《動作電位的產(chǎn)生條》課件

動作電位的產(chǎn)生條件課程目標(biāo)1理解動作電位的產(chǎn)生原理深入了解神經(jīng)細(xì)胞膜的特性，離子通道的機制以及鈉鉀泵的作用。2掌握動作電位的產(chǎn)生條件學(xué)習(xí)去極化，復(fù)極化以及閾值電位的概念，并了解刺激強度和時間的影響。3認(rèn)識動作電位在生物體內(nèi)的意義探索動作電位在神經(jīng)信號傳遞，肌肉收縮，以及其他生理過程中的重要作用。神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)回顧細(xì)胞體神經(jīng)細(xì)胞的核心區(qū)域，包含細(xì)胞核和其他細(xì)胞器，負(fù)責(zé)細(xì)胞代謝和蛋白質(zhì)合成。樹突接收來自其他神經(jīng)細(xì)胞的信號，并將其傳導(dǎo)至細(xì)胞體。軸突將神經(jīng)沖動從細(xì)胞體傳導(dǎo)至其他神經(jīng)細(xì)胞、肌肉或腺體。細(xì)胞膜的特性選擇性通透性細(xì)胞膜只允許特定類型的物質(zhì)通過，例如水、氧氣和二氧化碳，而阻止其他物質(zhì)的通過，例如蛋白質(zhì)和糖類。流動性細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層可以流動，這使得細(xì)胞膜能夠改變形狀并執(zhí)行各種功能，例如吞噬作用和細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。離子濃度差與膜電位離子濃度差膜電位細(xì)胞內(nèi)高鉀離子濃度靜息狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)帶負(fù)電荷細(xì)胞外高鈉離子濃度靜息狀態(tài)下，細(xì)胞外帶正電荷鈉鉀離子泵的作用1維持離子梯度泵出3個鈉離子，泵入2個鉀離子2維持靜息膜電位保持細(xì)胞內(nèi)負(fù)電位，建立電化學(xué)梯度3維持細(xì)胞體積防止細(xì)胞因滲透壓變化而腫脹或萎縮靜息膜電位的形成-70毫伏靜息膜電位Na+濃度細(xì)胞外高，細(xì)胞內(nèi)低K+濃度細(xì)胞內(nèi)高，細(xì)胞外低動作電位的產(chǎn)生條件膜的去極化膜電位必須達(dá)到閾值電位，即達(dá)到使鈉離子通道大量開放的程度。電位差：膜內(nèi)外的電位差達(dá)到一定閾值，才能觸發(fā)動作電位的產(chǎn)生。鈉離子通道：鈉離子通道的開放是動作電位產(chǎn)生的關(guān)鍵，它使大量鈉離子流入細(xì)胞，導(dǎo)致膜去極化。去極化的觸發(fā)過程1刺激神經(jīng)細(xì)胞接受來自其他神經(jīng)細(xì)胞的信號或外界環(huán)境的刺激。2離子通道開啟刺激導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞膜上某些離子通道的開啟。3鈉離子內(nèi)流鈉離子通道開啟，鈉離子順濃度梯度流入細(xì)胞內(nèi)。4膜電位升高鈉離子流入導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)正電荷增加，膜電位升高。電壓門控鈉通道的啟閉通道關(guān)閉在靜息狀態(tài)下，鈉通道的激活門關(guān)閉，阻止鈉離子進入神經(jīng)元。通道開放當(dāng)膜電位去極化到閾值時，激活門打開，允許鈉離子進入神經(jīng)元，導(dǎo)致去極化。通道失活在去極化峰值后，失活門關(guān)閉，阻止進一步的鈉離子流入，導(dǎo)致膜電位恢復(fù)。電壓門控鈉通道的特性快速激活當(dāng)膜電位去極化時，鈉通道迅速打開，允許大量鈉離子進入細(xì)胞，導(dǎo)致膜電位快速上升?？焖偈Щ钼c通道在打開后會很快失活，阻止進一步的鈉離子流入，導(dǎo)致膜電位不再上升。依賴于電壓鈉通道的打開和關(guān)閉由膜電位變化控制，因此它們是電壓門控通道?？焖偃O化的機制鈉離子內(nèi)流當(dāng)膜電位達(dá)到閾值時，電壓門控鈉離子通道迅速打開，允許大量鈉離子流入細(xì)胞內(nèi)部。細(xì)胞內(nèi)正電荷增加鈉離子的內(nèi)流導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部正電荷急劇增加，使膜電位快速上升。膜電位反轉(zhuǎn)膜電位從負(fù)值迅速轉(zhuǎn)變?yōu)檎?，最終超過零電位，達(dá)到峰值。動作電位的傳導(dǎo)1神經(jīng)沖動沿著軸突傳遞2局部電流去極化區(qū)域擴散3鄰近膜片被去極化復(fù)極化的機制1鈉通道關(guān)閉隨著膜電位上升，鈉通道自動失活，阻止鈉離子進一步流入細(xì)胞。2鉀通道開放膜電位達(dá)到峰值后，鉀通道開始打開，鉀離子迅速流出細(xì)胞。3膜電位下降鉀離子流出導(dǎo)致膜內(nèi)電位逐漸下降，回落至靜息電位水平。鉀離子通道的作用復(fù)極化鉀離子通道開放后，鉀離子從細(xì)胞內(nèi)流向細(xì)胞外，使細(xì)胞膜電位恢復(fù)到負(fù)值，完成復(fù)極化過程?；謴?fù)靜息電位在復(fù)極化后，鉀離子通道逐漸關(guān)閉，細(xì)胞膜電位最終恢復(fù)到靜息電位。維持細(xì)胞膜電位平衡鉀離子通道的正常運作對于維持細(xì)胞膜電位平衡至關(guān)重要，保證神經(jīng)細(xì)胞的正常功能。電壓門控鉀通道的特性延遲開放與鈉通道相比，鉀通道的開放速度較慢，需要更長的時間才能完全打開。開放時間長鉀通道的開放時間比鈉通道更長，這有助于恢復(fù)靜息膜電位。選擇性通透鉀通道只允許鉀離子通過，阻止其他離子通過，保證了鉀離子的選擇性流動。鈉-鉀泵的作用維持離子梯度鈉-鉀泵將三個鈉離子從細(xì)胞內(nèi)排出，同時將兩個鉀離子泵入細(xì)胞內(nèi)，維持細(xì)胞內(nèi)外離子濃度差?；謴?fù)靜息電位動作電位結(jié)束后，鈉-鉀泵恢復(fù)細(xì)胞膜電位，為下一次動作電位的產(chǎn)生做好準(zhǔn)備。保持細(xì)胞體積鈉-鉀泵通過維持離子濃度差，防止細(xì)胞因滲透壓變化而膨脹或收縮。動作電位的不應(yīng)期1絕對不應(yīng)期在動作電位產(chǎn)生后的一段短暫時間內(nèi)，無論刺激強度如何，都無法再次產(chǎn)生動作電位。這是因為鈉離子通道處于失活狀態(tài)，無法被再次激活。2相對不應(yīng)期絕對不應(yīng)期之后，鈉離子通道逐漸恢復(fù)，但需要更強的刺激才能再次產(chǎn)生動作電位。這是因為鉀離子通道仍然開放，細(xì)胞膜處于超極化狀態(tài)。3意義不應(yīng)期確保動作電位沿神經(jīng)纖維單向傳播，防止動作電位反向傳導(dǎo)，保證神經(jīng)信號的正常傳遞。刺激時間和強度的關(guān)系弱刺激中等刺激強刺激刺激時間和強度決定動作電位產(chǎn)生情況。弱刺激時間不足，無法產(chǎn)生動作電位。中等刺激需要一定時間才能產(chǎn)生動作電位，強刺激可以迅速產(chǎn)生動作電位。閾值電位的概念閾值電位是指神經(jīng)元膜上必須達(dá)到的一個特定電位，才能引發(fā)動作電位的產(chǎn)生。去極化當(dāng)神經(jīng)元受到刺激時，膜電位會發(fā)生去極化，即變得更正。動作電位如果去極化達(dá)到閾值電位，就會觸發(fā)動作電位的產(chǎn)生，并沿神經(jīng)元軸突傳播。動作電位的生理意義信息傳遞動作電位是神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息的基本單位，通過沿神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)，將信息傳遞到不同的目標(biāo)細(xì)胞，例如肌肉細(xì)胞或其他神經(jīng)細(xì)胞?？焖俜磻?yīng)動作電位的快速產(chǎn)生和傳導(dǎo)，使生物體能夠快速對環(huán)境刺激做出反應(yīng)，例如逃避危險或抓住機會。精確控制動作電位的頻率和模式，可以攜帶不同的信息，例如強度、持續(xù)時間和類型，使生物體能夠進行精準(zhǔn)的控制。動作電位在生物中的應(yīng)用神經(jīng)信號傳遞動作電位是神經(jīng)系統(tǒng)中信息傳遞的基礎(chǔ)，通過神經(jīng)元之間的突觸傳遞信號。心臟跳動心臟肌肉細(xì)胞中的動作電位控制著心臟的收縮和舒張，維持血液循環(huán)。肌肉收縮肌肉細(xì)胞中的動作電位引發(fā)肌肉收縮，實現(xiàn)身體的運動。動作電位失常與相關(guān)疾病癲癇腦部神經(jīng)元異常放電導(dǎo)致的反復(fù)發(fā)作性疾病。心律失常心臟跳動節(jié)奏或頻率異常，如心房顫動、室性心動過速。肌無力神經(jīng)肌肉接頭傳遞失常導(dǎo)致的肌肉無力或癱瘓。電流鉗夾法的原理1控制細(xì)胞膜電流將微電極插入細(xì)胞膜，控制細(xì)胞膜的電流。2測量膜電位變化通過測量膜電位變化，分析膜電流的變化。3研究離子通道利用電流鉗夾法，研究離子通道的特性，如開放和關(guān)閉的時間。電壓鉗夾法的原理膜電位控制電壓鉗夾法是一種實驗技術(shù)，用于控制神經(jīng)元膜電位。電流注入通過微電極向神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)注入電流，改變膜電位。反饋回路利用反饋回路，將膜電位與預(yù)設(shè)值進行比較，自動調(diào)節(jié)注入電流。離子通道研究電壓鉗夾法可用于研究不同離子通道的特性，例如開放和關(guān)閉機制。微電極記錄技術(shù)微電極記錄技術(shù)是一種常用的神經(jīng)科學(xué)研究方法，可以用來測量神經(jīng)元產(chǎn)生的電信號。微電極非常細(xì)小，可以插入到神經(jīng)元的細(xì)胞膜內(nèi)，記錄神經(jīng)元的電活動，比如動作電位。這種技術(shù)可以用來研究神經(jīng)元的電生理特性、神經(jīng)元之間的連接以及神經(jīng)環(huán)路的活動。它在神經(jīng)科學(xué)研究中起著非常重要的作用，為我們了解大腦的運作方式提供了寶貴的工具。小結(jié)和討論動作電位動作電位是神經(jīng)細(xì)胞傳遞信息的關(guān)鍵機制，它是一種快速、短暫的電信號，通過細(xì)胞膜上的離子通道變化而產(chǎn)生。過程從靜息膜電位到動作電位的產(chǎn)生，經(jīng)歷了去極化、復(fù)極化和超極化階段，最終恢復(fù)到靜息狀態(tài)。應(yīng)用動作電位在神經(jīng)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，例如傳遞感覺信息、控制肌肉收縮等。課后思考題1.動作電位是如何產(chǎn)生的？2.影響動作電位傳導(dǎo)速度的因素有哪些？3