静息电位和动作电位形成原因及相关练习.ppt

静息电位和动作电位的测定静息电位和动作电位的测定1静息电位和动作电位：静息电位和动作电位：静息电位：在神经未受到刺激时，神经纤维处于静息状态，这时，由于细胞膜内外特异的静息电位：在神经未受到刺激时，神经纤维处于静息状态，这时，由于细胞膜内外特异的离子分布特点，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位。离子分布特点，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位。动作电位：当神经纤维某一部位受到刺激时，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，动作电位：当神经纤维某一部位受到刺激时，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，由内负外正变为外负内正，这就是动作电位。由内负外正变为外负内正，这就是动作电位。2基本原理：基本原理：神经细胞内神经细胞内K+明显高于膜外，而膜外明显高于膜外，而膜外Na+明显高于膜内。静息时，由于膜主要对明显高于膜内。静息时，由于膜主要对K+有通有通透性，造成透性，造成K+外流，使膜外阳离子多于膜内，所以外正内负。受到刺激时，细胞膜对外流，使膜外阳离子多于膜内，所以外正内负。受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，钠离子内流，使膜内阳离子浓度高于外侧，所以表现为内正外负。之后，的通透性增加，钠离子内流，使膜内阳离子浓度高于外侧，所以表现为内正外负。之后，在膜上由于存在钠钾泵，在其作用下，将外流的钾离子运输进膜内，将内流的钠离子运出在膜上由于存在钠钾泵，在其作用下，将外流的钾离子运输进膜内，将内流的钠离子运出膜外，从而成膜电位又慢慢恢复到静息状态。膜外，从而成膜电位又慢慢恢复到静息状态。3神经电位差测定的常见类型：神经电位差测定的常见类型：（1）静息电位测定方式：静息电位常见的测定方式是将电流表的两个电极一个放在神经）静息电位测定方式：静息电位常见的测定方式是将电流表的两个电极一个放在神经纤维的外侧，另一个放在神经纤维的内侧（如右上图），由于内外两侧存在电势差，因此纤维的外侧，另一个放在神经纤维的内侧（如右上图），由于内外两侧存在电势差，因此电流表指针会发生偏转。电流表指针会发生偏转。（2）动作电位测定方式：）动作电位测定方式：在一个神经纤维上的测定：是指将电流表的两个电极放在同一个神经纤维的外侧（在一个神经纤维上的测定：是指将电流表的两个电极放在同一个神经纤维的外侧（A处处和和B处），来测定两个电极处是否有电位差。其放置方式如图。处），来测定两个电极处是否有电位差。其放置方式如图。l对于一个神经纤维上电位的测定，如电流表指针发生了偏转，则说明对于一个神经纤维上电位的测定，如电流表指针发生了偏转，则说明AB两点存在电势差。一般的做法是在该神经纤维上两点存在电势差。一般的做法是在该神经纤维上C点给一个足够点给一个足够强度的刺激，从而观察电流表发生几次偏转，方向是否一致？强度的刺激，从而观察电流表发生几次偏转，方向是否一致？l当刺激点当刺激点C到达到达A、B两点距离相等时，神经冲动同时到达两点距离相等时，神经冲动同时到达A、B两点，两点，两点虽然均产生了动作电位，但是仍然不存在电势差，因此电流表不两点虽然均产生了动作电位，但是仍然不存在电势差，因此电流表不会发生偏转。只要刺激点会发生偏转。只要刺激点C与与A、B点在同一神经元上，且点在同一神经元上，且CA与与CB不不相等，电流表就会发生两次方向相反的偏转。相等，电流表就会发生两次方向相反的偏转。l在两个神经纤维上的测定：是指将电流表的两个电极放在两个相邻在两个神经纤维上的测定：是指将电流表的两个电极放在两个相邻神经元的外侧，来测定两个电极处是否有电位差。其放置方式如右图。神经元的外侧，来测定两个电极处是否有电位差。其放置方式如右图。在在A点给一个足够强度的刺激，观察电流表发生几次偏转，方向是否点给一个足够强度的刺激，观察电流表发生几次偏转，方向是否一致？一致？l若这个刺激发生在上游神经元上，则电流表会发生两次方向相反的偏若这个刺激发生在上游神经元上，则电流表会发生两次方向相反的偏转；若这个刺激发生在下游神经元上，则电流表只能发生一次偏转转；若这个刺激发生在下游神经元上，则电流表只能发生一次偏转。l4常见题型：常见题型：l例例1：右图表示枪乌贼离体神经纤维在：右图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。下列描述错误的是（中受刺激后的膜电位变化情况。下列描述错误的是（）lA曲线曲线a代表正常海水中膜电位的变化代表正常海水中膜电位的变化lB两种海水中神经纤维的静息电位相同两种海水中神经纤维的静息电位相同lC低低Na+海水中神经纤维静息时，膜内海水中神经纤维静息时，膜内Na+浓度高于膜外浓度高于膜外lD正常海水中神经纤维受刺激时，膜外正常海水中神经纤维受刺激时，膜外Na+浓度高于膜内浓度高于膜内l解析：从图中可看出，起始阶段两曲线重合，故其静息电位相同，解析：从图中可看出，起始阶段两曲线重合，故其静息电位相同，B正确。正常海水中含有大量正确。正常海水中含有大量Na+，神经纤维受刺激后，大量的，神经纤维受刺激后，大量的Na+内流，使膜内成为正电位，膜外成为负电位。若海水中内流，使膜内成为正电位，膜外成为负电位。若海水中Na+浓度较低，浓度较低，Na+内流少，产生的动作电位就较低，所以内流少，产生的动作电位就较低，所以A是正确是正确的。神经纤维静息电位时，外界的。神经纤维静息电位时，外界Na+浓度高于内部，内部浓度高于内部，内部K+浓度浓度高于外部，因此高于外部，因此C是错误的。当神经纤维受到刺激时，尽管是错误的。当神经纤维受到刺激时，尽管Na+浓度内流，导致内部浓度内流，导致内部Na+浓度升高，但内部电位高是浓度升高，但内部电位高是Na+和和K+共共同作用的结果，膜外仍存在大量同作用的结果，膜外仍存在大量Na+，膜外的，膜外的Na+浓度仍高于膜浓度仍高于膜内内Na+浓度，浓度，D也是正确的。也是正确的。Cl例2：根据下图分析神经细胞，叙述错误的是（）lA此图可表示突触小泡膜lB静息电位的形成可能与膜上的、等载体有关lC若此图为突触后膜，则突触间隙位于图示膜的A面lD若将神经细胞膜的磷脂层平展在空气水界面上，与水面接触l解析：本题考查了与兴奋在神经纤维上的神经传导以及兴奋在神经元之间的传递有关的一些知识。突触小泡为细胞器，来源于高尔基体，其膜上一般不含多糖，此图不可能是突触小泡膜。电位的产生与离子运输有关，离子的运输与载体蛋白有关。而突触后膜的识别则与糖蛋白有关，有糖蛋白一侧则位于细胞外侧面。磷脂分子部分为亲水端，能与水接触。Al例例3：在蛙的坐骨神经表面放置两个电极，连接到一：在蛙的坐骨神经表面放置两个电极，连接到一个电表上（电表指针偏转方向代表电流方向）。静息个电表上（电表指针偏转方向代表电流方向）。静息时，电表没有测出电位差时，电表没有测出电位差(如下图中如下图中所示所示)。若在图。若在图所示神经右侧的相应位置给予一适当的刺激，则电所示神经右侧的相应位置给予一适当的刺激，则电流表指针偏转的顺序依次为流表指针偏转的顺序依次为B。ll解析：在图解析：在图所示神经右侧的相应位置给予一适当所示神经右侧的相应位置给予一适当的刺激，则刺激处电位发生变化，由外正内负变为外的刺激，则刺激处电位发生变化，由外正内负变为外负内正，向周围传导到负内正，向周围传导到b点，首先出现点，首先出现A图所示现象，图所示现象，当兴奋传导过了当兴奋传导过了b点，又未到达点，又未到达a点，则现象为点，则现象为B图所图所示，兴奋继续向示，兴奋继续向a传导，到达传导，到达a点后，点后，a点的电位发生点的电位发生改变，现象为改变，现象为C图所示，兴奋经过图所示，兴奋经过a点后，又恢复点后，又恢复B图图所示所示。ABCBl例例4：如图是一个反射弧的部分结构图，甲、乙表示：如图是一个反射弧的部分结构图，甲、乙表示连接在神经纤维上的电流表。当在连接在神经纤维上的电流表。当在A点以一定的电流点以一定的电流刺激，甲、乙电流表的指针发生的变化正确的是（刺激，甲、乙电流表的指针发生的变化正确的是（）lA甲、乙都发生两次方向相反的偏转甲、乙都发生两次方向相反的偏转lB甲发生两次方向相反的偏转，乙不偏转甲发生两次方向相反的偏转，乙不偏转lC甲不偏转，乙发生两次方向相反的偏转甲不偏转，乙发生两次方向相反的偏转lD甲发生一次偏转，乙不偏转甲发生一次偏转，乙不偏转l解析：解析：A点给予一个刺激，产生兴奋，向细胞体传导，点给予一个刺激，产生兴奋，向细胞体传导，电流表指针发生一次偏转，但当兴奋传导到细胞体后，电流表指针发生一次偏转，但当兴奋传导到细胞体后，无法传递到另外一个神经元，无法引起其兴奋，因此无法传递到另外一个神经元，无法引起其兴奋，因此只有甲能发生一次偏转，乙不会发生偏转。只有甲能发生一次偏转，乙不会发生偏转。D例例5电位变化曲线解读电位变化曲线解读图示：图示：(09年安徽理综题图年安徽理综题图)离体神经纤维某离体神经纤维某一部位受到适当刺激时，受刺激部位细胞膜两一部位受到适当刺激时，受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化，产生神经冲动。侧会出现暂时性的电位变化，产生神经冲动。图示该部位受刺激前后，膜两侧电位差的变化。图示该部位受刺激前后，膜两侧电位差的变化。解读：解读：a线段线段静息电位、外正内负，静息电位、外正内负，K通道开放；通道开放；b点点0电位，动作电位形成过程中，电位，动作电位形成过程中，Na通通道开放；道开放；bc段段动作电位，动作电位，Na通道继续开放；通道继续开放；cd段段静息电位恢复形成（静息电位恢复形成（Na内流停止，内流停止，K+迅速迅速外流）外流）de段段静息电位。静息电位。提醒提醒(1)在膜外，兴奋传导方向与局部电流方向相反。在膜外，兴奋传导方向与局部电流方向相反。(2)在膜内，兴奋传导方向与局部电流方向相同。在膜内，兴奋传导方向与局部电流方向相同。(3)在一个神经元内有一处受到刺激产生兴奋，迅速传至在一个神经元内有一处受到刺激产生兴奋，迅速传至整个神经元细胞，即在该神经元的任何部位均可测到生整个神经元细胞，即在该神经元的任何部位均可测到生物电变化。整个过程物电变化。整个过程K+膜外膜外膜内膜内Na+膜外膜外膜内膜内l解析：本题是考查必修3神经调节的有关知识。神经细胞在静息状态下，有外正内负的静息电位（外钠内钾）。当受到刺激后，细胞膜上少量钠通道激活开放，钠离子顺着浓度差少量内流，膜内外电位差逐渐减小，发生局部电位。当膜内电位变化到达阈电位时，钠离子通道大量开放，膜电位发生去极化，激发动作电位。随着钠离子的进入，外正内负逐渐变成外负内正。从变成正电位开始，钠离子通道逐渐关闭，钠离子内流停止，同时钾离子通道激活开放，钾离子从细胞内流到细胞外，膜内少了钾离子，变得不那么负了，膜电位逐渐减小，恢复到静息电位（即外正内负）的水平。ll11形成过程形成过程llab段：段：阈刺激或阈上刺激使Na少量内流，细胞部分去极化至阈电位水平bc段：段：Na内流达到阈电位水平后，与细胞去极化形成正反馈，Na爆发性内流，达到Na平衡电位（膜内为正膜外为负），形成动作电位上升支。lc点：点：膜去极化达一定电位水平(峰值)，Na内流停止、K开始迅速外流。lcd段：段：K迅速外流,形成动作电位下降支。此时不需耗能。lde段：段：K外流使膜外大量堆积K+，产生负后电位，阻止K+继续外流；lef段：段：在Na-K+泵的作用下，泵出3个Na+和泵入2个K+产生正后电位，恢复兴奋前的离子分布的浓度（静息电位）。这一过程逆浓度梯度进行，需要ATP供能l13影响动作电位的因素影响动作电位的因素ll动作电位的超射值(Overshoot)就是Na+平衡电位，故动作电位的幅度决定于细胞内外的Na浓度差。细胞外液Na浓度降低动作电位幅度也相应降低，而阻断Na通道（河豚毒）则能阻碍动作电位的产生；低温、缺氧或代谢障碍等因素抑制Na-K+泵活动时，静息电位会减小，动作电位幅度也会减小。l静息电位主要是由K向膜外扩散而造成的。如果人工改变细胞膜外K的浓度，当K浓度增高时测得的静息电位值减小，当K浓度降低时测得的静息电位值增大。例例6.神经细胞在静息时具静息电位，受到适宜刺激时可迅速产生能传神经细胞在静息时具静息电位，受到适宜刺激时可迅速产生能传导的动作电位，这两种电位可通过仪器测量，以下导的动作电位，这两种电位可通过仪器测量，以下4图中为测量静息图中为测量静息电位示意图，正确的是（电位示意图，正确的是（）lABCDBl例7神经电位的测量装置如右上图所示，其中箭头表示施加适宜刺激，阴影表示兴奋区域。用记录仪记录A、B两电极之间的电位差，结果如右侧曲线图。若将记录仪的A、B两电极均置于膜外，其它实验条件不变，则测量结果是（C）对位训练对位训练8将记录仪将记录仪(R)的两个电极置于某一条结构和的两个电极置于某一条结构和功能完好的神经表面，如右图，给该神经一个功能完好的神经表面，如右图，给该神经一个适宜的刺激使其产生兴奋，可在适宜的刺激使其产生兴奋，可在R上记录到电上记录到电位的变化。能正确反映从刺激开始到兴奋完成位的变化。能正确反映从刺激开始到兴奋完成这段过程中电位变化的曲线是这段过程中电位变化的曲线是()Dl例例9：下图甲表示人体脊髓反射弧模式图，乙表示人体神经元结构模式：下图甲表示人体脊髓反射弧模式图，乙表示人体神经元结构模式图。据图回答：图。据图回答：l（1）甲图中，刺激结构）甲图中，刺激结构时，会产生具体效应的结构是时，会产生具体效应的结构是,该该结构在组成上包括结构在组成上包括。（2）乙图中的）乙图中的C是下一个神经元的是下一个神经元的_兴奋不能从兴奋不能从C传到传到A的原因是的原因是_l（3）乙图中，若刺激）乙图中，若刺激A点，电流计点，电流计B将偏转将偏转2次；若抑制该细胞的呼吸次；若抑制该细胞的呼吸作用，发现神经纤维在一次兴奋后，其细胞膜不能再恢复到静息状态，作用，发现神经纤维在一次兴奋后，其细胞膜不能再恢复到静息状态，所以带电离子通过细胞膜的方式是所以带电离子通过细胞膜的方式是_l（4）甲图中，提供电刺激设备、电位测量仪等必要的实验用具，验证）甲图中，提供电刺激设备、电位测量仪等必要的实验用具，验证兴奋在神经元之间进行单向传导的步骤兴奋在神经元之间进行单向传导的步骤_l5）若按（）若按（4）步骤进行，改为探究神经元之间的方向，其结论为）步骤进行，改为探究神经元之间的方向，其结论为效应器效应器传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体等传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体等树突膜或胞体膜树突膜或胞体膜递质只能从突触前膜释放，作用于突触后膜递质只能从突触前膜释放，作用于突触后膜主动运输主动运输先电刺激先电刺激（或（或上一点）测量上一点）测量上有无电位变化；再电刺激上有无电位变化；再电刺激（或（或上一点），测量上一点），测量上有无电位变化上有无电位变化若两次都测到电位变化，则为双向传导；若若两次都测到电位变化，则为双向传导；若上有电位变化而上有电位变化而上没有，上没有，则为单向传导且只能从则为单向传导且只能从；若；若上有电位变化而上有电位变化而上没有，则为单向上没有，则为单向传导且只能从传导且只能从