动作电位

动作电位、静息电位、去极化、反极化、超极化、复极化

2011-04-13 09:35:33| 分类：美丽的生物| 标签：无|字号大中小订阅本文引用自乡巴佬弹楚琴《动作电位、静息电位、去极化、反极化、超极化、复极化》

动作电位形成条件

①细胞膜两侧存在离子浓度差，细胞膜内K+浓度高于细胞膜外，而细胞外Na+、Ca2+、Cl-高于细胞

内，这种浓度差的维持依靠离子泵的主动转运。（主要是Na+-K+泵的转运）。

②细胞膜在不同状态下对不同离子的通透性不同，例如，安静时主要允许K+通透，而去极化到阈电位

水平时又主要允许Na+通透。③可兴奋组织或细胞受阈刺激或阈上刺激。

形成过程

≥阈刺激→细胞部分去极化→Na+少量内流→去极化至阈电位水平→Na+内流与去极化形成正反馈（Na+爆发性内流）→基本达到Na+平衡电位（膜内为正膜外为负，因有少量钾离子外流导致最大值只是几乎接近钠离子平衡电位）（形成动作电位上升支）。

膜去极化达一定电位水平→Na+内流停止、K+迅速外流（形成动作电位下降支）。

形成机制

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。离子通道的特征细胞膜上有多种离子通道。而动作电位的产生，则与钠和钾离子通道有关。这些离子通道的开关状态

与膜电位有关，即是所谓的电压门控通道。

例如钠离子通道，在静息时它是关闭并且是可激活的。当去极化到一特定值时就会引起其构象的改变，成为打开状态。但是离子通道却不会持续停留在开放状态，它会在几毫秒内关闭。这是通过膜上一蛋白质的失活域的活动实现的，这个失活域会像塞子一样堵住离子通道。离子通道这种状态被称为关闭并失活的。过渡状态关闭但可激活的只有在完全复极化后才可能出现，而开放可激活的状态是在简单模型中不可能实现的。(文献中也写道，一个关闭并失活的通道在复极过程中首先短时间内还是开放状态，然后才改变构象直接成为关闭但可激活的。再次激活只能发生在完全复极之后，在去极化的细胞膜中不可能存在着过渡状

态开放并失活的)。

当然，并不是所有的通道在电位到达一定值之时全部打开。更可能的是，通道的处于某种状态的概率是与电压相关的。而当阈电位出现时，大部分的通道便会开放，上述的模型便能很好的描述这种状态。

而状态之间过渡所需的时间也是因通道而异的。钠通道从关到开发生在2毫秒之内，而钾通道则要10

毫秒。

除了电压外，还有其他开关通道的机制,如化学门控通道。对动作电位来说，有两种值得一提。一种是与内向整流性钾通道Kir有关，这种通道是不可调控的。但却有一些带正电的小分子如精素，能够在去极化到一定程度时堵塞通道孔。另一种机制与钾通道有关，当细胞间的钙离子与它结合后会开放。

静息电位（Resting Potential , RP ）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。

静息电位形成机理

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。

把静息时细胞的膜内负外正的状态称为膜的极化状态（polarization）；当膜两侧的极化现象加剧时称超极化(hyperpolarization)。相反，当极化现象减弱时称为去极化（depolarization）。当膜由原来的-70mV去极化到0mV，进而变化到20-40mV，去极化超过0电位的部分称为超射，此时膜的状态称为反极化状态

生物电现象

图例

生物体在生命活动过程中表现的电现象，称为生物电（bioelectricity）现象目录

非动作电位?

动作电位

非动作电位?

动作电位

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非动作电位?

膜电位

膜电位（membrane potential）在可兴奋组织（如神经和肌肉）的细胞膜内、外，存在着不同的带电离子，膜外呈正电，膜内呈负电，存在着一定的电位差，称为膜电位。

损伤电位

损伤电位（injury potential）活组织的完整部位与损伤部位之间存在着电位差，称为损伤电位。如将电位计的两个电极放在完整无损伤的肌肉或神经表面，由于两处电位相等，无任何电位差可见。如组织局部损伤，其中一个电极移至损伤部位，另一电极仍处于完整部位表面，则可观察到电位计的指针发生偏转，损伤部位为负，完整部位为正，此种电位差，即为损伤电位。损伤电位随着时间推移而逐渐下降，直至组

织死亡而完全消失。损伤电位的出现，证明膜内外存在着电位差，即膜电位。

静息电位

静息电位（resting potential）通常所指膜电位，是指细胞未受刺激时，即处于静息状态下，细胞膜两侧存在的电位差，称为静息膜电位，或简称静息电位。在通常情况下，细胞只要处于静息状态，维持正常的新陈代谢，其静息电位总是稳定在一定水平上，一般为50～100毫伏直流电位。此一现象称为极化（polariza－tion）。?

动作电位

定义

动作电位（action potential）可兴奋组织在兴奋时所产生的生物电活动。如在用纤维内的电级记录静息电位的同时，在纤维的另一端给予电刺激，经过极短时间的潜伏期约0.06毫秒（ms）后，记录电极部位就会在静息电位的基础上，出现一个快速的生物电变化，历时约1毫秒。包括一个极陡峭的上升相和一个较缓慢的下降相。上升相表现为先是膜电位由原来的静息水平（—45毫伏）迅速减小，原先的极化状态消失，称为去极化（或称除极化depolariza-tion），继而导致膜极性倒转，变成膜内为正（40毫伏）的相反极化状态，称为反极化。极性倒转的部分（即由膜电位零到40毫伏）称为超射（overshoot）。整个上升相达85毫伏，等于静息电位的绝对值与超射的总和。然后为下降相，膜电位逐渐恢复到原先的静息电位水平，称为复极化（repolarization）

特点

全或无性质与传导性。全或无（all or none）性质；如刺激为阈下刺激，则引不起动作电位；而刺激一达到阈值，即引起动作电位，而动作电位一经引起，其幅度就达到最大值，即使刺激强度继续增加，动作电位也不再增大。传导性：动作电位一经产生就可在同一细胞范围内沿细胞膜传到远处，而且电位幅度不会随传导距离增加而衰减，即非递减性传导。

全过程

动作电位全过程包括锋电位和后电位两大部分。（1）锋电位（spike potential）：在刺激后几乎立即出现，潜伏期不超过0.06毫秒。其幅度为静息电位与超射值之和，并服从全或无定律和非递减性传导。锋电位总是伴随着冲动出现，两者具有相同的阈

值、相同的传导速度，并可在一些因素的作用下同时被阻断。锋电位持续时间约0.5毫秒，在此期内，神经纤维不再对第二个刺激发生反应，即处于绝对不应期。根据离子学说，此时Na 通道处于被激活后的暂时失活状态，不可能发生进一步的Na 内流，从而保证了它作为一个独立信息单位而不受干扰。（2）后电位（after potential）：锋电位过后即为历时较长的后电位：先为负后电位，历时约15毫秒，其幅度约为锋电位的5～6％，前半期与兴奋后兴奋性变化周期中的相对不应期相当，其机制同Na 通道仅部分地恢复有关；后半期大致和超常期相对应，此时膜处于部分去极化状态。正后电位（positive after potential）持续60～80毫秒，其幅度仅为锋电位的0.2％，正后电位与低常期同时出现，可能是由于膜在复极化过程中，膜外阳离子暂时性积聚造成的轻度超极化所致。