静息电位产生机制是什么?
同类细胞的静息电位较恒定,如哺乳类动物神经细胞的静息电位为-70~-90mV。安静时,细胞膜两侧这种数值比较稳定的内负外正的状态,称为极化。极化与静息电位都是细胞处于静息状态的标志。以静息电位为准,若膜内电位向负值增大的方向变化,称为超极化;若膜内电位向负值减小的方向变化,称为去极化;细胞发生去极化后向原先的极化方向恢复,称为复极化。从生物电来看,细胞的兴奋和抑制都是以极化为基础,细胞去极化时表现为兴奋,超极化时则表现为抑制。
静息电位的产生原理:“离子流学说”认为,生物电产生的前提是细胞膜内外的离子分布和浓度不同,以及在不同生理状态下,细胞膜对各种离子的通透性有差异。
在静息状态下,由于膜内外K+存在浓度差和膜对K+有较大的通透性,因而一部分K+顺浓度差向膜外扩散,增加了膜外正电荷;虽然膜内带负电的蛋白质(A-)有随K+外流的倾向,但因膜对A-没有通透性,被阻隔在膜的内侧面。随着K+不断外流,膜外的正电荷逐渐增多,于是膜外电位上升,膜内因负电荷增多而电位下降,这样便使紧靠膜的两侧出现一个外正内负的电位差。这种电位差的存在,使K+的继续外流受到膜外正电场的排斥和膜内负电场的吸引,以致限制了K+的外流。随着电位差的增大,K+外流的阻力也随之增大。最后,当促使K+外流的浓度差和阻止K+外流的电位差所构成的两种互相抬抗的力量相等时,K+的净外流量为0,此时跨膜电位就相当于K+的平衡电位。K+的平衡电位与实际测得的静息电位略有差别,通常比测定值略高(即值略小),这是由于在静息状态下,膜对Na+也有较小的通透性,有少量Na+顺浓度差向膜内扩散的缘故。简言之,静息电位主要是K+外流所形成的电一化学平衡电位。
2023-06-12 广告
细胞内K浓度和带负电的蛋白质浓度都大于细胞外(细胞外Na和Cl浓度均高于细胞内),但由于细胞膜只对K有相对较高的通透性,故细胞内k浓度和带负电的蛋白质浓度均高于细胞外。K顺浓度差从细胞向胞外移动,而膜内带负电荷的蛋白质离子不能穿透细胞,阻碍了K外移。
因此,k离子迁移导致膜内为负,膜外为正。一方面,k的正、负态随k的移动而增加,另一方面,k的正、负态阻碍k的移动。最后,k移动的相平衡状态(由于浓度差)和k移动的阻碍(由于电位差异)已实现。
膜电位称为k平衡电位。其数值EK受该离子膜内外浓度比决定,可通过Nernst公式进行计算:
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其中R是通用气体常数,T是绝对温度,Z是离子价,F是Faraday常数,[K]o和[K]i分别代表膜外和膜内K的浓度。同样,钠的平衡势也可以用这个公式计算。在模式生物枪乌贼神经细胞膜两侧,K的平衡电位约为—75mV,Na的平衡电位约为+55mV。
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扩展资料:
静息电位产生机制的极化状态:
细胞膜两侧的电位差在某些情况下会发生变动,使细胞膜处于不同的电位状态。当细胞处于静默状态时,膜两侧的正负态称为膜的极化态。当膜电位沿膜内负值增大的方向变化时,称为超极化;反之,膜电位沿膜内负值减小的方向变化称为去极化。
当膜电位沿膜内负值增大的方向变化时,称为去极化。去极化进一步加剧,膜内电位变为正值,而膜外电位变为负值,则称为反极化;细胞受到刺激后先发生反极化,再向膜内为负的静息电位水平恢复,称为膜的复极化。
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钠钾泵开始工作,每消耗1个ATP,向外排出3个钠离子并向内运进2个钾离子
同时钠离子通道关闭,钾离子通道打开
于是造成了膜内高钾膜外高钠,又由于有钾离子通道
膜内外的钾离子浓度差推动钾离子外流
最终达到一个平衡
细胞膜外的钠离子带正电
而细胞中蛋白质多带负电
于是就有了静息状态下细胞膜两侧电位差
也就是静息电位