靜息電位和動作電位產(chǎn)生的離子基礎1

靜息電位和動作電位產(chǎn)生的離子基礎作者：漢水丑生本文檔共32頁；當前第1頁；編輯于星期二\21點46分本課件依據(jù)筆者發(fā)表在《生物學通報》2012年第9期的教學設計制作而成。論文詳見：依據(jù)論文和課件制作而成的教學視頻：本文檔共32頁；當前第2頁；編輯于星期二\21點46分完成反射的條件反射弧的結(jié)構(gòu)保持完整性足夠強度的刺激本文檔共32頁；當前第3頁；編輯于星期二\21點46分本文檔共32頁；當前第4頁；編輯于星期二\21點46分本文檔共32頁；當前第5頁；編輯于星期二\21點46分本文檔共32頁；當前第6頁；編輯于星期二\21點46分槍烏賊的巨大神經(jīng)纖維直徑可達1mm，是研究生物電的理想材料。興奮的實質(zhì)是電流，電流是如何產(chǎn)生的？產(chǎn)生電流要求有電位差，所以需要測量神經(jīng)細胞膜的電位變化。本文檔共32頁；當前第7頁；編輯于星期二\21點46分直徑小于0.5μm

本文檔共32頁；當前第8頁；編輯于星期二\21點46分當將兩個微電極都放在神經(jīng)細胞膜外時，在示波器上沒有記錄到電位差，說明神經(jīng)細胞膜外各處電位相等。本文檔共32頁；當前第9頁；編輯于星期二\21點46分當將一個微電極的尖端刺穿細胞膜瞬間，便可通過示波器記錄到－70mV的電位差，表明膜內(nèi)電位比膜外電位低了70mV。再繼續(xù)深插此電極，只要電極尖端還留在神經(jīng)細胞內(nèi)，則此電位值便不再改變。由于此電位發(fā)生在靜息狀態(tài)的神經(jīng)細胞膜的兩側(cè)，故稱靜息電位（外正內(nèi)負）。－70mV膜內(nèi)電位比膜外電位低了70mV規(guī)定：膜外電位為零電位本文檔共32頁；當前第10頁；編輯于星期二\21點46分依據(jù)資料，并結(jié)合細胞膜內(nèi)K+濃度遠高于膜外這一事實，提出合理假設來解釋膜內(nèi)電位比膜外低（外正內(nèi)負）這一現(xiàn)象。K+外流K+高K+低本文檔共32頁；當前第11頁；編輯于星期二\21點46分如假設成立，K+是以何種方式流向膜外的？K+外流的動力是什么？協(xié)助擴散。K+外流的動力則是細胞膜內(nèi)外的K+濃度差。后來科學家分離出了膜上的這種載體蛋白，稱作K+通道蛋白。K+高K+低本文檔共32頁；當前第12頁；編輯于星期二\21點46分如假設成立，增大神經(jīng)細胞細胞外液的K+濃度，靜息電位的數(shù)值會如何變化？增大神經(jīng)細胞細胞外液的K+濃度，則神經(jīng)細胞內(nèi)外K+濃度差變小，K+外流量減少，靜息電位數(shù)值會變小。科學家曾做了這樣的實驗，的確如此，從而驗證了假設。K+高K+低本文檔共32頁；當前第13頁；編輯于星期二\21點46分K+會一直外流嗎？K+外流后，神經(jīng)細胞內(nèi)外K+濃度差會變小，K+外流的動力減小。另外由于K+外流，使細胞內(nèi)外電位差加大，向內(nèi)的電場力會阻止K+外流。當向外的化學驅(qū)動力（K+濃度差）和向內(nèi)的電場驅(qū)動力達到平衡時，K+停止外流，此時膜內(nèi)外的電位穩(wěn)定在－70mV。本文檔共32頁；當前第14頁；編輯于星期二\21點46分神經(jīng)纖維受刺激后，示波器上顯示的數(shù)字由－70mV逐漸減小到0，并出現(xiàn)+35mV，這說明膜內(nèi)外的電位發(fā)生了什么變化？受刺激后，膜內(nèi)外的電位差逐漸縮小至0，并出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。靜息時是膜外電位高于膜內(nèi)，記做內(nèi)負外正；發(fā)生反轉(zhuǎn)后，膜內(nèi)電位高于膜外，記做內(nèi)正外負。－70mV膜內(nèi)電位比膜外低70mV0mV膜內(nèi)電位等于膜外電位+35mV膜內(nèi)電位比膜外高35mV規(guī)定：膜外電位為零電位本文檔共32頁；當前第15頁；編輯于星期二\21點46分結(jié)合膜外Na+濃度遠高于膜內(nèi)這一事實，如何解釋膜電位由－70mV逐漸減小到0，并出現(xiàn)+35mV這一現(xiàn)象？假設：膜電位發(fā)生反轉(zhuǎn)是由Na+內(nèi)流引起的K+高K+低Na+低Na+高本文檔共32頁；當前第16頁；編輯于星期二\21點46分如假設成立，Na+是以何種方式通過神經(jīng)細胞膜流向膜內(nèi)的？Na+會一直內(nèi)流嗎？協(xié)助擴散。Na+不會一直內(nèi)流，因為Na+內(nèi)流后，神經(jīng)細胞內(nèi)外Na+濃度差會變小，Na+內(nèi)流的動力減小。K+高K+低Na+低Na+高本文檔共32頁；當前第17頁；編輯于星期二\21點46分如上述假設成立，減小神經(jīng)細胞細胞外液的Na+濃度，動作電位的峰值會如何變化？。K+高K+低Na+低Na+高本文檔共32頁；當前第18頁；編輯于星期二\21點46分如何解釋動作電位由+35mV下降到0，最后恢復為－70mV的靜息電位？。K+外流K+高K+低Na+低Na+高K+高K+低本文檔共32頁；當前第19頁；編輯于星期二\21點46分資料：在神經(jīng)細胞興奮的過程中，有部分K+流到了膜外，部分Na+流到膜內(nèi)，但恢復靜息后，經(jīng)測定，細胞內(nèi)的K+濃度和細胞外的Na+濃度與靜息時幾乎相同，這說明必然存在某種機制將流入細胞內(nèi)的Na+重新轉(zhuǎn)運到細胞外，否則隨著興奮次數(shù)的增多，膜外的Na+濃度會越來越低。同理，也必然存在某種機制將流出細胞的K+重新轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)，否則細胞內(nèi)K+濃度會越來越低。K+高K+低Na+低Na+高K+高K+低本文檔共32頁；當前第20頁；編輯于星期二\21點46分請問上述資料中，將流入細胞內(nèi)的Na+重新轉(zhuǎn)運到細胞外以及將流出細胞的K+重新轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)是通過何種方式？是否消耗能量？主動運輸K+高K+低Na+低Na+高K+高K+低本文檔共32頁；當前第21頁；編輯于星期二\21點46分丹麥生理學家斯科（JensC.Skou）等人發(fā)現(xiàn)了細胞膜上存在鈉鉀泵，并因此獲得了1997年的諾貝爾化學獎?？茖W家發(fā)現(xiàn)，鈉鉀泵是一種鈉鉀依賴的ATP酶，能分解ATP釋放能量，用于將膜外的K+運進細胞，同時將膜內(nèi)的Na+運出細胞。細胞內(nèi)K+濃度高，細胞外Na+濃度高，正是由鈉鉀泵維持的。人體處于靜息狀態(tài)時，細胞25%的ATP被鈉鉀泵消耗掉，神經(jīng)細胞70%的ATP被鈉鉀泵消耗掉。本文檔共32頁；當前第22頁；編輯于星期二\21點46分①AB段，神經(jīng)細胞靜息時，非門控的K+滲漏通道一直開放，K+外流，膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負；②BC段，神經(jīng)細胞受刺激時，受刺激部位的膜上門控的Na+通道打開，Na+大量內(nèi)流，膜內(nèi)外的電位出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為外負內(nèi)正；③CD段，門控的Na+通道關(guān)閉，門控的K+通道打開，K+大量外流，膜電位恢復為靜息電位后，門控的K+通道關(guān)閉；④一次興奮完成后，鈉鉀泵將細胞內(nèi)的Na+泵出，將細胞外的K+泵入，以維持細胞內(nèi)K+濃度高和細胞外Na+濃度高的狀態(tài)，為下一次興奮做好準備。本文檔共32頁；當前第23頁；編輯于星期二\21點46分高中生物一輪復習全套教學視頻：本文檔共32頁；當前第24頁；編輯于星期二\21點46分（2011年浙江4）在離體實驗條件下單條神經(jīng)纖維的動作電位示意圖如下，下列敘述正確的（）A．a(chǎn)－b的Na+內(nèi)流是需要消耗能量的B．b－c段的Na+外流是不需要消耗能量的C．c－d段的K+外流是不需要消耗能量的D．d－e段的K+內(nèi)流是不需要消耗能量的本文檔共32頁；當前第25頁；編輯于星期二\21點46分（2009年山東7）圖五表示槍烏賊離體神經(jīng)纖維在Na+濃度不同的兩種海水中受刺激后的膜電位變化情況。下列描述錯誤的是（）A．曲線a代表正常海水中膜電位的變化B．兩種海水中神經(jīng)纖維的靜息電位相同C．低Na+海水中神經(jīng)纖維靜息時，膜內(nèi)Na+濃度高于膜外D．正常海水中神經(jīng)纖維受刺激時，膜外Na+濃度高于膜內(nèi)本文檔共32頁；當前第26頁；編輯于星期二\21點46分48．右表是哺乳動物神經(jīng)元內(nèi)外兩種主要陽離子的濃度。a、b代表的離子分別是＿＿和＿＿。從細胞膜的結(jié)構(gòu)分析，維持這種離子濃度不均勻分布的機制是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。Na+、K+通過細胞膜上的Na+、K+運輸載體，以主動運輸方式進出

細胞Na+K+離子神經(jīng)元內(nèi)神經(jīng)元外a5-15mmol/Lb140mmol/L5mmol/L145mmol/L本文檔共32頁；當前第27頁；編輯于星期二\21點46分（2012海南15）關(guān)于人體神經(jīng)細胞的敘述，正確的是A.神經(jīng)細胞軸突末梢可形成多個突觸小體B.興奮通過神經(jīng)遞質(zhì)在突觸處進行雙向傳遞C.神經(jīng)細胞外Na+內(nèi)流是產(chǎn)生靜息電位的基礎D.靜息狀態(tài)的神經(jīng)細胞膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負A本文檔共32頁；當前第28頁；編輯于星期二\21點46分（2007新課標廣東）25.神經(jīng)細胞在靜息時具有靜息電位，受到適宜刺激時可迅速產(chǎn)生能傳導的動作電位，這兩種電位可通過儀器測量。A、B、C、D均為測量神經(jīng)纖維靜息電位示意圖，正確的是()“漢水丑生的生物同行”超級群大型公益活動：歷年高考題PPT版制作。本課件為公益作品，版權(quán)所有，未經(jīng)允許不得擅自修改或用于任何形式的商業(yè)用途。2012年1月15日，漢水丑生標記。AC本文檔共32頁；當前第29頁；編輯于星期二\21點46分（2008上海）22、下列能正確表示神經(jīng)纖維受刺激時，刺激點膜電位由靜息電位轉(zhuǎn)為動作電位的過程是（

）A．①→④B．②→③C．③→②D．④→①D“漢水丑生的生物同行”超級群大型公益活動：歷年高考題PPT版制作。本課件為公益作品，版權(quán)所有，不得以任何形式用于商業(yè)目的。2012年1月15日，漢水丑生標記。本文檔共32頁；當前第30頁；編輯于星期二\21點46分D（2009江蘇2）下列有關(guān)神經(jīng)興奮的敘述，正確的是（）A．靜息狀態(tài)時神經(jīng)元的細胞膜內(nèi)外沒有離子進出B．組織液中Na+濃度增大，則神經(jīng)元的靜息電位減小C．突觸間隙中的神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)主動運輸穿過突觸后膜而傳遞興奮D．神經(jīng)纖維接受刺激產(chǎn)生的興奮以電信號的形式傳導本文檔共32頁；當前第31頁；編輯于星期二\21點46分（2009安徽30）離體神經(jīng)纖維某一部位受到適當刺激時，受刺激部位細胞膜兩