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汉水丑生侯伟作品枪乌贼的巨大神经纤维直径可达1mm，是研究生物电的理想材料。兴奋的实质是电流，电流是如何产生的？产生电流要求有电位差，所以需要测量神经细胞膜的电位变化。汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++K+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。汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++K+Na+BC段：神经细胞膜上有一些门控的Na+通道，膜未受刺激时，这些通道是关闭的，膜受刺激时，受刺激部位的Na+通道短暂开放，部分Na+内流（协助扩散），使膜内电位逐渐升高，并超过膜外，膜电位出现反转。汉水丑生侯伟作品++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++K+Na+K+CD段：神经细胞膜上也有一些门控的K+通道，K+通道短暂开放（但开放时间晚于Na+门控通道），部分K+外流（协助扩散），使膜外电位又逐渐升高，恢复为静息电位。汉水丑生侯伟作品++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++K+Na+K+CD段之后：神经细胞每兴奋一次，会有部分Na+内流和部分K+外流，长此以往，神经细胞膜内高K+膜外高Na+的状态将不复存在。因此神经细细胞兴奋一次后，会通过膜上的钠钾泵消耗ATP将膜内的Na+（主动运输）泵出，同时将膜外的K+泵入（主动运输），以维持神经细胞膜内高K+膜外高Na+的状态。Na+K+ATP丹麦生理学家斯科（JensC.Skou）等人发现了细胞膜上存在钠钾泵，并因此获得了1997年的诺贝尔化学奖。科学家发现，钠钾泵是一种钠钾依赖的ATP酶，能分解ATP释放能量，用于将膜外的K+运进细胞，同时将膜内的Na+运出细胞。细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高，正是由钠钾泵维持的。人体处于静息状态时，细胞25%的ATP被钠钾泵消耗掉，神经细胞70%的ATP被钠钾泵消耗掉。汉水丑生侯伟作品①AB段，神经细胞静息时，非门控的K+渗漏通道一直开放，K+外流，膜两侧的电位表现为外正内负；②BC段，神经细胞受刺激时，受刺激部位的膜上门控的Na+短暂开放，Na+大量内流，膜内外的电位出现反转，表现为外负内正；③CD段，门控的Na+通道关闭，门控的K+通道短暂打开，K+大量外流，膜电位恢复为静息电位后，门控的K+通道关闭；④一次兴奋完成后，钠钾泵将细胞内的Na+泵出，将细胞外的K+泵入，以维持细胞内K+浓度高和细胞外Na+浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。汉水丑生侯伟作品（2011年浙江4）在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下，下列叙述正确的（）A．a－b的的Na+内流是需要消耗能量的B．b－c段的Na+外流是不需要消耗能量的C．c－d段的K+外流是不需要消耗能量的D．d－e段的K+内流是不需要消耗能量的汉水丑生侯伟作品++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++刺激++++++++++局部电流方向细胞膜上的电位膜外膜内静息时兴奋时+―膜外膜内―+未兴奋→兴奋兴奋→未兴奋兴奋产生的实质是：受刺激部位Na+通道开放，Na+内流，膜电位发生反转，与相邻的未受刺激部位存在电位差，形成局部电流；汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品+++++++++++++++++++++++++++++++++++++刺激+++++++++++++++++局部电流方向细胞膜上的电位膜外膜内静息时兴奋时+―膜外膜内―+未兴奋→兴奋兴奋→未兴奋++++++汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品++--++++++++++++++++++++++--++++++++++++++++++++刺激++++局部电流方向细胞膜上的电位膜外膜内静息时兴奋时+―膜外膜内―+未兴奋→兴奋兴奋→未兴奋++++兴奋在神经纤维上传导的实质是：神经纤维受刺激的部位产生局部电流后，由于门控的钾离子通道短暂的开放，受刺激部位又会恢复静息电位（外正内负），但产生的局部电流可以作为一个新的刺激，刺激相邻的未兴奋部位膜上的Na+通道依次开放，局部电流就想波浪一样沿着神经纤维传导。兴奋的产生、传导和传递兴奋的传导兴奋的传递突触汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品兴奋传至突触小体，刺激突触小泡释放神经递质，神经递质与突触后膜上的Na+通道蛋白结合，Na+通道打开，Na+内流，突触后膜局部发生膜电位的反转，与旁边的静息部位产生了电位差，继而产生新的局部电流。汉水丑生侯伟作品①Na+内流的方式是？（协助扩散/主动运输）②在突触前膜，电信号转化为化学信号，在突触后膜呢？③为什么兴奋通过突触时速度变慢了？④突触小泡释放神经递质是以前学习过的什么过程，这体现了细胞膜的什么特性？协助扩散化学信号→电信号胞吐细胞膜的流动性汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品突触延搁⑤如果突触前膜释放的神经递质的受体是Cl-通道蛋白，并且膜外Cl-的浓度高于膜内，请推测这种神经递质的作用。⑥神经递质分两大类，兴奋性递质和抑制性递质，请总结神经递质的作用Cl-内流后，会导致静息电位增大，膜内更负，膜外更正，突触后膜更不容易兴奋，从而表现为抑制作用）。使下一个神经细胞兴奋或抑制汉水丑生侯伟作品汉水丑生侯伟作品神经递质兴奋性递质抑制性递质使突触后膜受体（Na通道蛋白）打开，Na+内流，使后膜兴奋使突触后膜受体（Cl－通道）打开，使后膜静息电位增大，突触后膜更不容易兴奋汉水丑生侯伟作品⑧乙酰胆碱是兴奋性递质，如果乙酰胆碱一直和受体（Na+通道）结合，效应器（肌肉）会产生什么效应？你觉得递质会一直和受体结合吗？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。资料1：有机磷农药中毒者，常表现出肌肉震颤，四肢痉挛性抽搐。已知有机磷农药能与乙酰胆碱酯酶结合，使其失去分解乙酰胆碱的能力，请分析有机磷农药中毒的机理。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。汉水丑生侯伟作品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？汉水丑生侯伟作品2.图4中，刺激b点，电流计发生两次偏转，而刺激a点，电流计只发生了一次偏转，说明什么问题？由于只有轴突末梢可以释放神经递质，所以兴奋只能由轴突传给树突或细胞体，而不能由树突或细胞体传给轴突。兴奋在神经元之间的传递是单向的。