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细胞的兴奋性和生物电现象

【考频指数】★★

【考点精讲】

1.静息电位　静息电位是指细胞在安静时存在于细胞膜两侧的电位差。静息电位都表现为膜内较膜外为负，如规定膜外电位为0，则膜内电位大都在-10——-100mV之间。静息电位的产生机制：跨膜电位的形成取决于两个要素：①细胞内外多种离子的不均衡分布；②膜对不同离子的通透性变化。细胞的静息电位与K+平衡电位有关。

2.动作电位　动作电位是指可兴奋细胞(包括神经细胞、肌细胞和部分腺细胞)受到刺激而兴奋时，细胞膜在原来静息电位的基础上发生的一次迅速而短暂的，可向周围扩布的电位波动。

（1）锋电位：在神经纤维上，它一般在0.5——2.0毫秒的时间内完成，这使它在描记的图形上表现为一次短促而尖锐的电脉冲，称为锋电位。

（2）超射：当细胞受到一次阈刺激(或阈上刺激)时，膜内电位升高，原来存在的负电位将迅速消失，并进一步变成正电位，即膜内电位由-70——-90mV上升为+20——+40mV的水平，由原来的“内负外正”变为“内正外负”。这样，整个膜内外电位变化的幅度为90——130mV，构成动作电位的上升支。膜电位在零电位以上的部分，称为超射。

（3）动作电位的特点：①“全或无”现象。单一神经或肌细胞动作电位的一个重要特点就是刺激若达不到阈值，将不会产生动作电位。刺激一旦达到阈值，就会爆发动作电位。动作电位一旦产生，其大小和形状不随刺激的强度增大而增大和随传导距离的远近增大而衰减。②具有不应期。由于绝对不应期的存在，动作电位不可能发生融合。动作电位的产生是细胞兴奋的标志。

3.兴奋性　可泛指机体或组织细胞对外界刺激发生反应的能力，对可兴奋细胞来说，兴奋性是指它们在受到刺激后发生兴奋或引起动作电位的能力。在生理学中兴奋与动作电位是同义词。可兴奋细胞在接受一次刺激发生兴奋的一段时间内，其兴奋性将经历一系列有次序的周期性变化，这种周期性变化可分为以下几个时期。

（1）绝对不应期：在可兴奋细胞接受刺激发生兴奋的最初一段时间内，无论给予多大强度的刺激也不能使细胞再次兴奋，即在这段时间内的阈值无限大，兴奋性降为零，这一时期称绝对不应期。

（2）相对不应期：在绝对不应期之后的一段时间内，如果用较强的刺激，细胞有可能再次发生新的兴奋。细胞在这段时间内的兴奋性正处于逐渐恢复的过程中，但仍低于正常，这个时期称为相对不应期。

（3）超常期：在相对不应期后，细胞的兴奋性稍高于正常水平，此时只要给予较弱的刺激即能发生新的兴奋，此期称为超常期。

（4）低常期：最后，细胞进入兴奋性低于正常的时期，即需要较强的刺激才能引起兴奋，故称为低常期。细胞在经历低常期以后，兴奋性才能完全恢复，以阈刺激又能引发一次新的兴奋(动作电位)。

4.兴奋传导的特点

（1）双向性：神经纤维上任何一点受到有效刺激而发生兴奋时，冲动会沿神经纤维向两端同时传导。

（2）绝缘性：一条神经干包含有许多神经纤维，各条纤维上传导的冲动互不干扰。

（3）安全性：对单一细胞来说，局部电流的强度常可超过引起邻近膜兴奋所必需的阈强度的数倍以上，因而以局部电流形成为基础的传导过程是相当“安全”的，一般不会出现传导“阻滞”。

（4）不衰减性：动作电位在同一细胞上传导时，其幅度和波形不会因传导距离的增加而减小，这种扩布称为不衰减性扩布。

（5）相对不疲劳性：兴奋在神经纤维上传导与经突触传递相比较，前者能够较为持久地进行，即兴奋在神经纤维上的传导具有相对不易发生疲劳的特征。

（6）结构和功能的完整性：完成冲动沿神经纤维传导功能，要求神经纤维的结构和功能都是完整的。

【进阶攻略】

理解本章中出现的各种专业名词，要清楚静息电位、动作电位离子的变化；兴奋性方面要结合网络课程来了解各个时期的特点。

【易错易混辨析】

各个时期对应电位的关系：

绝对不应期——峰电位；相对不应期——负后电位前期；超常期——负后电位后期；低常期——正后电位。

易混淆点：

极化——是静息状态下，细胞膜电位外正内负的状态；

超级化——指细胞膜静息电位向膜内负值加大的方向变化；

去极化——指细胞膜静息电位向膜内负值减小的方向变化；

反极化——指去极化至零电位后，膜电位进一步变为正值；

复极化——指细胞去极化后，再向静息电位方向恢复的过程。

【知识点随手练】

一、A1型选择题

1.静息电位产生的离子基础是

A.氯离子

B.钠离子

C.钾离子

D.氢离子

E.钙离子

2.在神经纤维动作电位的去极相，通透性最大的离子是

A.镁离子

B.钾离子

C.钠离子

D.钙离子

E.氯离子

【知识点随手练参考答案及解析】

一、A1型选择题

1.C

【答案解析】静息电位的产生与细胞膜内外离子的分布和运动有关。正常时膜内钾离子浓度比膜外高，膜外钠离子比膜内高，离子均有跨电位差转移趋势。但细胞膜在安静时，对K+的通透性较大，对Na+通透性很小，故K+顺浓度梯度从细胞内流入细胞外，而随着K+外移的增加，阻止K+外移的电位差也增大。当K+外流和内流的量相等时，膜两侧的电位差就稳定于某一数，此电位差称为K+的平衡电位，也就是静息电位。

2.C

【答案解析】静息状态下，细胞膜对K+有较高的通透性；而当神经纤维受刺激时，引起细胞膜去极化，促使Na+通道蛋白质分子构型变化，通道开放，细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流，形成动作电位的去极相。因此，在动作电位的去极相，通透性最大的离子为Na+。

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