阈电位及兴奋时离子浓度的变化

阈电位及离子浓度的变化神经调节中的神经兴奋性往往和阈电位有关，细胞外液中Na＋和K＋浓度改变对膜电位的影响是教学中的难点之一。细胞外液中K＋浓度上升，导致细胞内K＋向外扩散减少，从而引起静息电位(绝对值)变小；反之，静息电位(绝对值)变大。细胞外Na＋浓度的改变通常不会影响到静息电位；细胞外液中Na＋浓度上升，导致其向细胞内的扩散量增加，从而引起动作电位的峰值变大；反之，动作电位峰值变小。细胞外K＋浓度的改变通常不会影响到动作电位的峰值。可概括为：那么。阈电位产生的原因是什么？动作电位产生后离子浓度的如何变化？试题解析

试题1：下图甲表示动作电位产生过程示意图，图乙表示动作电位传导示意图，下列叙述正确的是()A.a～c段和①～③段Na＋通道开放，神经纤维膜内外Na＋浓度差减小B.若神经纤维膜外K＋浓度增大c点将上升C.静息电位是指图乙AB之间膜内的电位差D.机体内反射弧中神经冲动的传导是单向的解析:a～c段和⑤～③段Na＋通道开放，神经纤维膜内外Na＋浓度差减小；神经纤维膜外K＋浓度增大会导致静息电位的绝对值变小，不影响动作电位的峰值；静息电位是指静息状态下神经纤维膜内外的电位差。故答案为D。试题2：下图为膝反射弧结构示意图和动作电位在神经元上传导的示意图，下列叙述正确的是()A.在发生膝反射时，控制屈肌的传出神经元产生动作电位B.在支配伸肌的反射弧中，感觉神经元胞体位于脊髓外C.图2的CD段，神经纤维膜正处于去极化过程D.图2的D点时细胞膜内侧的钠离子浓度比外侧高解析：在发生膝反射时，屈肌不收缩，所以控制屈肌的传出神经元不产生动作电位，A错误；在支配伸肌的反射弧中，感觉神经元胞体位于脊髓外，B正确；在图2的CD段，K＋外流，神经纤维膜处于复极化过程，C错误；D点时细胞膜内侧的钠离子浓度虽然增大，但仍比外侧低，D错误。故答案为B。试题3：当神经纤维上的某一点受到刺激时，将会出现（）A.产生的冲动只向轴突末梢方向传导B.该点附近神经细胞内的正离子比细胞外的正离子少C.产生的冲动只向树突末梢方向传导D.该点附近神经细胞内的正离子比细胞外的正离子多解析：本题考查对静息电位和动作电位生理基础的理解以及兴奋传导的特点，解决此题的关键是熟练掌握造成静息电位和动作电位的原因以及兴奋传导的原因。在实验条件下，“当刺激神经纤维上的某一点”时所产生的冲动在该神经元内部是双向传导，A错误；一个神经元的神经纤维在静息时为“外正内负”；当其某一点受到刺激时，将产生局部电位变化“内正外负”，结果大量钠离子内流，导致该点附近神经细胞内的正离子比细胞外的正离子多，B错误；“当刺激神经纤维上的某一点”时所产生的冲动在该神经元内部是双向传导，C错误；一个神经元的神经纤维在静息时为“外正内负”；当其某一点受到刺激时，将产生局部电位变化“内正外负”，结果大量钠离子内流，导致该点附近神经细胞内的正离子比细胞外的正离子多，D正确。故答案为D。

阈电位产生的原因

当膜电位去极化达到某一临界值时，就出现膜上的Na﹢通道大量开放，Na﹢大量内流而产生动作电位，膜电位的这个临界电位值称为阈电位，也叫燃点。阈电位比静息电位约大10mV～20mV。如神经纤维的静息电位是-70mV，其阈电位约为-55mV。任何刺激只要能使膜从静息电位去极化到阈电位，便能触发动作电位，引起兴奋。从电生理的角度来看，兴奋是指动作电位的产生过程或动作电位的同义语，而兴奋性则是细胞受刺激时产生动作电位的能力。兴奋性的基础是静息电位，所以静息电位值或静息电位与阈电位的距离大小，可影响细胞的兴奋性。两者距离增大，细胞的兴奋性下降，例如，当神经细胞外界的K+浓度减小，K+通过K+通道蛋白易化扩散加快，静息电位的绝对值变大，兴奋性下降。那么，阈电位的值和什么因素有关？当膜电位达到阈电位，膜上的部分电压门控通道开放，允许钠离子流进细胞。在阈值以下时，钾离子通过静息时开放的钾泄漏通道外流足以抵消钠离子的内流带入的电荷。钠离子内流开始超过钾离子外流的电位是阈电位。阈电位应该和钠离子通道的开放和钾离子渗漏有关。有轴突膜上有两种钾离子通道蛋白：一种是延迟开放的钾通道，由去极化激活，转运外向电流，引起复极化而终止动作电位，这是电压门控钾通道（也是高中生物中提到的钾离子通道蛋白）；另一种钾通道泄漏通道，负责静息细胞的钾离子泄漏，形成静息电位，钾离子泄漏通道也可通过钠离子，但钾离子的通透性是钠离子的100倍。泄漏通道一直开放的，允许离子以较慢的速度顺浓度跨膜扩散。

兴奋时离子浓度的变化

教学中经常会碰到学生问，动作电位的产生钠离子内流，造成膜内的钠离子浓度增加，但为什么对神经细胞来说，钠离子浓度始终是细胞外浓度高于细胞内？兴奋是一个点或局部部位，也就是兴奋点膜的附近钠离子浓度膜内高于膜外。完整的解释更为确切的应该是：引起单个动作电位的离子是很小的，一般不会明显改变细胞内离子浓度。根据测算，每平方微米的细胞膜约有500个钠离子越过就可以产生100毫伏的动作电位。由此推算，在直径为1毫