，膜内电位即为负值，故呈内负外正状态。

细胞静息电位测定示意图

（a）细胞外记录；（b）细胞内微电极记录

不同细胞的静息电位的数值有所不同。通常将细胞静息状态下膜内为负、膜外为正的状态称为极化状

态。静息电位减小的过程或状态称为去极化；反之，如果静息电位值增大，如从-70mV到-80mV，表明膜内外电位差增大，极化状态加强，称为超极化。

极化状态示意图

3去极化

2.静息电位的产生机制

哺乳类动物神经细胞内的K+

浓度高于细胞外，而细胞外Na+

浓度高于细胞内。细胞内外Na+

和K+

的浓

度差是由钠—钾泵的活动来维持的。细胞内的负离子主要是大分子的有机负离子（A-

），多是蛋白质离子，

而细胞外有机负离子极少。如果细胞膜允许这些离子自由通过的话，将顺浓度差产生K+

、A-

的外向流及

Na+

的内向流。但是，细胞处于静息状态时，细胞膜对K+

的通透性较大，对Na+

的通透性很小，仅为K+

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定义和形成机制

在我们日常生活中，神经系统起着至关重要的作用。而在神经系统中，有两种非常重要的电位：静息电位和动作电位。这两种电位在神经元之间的传递过程中起着关键作用，使我们能够感知到外界的各种刺激，并做出相应的反应。那么，这两种电位究竟是如何产生的呢？本文将从理论和实践的角度，对静息电位和动作电位的定义和形成机制进行详细的阐述。

我们来了解一下静息电位。静息电位是指神经元在未受到任何刺激时，细胞内外的电势差。简单来说，就是当神经元处于安静状态时，它的内部电压是稳定的。这种稳定的电压是由细胞膜上的离子泵负责维持的。离子泵通过主动运输的方式，将钾离子从细胞内向外运输，同时将钠离子从细胞外向内运输，从而使得细胞内外的电势差保持在一个相对稳定的状态。这个稳定的电压差就是静息电位。

接下来，我们再来探讨一下动作电位。动作电位是指神经元在受到某种刺激(如光、声、化学物质等)后，细胞内外的电势差发生快速变化的现象。这种快速变化的电势差是由细胞膜上的离子通道负责调控的。当刺激传达到神经元时，离子通道会迅速打开或关闭，使得离子在细胞内大量流动，从而产生一个快速上升或下降的电势差。这个快速上升或下降的电势差就是动作电位。

那么，静息电位和动作电位是如何形成的呢？这要从神经元的结构说起。神经元由胞体、树突、轴突和突触四部分组成。其中，胞体是神经元的代谢中心，负责合成和分解蛋白质；树突是神经元接受信息的部位；轴突是神经元传递信息的部位；突触是连接两个神经元的结构。

在正常情况下，静息状态下的神经元，其细胞膜上的离子泵会维持一定的离子浓度梯度，使得细胞内外的电势差保持在一个稳定的状态。当神经元受到刺激时，刺激信号会传递到胞体，引起一系列生化反应。这些反应会导致胞体释放出一种叫做乙酰胆碱的神经递质。乙酰胆碱会与轴突上的乙酰胆碱受体结合，从而引发一系列的生理过程。

在这个过程中，离子通道会发生开关性的变化。具体来说，当刺激信号传达到胞体时，离子通道会迅速打开，使得钠离子大量流入轴突；钾离子大量流出胞体。这样一来，轴突内的钾离子浓度就会迅速增加，导致轴突内的电势差迅速上升。这个上升的电势差会迅速传播到相邻的神经元，引发类似的生理过程。最终，整个神经系统都会被激活，产生一个统一的动作反应。

静息电位和 动作电位 产生的具体原因 2

静息电位和动作电位是神经元活动中两种最基本的电信号。它们都是由神经元的离子通道活动产生的。神经元是一种特殊的细胞，它们重要的功能是帮助身体传递信号，这些信号可以控制身体的许多特定的生理活动或是行为。神经元的活动基本上是通过电信号来传递的。下面将详细阐述静息电位和动作电位的成因。

一、静息电位的成因

静息电位是神经元在静止状态下的电位。神经元表面的细胞膜是静电势能的两个极性相反的区域，导致了细胞膜发生了离子分布不均的现象。这个区域内的带电离子包括钠离子（Na+）、氯离子（Cl-）、钾离子（K+）等离子。由于细胞膜是半透性的，任何物质都不能穿过膜壁，这就导致了细胞内外离子浓度不一致。在静息状态下，通常细胞内钠离子浓度较低，而细胞外钠离子浓度较高。钾离子在细胞内浓度相对高一些，且膜外的离子浓度相对更低。

因此，在静止状态下，细胞内外两侧的电位差也就存在了。在静止状态下，细胞内的电势通常为负值，约为-70 mv，这表明细胞内的负离子数比正离子数多。细胞外的电势通常是正值，约为0 mv，这表明外部区域的钠离子数比内部的钾离子数多。这种情况下，氯离子的浓度变化对细胞电位的影响不大。当细胞处于静止状态时，细胞膜中的离子浓度是不变的，因此，静息电位可以保持很长时间而不会改变。

二、动作电位的发生

当神经元兴奋时，会发出动作电位。动作电位基本上是通过离子通道的打开和关闭引起的。所有细胞膜表面都具有许多离子通道，例如钠离子通道、钾离子通道和钙离子通道。在大多数情况下，这些离子通道都是关闭的，而当神经元受到足够的刺激时，钠离子通道将会打开，钠离子会迅速地流入细胞内部，使得细胞的内部正电荷数目增加并变得电位上升，进而导致细胞进入兴奋状态。

钠离子通道通常是先打开的，然后钾离子通道也会逐渐被打开，导致钾离子从细胞内部流出。这种大量流出的钾离子会逐渐稀释细胞内的正电荷数目，并降低电位。这种流出钾离子造成的电位变化称为复极化。当细胞内的状态恢复到静息状态时，离子通道会重新关闭，细胞的电位也会随之恢复到初始状态。