靜息電位和動作電位產(chǎn)生的離子基礎.ppt

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神經(jīng)調(diào)節(jié) 第一講 神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式及結構基礎 神經(jīng)系統(tǒng)的分級調(diào)節(jié) 第二講 靜息電位和動作電位產(chǎn)生的離子基礎 第三講 興奮的產(chǎn)生 傳導和傳遞 靜息電位和動作電位產(chǎn)生的離子基礎 作者 漢水丑生 本課件依據(jù)筆者發(fā)表在 生物學通報 2012年第9期的教學設計制作而成 論文詳見 依據(jù)論文和課件制作而成的教學視頻 完成反射的條件 反射弧的結構保持完整性 足夠強度的刺激 槍烏賊的巨大神經(jīng)纖維直徑可達1mm 是研究生物電的理想材料 興奮的實質(zhì)是電流 電流是如何產(chǎn)生的 產(chǎn)生電流要求有電位差 所以需要測量神經(jīng)細胞膜的電位變化 直徑小于0 5 m 當將兩個微電極都放在神經(jīng)細胞膜外時 在示波器上沒有記錄到電位差 說明神經(jīng)細胞膜外各處電位相等 當將一個微電極的尖端刺穿細胞膜瞬間 便可通過示波器記錄到 70mV的電位差 表明膜內(nèi)電位比膜外電位低了70mV 再繼續(xù)深插此電極 只要電極尖端還留在神經(jīng)細胞內(nèi) 則此電位值便不再改變 由于此電位發(fā)生在靜息狀態(tài)的神經(jīng)細胞膜的兩側 故稱靜息電位 外正內(nèi)負 70mV 膜內(nèi)電位比膜外電位低了70mV 規(guī)定 膜外電位為零電位 依據(jù)資料 并結合細胞膜內(nèi)K 濃度遠高于膜外這一事實 提出合理假設來解釋膜內(nèi)電位比膜外低 外正內(nèi)負 這一現(xiàn)象 K 外流 K 高 K 低 如假設成立 K 是以何種方式流向膜外的 K 外流的動力是什么 協(xié)助擴散 K 外流的動力則是細胞膜內(nèi)外的K 濃度差 后來科學家分離出了膜上的這種載體蛋白 稱作K 通道蛋白 K 高 K 低 如假設成立 增大神經(jīng)細胞細胞外液的K 濃度 靜息電位的數(shù)值會如何變化 增大神經(jīng)細胞細胞外液的K 濃度 則神經(jīng)細胞內(nèi)外K 濃度差變小 K 外流量減少 靜息電位數(shù)值會變小 科學家曾做了這樣的實驗 的確如此 從而驗證了假設 K 高 K 低 K 會一直外流嗎 K 外流后 神經(jīng)細胞內(nèi)外K 濃度差會變小 K 外流的動力減小 另外由于K 外流 使細胞內(nèi)外電位差加大 向內(nèi)的電場力會阻止K 外流 當向外的化學驅動力 K 濃度差 和向內(nèi)的電場驅動力達到平衡時 K 停止外流 此時膜內(nèi)外的電位穩(wěn)定在 70mV 神經(jīng)纖維受刺激后 示波器上顯示的數(shù)字由 70mV逐漸減小到0 并出現(xiàn) 35mV 這說明膜內(nèi)外的電位發(fā)生了什么變化 受刺激后 膜內(nèi)外的電位差逐漸縮小至0 并出現(xiàn)反轉 靜息時是膜外電位高于膜內(nèi) 記做內(nèi)負外正 發(fā)生反轉后 膜內(nèi)電位高于膜外 記做內(nèi)正外負 70mV 膜內(nèi)電位比膜外低70mV 0mV 膜內(nèi)電位等于膜外電位 35mV 膜內(nèi)電位比膜外高35mV 規(guī)定 膜外電位為零電位 結合膜外Na 濃度遠高于膜內(nèi)這一事實 如何解釋膜電位由 70mV逐漸減小到0 并出現(xiàn) 35mV這一現(xiàn)象 假設 膜電位發(fā)生反轉是由Na 內(nèi)流引起的 K 高 K 低 Na 低 Na 高 如假設成立 Na 是以何種方式通過神經(jīng)細胞膜流向膜內(nèi)的 Na 會一直內(nèi)流嗎 協(xié)助擴散 Na 不會一直內(nèi)流 因為Na 內(nèi)流后 神經(jīng)細胞內(nèi)外Na 濃度差會變小 Na 內(nèi)流的動力減小 K 高 K 低 Na 低 Na 高 如上述假設成立 減小神經(jīng)細胞細胞外液的Na 濃度 動作電位的峰值會如何變化 K 高 K 低 Na 低 Na 高 如何解釋動作電位由 35mV下降到0 最后恢復為 70mV的靜息電位 K 外流 K 高 K 低 Na 低 Na 高 K 高 K 低 資料 在神經(jīng)細胞興奮的過程中 有部分K 流到了膜外 部分Na 流到膜內(nèi) 但恢復靜息后 經(jīng)測定 細胞內(nèi)的K 濃度和細胞外的Na 濃度與靜息時幾乎相同 這說明必然存在某種機制將流入細胞內(nèi)的Na 重新轉運到細胞外 否則隨著興奮次數(shù)的增多 膜外的Na 濃度會越來越低 同理 也必然存在某種機制將流出細胞的K 重新轉運到細胞內(nèi) 否則細胞內(nèi)K 濃度會越來越低 K 高 K 低 Na 低 Na 高 K 高 K 低 請問上述資料中 將流入細胞內(nèi)的Na 重新轉運到細胞外以及將流出細胞的K 重新轉運到細胞內(nèi)是通過何種方式 是否消耗能量 主動運輸 K 高 K 低 Na 低 Na 高 K 高 K 低 丹麥生理學家斯科 JensC Skou 等人發(fā)現(xiàn)了細胞膜上存在鈉鉀泵 并因此獲得了1997年的諾貝爾化學獎 科學家發(fā)現(xiàn) 鈉鉀泵是一種鈉鉀依賴的ATP酶 能分解ATP釋放能量 用于將膜外的K 運進細胞 同時將膜內(nèi)的Na 運出細胞 細胞內(nèi)K 濃度高 細胞外Na 濃度高 正是由鈉鉀泵維持的 人體處于靜息狀態(tài)時 細胞25 的ATP被鈉鉀泵消耗掉 神經(jīng)細胞70 的ATP被鈉鉀泵消耗掉 AB段 神經(jīng)細胞靜息時 非門控的K 滲漏通道一直開放 K 外流 膜兩側的電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負 BC段 神經(jīng)細胞受刺激時 受刺激部位的膜上門控的Na 通道打開 Na 大量內(nèi)流 膜內(nèi)外的電位出現(xiàn)反轉 表現(xiàn)為外負內(nèi)正 CD段 門控的Na 通道關閉 門控的K 通道打開 K 大量外流 膜電位恢復為靜息電位后 門控的K 通道關閉 一次興奮完成后 鈉鉀泵將細胞內(nèi)的Na 泵出 將細胞外的K 泵入 以維持細胞內(nèi)K 濃度高和細胞外Na 濃度高的狀態(tài) 為下一次興奮做好準備 高中生物一輪復習全套教學視頻 2011年浙江4 在離體實驗條件下單條神經(jīng)纖維的動作電位示意圖如下 下列敘述正確的 A a 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 2009年山東7 圖五表示槍烏賊離體神經(jīng)纖維在Na 濃度不同的兩種海水中受刺激后的膜電位變化情況 下列描述錯誤的是 A 曲線a代表正常海水中膜電位的變化B 兩種海水中神經(jīng)纖維的靜息電位相同C 低Na 海水中神經(jīng)纖維靜息時 膜內(nèi)Na 濃度高于膜外D 正常海水中神經(jīng)纖維受刺激時 膜外Na 濃度高于膜內(nèi) 48 右表是哺乳動物神經(jīng)元內(nèi)外兩種主要陽離子的濃度 a b代表的離子分別是 和 從細胞膜的結構分析 維持這種離子濃度不均勻分布的機制是 Na K 通過細胞膜上的Na K 運輸載體 以主動運輸方式進出細胞 Na K 145mmol L 2012海南15 關于人體神經(jīng)細胞的敘述 正確的是A 神經(jīng)細胞軸突末梢可形成多個突觸小體B 興奮通過神經(jīng)遞質(zhì)在突觸處進行雙向傳遞C 神經(jīng)細胞外Na 內(nèi)流是產(chǎn)生靜息電位的基礎D 靜息狀態(tài)的神經(jīng)細胞膜兩側的電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負 A 2007新課標廣東 25 神經(jīng)細胞在靜息時具有靜息電位 受到適宜刺激時可迅速產(chǎn)生能傳導的動作電位 這兩種電位可通過儀器測量 A B C D均為測量神經(jīng)纖維靜息電位示意圖 正確的是 漢水丑生的生物同行 超級群大型公益活動 歷年高考題PPT版制作 本課件為公益作品 版權所有 未經(jīng)允許不得擅自修改或用于任何形式的商業(yè)用途 2012年1月15日 漢水丑生標記 AC 2008上海 22 下列能正確表示神經(jīng)纖維受刺激時 刺激點膜電位由靜息電位轉為動作電位的過程是 A B C D D 漢水丑生的生物同行 超級群大型公益活動 歷年高考題PPT版制作 本課件為公益作品 版權所有 不得以任何形式用于商業(yè)目的 2012年1月15日 漢水丑生標記 D 2009江蘇2 下列有關神經(jīng)興奮的敘述 正確的是 A 靜息狀態(tài)時神經(jīng)元的細胞膜內(nèi)外沒有離子進出B 組織液中Na 濃度增大 則神經(jīng)元的靜息電位減小C 突觸間隙中的神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)主動運輸穿過突觸后膜而傳遞興奮D 神經(jīng)纖維接受刺激產(chǎn)生的興奮以電信號的形式傳導 2009安徽30 離體神經(jīng)纖維某一部位受到適當刺激時 受刺激部位細胞膜兩側會出現(xiàn)暫時性的電位變化 產(chǎn)生神經(jīng)沖動 圖示該部位受刺激前后 膜兩側電位差的變化 請回答 1 圖中a線段表示 電位 b點膜兩側的電位差為 此時Na 內(nèi) 外 流 靜息 0mV 內(nèi) 漢水丑生的生物同行 超級群大型公益活動 歷年高考題PPT版制作 本課件為公益作品 版權所有 不得以任何形式用于商業(yè)目的 2012年1月15日 漢水丑生標記 2010新課標5 將神經(jīng)細胞置于相當于細胞外液的溶液 溶液S 中 可測得靜息電位 給予細胞一個適宜的刺激 膜兩側出現(xiàn)一個暫時性的電位變化 這種膜電位變化稱為動作電位 適當降低S溶液中的Na 濃度 測量該細胞的靜息電位和動作電位 可觀察到 A 靜息電位值減小B 靜息電位值增大C 動作電位峰值升高D 動作電位峰值降低 D 2009寧夏5 下列關于神經(jīng)興奮的敘述 錯誤的是 A 興奮部位細胞膜兩側的電位表現(xiàn)為膜內(nèi)為正 膜外為負B 神經(jīng)細胞興奮時細胞膜對Na 通透性增大C 興奮在反射弧中以神經(jīng)沖動的方式雙向傳遞D 細胞膜內(nèi)外K Na 分布不均勻是神經(jīng)纖維興奮傳導的基礎 C D