动作电位与兴奋电位

本节热门考点

1．细胞膜的物质转运：单纯扩散是指脂溶性小分子物质由细胞膜高浓度一侧向低浓度一侧的转运。易化扩散是指不溶于脂质或者脂溶性小的物质，在某些膜蛋白的协助下，由细胞膜高浓度一侧向低浓度一侧的转运。主动转运是指膜蛋白介导，依靠细胞本身的耗能过程，逆浓度或者电位差的跨膜转运。

2．细胞的兴奋性和生物电现象：刚能引起组织产生动作电位的最小刺激强度为判定兴奋性高低的指标。细胞的生物电现象主要包括静息电位和动作电位，静息电位产生机制主要由钾离子外流形成。兴奋在同一细胞上传导的机制和特点主要有瞬时性、极化反转、脉冲式、全或无现象和不衰减传导。

3．神经-骨骼肌接头处的兴奋传递的结构基础为运动神经末梢和与其接触的骨骼肌细胞膜。骨骼肌的兴奋-收缩耦联是将电兴奋和机械收缩联系起来的中介机制，其结构基础是三联管，耦联因子是钙离子。

一、细胞膜的物质转运功能

（一）单纯扩散

指脂溶性物质由膜的高浓度侧向低浓度侧的移动方式，特点：由高浓度到低浓度；不需要能量和载体。举例：氧气、二氧化碳等气体分子以及乙醇、尿素等物质转动方式。

（二）易化扩散

1．定义　指物质在膜结构一些特殊蛋白质分子的帮助下，由高浓度侧流向低浓度侧，完成跨膜转运。

2．特点　方向是从高浓度到低浓度；需要离子通道或载体的帮助；不耗能。

3．分类

（1）经载体介导的易化扩散：是指通过载体蛋白介导而进入细胞的转运过程，主要特点为①结构特异性；②饱和现象；③竞争性抑制。

（2）经通道介导的易化扩散：是指经通道蛋白介导而进入细胞的转运过程，主要经该方式转运的物质有Na+、K+、Cl−、Ca2+等小离子，通道对离子具有选择性。

（三）主动转运

1．定义　指通过细胞的某种耗能过程，物质分子或离子逆电化学梯度跨膜移动的过程。

2．特点　①方向是逆浓度或逆电位梯度；②需要“泵”的参与；③耗能。

3．分类

（1）原发性主动转运：指直接利用细胞内ATP分解的能量实现物质的逆电化学梯度转运的过程，介导这一个过程的膜蛋白称为离子泵，又称为ATP酶。最常见的离子泵为钠-钾泵（钠泵或钠/钾-ATP酶）。

（2）继发性主动转运：指利用细胞内外Na+的势能贮备实现物质的逆电化学梯度转运的过程，介导这一个过程的膜蛋白称为转运体。举例如下，葡萄糖和氨基酸在小肠黏膜上皮细胞的吸收以及其在肾小管上皮细胞的重吸收，神经递质在突触间隙被重摄取的过程，甲状腺细胞的聚碘作用以及Na+/H＋交换和Na+/Ca2＋交换系统。

（四）出胞和入胞

大分子物质或物质团块通过形成质膜包被的囊泡，以出胞或入胞的方式完成跨膜转运。出胞——排出细胞的过程。入胞——吞噬泡或吞饮泡的方式进入细胞的过程。

二、细胞的兴奋性和生物电现象

（一）兴奋性与阈值

1．兴奋与兴奋性

（1）兴奋：细胞对刺激发生反应的过程。

（2）兴奋性：可兴奋细胞受到刺激后产生动作电位的能力。

（3）可兴奋细胞：包括神经细胞、肌细胞、腺细胞。

2．阈值　指能引起动作电位的最小刺激强度。它是衡量细胞或组织兴奋性大小的最好指标。

（二）静息电位和动作电位及其产生原理

1．静息电位及其产生原理

（1）静息电位：静息状态下细胞膜两侧存在外正内负的电位差，称为膜电位或静息膜电位。

（2）静息电位产生的离子机制：静息状态下，细胞膜对K+的通透性较高，K+顺浓度梯度向膜外扩散，当浓度梯度产生的化学驱动力和阻止K＋进一步向外扩散的电驱动力在某一时间内达到大小相等，方向相反时，K+的净电量为零，此刻的跨膜电位称之为K+平衡电位，即静息电位非常接近K+平衡电位。

2．动作电位及其产生原理

（1）动作电位：动作电位是一过性的剧烈的膜电位变化。其特点是“全或无”，即刺激达阈值则产生一个动作电位，动作电位的幅度不随阈上刺激强度的改变而变化。

（2）动作电位产生的离子机制：动作电位上升相产生的机制是：去极化→Na＋通道迅速开放→Na＋内流增加→膜进一步去极化→更多Na＋通道开放→Na＋内流进一步增大……这是一个正反馈的再生性过程，经短暂的延搁，电压门控K＋通道开放，产生K＋外向电流而复极化。

（三）极化、去极化、超极化、阈电位的概念

1．极化　静息电位存在时膜两侧所保持的内负外正状态称为膜的极化。

2．去极化　当静息电位的数值向膜内负值减小的方向变化时，称为去极化或除极。

3．超极化　当静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化时，称为超极化。

4．阈电位　当刺激使膜内去极化达到某一临界值时，就可以在已经出现的去极化基础上产生一个动作电位，这个能进一步诱发动作电位的去极化临界值成为阈电位。

（四）兴奋在同一细胞上传导的特点

1．局部电流　由于膜两侧的溶液都是导电的，于是兴奋细胞和与它相邻的未兴奋细胞之间由于电位差的出现而发生电荷移动，称为局部电流。兴奋是以局部电流的形式在同一细胞上传导的。

2．传导特点　无衰减传导。

三、骨骼肌细胞的收缩功能

（一）骨骼肌神经-肌肉接头处的兴奋传递

1．组成　接头前膜—接头间隙—接头后膜（终板膜）。

2．传递过程　当神经纤维传来的动作电位到达神经末梢时，神经兴奋→接头前膜去极化→前膜对Ca2+通透性增加→Ca2+内流→Ach囊泡破裂释放→Ach进入接头间隙→Ach与终板膜上的Ach受体结合→终板膜对Na+通透性增高→Na+内流→产生终板电位（局部电位）→总和达到阈电位时→产生肌细胞动作电位。

3．终板电位　接头前膜以量子释放的形式释放Ach，引起终板膜电位的微小变化，称为终板电位。

终板电位特点如下。①终板电位是局部电位，具有电位的所有特征：没有“全或无”现象；其大小与神经末梢释放的Ach量成正比；无不应期，可表现出总和现象。②终板电位不能引起肌肉收缩。

（二）兴奋-收缩耦联

1．概念　在一般情况下，骨骼肌都是先在肌细胞膜上引起一个可传导的动作电位，然后才出现肌细胞的收缩反应。所以，在以膜的电位变化为特征的兴奋过程和以肌丝的滑行为基础的收缩过程之间必然存在着某种中介性过程把两者联系起来，这一过程，称为兴奋-收缩耦联。

2．过程　肌膜上的动作电位沿肌膜和T管膜传播，激活L型钙离子通道；激活的L性钙离子通道通过变构作用（在骨骼肌）或内流的Ca2+（在心肌）激活JSR膜上的ryanodine受体，使JSR内的Ca2+释放入胞质，细胞质内的Ca2+的浓度升高促使肌钙蛋白与Ca2+结合并引起肌肉收缩。

肌浆中的Ca2+去除是钙泵活动的结果。即将Ca2+由肌浆转运到肌浆网内腔中去，由于肌浆中Ca2+浓度的降低和肌钙蛋白结合的Ca2+也解离，引起肌肉舒张。