蛙坐骨神经动作电位的产生解析
什么是动作电位?就是指外正内负时的电位?
按照必修3第22页的表述,“刺激坐骨神经时,产生一个负电波,它沿着神经传导,这个负电波叫做动作电位。”基于上述表述,动作电位应该是神经细胞受刺激时,在静息电位的基础上发生一次短暂的扩布性的电位变化,不是某个定值,是一个波。
将一个电表与两个微电极相连接,这两个微电极与蛙的坐骨神经的外侧b处和c处相接触,当刺激坐骨神经左侧的a点时,可以发现电表的偏转方式如下,如何理解指针的两次方向相反的偏转?
典例解析
试题1:下列有关神经系统的结构和功能的叙述,正确的是()
A.兴奋在反射弧中以神经冲动的方式双向传导
B.神经系统由神经细胞构成,有些神经细胞的长度可达1米多
C.神经纤维膜外接受刺激,引起内流,膜外形成负电位,这就是动作电位
D.兴奋在神经纤维上传导时,膜外局部电流的方向与兴奋的传导方向相同
答案:B
解析:试题是有关神经冲动的产生和传导,有关静息电位与动作电位的知识。
兴奋在反射弧中以神经冲动的方式单向传导,A错误;神经系统由一个个的神经细胞构成的,动物的神经细胞可伸出长达1m的神经纤维,B正确;当神经纤维的某一部位受到刺激时,兴奋部位的细胞膜通透性改变,大量钠离子内流,使膜内外离子的分布迅速由外正内负变为外负内正,发生了一次很快的电位变化,这种电位波动叫做动作电位,C错误;兴奋在神经纤维上传导时,膜外局部电流的方向与兴奋的传导方向相反,和膜内的方向相同,D错误。试题2:图甲表示某一神经纤维示意图,将一电流表的a、b两电极置于膜外,在X处给予适宜刺激,测得电位变化如图乙所示。下列说法错误的是
A.图甲装置在未受刺激时,电流表测得的不是静息电位
B.动作电位的传导方向与神经纤维膜外局部电流的方向相同
C.在图乙中的时刻t3,兴奋传导至b电极处
D.t1~t2,t3~t4在图乙中的时间段,电位的变化主要与Na+内流有关
答案:B
解析:静息状态时,神经细胞膜两侧的电位表现为内负外正,称为静息电位。而图甲所示两电极都在膜外,所以电流表测得的为零电位,A正确;兴奋的传导方向和膜内侧的电流传导方向一致,B错误;静息电位是外正内负,动作电位是外正内负,电流表会有不同方向的偏转。在图乙中的t3时刻,兴奋传导至b电极处,并产生电位变化,C正确;电极测的膜外的电位,t1~t2和t3~t4电位都为动作电位,都是由Na+内流造成的,只不过是两次方向相反的偏转,D正确。双相动作电位
上述蛙的坐骨神经动作电位的变化是过两个引导电极,可记录到两个方向相反的电位偏转波形,称为双相动作电位。
兴奋时首先是电压门控Na+通道激活,使得Na+通透性快速增加超过K+通透性,Na+内流而导致进一步的去极化以及反极化,形成动作电位的上升支,直至膜内电位接近于Na+平衡电位为止。
但继而电压门控Na+通道又迅速失活,此时电压门控K+通道也被激活,K+通透性又超过Na+通透性,K+外流而导致复极化。恢复到静息电位后电压门控K+通道关闭,而电压门控Na+通道又恢复到备用状态,以迎接下一次兴奋。
在神经干上放置一对记录电极A、B,静息时记录不到电位差。当在神经干一段进行刺激时,表现为负电位变化的动作电位由此极端向另一端传导。当其传导到A电极时,A、B之间出现电位差,A负B正。此时可记录到上相波。
当动作电位传至两电极之间时,A、B又处于等电位状态。动作电位进一步传导当到达B电极时,A、B之间又出现电位差,A正B负,此时可记录到下相波。然后记录又回到零位。如此获得的呈双相变化的记录就称为双相动作电位。
双相电位
关于Na+-K+泵的作用
Na+-K+泵对于维持膜两侧的离子浓度差非常重要,因为每兴奋一次,必然有少量K+外流和Na+内流,使得膜内外两种离子的浓度差减少。如果没有Na+-K+泵的主动转运,离子浓度差势必持续减少,直至不能产生兴奋。
因此,每产生一次动作电位后的静息期,Na+-K+泵就会启动,从而始终维持一定的离子浓度差。这也就是兴奋需要消耗能量的原因,动作电位的产生虽不直接消耗ATP,但消耗了离子势能,而离子势能的储备需要消耗ATP。
解析:蛙的坐骨神经电位变化
完
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动作电位的传导学习指导神经-肌肉接点及兴奋传递学习指导骨骼肌的兴奋-收缩耦联阈电位和动作电位的关系
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