静息电位和动作电位形成的机理
静息电位和动作电位产生的具体原因
静息电位和动作电位产生的具体原因伴随生命活动的电现象，称为生物电。
关于生物电在生命活动中所起的作用，目前还不十分清楚。
本节着重以神经纤维为例讨论细胞水平生物电的表现形式，即静息电位和动作电位。
一、静息电位及其产生机制（一）静息电位静息电位是指细胞在安静状态下，存在于细胞膜的电位差。
这个差值在不同的细胞是不一样的，就神经纤维而言为膜外电位比膜内电位高70～90mv。
如规定膜外电位为0，则膜内电位当为负值（-70～-90mv）。
细胞在安静状态时，保持比较稳定的外正内负的状态，称为极化。
极化状态是细胞处于生理静息状态的标志。
以静息电位为准，膜内负电位增大，称为超极化。
膜内负电位减小，称为去或除极化。
细胞兴奋后，膜电位又恢复到极化状态，称为复极化。
（二）静息电位产生的机制“离子学说”认为，细胞水平生物电产生的前提有二：①细胞内外离子分布和浓度不同。
就正离子来说，膜内K 浓度较高，约为膜外的30倍。
膜外Na 浓度较高约为膜内的10倍。
从负离子来看，膜外以Cl-为主，膜内则以大分子有机负离子（A-）为主。
②细胞膜在不同的情况下，对不同离子的通透性并不一样，如在静息状态下，膜对K 的通透性大，对Na 的通透性则很小。
对膜内大分子A-则无通透性。
由于膜内外存在着K 浓度梯度，而且在静息状态下，膜对K 又有较大的通透性（K 通道开放），所以一部分K 便会顺着浓度梯度向膜外扩散，即K 外流。
膜内带负电荷的大分子A-，由于电荷异性相吸的作用，也应随K 外流，但因不能透过细胞膜而被阻止在膜的内表面，致使膜外正电荷增多，电位变正，膜内负电荷增多，电位变负。
这样膜内外之间便形成了电位差，它在膜外排斥K 外流，在膜内又牵制K 的外流，于是K 外流逐渐减少。
当促使K 流的浓度梯度和阻止K 外流的电梯度这两种抵抗力量相等时，K 的净外流停止，使膜内外的电位差保持在一个稳定状态。
因此，可以说静息电位主要是K 外流所形成的电一化学平衡电位。
静息电位和动作电位
静息电位和动作电位静息电位和动作电位一、静息电位1、概念表述静息电位是指组织细胞静止状态下存在于膜内外两侧的电位差，呈外正内负的极化状态。
2、产生条件（1）细胞膜内外离子分布不平衡。
就正离子来说，膜内K+浓度较高，约为膜外的30倍。
膜外Na+浓度较高约为膜内的10倍。
从负离子来看，膜外以Cl-为主，膜内则以大分子有机负离子（A-）为主。
（2）膜对离子通透性的选择。
在静息状态下，膜对K+的通透性大，对Na+的通透性则很小(Na+通道关闭)，对膜内大分子A-则无通透性。
3、产生过程K+顺浓度差向膜外扩散，膜内A-因不能透过细胞膜被阻止在膜内。
致使膜外正电荷增多，电位变正，膜内负电荷相对增多，电位变负，这样膜内外便形成一个电位差。
当促使K+外流的浓度差和阻止K+外流的电位差这两种拮抗力量达到平衡时，使膜内外的电位差保持一个稳定状态，即静息电位。
这就是说，细胞内外K+的不均匀分布和安静状态下细胞膜主要对K+有通透性，是使细胞能保持内负外正的极化状态的基础，所以静息电位又称为K+的平衡电位。
二、动作电位1、概念表述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发生的一次快速扩布性电位变化。
2、产生条件（1）细胞膜内外离子分布不平衡。
细胞内外存在着Na+浓度差，Na+在细胞外的浓度是细胞内的13倍之多。
（2）膜对离子通透性的选择。
细胞受到一定刺激时，膜对Na+的通透性增加3、产生过程（1）去极化：细胞受到阀上刺激→细胞外Na+顺浓度梯度流人细胞内→当膜内负电位减小到阈电位时Na+通道全部开放→Na+顺浓度梯度瞬间大量内流（正反馈倍增）→细胞内正电荷增加→膜内负电位从减小到消失,进而出现膜内正电位→膜内正电位增大到足以对抗由浓度差所致的Na+内流→膜两侧电位达到一个新的平衡点。
该过程主要是Na+内流形成的平衡电位，可表示为动作电位模式图的上升支。
（2）复极化：达峰值时Na+通道迅速关闭而失活→Na+内流停止→K+通道被激活→膜对K+的通透性增加→K+借助于浓度差和电位差快速外流→膜内电位迅速下降（负值迅速上升）→电位恢复静息值。
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。
静息电位和动作电位及其产生原理
静息电位和动作电位及其产生原理
静息电位是指神经细胞在静止状态下的电位差，通常为-70mV。
静息电位的产生是由于细胞膜内外的不均匀分布导致的离子梯度，主要涉及Na+、K+和Cl-等离子。
在静息状态下，细胞膜
内外的Na+电压门控通道关闭，K+通道半开放，Cl-通道也处
于相对关闭状态，使得细胞内外的电荷分布不平衡，从而产生电位差。
当受到刺激时，细胞膜上的Na+通道打开，Na+离子向细胞内
流动，导致细胞内的电位快速升高，形成快速升高的脉冲，即动作电位。
动作电位是在神经细胞上短暂的电压变化，其主要特点是快速变化、时程短暂和不可逆转。
动作电位的传导是沿着神经细胞的轴突进行的，通过离子的运动和细胞膜的极化过程实现。
总而言之，静息电位和动作电位是神经细胞在不同状态下的电位变化，静息电位是细胞处于静止状态下的电位差，动作电位是细胞在受到刺激而产生的快速电位变化，二者之间通过离子通道的打开和关闭来实现。
静息电位与动作电位
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。
静息电位、动作电位
一、静息电位（RP）的产生机制： 静息电位（ ）的产生机制：
在静息状态下，细胞膜对 具有较高的通透性是形成 在静息状态下，细胞膜对K+具有较高的通透性是形成 静息电位的最主要因素。细胞膜内K+浓度约相当于细胞外 静息电位的最主要因素。细胞膜内 浓度约相当于细胞外 液的30倍 将顺浓度梯度跨膜扩散， 液的 倍，K+将顺浓度梯度跨膜扩散，但扩散的同时也在 将顺浓度梯度跨膜扩散 细胞膜的两侧形成逐渐增大的电位差， 细胞膜的两侧形成逐渐增大的电位差，且该电位差造成的 驱动力与浓度差的驱动力的方向相反，阻止K+进一步跨膜 驱动力与浓度差的驱动力的方向相反，阻止 进一步跨膜 扩散。当逐渐增大的电位差驱动力与逐渐减小的浓度差驱 扩散。 动力相等时，便达到了稳态。 动力相等时，便达到了稳态。
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• 二、动作电位（AP）的产生机制： 动作电位（ ）的产生机制： • 在静息状态下，细胞膜外Na+浓度约为细胞内液的 倍余，Na+ 在静息状态下，细胞膜外 浓度约为细胞内液的10倍余， 浓度约为细胞内液的 倍余 有向膜内扩散的趋势；并且静息时膜内存在着相当数量的负电位， 有向膜内扩散的趋势；并且静息时膜内存在着相当数量的负电位，吸 引着Na+向膜内移动。但由于静息时细胞膜对 向膜内移动。 相对不通透， 引着 向膜内移动 但由于静息时细胞膜对Na+相对不通透，因此， 相对不通透 因此， Na+不能大量内流。 不能大量内流。 不能大量内流 • 当刺激引起去极化达到阈电位，细胞膜上的电压门控 当刺激引起去极化达到阈电位，细胞膜上的电压门控Na+通道大量被 通道大量被 激活，细胞膜对Na+的通透性突然增大，Na+大量内流，造成细胞膜 的通透性突然增大， 大量内流， 激活，细胞膜对 的通透性突然增大 大量内流 的进一步去极化；而膜的进一步去极化，又将导致更多的Na+通道开 的进一步去极化；而膜的进一步去极化，又将导致更多的 通道开 有更多的Na+内流，引起细胞膜迅速、自动地去极化。 内流， 放，有更多的 内流 引起细胞膜迅速、自动地去极化。 • Na+的大量内流，以至膜内负电位因正电荷的增加而迅速消失。又因 的大量内流， 的大量内流 以至膜内负电位因正电荷的增加而迅速消失。 为细胞膜外Na+浓度约为细胞内液的 倍余，使得Na+内流在膜内负 浓度约为细胞内液的10倍余 为细胞膜外Na+浓度约为细胞内液的10倍余，使得Na+内流在膜内负 电位绝对值减小到零时仍可以继续，进而出现正电位， 电位绝对值减小到零时仍可以继续，进而出现正电位，直至膜内正电 位增大到足以对抗浓度差所引起的Na+内流，便达到了平衡电位（顶 内流， 位增大到足以对抗浓度差所引起的 内流 便达到了平衡电位（ 点）. • 此时膜对Na+的净通量为零。但是膜内电位并不停留在正电位状态， 此时膜对 的净通量为零。但是膜内电位并不停留在正电位状态， 的净通量为零 很快Na+通道失活，膜对 通道失活， 变为相对不通透， 的通透性增加。 很快 通道失活 膜对Na+变为相对不通透，而对 的通透性增加。 变为相对不通透 而对K+的通透性增加 于是膜内K+在浓度差和电位差的驱动力下外流 在浓度差和电位差的驱动力下外流， 于是膜内 在浓度差和电位差的驱动力下外流，使膜内电位由正电 位又向负电位发展，以后再逐渐恢复到静息电位水平. 位又向负电位发展，以后再逐渐恢复到静息电位水平
静息电位和动作电位的测定
静息电位和动作电位的测定1．静息电位和动作电位：静息电位：在神经未受到刺激时，神经纤维处于静息状态，这时，由于细胞膜内外特异的离子分布特点，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位。
动作电位：当神经纤维某一部位受到刺激时，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，由内负外正变为外负内正，这就是动作电位。
2．基本原理：神经细胞内K+明显高于膜外，而膜外Na+明显高于膜内。
静息时，由于膜主要对K+有通透性，造成K+外流，使膜外阳离子多于膜内，所以外正内负。
受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，钠离子内流，使膜内阳离子浓度高于外侧，所以表现为内正外负。
之后，在膜上由于存在钠钾泵，在其作用下，将外流的钾离子运输进膜内，将内流的钠离子运出膜外，从而成膜电位又慢慢恢复到静息状态。
3．神经电位差测定的常见类型：（1）静息电位测定方式：静息电位常见的测定方式是将电流表的两个电极一个放在神经纤维的外侧，另一个放在神经纤维的内侧（如右上图），由于内外两侧存在电势差，因此电流表指针会发生偏转。
（2）动作电位测定方式：①在一个神经纤维上的测定：是指将电流表的两个电极放在同一个神经纤维的外侧（A处和B处），来测定两个电极处是否有电位差。
其放置方式如右下图。
对于一个神经纤维上电位的测定，如电流表指针发生了偏转，则说明A B两点存在电势差。
一般的做法是在该神经纤维上C点给一个足够强度的刺激，从而观察电流表发生几次偏转，方向是否一致？当刺激点C到达A、B两点距离相等时，神经冲动同时到达A、B两点，两点虽然均产生了动作电位，但是仍然不存在电势差，因此电流表不会发生偏转。
只要刺激点C与A、B点在同一神经元上，且CA与CB不相等，电流表就会发生两次方向相反的偏转。
②在两个神经纤维上的测定：是指将电流表的两个电极放在两个相邻神经元的外侧，来测定两个电极处是否有电位差。
其放置方式如右图。
在A点给一个足够强度的刺激，观察电流表发生几次偏转，方向是否一致？若这个刺激发生在上游神经元上，则电流表会发生两次方向相反的偏转；若这个刺激发生在下游神经元上，则电流表只能发生一次偏转。
静息电位和动作电位产生原理
静息电位和动作电位产生原理
神经元是神经系统的基本单位，它们通过电信号传递信息。
静息电位和动作电位是神经元电信号的两种形式，它们的产生原理是不同的。
静息电位是神经元在静止状态下的电位差，通常为-70mV。
这个电位差是由神经元细胞膜上的离子通道控制的。
细胞膜上有许多离子通道，其中最重要的是钠离子通道和钾离子通道。
在静息状态下，钠离子通道关闭，钾离子通道开放，使得细胞内外的离子浓度保持不平衡，从而形成静息电位。
这种电位差是维持神经元正常功能的基础，它使得神经元能够对外界刺激做出反应。
当神经元受到足够的刺激时，静息电位会发生变化，这种变化被称为动作电位。
动作电位是神经元在兴奋状态下的电信号，它是由钠离子通道和钾离子通道的开放和关闭所引起的。
当神经元受到足够的刺激时，钠离子通道会迅速开放，使得细胞内外的离子浓度发生短暂的反转，从而形成一个电位峰。
这个电位峰随后会迅速下降，因为钠离子通道会关闭，钾离子通道则会开放，使得细胞内外的离子浓度重新恢复平衡。
这个过程被称为复极化，它使得神经元回到静息状态。
动作电位的产生是一个快速而复杂的过程，它涉及到许多离子通道的开放和关闭。
这个过程的速度和强度可以被调节，从而使得神经
元能够对不同的刺激做出不同的反应。
动作电位的传递是神经元之间信息传递的基础，它使得神经系统能够完成复杂的信息处理和控制。
静息电位和动作电位是神经元电信号的两种形式，它们的产生原理是由离子通道的开放和关闭所控制的。
这种电信号的传递是神经系统正常功能的基础，它使得神经元能够对外界刺激做出反应，完成复杂的信息处理和控制。
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8Cl－ ）
Na+通道关闭
如（ 1Na+ 7k+
8Cl－ ）
内侧：阳离子总数=阴离子总数
如（ 1Na+ 4k+ 8Cl－ ）
内侧： 阳离子总数＜阴离子总数
细胞膜内外各种离子浓度有差异
K+内流导致外正内负
思考：K+外流最终能导致膜内外K+浓度相等吗？为什么？ 提示：浓度差引起的外流的力量=由膜外正电荷引起的阻碍外流的斥力
如何形成的呢？
外侧： 阳离子总数=阴离子总数
如（ 4Na+ 4k+ 8Cl－ ）
外侧： 阳离子总数=阴离子总数
钾-钠泵
如（ 7Na+ 1k+
8Cl－ ）
如（ 4Na+ 4k+
8Cl－ ）
内侧：阳离子总数=阴离子总数
细胞膜内外各种离子浓度相同
如（ 1Na+ 7k+ 8Cl－ ）
内侧： 阳离子总数=阴离子总数
静息电位测量的方法
参考电极
记 录 电 极
改变细胞外 K+ 浓度静息电位会改变吗？
膜 电 位
图1 细胞外液K+浓度
(mv)
动作电位 测量方法 及动作电 位的实验 mV 模式图
（1）细胞内动 作电位记录
图2
时间（ms）
动
峰电位
作
Na+
电
位
影响峰电位
记
的因素是什
录
么？
图
静息电位
讨峰电论位与：电猜位想由：-70峰→ 电0 →位产+35生mV的（峰原需要能量
降低膜外Na+ 浓度峰电位↓
＋＋＋＋＋＋ ＋ ＋ －－
k+ －－－－－－ － － ＋＋
＋＋ －－
＋＋＋＋＋ －－－－－
Na+
第考点5章突破 动物和人体生命活动 的调节
第1节 通过神经系统的调 节
命题视角
神经调节的 高级中枢与 低级中枢的 关系
影响兴奋 传导传递 的因素
反射弧与 反射
神
经
兴奋的产
调
生与传导
节
突触与兴 奋的传递
命题视角
神经调节的 高级中枢与 低级中枢的 关系
反射弧 与反射
神 经 调 兴奋的产 节 生与传导
影响兴奋 传导传递 的因素
突触与兴 奋的传递
静息电位与动作 电位产生的机理 静息电位与动作 电位记录的解读
兴奋的传导
例1 （2010宁夏）将神经细胞置于相当于细胞外 液的溶液(溶液S)中，可测得静息电位。给予 细胞一个适宜的刺激，膜两侧出现一个暂时性 的电位变化，这种膜电位变化称为动作电位。 适当降低溶液S中的Na+浓度，测量该细胞的静 息电位和动作电位
总结：K+内流导致外正内负，形成和维持静息电位
动作电位形成的原因。 受到刺激时主要允许钠离子通透
Na+
Na+
静息时
受刺激时
动作电位的形成
外侧： 阳离子总数＞阴离子总数
外侧： 阳离子总数=阴离子总数
（ 7Na+ 3k+
8Cl－）
（
Na+通道打开
5Na+ 3k+
8Cl－ ）
Na+快速内流
（ 1Na+ 5k+
影响因素：膜内外Na+离子浓度差（如何验证？）
下表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的 两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。
膜 电
正常海水
位
/ mV
低浓度海水
膜外N想a+浓一度想↓：→你静能息得电出位什不么变、结峰论电？位↓
小结
mV
+35 0
-70
增加膜外K+浓度静 息电位绝对值↓
K+ Na+ 通通 道道 打打 开开
静息电位和动作电位产生的机理
①细胞膜两侧各种离子分布不均； ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通 透性不同。
跨膜运输方式
主动 运输
自由 离子 协助 扩散 通道 扩散
主动 运输
复习：
我们知道正常情况下人体细胞膜内外K+ ， Na+ 浓度高低有什么规律？
细胞内Na+浓度低于细胞外 细胞内K+ 浓度高于细胞内
8Cl－ ）
内侧：阳离子总数＜阴离子总数
（ 3Na+ 5k+ 8Cl－ ）
内侧： 阳离子总数=阴离子总数
细胞膜内外表现为外正内负
膜内外正负电荷差表现为零
Na+继续内流
（ 4.5Na+ 3k+ 8Cl－ ）
（ 3.5Na+ 3k+ 8Cl－ ） 膜内外表现为外负内正
总结： Na+内流形成动 作电位表现为内 正外负
外侧：
膜内外离子浓度发生改变
钾-钠泵作用机理
内侧：
静息电位形成的原因 静息状态
细胞外 Na+
细胞内
k+
静息状态下钾离子的外流是产生和维持 静息电位的主要原因
静息电位的形成
外侧： 阳离子总数=阴离子总数
外侧： 阳离子总数＞阴离子总数
如（7Na+ 1k+
8Cl－ ）
如（ 7Na+ 3k+
K+通道打开
1、静息电位值减小、增大、不变？
2、动作电位峰值降低、升高、不变？
动作电位和静息电位形成的原因
教材：P18面 静息电位：是指细胞未受刺激时，细胞膜
两侧 的电位表现为内负外正 。主要是钾 离子外流引起。
动作电位：是指细胞受刺激时，细胞膜两
侧 的电位表现为暂时性的电位变化，由 内负外正变为内正外负。主要是钠离子内 流引起。