高中生物校本课程-动作电位和静息电位的形成
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简述动作电位的产生机制
动作电位的产生机制:在静息状态时,细胞膜外Na+浓度大于膜内,Na+有向膜内扩散的趋势,而且静息时膜内存在着相当数值的负电位,这种电场力也吸引Na+向膜内移动。
动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。
动作电位上升支——Na+内流所致。
动作电位的幅度决定于细胞内外的Na+浓度差,细胞外液Na+浓度降低动作电位幅度也相应降低,而阻断Na+通道(河豚毒)则能阻碍动作电位的产生。
动作电位下降支——K+外流所致。
动作电位时细胞受到刺激时细胞膜产生的一次可逆的、可传导的电位变化。
产生的机制为:①阈刺激或阈上刺激使膜对Na+的通透性增加,Na+顺浓度梯度及电位差内流,使膜去极化,形成动作电位的上升支。
②Na+通道失活,而K+通道开放,K+外流,复极化形成动作电位的下降支。
③钠泵的作用,将进入膜内的Na+泵出膜外,同时将膜外多余的 K+泵入膜内,恢复兴奋前时离子分布的浓度。
第二节神经冲动的产生和传导第1课时动作电位的产生和神经冲动的传导[学习目标]分析神经冲动的产生和传导。
一、环境刺激使得神经细胞产生动作电位1.动作电位产生前后膜的极性变化膜状态图示膜电位极化状态(静息膜电位) 膜外为正电位,膜内为负电位反极化膜内为正电位,膜外为负电位复极化外正内负去极化、反极化和复极化的过程,也就是动作电位——膜外负电位的形成和恢复的过程。
2.动作电位产生的原因(1)极化状态的形成①离子基础:神经细胞膜内、外各种电解质的离子浓度不同,即膜外钠离子浓度大,膜内钾离子浓度大,而神经细胞对不同离子的通透性各不相同。
②形成原因a.细胞内的有机负离子如蛋白质为大分子,不能透过细胞膜到细胞外。
b.细胞膜上存在Na+-K+泵,每消耗1个ATP分子,逆浓度梯度,从细胞内泵出3个钠离子,但只从膜外泵入2个钾离子。
c.神经细胞膜在静息时对钾离子的通透性大,膜内的钾离子顺浓度梯度扩散到细胞外,但对钠离子的通透性小,膜外的钠离子不能扩散进来。
(2)动作电位的产生当神经某处受到刺激时会使钠通道开放,于是膜外钠离子在短时间内顺浓度梯度大量涌入膜内,造成了内正外负的反极化现象。
但在很短的时间内钠通道重新关闭,钾通道随即开放,钾离子又很快涌出膜外,使膜电位又恢复到外正内负的状态。
判断正误(1)在静息状态时神经纤维膜处于外负内正的极化状态()(2)神经纤维膜的反极化状态就是动作电位()(3)神经细胞膜上出现极化状态与膜对K+的通透性有关()(4)动作电位发生期间,神经纤维膜上钠通道先开放后关闭()(5)静息时K+外流,会造成膜外K+浓度高于膜内()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×分析神经冲动的产生1.若用灵敏电流计测量神经纤维某位点的膜电位,在图a中画出电极位置,在图b中画出动作电位发生过程中该位点膜电位的变化曲线。
提示如图所示2.当神经受到刺激时,钠通道开放,钠离子涌入膜内,此时钠离子的跨膜运输方式是什么?该运输方式有什么特点?复极化过程中,钾通道开放,钾离子涌出膜外,又属于什么运输方式?提示易化扩散;该运输方式需要载体蛋白的协助,不消耗ATP,顺浓度梯度进行;易化扩散。
动作电位形成条件在我们的身体中,神经细胞和肌肉细胞等兴奋性细胞能够产生一种被称为动作电位的电信号。
动作电位是细胞兴奋的标志,它对于神经冲动的传递、肌肉收缩等生理过程至关重要。
那么,动作电位是如何形成的呢?这就需要一定的条件。
首先,细胞的膜电位必须处于静息电位状态。
静息电位是指细胞在未受到刺激时,细胞膜内外存在的电位差。
在大多数细胞中,静息电位通常为内负外正。
这是由于细胞膜对不同离子的通透性不同所导致的。
例如,在神经细胞中,细胞膜在静息状态下对钾离子的通透性较高,使得钾离子有向外扩散的趋势,从而形成了内负外正的电位差。
有了静息电位这个基础,接下来就是刺激的作用。
当细胞受到一个适当的刺激时,膜电位会发生变化。
这个刺激必须达到一定的强度,也就是阈值。
阈值就像是一个“门槛”,只有刺激的强度超过这个门槛,才能引发动作电位。
如果刺激强度低于阈值,细胞只会产生局部的电位变化,而不会产生动作电位。
当刺激达到阈值时,细胞膜上的钠通道会迅速开放。
钠通道的开放使得钠离子能够快速地从细胞外流入细胞内。
由于钠离子带正电荷,它们的内流会导致膜电位迅速去极化,也就是膜内电位从负电位向正电位转变。
随着膜电位的去极化,钠通道会进入一种称为“失活”的状态。
在这个状态下,钠通道暂时关闭,阻止钠离子继续内流。
与此同时,细胞膜上的钾通道开始开放。
钾通道的开放使得钾离子从细胞内流向细胞外,从而导致膜电位复极化,即膜电位从正电位恢复到负电位。
在复极化的过程中,膜电位会有一个短暂的超极化阶段。
这是因为钾离子的外流速度超过了静息状态下的钾离子外流速度,使得膜电位变得比静息电位更负。
不过,随着钾通道的逐渐关闭,膜电位会逐渐恢复到静息电位水平。
除了上述的离子通道变化,细胞膜的电导特性也对动作电位的形成起着重要作用。
电导是指离子通过细胞膜的难易程度。
在动作电位的形成过程中,钠电导和钾电导会发生有规律的变化,从而影响膜电位的变化。
另外,细胞内外的离子浓度也是动作电位形成的重要条件之一。