高中生物校本课程-动作电位和静息电位的形成
静息电位和动作电位产生的离子基础大学内容课件
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静息电位和动作电位产生的离 子基础大学内容课件
CONTENTS
• 静息电位基础 • 动作电位基础 • 离子基础 • 静息电位和动作电位产生的离
子机制 • 神经元兴奋性的离子基础 • 总结和讨论
01
静息电位基础
静息电位的定义
01
静息电位是指细胞在安静状态下， 细胞膜两侧存在的外正内负的膜 电位。
02
它表现为细胞膜内外的电位差， 是细胞进行跨膜信号传递和电活 动的基础。
静息电位的产生机制
静息电位的产生主要与钾离子外流有关。
在安静状态下，细胞内的钾离子浓度约为细胞外的30倍左右，因此钾离子会顺着浓 度差从细胞内向细胞外流动，形成外正内负的膜电位。
同时，钠离子也会在钠泵的作用下被泵出细胞，这也有助于维持细胞内外钾离子的 浓度差。
离子机制对神经元兴奋性的影响和调控
离子浓度对神经元兴奋性的影响
不同离子的浓度会影响神经元的兴奋性，例如高钾离子浓度会降低神经元的兴奋性，而高钠离子浓度则会增加神经元 的兴奋性。
离子通道调控对神经元兴奋性的影响
神经元中不同离子通道的开闭可以调节神经元的兴奋性。例如，增加钠离子通道的开放时间可以增加神经元的兴奋性。
不同离子的跨膜流动受到 多种因素的影响，如浓度 差、膜通道的通透性、跨 膜电场等。
05
神经元兴奋性的离子基础
神经元兴奋性的定义和特点
神经元兴奋性的定义
神经元兴奋性是指神经元在接受到刺 激后产生反应的能力。
简述动作电位的产生机制
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。
《静息电位》课件
静息电位与动作电位的比较
静息电位是细胞未受刺激时，膜电位处于相对稳定的静止状态，表现为外正内负。 动作电位是细胞受到有效刺激时，膜电位快速去极化和复极化，表现为外负内正。
静息电位和动作电位的主要区别在于膜电位的极性和变化速度。
静息电位对动作电位的影响
静息电位的大小和稳定性影响 动作电位的产生和传播速度。
03
静息电位与动作电位 的关系
动作电位的产生与传播
动作电位是可兴奋细胞受到有效 刺激时，膜电位由静息状态下的 外正内负变为外负内正的状态。
动作电位的产生是由细胞内外离 子分布不均和离子通道的开放引
起的。
动作电位的传播是通过局部电流 刺激周边细胞膜产生去极化，从 而形成电紧张电位，最终传播至
整个细胞。
《静息电位》ppt 课件
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目录
• 静息电位概述 • 静息电位的形成机制 • 静息电位与动作电位的关系 • 静息电位的应用与意义 • 静息电位的研究前景与挑战
01
静息电位概述
定义与特点
静息电位
指细胞在未受刺激时，存在于细 胞膜内外两侧的电位差。
特点
相对稳定、具有跨膜电位差、与 动作电位相反。
静息电位的改变可能导致动作 电位的阈值变化，从而影响细 胞的兴奋性和传导速度。
静息电位是动作电位的基础， 其稳定性和大小对于维持细胞 的正常生理功能具有重要意义 。
04
静息电位的应用与意 义
神经元与神经网络的信号传递
静息电位是神经元的基本特征之一，它 在神经元信号传递中起着重要作用。静 息电位的变化可以影响神经元的兴奋性 和传导速度，从而影响神经网络的信号
静息电位在医学诊断中的应用
静息电位的变化可以反映神经元的生理和病理状态，因此在医学诊断中具有重要的应用价值。例如，通过检测静息电位的变 化可以辅助诊断癫痫、帕金森病等神经系统疾病。
高中生物：第二章 第二节 第1课时 动作电位的产生和神经冲动的传导
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
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。
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一、细胞膜上的转运蛋白
• 在离子通道打开时，其通透途径是对膜两侧同时开放的； • 通过离子通道运输的底物只能通过电化学浓度梯度运输； • 离子通道的转运速度既可以是快，也可以慢。
离子通道的特征
• （1）离子选择性 • 决定因素：通道内的孔径、电荷 • 阴离子与阳离子： • Na+通道、K+通道、Cl-通道、Ca2+通道 • 特异性与非特异性 • Na+通道：Na +/NH4+/ 少量K+
• 神经细胞约-70 mV Nhomakorabea• 骨骼肌和心肌细胞约- 90 mV • 平滑肌细胞约- 55 mV • 红细胞约-10 mV
神经细胞: - 70 mV -70mV-→-90mV RP增大 -70 mV→- -50 mV RP减小
静息电位的产生机制
2、动作电位
③动作电位发生机制
欢迎大家批评指正！
• （2）门控特性 • 门控：开放状态，关闭状态 • 电压门控、配体门控、光控、温度敏感门控 • 非门控通道(漏通道)
电压门控的K＋通道
如：突触后膜上钠离子 通道 允许不同离子进入，但 主要是钠离子。 是不是大量神经递质才 能让大量的离子通道打 开呢？
• 与底物结合，交替开放，不会同时开放。 • 载体蛋白可以介导特异性底物顺浓度梯度转运和逆浓度梯度转运。 • 特异性底物逆浓度梯度转运消耗的能量来自于化学反应(ATP)、光
或电化学势能(协同转运)
载体蛋白的活 动是细胞膜内 外产生离子浓 度差的基础。
二、静息电位和动作电位
• 1、静息电位（RP）：
• ①概念：是指细胞在安静状态下(未受刺激时) ，存在于细胞膜两 侧的外正内负的电位差。
• ②数值：膜两侧的电位差，即膜内电位低于膜外电位的数值。
• ③记录:记录到的电位都是负电位(- 10mV~ -100mV)