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  • 1 # 柳枝搖曳生姿

    靜息電位指安靜時存在於細胞兩側的外正內負的電位差。其產生有兩個重要條件,一是膜兩側離子的不平衡分佈,二是靜息時膜對離子通透性的不同。當神經細胞處於靜息狀態時,k+通道開放(Na+通道關閉),這時k+會從濃度高的膜內向濃度低的膜外運動,使膜外帶正電,膜內帶負電。膜外正電的產生阻止了膜內k+的繼續外流,使膜電位不再發生變化,此時膜電位稱為靜息電位。

    動作電位是指可興奮細胞受到刺激時在靜息電位的基礎上產生的可擴布的電位變化過程。動作電位由鋒電位(迅速去極化上升支和迅速復極化下降支的總稱)和後電位(緩慢的電位變化,包括負後電位和正後電位)組成。鋒電位是動作電位的主要組成成分,因此通常意義的動作電位主要指鋒電位。動作電位的幅度約為90~130mV,動作電位超過零電位水平約35mV,這一段稱為超射。神經纖維的動作電位一般歷時約0.5~2.0ms,可沿膜傳播,又稱神經衝動,即興奮和神經衝動是動作電位意義相同。經衝動的傳導過程是電化學的過程,是在神經纖維上順序發生的電化學變化。神經收到刺激時,細胞膜的離子透性發生急劇變化。用同位素標記的實驗證明,神經纖維在受到刺激(如電刺激)時,Na+的流入量比未受刺激時增加20倍,同時K+流出量也增加9倍,所以神經衝動是伴隨著Na+大量流入和K+大量流出而發生的。細胞的膜電位是由細胞膜對特異離子的相對通透性和離子的跨膜濃度梯度決定的。在細胞膜上存在著由親水的蛋白質分子構成的物質出入細胞的通道。對神經傳導來說,最重要的離子通道是Na+、K+、Cl+、Ca2+等通道。神經纖維靜息時,也就是說,在神經纖維處於極化狀態時(電位差為-70mV),Na+通道大多關閉。膜內外的Na+梯度是靠Na+、K+泵維持的。靜息電位(restingpotential,RP),細胞處於靜息狀態是的膜內外電位差,可以根據Nernst方程和膜內外的離子濃度計算得到。神經纖維受到刺激時,膜上接受刺激的地點失去極性,透性發生變化,一些Na+通道張開,膜外大量的Na+順濃度梯度從Na+通道流入膜內。這就進一步使膜失去極性,使更多的Na+通道張開,結果更多的Na+流入。這是一個正反饋的倍增過程,這一過程使膜內外的Na+達到平衡,膜的電位從靜息時的-70mV轉變到0,並繼續轉變到+35mV(動作電位)。也就是說,原來是負電性的膜內暫時地轉變為正電性,原來是正電性的膜外反而變成負電性的了。此時膜內陽離子多了,Na+通道逐漸關閉起來。由於此時膜的極性並未恢復到原來的靜息電位,Na+通道在遇到刺激時不能重新張開,所以這時的Na+通道是處於失活狀態的。只有等到膜恢復到原初的靜息電位時,關閉的Na+通道遇到刺激才能再張開而使Na+從外面流入。Na+通道這一短暫的失活時期相當於(神經傳導的)不應期。Na+流入神經纖維後,膜內正離子多了,此時K+通道的門開啟,膜對K+的透性提高,於是K+順濃度梯度從膜內流出。由於K+的流出,膜內恢復原來的負電性,膜外也恢復原來的正電性,這樣就出現了膜的再極化,即膜恢復原來的靜息電位。這一週期的電位變化,即從Na+的滲入而使膜發生極性的變化,從原來的外正內負變成外負內正,到K+的滲出使膜恢復到原來的外正內負,稱為動作電位(actionpotential)。動作電位可以分成去極化、復極化、超極化三個過程。動作電位的產生符合“全或無定律”,即刺激只要達到閾值,就能引發動作電位。

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