靜息電位和動(dòng)作電位產(chǎn)生的離子基礎(chǔ)1

靜息電位和動(dòng)作電位產(chǎn)生的離子基礎(chǔ)作者：漢水丑生本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分本課件依據(jù)筆者發(fā)表在《生物學(xué)通報(bào)》2012年第9期的教學(xué)設(shè)計(jì)制作而成。論文詳見：依據(jù)論文和課件制作而成的教學(xué)視頻：本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)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(qiáng)度的刺激本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分槍烏賊的巨大神經(jīng)纖維直徑可達(dá)1mm，是研究生物電的理想材料。興奮的實(shí)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(cè)量神經(jīng)細(xì)胞膜的電位變化。本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分直徑小于0.5μm

本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分當(dāng)將兩個(gè)微電極都放在神經(jīng)細(xì)胞膜外時(shí)，在示波器上沒有記錄到電位差，說(shuō)明神經(jīng)細(xì)胞膜外各處電位相等。本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分當(dāng)將一個(gè)微電極的尖端刺穿細(xì)胞膜瞬間，便可通過(guò)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(xì)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(xì)胞膜的兩側(cè)，故稱靜息電位（外正內(nèi)負(fù)）。－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(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分依據(jù)資料，并結(jié)合細(xì)胞膜內(nèi)K+濃度遠(yuǎn)高于膜外這一事實(shí)，提出合理假設(shè)來(lái)解釋膜內(nèi)電位比膜外低（外正內(nèi)負(fù)）這一現(xiàn)象。K+外流K+高K+低本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分如假設(shè)成立，K+是以何種方式流向膜外的？K+外流的動(dòng)力是什么？協(xié)助擴(kuò)散。K+外流的動(dòng)力則是細(xì)胞膜內(nèi)外的K+濃度差。后來(lái)科學(xué)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(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分如假設(shè)成立，增大神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞外液的K+濃度，靜息電位的數(shù)值會(huì)如何變化？增大神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞外液的K+濃度，則神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外K+濃度差變小，K+外流量減少，靜息電位數(shù)值會(huì)變小?？茖W(xué)家曾做了這樣的實(shí)驗(yàn)，的確如此，從而驗(yàn)證了假設(shè)。K+高K+低本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分K+會(huì)一直外流嗎？K+外流后，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外K+濃度差會(huì)變小，K+外流的動(dòng)力減小。另外由于K+外流，使細(xì)胞內(nèi)外電位差加大，向內(nèi)的電場(chǎng)力會(huì)阻止K+外流。當(dāng)向外的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力（K+濃度差）和向內(nèi)的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力達(dá)到平衡時(shí)，K+停止外流，此時(shí)膜內(nèi)外的電位穩(wěn)定在－70mV。本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)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(shuō)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(shí)是膜外電位高于膜內(nèi)，記做內(nèi)負(fù)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(fù)。－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(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分結(jié)合膜外Na+濃度遠(yuǎn)高于膜內(nèi)這一事實(shí)，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(shè)：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(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分如假設(shè)成立，Na+是以何種方式通過(guò)神經(jīng)細(xì)胞膜流向膜內(nèi)的？Na+會(huì)一直內(nèi)流嗎？協(xié)助擴(kuò)散。Na+不會(huì)一直內(nèi)流，因?yàn)镹a+內(nèi)流后，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外Na+濃度差會(huì)變小，Na+內(nèi)流的動(dòng)力減小。K+高K+低Na+低Na+高本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分如上述假設(shè)成立，減小神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞外液的Na+濃度，動(dòng)作電位的峰值會(huì)如何變化？。K+高K+低Na+低Na+高本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分如何解釋動(dòng)作電位由+35mV下降到0，最后恢復(fù)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(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分資料：在神經(jīng)細(xì)胞興奮的過(guò)程中，有部分K+流到了膜外，部分Na+流到膜內(nèi)，但恢復(fù)靜息后，經(jīng)測(cè)定，細(xì)胞內(nèi)的K+濃度和細(xì)胞外的Na+濃度與靜息時(shí)幾乎相同，這說(shuō)明必然存在某種機(jī)制將流入細(xì)胞內(nèi)的Na+重新轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外，否則隨著興奮次數(shù)的增多，膜外的Na+濃度會(huì)越來(lái)越低。同理，也必然存在某種機(jī)制將流出細(xì)胞的K+重新轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，否則細(xì)胞內(nèi)K+濃度會(huì)越來(lái)越低。K+高K+低Na+低Na+高K+高K+低本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分請(qǐng)問(wèn)上述資料中，將流入細(xì)胞內(nèi)的Na+重新轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外以及將流出細(xì)胞的K+重新轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)是通過(guò)何種方式？是否消耗能量？主動(dòng)運(yùn)輸K+高K+低Na+低Na+高K+高K+低本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分丹麥生理學(xué)家斯科（JensC.Skou）等人發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞膜上存在鈉鉀泵，并因此獲得了1997年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?？茖W(xué)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(yùn)進(jìn)細(xì)胞，同時(shí)將膜內(nèi)的Na+運(yùn)出細(xì)胞。細(xì)胞內(nèi)K+濃度高，細(xì)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(shí)，細(xì)胞25%的ATP被鈉鉀泵消耗掉，神經(jīng)細(xì)胞70%的ATP被鈉鉀泵消耗掉。本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分①AB段，神經(jīng)細(xì)胞靜息時(shí)，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(fù)；②BC段，神經(jīng)細(xì)胞受刺激時(shí)，受刺激部位的膜上門控的Na+通道打開，Na+大量?jī)?nèi)流，膜內(nèi)外的電位出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為外負(fù)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(fù)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(xì)胞內(nèi)的Na+泵出，將細(xì)胞外的K+泵入，以維持細(xì)胞內(nèi)K+濃度高和細(xì)胞外Na+濃度高的狀態(tài)，為下一次興奮做好準(zhǔn)備。本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分高中生物一輪復(fù)習(xí)全套教學(xué)視頻：本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分（2011年浙江4）在離體實(shí)驗(yàn)條件下單條神經(jīng)纖維的動(dòng)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(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)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(cuò)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(shí)，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(shí)，膜外Na+濃度高于膜內(nèi)本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分48．右表是哺乳動(dòng)物神經(jīng)元內(nèi)外兩種主要陽(yáng)離子的濃度。a、b代表的離子分別是＿＿和＿＿。從細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)分析，維持這種離子濃度不均勻分布的機(jī)制是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。Na+、K+通過(guò)細(xì)胞膜上的Na+、K+運(yùn)輸載體，以主動(dòng)運(yùn)輸方式進(jìn)出

細(xì)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(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分（2012海南15）關(guān)于人體神經(jīng)細(xì)胞的敘述，正確的是A.神經(jīng)細(xì)胞軸突末梢可形成多個(gè)突觸小體B.興奮通過(guò)神經(jīng)遞質(zhì)在突觸處進(jìn)行雙向傳遞C.神經(jīng)細(xì)胞外Na+內(nèi)流是產(chǎn)生靜息電位的基礎(chǔ)D.靜息狀態(tài)的神經(jīng)細(xì)胞膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負(fù)A本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分（2007新課標(biāo)廣東）25.神經(jīng)細(xì)胞在靜息時(shí)具有靜息電位，受到適宜刺激時(shí)可迅速產(chǎn)生能傳導(dǎo)的動(dòng)作電位，這兩種電位可通過(guò)儀器測(cè)量。A、B、C、D均為測(cè)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(jí)群大型公益活動(dòng)：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(biāo)記。AC本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分（2008上海）22、下列能正確表示神經(jīng)纖維受刺激時(shí)，刺激點(diǎn)膜電位由靜息電位轉(zhuǎn)為動(dòng)作電位的過(guò)程是（

）A．①→④B．②→③C．③→②D．④→①D“漢水丑生的生物同行”超級(jí)群大型公益活動(dòng)：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(biāo)記。本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)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(shí)神經(jīng)元的細(xì)胞膜內(nèi)外沒有離子進(jìn)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(dòng)運(yùn)輸穿過(guò)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(hào)的形式傳導(dǎo)本文檔共32頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期二\21點(diǎn)46分（2009安徽30）離體神經(jīng)纖維某一部位受到適當(dāng)刺激時(shí)，受刺激部位細(xì)胞膜兩