2017年主管中藥師知識點:細胞的生物電現象
導語:生物體在生命活動過程中表現的電現象,稱為生物電(bioelectricity)現象。在主管中藥師考試中,關於細胞的生物電現象的內容你知道多少?
靜息電位及其產生機制:靜息電位是指細胞在未受刺激時存在於細胞膜內、外兩側的電位差。多數細胞的靜息電位是穩定的負電位。
機制:
①鈉泵主動轉運造成的細胞膜內、外Na+和K+ 的不均勻分佈是形成生物電的基礎。
②靜息狀態下細胞膜主要是K+通道開放,K+受濃度差的驅動向膜外擴散,膜內帶負電荷的大分子蛋白質與K+隔膜相吸,形成膜外為正,膜內為負的跨膜電位差。當達到平衡狀態時,K+電—化學驅動力為零,此時的跨膜電位稱為K+平衡電位。
動作電位及其產生機制:在靜息電位的基礎上,可興奮細胞膜受到一個適當的刺激,膜電位發生迅速的一過性的波動,這種膜電位的波動稱為動作電位。鋒電位、去極化、復極化和後電位。
產生機制:
①上升支的形成:當細胞受到閾刺激時,引起Na+內流,去極化達閾電位水平時,Na+通道大量開放,Na+迅速內流的再生性循環,造成膜的快速去極化,使膜內正電位迅速升高,形成上升支。當Na+內流達到平衡時,此時存在於膜內外的電位差即Na+的平衡電位。動作電位的幅度相當於靜息電位的絕對值與超射值之和。動作電位上升支主要是Na+的平衡電位。
②下降支的形成:鈉通道為快反應通道,激活後很快失活,隨後膜上的電壓門控K+通道開放,K+順梯度快速外流,使膜內電位由正變負,迅速恢復到刺激前的靜息電位水平,形成動作電位下降支。
定義
動作電位(action potential)可興奮組織在興奮時所產生的生物電活動。如在用纖維內的`電級記錄靜息電位的同時,在纖維的另一端給予電刺激,經過極短時間的潛伏期約0.06毫秒(ms)後,記錄電極部位就會在靜息電位的基礎上,出現一個快速的生物電變化,歷時約1毫秒。包括一個極陡峭的上升相和一個較緩慢的下降相。上升相表現為先是膜電位由原來的靜息水平(—45毫伏)迅速減小,原先的極化狀態消失,稱為去極化(或稱除極化 depolariza-tion),繼而導致膜極性倒轉,變成膜內為正( 40毫伏)的相反極化狀態,稱為反極化。極性倒轉的部分(即由膜電位零到 40毫伏)稱為超射(overshoot)。整個上升相達85毫伏,等於靜息電位的絕對值與超射的總和。然後為下降相,膜電位逐漸恢復到原先的靜息電位水平,稱為復極化(repolarization)。
特點
全或無性質與傳導性。全或無(all or none)性質;如刺激為閾下刺激,則引不起動作電位;而刺激一達到閾值,即引起動作電位,而動作電位一經引起,其幅度就達到最大值,即使刺激強度繼續增加,動作電位也不再增大。傳導性:動作電位一經產生就可在同一細胞範圍內沿細胞膜傳到遠處,而且電位幅度不會隨傳導距離增加而衰減,即非遞減性傳導。
全過程
動作電位全過程包括鋒電位和後電位兩大部分。(1)鋒電位(spike potential):在刺激後幾乎立即出現,潛伏期不超過0.06毫秒。其幅度為靜息電位與超射值之和,並服從全或無定律和非遞減性傳導。鋒電位總是伴隨着衝動出現,兩者具有相同的閾值、相同的傳導速度,並可在一些因素的作用下同時被阻斷。鋒電位持續時間約0.5毫秒,在此期內,神經纖維不再對第二個刺激發生反應,即處於絕對不應期。根據離子學説,此時Na 通道處於被激活後的暫時失活狀態,不可能發生進一步的Na 內流,從而保證了它作為一個獨立信息單位而不受干擾。(2)後電位(after potential):鋒電位過後即為歷時較長的後電位:先為負後電位,歷時約15毫秒,其幅度約為鋒電位的5~6%,前半期與興奮後興奮性變化周期中的相對不應期相當,其機制同Na 通道僅部分地恢復有關;後半期大致和超常期相對應,此時膜處於部分去極化狀態。正後電位(positive after potential)持續60~80毫秒,其幅度僅為鋒電位的0.2%,正後電位與低常期同時出現,可能是由於膜在復極化過程中,膜外陽離子暫時性積聚造成的輕度超極化所致。
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