动作电位的产生机制
[简答题2分]试述动作电位形成的离子机制
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[简答题2分]试述动作电位形成的离子机制动作电位是神经细胞在神经传递过程中产生的一种电信号。
它是由于神经细胞膜上的离子通道的打开和关闭引起的离子流动所产生的。
动作电位的形成可以分为四个阶段：静息态、阈值、激活和复极化。
在静息态时，神经细胞的细胞膜内外存在电位差，称为静息电位。
在静息电位下，细胞内负电荷的维持主要是由钾通道对钾离子的通透性控制。
此时，细胞内钾离子浓度高，钠离子浓度低。
同时，细胞内外的钠和钾的通透性非常低，细胞膜处于稳定的态势。
下一个阶段是阈值。
当细胞受到外界的刺激，如化学物质、光线或电流，当刺激强度超过一个临界值，细胞膜上的钠通道会发生瞬时的改变，钠通道打开。
这使得细胞内外的钠离子通透性发生改变，钠离子进入细胞内，而细胞外钠离子浓度上升。
这导致了膜电位在非常短的时间内由负值快速变化为正值。
这个过程称为动作电位的激发阶段。
激活是动作电位的第三个阶段。
在这个阶段，细胞膜上的钠通道保持打开状态，钠离子持续进入细胞内。
同时，细胞膜上的钾通道也发生了改变，钾通道开始打开。
钾离子通过钾通道从细胞内流出，细胞外的钾离子浓度升高。
这使得细胞膜内外的离子浓度逐渐恢复到静息态。
最后一个阶段是复极化。
在复极化阶段，钠通道关闭，停止钠离子的进入。
钾通道仍然打开，钾离子持续从细胞内流出。
这使得细胞内外的离子浓度逐渐恢复到静息态。
当细胞膜内外的钠和钾的浓度恢复到静息态时，细胞膜电位再次变为负值，恢复到静息态。
总结起来，动作电位形成的离子机制是通过细胞膜上的钠和钾通道的打开和关闭来实现的。
在阈值激发阶段，钠通道打开，钠离子进入细胞内，使细胞内外的电位迅速变为正值。
在激活阶段，钠通道持续打开，钠离子持续进入细胞内，同时钾通道也打开，钾离子从细胞内流出。
在复极化阶段，钠通道关闭，钠离子停止进入细胞，但钾通道仍然打开，钾离子持续从细胞内流出，使细胞内外的电位恢复到静息态。
这个过程是动作电位形成的基本机制。
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。
动作电位的产生机制
动作电位的产生机制
动作电位是由神经细胞产生的电信号，用于传递信息和控制身体运动。
动作电位的产生机制主要涉及离子通道的打开和关闭。
当神经细胞处于静息状态时，细胞内外的离子浓度存在差异，这种差异被维持在细胞膜上。
细胞膜内部存在负电荷，而细胞膜外部则带有正电荷。
当神经细胞受到足够的刺激时，细胞膜上的离子通道会打开。
通常，刺激会导致细胞膜上的钠通道打开，允许钠离子从细胞外部流入细胞内部。
这导致一小部分细胞内的电荷变得正电，形成“去极化”。
这种去极化现象会进一步激活细胞膜上的其他离子通道，例如钾通道。
钾通道打开后，钾离子从细胞内部流出，使细胞内部的电荷重新变为负电，从而恢复静息状态。
这个过程称为“复
极化”。
整个去极化和复极化的过程产生了一个电位差，即动作电位。
动作电位沿着神经细胞的轴突传导，并在相邻的神经细胞之间传递信号。
总体来说，动作电位的产生是通过细胞膜上的离子通道的打开和关闭来调节细胞内外离子的流动，从而产生电信号。
动作电位产生机制
动作电位产生机制一、前言动作电位是神经元产生的一种电信号，它是神经元进行信息传递的基本单位。
动作电位的产生机制是神经科学领域中一个非常重要的研究方向，对于理解神经元如何处理信息、如何进行信号传递等方面具有重要意义。
二、神经元结构神经元是构成神经系统的基本单位，它由细胞体、树突、轴突等部分组成。
细胞体包含了细胞核和许多细胞器，是神经元代谢活动和信息处理的中心。
树突则负责接收其他神经元传来的信号，而轴突则负责将信号传递给其他神经元或靶细胞。
三、离子通道离子通道是动作电位产生的关键因素之一。
在神经元膜上存在着许多种离子通道，包括钠离子通道、钾离子通道、钙离子通道等。
这些离子通道能够通过改变细胞膜内外离子浓度差来调节细胞膜电位，并最终导致动作电位的产生。
四、静息膜电位静息膜电位是指神经元在未受到任何刺激时的膜电位。
在静息状态下，神经元细胞膜内外离子浓度差会导致细胞内负电荷相对于细胞外形成。
这种负电荷积累会导致细胞内外之间形成一个静电场，从而使得细胞内部的电势为负值。
五、钠离子通道开放当神经元受到足够大的刺激时，钠离子通道会开始打开。
这些通道是高度选择性的，只有钠离子能够通过。
由于钠离子浓度在细胞外比细胞内高，因此一旦钠离子通道打开，大量的钠离子会迅速流入神经元内部，导致细胞膜内部电势变为正值。
六、动作电位阈值动作电位阈值是指神经元必须达到的一定程度才能产生动作电位。
当神经元受到足够大的刺激时，它们会开始逐渐接近动作电位阈值。
如果刺激强度足够大，神经元就会达到阈值并产生动作电位。
七、钾离子通道开放当神经元产生动作电位时，钠离子通道会迅速关闭，同时钾离子通道开始打开。
这些通道也是高度选择性的，只有钾离子能够通过。
由于钾离子浓度在细胞内比细胞外高，因此大量的钾离子会从神经元内部流出，导致细胞膜内部电势变为负值。
八、复极化复极化是指神经元恢复静息状态的过程。
在复极化过程中，神经元膜电位逐渐恢复到静息状态下的负值。
心肌细胞动作电位产生机制
心肌细胞动作电位产生机制1. 引言心肌细胞动作电位是心脏肌肉细胞兴奋和收缩的基础，对心脏的正常功能至关重要。
本文将深入探讨心肌细胞动作电位产生的机制，包括神经传导、离子通道、膜电位变化等方面。
2. 神经传导与心肌细胞动作电位神经传导在心脏中起着关键作用，其中，窦房结起搏作用，将电兴奋从窦房结传导至房室结，再由房室结传导至心室。
这一过程形成心脏的正常节律。
神经系统通过释放神经递质来调控心肌细胞的动作电位产生。
2.1 神经递质的作用神经递质作为信号分子，能够与心肌细胞上的受体结合，改变细胞膜的通透性，从而调节细胞内离子流动。
常见的神经递质包括乙酰胆碱、肾上腺素等。
乙酰胆碱能够通过M2受体激活K+离子通道，增加K+通透性，导致心肌细胞膜电位下降；而肾上腺素则能够通过β1受体激活Ca2+离子通道，增加Ca2+通透性，使心肌细胞膜电位升高。
2.2 窦房结和房室结窦房结是心脏中的起搏点，具有自律性，能够发出电兴奋。
这一电兴奋从窦房结传导至房室结，通过心房到达心室。
窦房结的细胞具有快速钙离子通道和K+离子通道，当细胞膜电位达到阈值时，快速钙离子通道打开，导致细胞内钙离子浓度升高，进而引起离子电流变化，细胞膜电位上升。
而房室结则具有慢速钙离子通道和K+离子通道，使得它的细胞膜电位上升的速度慢于窦房结。
3. 离子通道的作用离子通道在心肌细胞动作电位的产生中起着重要作用。
心肌细胞的膜上存在多种类型的离子通道，如钠离子通道、钾离子通道和钙离子通道。
3.1 钠离子通道钠离子通道是心肌细胞动作电位产生的关键通道。
在心肌细胞处于静息状态时，钠离子通道处于关闭状态。
当心肌细胞受到刺激时，钠离子通道迅速打开，钠离子从细胞外流入，使细胞内电位逐渐上升，形成快速上升期。
钠离子通道在细胞内电位达到阈值后关闭，细胞内电位保持高值。
3.2 钾离子通道钾离子通道对心肌细胞动作电位的平复起着重要作用。
在心肌细胞处于静息状态时，钾离子通道保持打开状态，维持细胞内外电位差。
神经细胞动作电位的概念、组成部分及其产生机制
神经细胞动作电位的概念、组成部分及其产生机制神经细胞动作电位是神经细胞内部的一种电信号，是神经元传递信息的基本途径。
本文将介绍神经细胞动作电位的概念、组成部分以及其产生机制。
一、神经细胞动作电位的概念神经细胞动作电位是指神经细胞在兴奋状态下，由于离子通道的开闭，导致细胞内外电势差发生急剧变化的电信号。
这种电信号是神经元传递信息的基本途径，也是神经元之间信息传递的基础。
二、神经细胞动作电位的组成部分神经细胞动作电位由四个阶段组成，分别是静息状态、膜电位升高、膜电位下降和复极阶段。
1. 静息状态在神经细胞未受到任何刺激时，神经细胞内外的电位差为静息状态。
此时，神经细胞内外电势差为负数，称为静息电位。
静息电位通常在-70mV左右。
2. 膜电位升高当神经细胞受到刺激时，离子通道会打开，使得正离子流入细胞内部，导致细胞内外电势差发生变化。
这个过程称为膜电位升高。
膜电位升高时，细胞内外电势差逐渐变小，直至达到顶峰值。
3. 膜电位下降膜电位升高到顶峰后，离子通道开始关闭，正离子流入减少，负离子流出增多，细胞内外电势差逐渐恢复到静息状态。
这个过程称为膜电位下降。
4. 复极阶段在膜电位下降到静息状态后，细胞内外电势差还会继续下降，直至达到超极化状态。
这个过程称为复极阶段。
复极阶段是神经细胞动作电位的最后一个阶段。
三、神经细胞动作电位的产生机制神经细胞动作电位的产生机制与离子通道的开闭有关。
神经细胞内部存在多种离子通道，包括钠离子通道、钾离子通道、钙离子通道等。
当神经细胞受到刺激时，离子通道会打开或关闭，导致离子流入或流出细胞内部，从而改变细胞内外电势差，产生神经细胞动作电位。
在神经细胞动作电位的产生过程中，钠离子通道和钾离子通道起着重要作用。
当神经细胞受到刺激时，钠离子通道会打开，大量的钠离子流入细胞内部，导致膜电位升高。
随着膜电位的升高，钠离子通道逐渐关闭，钾离子通道开始打开，大量的钾离子流出细胞内部，导致膜电位下降和复极阶段的产生。
静息电位和动作电位的产生机制
静息电位和动作电位的产生机制
静息电位产生机制：细胞的静息电位相当于K+平衡电位，系因K+跨膜扩散达电化学
平衡所引起。
动作电位产生机制：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。
静息电位形成条件
静息电位指安静时存在于细胞两侧的外正内负的电位差。
其产生有两个重要条件，一
是膜两侧离子的不平衡分布，二是静息时膜对离子通透性的不同。
动作电位形成条件
①细胞膜两侧存在离子浓度差，细胞膜内钾离子浓度高于细胞膜外，而细胞外钠离子、钙离子、氯离子高于细胞内，这种浓度差的维持依靠离子泵的主动转运。
（主要是钠-钾
泵（每3个Na+流出细胞, 就有2个K+流入细胞内。
即:Na+：K+ =3：2）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，安静时主要允许钾离子通透，而去极化到阈电位水平时又主要允许钠离子通透。
③可兴奋组织或细胞受阈刺激或阈上刺激。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
动作电位及其产生机制
动作电位及其产生机制（一）动作电位及其特点在静息电位的基础上，细胞受到一个适当的刺激，其膜电位所发生的迅速、一过性的极性倒转和复原，这种膜电位的波动称为动作电位。
动作电位的升支和降支共同形成的一个短促、尖峰状的电位变化，称为锋电位。
锋电位在恢复至静息水平之前，会经历一个缓慢而小的电位波动称为后电位，它包括负后电位和正后电位。
细胞的动作电位具有以下共同特征：①动作电位具有“全或无”特性，动作电位是由刺激引起细胞产生的去极化过程。
而且刺激必须达到一定强度，使去极化达到一定程度，才能引发动作电位。
对于同一类型的单细胞来说一旦产生动作电位，其形状和幅度将保持不变，即使增加刺激强度，动作电位幅度也不再增加，这种特性称为动作电位的全或无（allornone）现象，即动作电位要么不产生要产生就是最大幅度；②动作电位可以进行不衰减的传导，动作电位产生后不会局限于受刺激的部位，而是迅速沿细胞膜向周围扩布，直到整个细胞都依次产生相同的电位变化。
在此传导过程中，动作电位的波形和幅度始终保持不变；③动作电位具有不应期。
细胞在发生一次兴奋后，其兴奋性会出现一系列变化，包括绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期。
绝对不应期大约相当于锋电位期间，相对不应期和超常期相当于负后电位出现的时期；低常期相当于正后电位出现的时期。
（二）动作电位的产生机制动作电位上升支主要由Na+内流形成，接近于Na+的电-化学平衡电位。
1.细胞内外Na+和K+的分布不均匀，细胞外高Na+而细胞内高K+。
2.细胞兴奋时，膜对Na+有选择性通透，Na+顺浓度梯度内流，形成锋电位的上升支。
3.K+外流增加形成了动作电位的下降支。
在不同的膜电位水平或动作电位发生过程中，Na+通道呈现三种基本功能状态：①备用状态：其特征是通道呈关闭状态，但对刺激可发生反应而迅速开放，因此，被称作备用状态；②激活状态：此时通道开放，离子可经通道进行跨膜扩散；③失活状态：通道关闭，离子不能通过，即使再强的刺激也不能使通道开放。
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静息电位 (极化状态 ) 时间 /ms
(超极化状态 )
哺乳动物有髓神经纤维的动作电位示意图
动作电位的产生机制
———离子学说（ionic theory ）对动作电位的解释
某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a → b）
动作电位的产生机制
———离子学说（ionic theory ）对动作电位的解释
动作电位的产生机制
———离子学说（ionic theory ）对动作电位的解释
某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a → b） 当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许Na+ 顺着浓度梯度流进细胞。 Na+流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠 通道开放，进一步加快Na+内流。 当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点d。 （从b →d ）
中学生物教学“疑难问题解决”专题讲座
神经系统的结构与功能
—神经冲动的产生、传导与传递
吴琪 浙江省宁波中学 gigiwu1207@
一、关于神经系统的几个名词
1.可兴奋细胞：指感受器细胞、神经组织、肌肉细 胞和腺细胞。 2.兴奋：可兴奋细胞动作电位的产生过程或动作 电位的产生。（神经冲动） 3.兴奋性：活细胞受到刺激后产生兴奋的能力或特 性。或细胞在受刺激时产生动作电位的能力。 4.神经系统：由神经细胞和神经胶质细胞（支持 细胞）组成。 5.神经元:是构成神经系统的基本单位。由树突、 胞体和轴突三部分构成。
神 经 元 的 模 式 图
6.神经纤维：由神经元的轴 突或长的树突以及套在外 面的髓鞘共同组成 7.神经：许多神经纤维（轴 突）包围在结缔组织中组 成
二、细胞跨膜电位的产生及其机制
（一）细胞外记录（双相动作电位）
蛙坐骨神经的动作电位示意图
例1.（2010年海南卷）将记录仪（R）的两个电极 置于某一条结构和功能完好的神经表面，如下图， 给该神经一个适宜的刺激使其产生兴奋，可在R上 记录到电位的变化。能正确反映从刺激开始到兴奋 完成这段过程中电位变化的曲线是 D
开放的钠通道失活、关闭。而此时钾通道开放，K+ 迅速外流，使膜复极化，回到静息水平（从d→ e ）。
动作电位的产生机制
———离子学说（ionic theory ）对动作电位的解释
某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a → b） 当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许Na+ 顺着浓度梯度流进细胞。 Na+流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠 通道开放，进一步加快Na+内流。 当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点d。 （从b →d ） 开放的钠通道失活、关闭。而此时钾通道开放，K+ 迅速外流，使膜复极化，回到静息水平（从d→ e ）。
例3.（2009年山东卷）
C
例4.（2010年宁夏卷）将神经细胞置于相当于细胞 外液的溶液(溶液)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，可观察到 D A．静息电位值减小 B．静息电位值增大 C．动作电位峰值升高 D．动作电位峰值降低
细胞外液
离子 Na+ K+ Cl浓度(×10-3 mol/L) 120 5 125 离子 Na+ K+ ClA-
细胞内液
浓度 (×10-3 mol/L) 12 125 5 108
膜内k+向膜外扩散，以维持膜内外动态平衡水平是形成静息电 位的离子基础。所以静息电位主要决定于钾离子的平衡电位。 当膜外k+浓度升高， 静息电位增大还是减小？
2、动作电位（action potential，AP）
动作电位 ：指可兴奋细胞在受到刺激而发生兴奋时所产生 的外负内正的电位变化。
+30 跨膜电位 /mV (反极化状态 ) 超射
0 上升相 去极化过程
Na+ 内流
K+
◎去极化 ◎
复极化
外流
-60 -70
阈电位 局部去极化
例2：以枪乌贼的粗大神经纤维做材料，图中箭头表示 电流方向，下列说法错误的是 D
A．在a点左侧刺激，依次看到现象的顺序是4、2、3、4 B．在b点右侧刺激，依次看到现象的顺序是4、3、2、4 C．在a、b两点中央刺激会出现1或4现象 D．在a、b两点中央偏左刺激，依次看到现象的顺序是4 、3 、2 、4
开放的钠通道失活、关闭。而此时钾通道开放，K+ 迅速外流，使膜复极化，回到静息水平（从d→ e ）。
当膜外Na+浓度增加，动作电位增大还是减小？
动作电位主要特点
（1）“全或无”性质：就单条神经纤维来说，如果刺激 未达到阈值，则不引起动作电位，而动作电位一经引起， 其幅度就可达最大值。 增加刺激强度对动作电位幅度和频率有何影响？ （ 2）非衰减性传导
二、细胞跨膜电位的产生及其机制
（二）细胞内记录
以神经纤维为例 实验材料；玻璃微电极 刺激仪器 记录仪器
1、静息电位（resting potential，RP）
静息电位：细胞未受刺激时，即细胞处于“静息”状态下细 胞膜两侧存在的电位差。 极性：外正内负。即极化状态（polarization) 静息电位的的产生机制 ———离子学说（ionic theory ）对静息电位的解释 静息时神经细胞膜内外离子浓度(脊椎动物）
Na+流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠 通道开放，进一步加快Na+内流。
当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点d。 （从b →d ）
动作电位的产生机制
———离子学说（ionic theory ）对动作电位的解释
某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a → b） 当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许Na+ 顺着浓度梯度流进细胞。 Na+流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠 通道开放，进一步加快Na+内流。 当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点d。 （从b →d ）
某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a → b） 当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许Na+ 顺着浓度梯度流进细胞。
动作电位的产生机制
———离子学说（ionic theory ）对动作电位的解释
某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a → b）
当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许Na+ 顺着浓度梯度流进细胞。