Question

高中生物老师在线问答

Answer 1

问：高中生物老师在线问答

问：老师，请问你下，1.静息电位时不是钾离子外流吗，变为内负外正，然后钾离子不是都向外流了很多流不动了吗？然后动作电位产生钠内流，达到峰值，然后负极化，为什么又是钾外流呢？钾不是都流不动了吗？2.还有一个问题请老师回答一下他们的先后顺序，是先产生动作电位，还是先产生静息电位？还是先把钠泵进来和钾泵出去这个过程

答：在静息电位状态下，细胞内负外正的电位是由离子通道的活性和离子浓度梯度维持的。在绝大多数细胞中，钾离子（K+）的浓度在细胞内较高，在细胞外较低。这样的离子浓度梯度导致静息电位时，细胞内有一定数量的钾离子外流，以维持电位稳定。当细胞受到刺激，开始产生动作电位时，发生以下过程：触发阶段: 刺激会导致细胞膜上的钠离子通道迅速开放，使得钠离子从细胞外流入细胞内。这导致细胞内正电荷增加，使细胞膜电位迅速上升。上升阶段: 动作电位的上升阶段通常称为"升相"。在这个阶段，钠离子通道持续开放，使钠离子持续从细胞外流入细胞内，进一步提高细胞膜电位。峰值阶段: 当动作电位达到峰值时，钠离子通道迅速关闭，停止钠离子内流。此时，细胞内部具有最高正电位水平。下降阶段: 动作电位的下降阶段被称为"降相"。在这个阶段，钠离子通道关闭，而钾离子通道逐渐开放。开放的钾离子通道允许钾离子从细胞内流出到细胞外。这使得细胞内正电荷减少，细胞膜电位开始下降。复极化阶段: 当细胞膜电位回到静息电位附近时，称为复极化。在复极化阶段，细胞膜电位逐渐恢复到静息电位水平。这是通过钾离子从细胞内流出，使细胞内负电荷积累，而细胞外带正电荷的离子则逐渐靠近细胞表面。因此，在动作电位过程中，钠离子的内流主要发生在刺激触发阶段和上升阶段，而钾离子的外流主要发生在下降阶段和复极化阶段。钾离子在这些阶段通过开放的钾离子通道流出细胞，从而参与恢复细胞膜电位到静息状态。需要注意的是，在静息电位时，细胞内仍有一小部分的钾离子流出，而在动作电位过程中，钾离子的外流增加。

答：在细胞的生理过程中，静息电位是细胞活动之前的基本状态，动作电位是在受到刺激时产生的电位变化。而钠离子的导入和钾离子的导出是通过离子泵、离子通道等细胞膜上的结构和机制来实现的。首先，静息电位是细胞在没有受到刺激时的基本电位状态。细胞在静息电位时，细胞内部相对负电，而细胞外部相对正电。这种电位差的维持是通过离子泵（如钠-钾泵）和离子通道（如钾离子通道、钠离子通道）等细胞膜上的结构和机制来实现的。钠-钾泵通过主动运输将钠离子从细胞内推出，将钾离子从细胞外吸收进来，维持细胞内负电位。同时，少量的钾离子通过开放的离子通道从细胞内出流，也有一部分的钠离子进入细胞。当细胞受到刺激时，可能会产生动作电位。刺激可以是来自神经元的神经冲动、化学物质的作用、细胞外环境的改变等。在受到刺激后，细胞膜上的离子通道（如钠离子通道）被激活，导致离子通道的状态发生变化，允许特定离子（如钠离子）进入或离开细胞。这一过程导致刺激区域的细胞膜电位发生变化，从而产生动作电位。动作电位是一种突发的电位变化，通过细胞膜上的离子通道的开放和关闭来实现离子内流和外流。在动作电位过程中，钠离子通道会打开，允许钠离子从细胞外进入细胞内，产生电位上升。随后，钠离子通道关闭，而钾离子通道打开，使得钾离子从细胞内流出，电位下降。动作电位通常是一种快速而短暂的电位变化，只持续几毫秒的时间。因此，钠泵和钾泵的活动是用来维持细胞的静息电位状态，并不是在动作电位的产生过程中发挥作用。静息电位是细胞的基本电位状态，而动作电位是在受到刺激后产生的短暂电位变化。

问：老师，我还是有一点没有看懂，静息电位钾离子外流，动作电位钠离子内流，先是钾离子外流，然后达到平衡就是钠离子内流吗？这个时候钾离子流不动了呀

答：实际上，细胞的静息电位和动作电位形成是复杂的过程，涉及多种离子的流动和通道的状态改变。在细胞的静息电位状态下，细胞内有一定浓度的钾离子（K+），而细胞外有一定浓度的钠离子（Na+）。细胞膜上存在多种离子通道，包括钾离子通道和钠离子通道。在静息电位下，细胞膜上的钾离子通道对钾离子具有开放状态，允许钾离子从细胞内流向细胞外，同时细胞膜上的钠离子通道处于关闭状态，限制钠离子的流动。这种离子流动的差异导致了细胞内外电位差，即负的静息电位。当受到刺激时，如神经冲动，细胞膜上的钠离子通道会被激活，迅速开放，允许大量的钠离子从细胞外流入细胞内。这导致了电位的快速上升，形成了动作电位。钾离子通道在动作电位的初始阶段可能会出现短暂的关闭，减少钾离子的外流。然后随着动作电位的发展，钠离子通道关闭，钾离子通道再次开放，允许钾离子从细胞内流出。这导致了电位的迅速下降，回到静息电位的水平。所以，你提到的钾离子在动作电位中的流动确实是动态的，一开始可能会减少，但随着钠离子的内流和钾离子的再次外流，钾离子也会重新参与电位的恢复过程。总结起来，在静息电位时，钾离子通过钾离子通道外流，维持细胞内的负电位。而在动作电位发生时，钠离子通过钠离子通道内流，导致电位的上升，然后钾离子再次外流导致电位的下降，使细胞回到静息电位状态。这是一个细胞膜离子通道状态改变和离子流动的复杂过程。

问：老师，静息电位是不是钾离子全都在外面呢

答：在细胞的静息电位状态下，并非所有的钾离子都在细胞外。事实上，在细胞内外都存在一定的浓度梯度。对于动物细胞而言，在细胞内钾离子（K+）的浓度通常要高于细胞外，而细胞外钠离子（Na+）的浓度通常要高于细胞内。在静息电位时，细胞膜上存在多种离子通道，其中包括钾离子通道。这些通道对离子的通透性具有调节作用。钾离子通道通常是部分开放的，允许部分钾离子通过。因此，虽然一部分钾离子可以从细胞内流向细胞外，但并非所有的钾离子都离开细胞。相反，细胞维持了一定的钾离子浓度差，使得在静息电位下细胞内有较高的钾离子浓度。这个钾离子浓度差与细胞膜上的其他离子通道状态和离子交换泵（如钠-钾泵）的活性有关。这种离子通道和泵的协同作用维持了细胞的静息电位。当细胞受到刺激或遭到调节时，这些通道和泵的状态会发生改变，从而导致离子的流动和电位的变化。

问：老师，极化这里K外流流到一定值，K就不流了， Na内流， 但是细胞内还有一些K对吗？在负极化的时候 剩下的k会全部或大部分流出，是这样吗。然后里面是Na多，外面是K多，钠泵再把K泵到细胞内，Na泵到细胞外

答：在极化（静息电位）状态下，细胞内确实还存在一些K+离子。最初，当细胞处于静息状态时，细胞膜上的钾离子通道通常处于部分开放状态，允许一部分K+离子通过，但并非全部。因此，在细胞内外存在浓度梯度的情况下，一部分K+离子会从细胞内流向细胞外。当细胞受到刺激或进入负极化状态时，细胞膜上的离子通道状态发生变化，导致离子的流动方向改变。在负极化过程中，细胞内的剩余K+离子会继续流出细胞，但并非全部或大部分。流出的程度取决于细胞膜上离子通道的特性及其他调控因素。关于细胞内外的离子浓度，通常情况下，细胞内的K+离子浓度较高，而细胞外的Na+离子浓度较高。这是因为细胞通过离子泵（如钠-钾泵）将钠离子从细胞内泵出，同时将钾离子泵入细胞内，以维持浓度差。这种不平衡离子分布是细胞膜静息电位形成的关键。请注意，具体的离子分布和细胞内外离子通道的状态受到多种因素的影响，包括细胞类型、细胞状态和刺激等。因此，在特定情况下，可能会存在一定的变异。

问：谢谢老师，细胞内剩余的k离子会流出细胞，但并非全部或大部分。这里的k离子流出细胞是不是就是代表图上顶峰的位置下降这条曲线

答：在细胞负极化过程中，部分细胞内的K+离子会流出细胞，而这个过程主要发生在动作电位产生后的复极化阶段。当细胞受到刺激产生动作电位时，细胞膜上的离子通道状态发生变化，导致Na+离子迅速内流，使细胞膜电位迅速上升并达到顶峰。随后，离子通道状态再次变化，使得K+离子通道打开，允许K+离子从细胞内流出。这导致了电位的迅速下降，称为复极化。复极化过程中，一部分细胞内的K+离子流出细胞，而电位的下降正是由于K+离子的外流和细胞内外电荷的重新分布。然而，这里要强调的是，复极化期间的K+离子外流并非全部或大部分的K+离子。在细胞内仍然存在一定的K+离子浓度，而复极化过程中流出的K+离子仅是部分细胞内的K+离子参与了外流。因此，复极化所引起的电位下降只是表示细胞电位的变化，并不能直接反映出细胞内所有K+离子的流动。细胞内外离子通道的状态和电位变化是非常复杂的过程，受到多种因素的调控和影响。具体情况会因具体细胞类型、细胞状态和刺激等因素而有所不同。这些过程的理解需要深入研究和详细的实验观察。