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關(guān)于靜息電位形成機(jī)理的疑問(wèn)
人教版高中生物教材對(duì)靜息電位和動(dòng)作電位的上升支作了解釋?zhuān)珜?duì)下降支卻沒(méi)有解釋?zhuān)憬∵@道高考題就會(huì)令我們?nèi)私贪娴膶W(xué)生無(wú)法解答了，在進(jìn)行一定的思考后覺(jué)得關(guān)于靜息電位的產(chǎn)生有問(wèn)可提，期望與同行探討。
1.
2011浙江卷
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 反思教材： 2. 經(jīng)查閱，浙教版教材和人教版教材有所不同，它和陳閱增普通生物學(xué)一樣，介紹了去極化、復(fù)極化（即鈉離子外流、鉀離子內(nèi)流），但對(duì)后來(lái)細(xì)胞內(nèi)外不平衡的鈉離子和鉀離子如何再恢復(fù)到刺激發(fā)生之前的狀態(tài)沒(méi)有介紹，事實(shí)上這時(shí)是鈉鉀泵活動(dòng)的主動(dòng)泵入和泵出過(guò)程。當(dāng)然這不影響他們上述試題的解答了。 為此特地將兩種電位的形成和恢復(fù)機(jī)理復(fù)制如下（網(wǎng)絡(luò)） 1. 靜息電位產(chǎn)生的機(jī)制 靜息電位的產(chǎn)生與細(xì)胞內(nèi)外離子的分布和運(yùn)動(dòng)有關(guān)。正常時(shí)細(xì)胞內(nèi)K+濃度和有機(jī)負(fù)離子A-濃度比膜外高。而細(xì)胞外的Na+濃度和Cl-濃度比膜內(nèi)高。在這種情況下，Na+
和Cl- 有向膜外擴(kuò)散的趨勢(shì)。但在細(xì)胞膜安靜時(shí)，對(duì)K＋的通透性較大，對(duì)Na+
和Cl-
的通透性很小，而對(duì)A-幾乎不通透。因此，K＋順著濃度梯度經(jīng)膜擴(kuò)散到膜外，使膜外具有較多的正電荷。有機(jī)負(fù)離子A-由于不能透過(guò)膜而留在膜內(nèi)使膜內(nèi)具有較多的負(fù)電荷。這就造成了膜外變正，膜內(nèi)變負(fù)的極化狀態(tài)。由
K＋擴(kuò)散到膜外造成的外正內(nèi)負(fù)的電位差將成為阻止K＋外移的力量。而隨K＋外移的增加，阻止K＋外移的電位差也增大。當(dāng)促使K＋外移的濃度差和阻止K＋外移的電位差這兩種力量達(dá)到平衡時(shí)，經(jīng)膜K＋凈量為零，即K＋外流和內(nèi)流的量相等。此時(shí)膜兩側(cè)的電位差就穩(wěn)定于某一數(shù)值不變。此電位差稱(chēng)為K＋的平衡電位
總之靜息電位的產(chǎn)生機(jī)制可概括為：
（1）.膜內(nèi)外的離子濃度差是前提
（2）.膜對(duì)離子的通透性起決定作用
（3）.靜息時(shí)，膜對(duì)K＋的通透性較大，A-的不通透性，對(duì)Na+、Cl-等離子的通透性也很小是靜息電位產(chǎn)生的根本原因
2.
動(dòng)作電位形成機(jī)理
（1）膜外Na＋高于膜內(nèi)，使膜電位急劇上升（而此時(shí)K＋通道則趨向關(guān)閉）形成動(dòng)作電位的上升支。除了Na＋濃度之外
（2）膜內(nèi)負(fù)電荷的靜電吸引也促進(jìn)Na＋向膜內(nèi)流動(dòng)。兩種力量使Na＋以極快的速度內(nèi)流，膜迅速去極化，帶正電的Na＋在膜內(nèi)迅速增加，膜內(nèi)電位變正后，膜內(nèi)正電逐漸產(chǎn)生排斥Na＋繼續(xù)內(nèi)流的力量，與膜內(nèi)外Na＋濃度差和電位差這兩種相反的力量達(dá)到新的平衡時(shí)便達(dá)到了除極頂峰。當(dāng)膜內(nèi)正電荷增大到足以阻止由濃度差推動(dòng)的Na＋內(nèi)流時(shí)，經(jīng)膜的Na＋凈通量為“0”，這時(shí)膜兩側(cè)的電位差即為Na＋的平衡電位。但膜內(nèi)電位并不停留在正電位狀態(tài)而很快出現(xiàn)復(fù)極。這是由于Na＋通道開(kāi)放時(shí)間很短，因?yàn)槟る娢坏倪^(guò)度去極化能使Na＋通道由激活狀態(tài)轉(zhuǎn)化為失活狀態(tài)，這時(shí)對(duì)Na＋的通透性又變小，而此時(shí)膜的K＋通道逐漸開(kāi)放，膜對(duì)K＋的通透性增加，于是K＋順著濃度差和電位差迅速外流。使膜電位由正值向負(fù)值發(fā)展，直到恢復(fù)到靜息電位水平，形成動(dòng)作電位復(fù)極相。
動(dòng)作電位后期細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度和細(xì)胞外K＋濃度均有微量增加，這時(shí)Na＋泵活動(dòng)增強(qiáng)，加速細(xì)胞內(nèi)外的Na＋－K＋交換。將興奮時(shí)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的Na＋排出，同時(shí)把流出的K＋攝入細(xì)胞內(nèi)。以恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)外的離子分布。Na＋泵所需能量由ATP提供。一個(gè)分子ATP可供3Na＋到膜外，2K＋到膜內(nèi)，3Na＋－2K＋。
動(dòng)作電位過(guò)后，膜對(duì)K＋的通透性恢復(fù)正常，Na＋通道的失活狀態(tài)解除并恢復(fù)到備用狀態(tài)（可激活狀態(tài)），于是細(xì)胞又能接受新的刺激。
神經(jīng)細(xì)胞動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)制概括如下：
①刺激引起膜產(chǎn)生去極化必須達(dá)到閾電位水平是產(chǎn)生動(dòng)物電位的前提，
②鈉通道開(kāi)放，鈉離子大量?jī)?nèi)流是產(chǎn)生動(dòng)作電位的本質(zhì)，
③鉀通道開(kāi)放，鉀離子外流是形成動(dòng)作電位復(fù)極相的根本原因，
④鈉-鉀泵活動(dòng)引起Na+-K+交換是產(chǎn)生后電位及細(xì)胞恢復(fù)正常的基礎(chǔ)。
3.
以動(dòng)作電位的復(fù)極化來(lái)看，各版本教材都說(shuō)是鉀離子外流并直到恢復(fù)到靜息電位水平，但因此時(shí)內(nèi)外離子不符合原來(lái)靜息的水平，所以需要鈉鉀泵活動(dòng)來(lái)將之“擺平”，即恢復(fù)到“原始的靜息電位大小和離子分布狀態(tài)”。
試以此為起點(diǎn)設(shè)想：
你信與不信，我覺(jué)得都還有疑問(wèn)，還請(qǐng)大家討論。
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來(lái)自： atom6967 > 《學(xué)科精選》
