兴奋性,静息电位产生机制和阈电位之间的关系

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-03-04 04:33 标签： 静息电位产生机制
“阈”刺激与动作电位的形成
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动作电位是高中生物学神经调节中的一个很重要概念，关于它的形成人们争议颇多，教材中对此内容讲的相对较少，然而在各类考试中对这一概念却从多角度多形式作以考察，从而使师生在教和学的过程中遇到了一些障碍和困难。为此本人根据自己的教学实践和学生认知规律对此知识点给予归纳整理：
一、动作电位概念
动作电位是指可兴奋细胞受到阈或阈上刺激时，在静息电位的基础上发生的一次快速扩布性电位倒转和复原。
典型的神经动作电位的波形由峰电位、负后电位和正后电位组成。
二、动作电位产生条件
1、细胞膜内外离子分布不平衡。细胞内外存在着Na+的浓度差，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+的通透性先增加，对K+的通透性后增加。(&因为Na+通道开放快，失活也快；K+通道开放的慢，失活的也慢，慢到几乎就不出现失活。）
3、可兴奋组织或细胞受阈上刺激
三、动作电位形成过程
1、去极化：细胞受到阀上刺激→细胞外的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 ：去极化达峰值时被激活的Na+通道迅速关闭而失活→Na+内流停止→K+通道逐渐被激活而开放→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。该过程是K+外流形成的，可表示为动作电位模式图的下降支。
3、Na+-K+泵转运： 当膜复极化结束后，有一部分Na+在去极化中扩散到细胞内，并有一部分K+在复极过程中扩散到细胞外。这样细胞膜上的Na+-K+泵就会被激活，并开始主动地将膜内的Na+泵出膜外，同时把流失到膜外的K+泵回膜内，Na+-K+的转运是耦联进行的，以恢复兴奋前的离子分布的浓度。
四、动作电位的测量
1、测量方法：灵敏电流计的两极都连接在神经纤维膜外(或内)侧，可观察到指针发生两次方向相反的偏转。下面图中a点受刺激产生动作电位“”，动作电位沿神经纤维传导依次通过“aD→bD→cD→c右侧”时灵敏电流计的指针变化细化图：
2、电位差变化的测量比较及电位变化曲线图解读
电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
电表两极均置于神经纤维膜的外侧
五、阈下刺激、局部反应和动作电位的关系&&& 单个阈下刺激是不能引起动作电位的，但单个阈下刺激并不是对膜毫无影响，它可使受刺激局部细胞膜的少量Na+通道激活，膜对Na+的通透性轻度增加，少量Na+内流或直接的电刺激使静息电位有所减小。由于这种电变化较小，不能产生动作电位，只局限在受刺激局部，称为局部反应或局部兴奋。但它可使膜电位距离阈电位的差值减小，如果这时膜再受到刺激，就比较容易达到阈电位而发生兴奋。因此，局部反应可以提高细胞膜的兴奋性。&&&& 局部反应的特点有：
①电位幅度小且呈衰减性传导，随着传播距离的增加而迅速减小；
②不是“全或无”式的，局部反应随刺激的增强而增大；
③局限于受刺激的局部，以电紧张的方式向临近细胞膜扩布；
④局部反应没有不应期，能持续短暂时间；
⑤几个阈下刺激所引起的局部反应可以互相叠加，称为总和。（包括时间总和和空间总和）当局部反应经过总和使静息电位减小到阈电位时，细胞膜便可产生一次动作电位。
六、对位练习
1、请结合所学知识回答动物生命活动调节相关的问题。刺激强度与兴奋强度有何关系，现有两种假设：
假设1：刺激与兴奋是同时效应，在一定范围内随刺激强度的增强兴奋也随之增强，超出该范围，兴奋强度不再随刺激强度的增强而增强。
假设2：只有当刺激电流达到一定值时，神经元才开始兴奋，并且兴奋强度不随刺激强度的增强而增强。
（1）请在上面坐标图中画出上述两种假设相对应的实验结果。
（2）科学家进行了实验：将刺激强度逐渐增加(S1～S8)，测得一个神经细胞膜电位的变化规律(如丙图)，结合实验结果分析上述两种假设哪一种正确？&&&&&&&&&&&&&&& 。
①刺激要达到一定的强度才能诱导神经细胞产生神经冲动的生物学意义是&&&&&&&&&& 。& &②判断：刺激强度达到S5以后，随刺激强度增加，膜电位逐渐增强。（）。③在S1～S4期间，细胞膜上离子的进出情况是&&&&&&&&&&&& 。④判断：在S5～S8时期，膜外是负电位。（）⑤S1～S8段说明&&&&&&&&&&&&& 。
2、（2009山东）右图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。下列描述错误的是
A．曲线a代表正常海水中膜电位的变化
B．两种海水中神经纤维的静息电位相同
C．低Na+海水中神经纤维静息时，膜内Na+浓度高于膜外
D．正常海水中神经纤维受刺激时，膜外Na+浓度高于膜内&
3、（2010全国Ⅰ）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，可观察到（& ）
A．静息电位值减小&& B．静息电位值增大&& C．动作电位峰值升&&& D．动作电位峰值降低
4、（2010海南）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，如右图，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：
5、（2010山东）：若某动物离体神经纤维在两端同时受到刺激，产生两个同等强度的神经冲动，两冲动传导至中点并相遇后会如何？
6、神经电位的测量装置如右图所示，其中箭头表示施加适宜刺激，阴影表示兴奋区域。用记录仪记录A、B两电极之间的电位差，结果如右侧曲线图，该图中1、2、3、4、5是五个不同阶段，其中1是极化状态，2是去极化过程，4是复极化过程。下列说法正确的是&（&&&）
&A．1状态下神经元的细胞膜内外没有离子进出&&&B．2主要是由膜外Na+在短期内大量涌入膜内造成的，该过程不需要消耗能量&&&C．若组织液中的Na+浓度增大，会导致记录到的电位变化中Y点下移&&&D．若组织液中的K+浓度增大，会导致记录到的电位变化中X点下移
7、动作电位的产生与细胞膜离子通透性的变化直接相关。细胞膜对离子通透性的高低可以用电导（g）表示，电导大，离子通透性高，电导小，离子通透性低。下图表示神经细胞接受刺激产生动作电位过程中，细胞膜对Na+和K+的通透性及膜电位的变化（gNa+、gK+分别表示Na+、K+的电导）。请据图回答问题。
（1）细胞膜对离子通透性大小的控制是通过控制细胞膜上的 来实现的。在动作电位的产生过程中，细胞内ADP的含量会 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。（2）静息状态下神经细胞膜电位的特点是 &&&&&&&&&&&&&&&&。 （3）接受刺激时，细胞膜对Na+、K+的通透性分别发生了怎样的变化？ &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（4）根据该过程中膜电位的变化和离子通透性的变化可以推测，动作电位的产生主要是由哪种离子如何变化造成的？
6、参考答案：
&1 (1)实验结果如右图所示　（2）假设1 ①避免对无时不在的微小刺激作出反应，减少能耗，适应环境②×③进出平衡④×⑤刺激过弱不产生兴奋，一旦产生兴奋幅值就达到最大，不随刺激强度增加而增大2、C，3、D，4、D，5、会抵消或停止传导，6、B,7、（1）载体蛋白（离子通道）& 增加；（2）外正内负；（3）对Na+的通透性迅速增加，并且增加的幅度较大；对K+的通透性缓慢增加，并且增加的幅度较小；（4）Na+通过细胞膜迅速内流。
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