测单一神经纤维静息和动作电位的实验模式图
首先是少量兴奋性较高的钠通道开放,很少量钠离子顺浓度差进入细胞,致使膜两侧的电位差减小,产生一定程度的去极化。当膜电位减小到一定数值(阈电位)时,就会引起细胞膜上大量的钠通道同时开放,此时在膜两侧钠离子浓度差和电位差(内负外正)的作用下,使细胞外的钠离子快速、大量地内流,导致细胞内正电荷迅速增加,电位急剧上升,形成了动作电位的上升支,即去极化。当膜内侧的正电位增大到足以阻止钠离子的进一步内流时,也就是钠离子的平衡电位时,钠离子停止内流,并且钠通道失活关闭。在此时,钾通道被激活而开放,钾离子顺着浓度梯度从细胞内流向细胞外,大量的阳离子外流导致细胞膜内电位迅速下降,形成了动作电位的下降支,即复极化。此时细胞膜电位虽然基本恢复到静息电位的水平,但是由去极化流入的钠离子和复极化流出钾离子并未各自复位,此时,通过钠钾泵的活动将流入的钠离子泵出并将流出的钾离子泵入,恢复动作电位之前细胞膜两侧这两种离子的不均衡分布,为下一次兴奋做好准备。
总之,动作电位的去极化是由于大量的钠通道开放引起的钠离子大量、快速内流所致;复极化则是由大量钾通道开放引起钾离子快速外流的结果。
动作电位的幅度决定于细胞内外的钠离子浓度差,细胞外液钠离子浓度降低动作电位幅度也相应降低,而阻断钠离子通道(河豚毒素)则能阻碍动作电位的产生。
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钠泵是泵出去三个钠离子,钠泵抑制肯定细胞内钠浓度增加;增加细胞外钠浓度,使得细胞内外浓度差增大,当钠通道开放时,由于开放时间有限(电压依赖,时间依赖性),浓度差增大,所以在有限时间内进去细胞的钠更多,自然去极化程度越大,也就是动作电位幅度越高;增加细胞内钠浓度,使得浓度差减小,进入细胞的钠也少了,动作电位幅度必然降低,当细胞受到一次阈刺激或阈上刺激时,受激细胞膜上Na 通道少量开放,出现Na 少量内流,使膜的静息电位值减小而发生去极化。当去极化进行到某一临界值时,由于Na 通道的电压依从性,引起Na 通道大量激活、开放,导致Na 迅速大量内流而爆发动作电位。这个足以使膜上Na 通道突然大量开放的临界膜电位值,称为阈电位。阈电位比静息电位约大10mV~20mV。如神经纤维的静息电位是-70mV,其阈电位约为-55mV。任何刺激只要能使膜从静息电位去极化到阈电位,便能触发动作电位,引起兴奋。有人将阈电位称为燃点,这是非常形象化的术语。从电生理的角度来看,兴奋是指动作电位的产生过程或动作电位的同义语,而兴奋性则是细胞受刺激时产生动作电位的能力。兴奋性的基础是静息电位,所以静息电位值或静息电位与阈电位的距离大小,可影响细胞的兴奋性。如两者距离增大,细胞的兴奋性下降。欢迎分享,转载请注明来源:优选云