字词 | 静息电位、动作电位和后电位 | ||||||||||||||||
类别 | 中英文字词句释义及详细解析 | ||||||||||||||||
释义 | 静息电位、动作电位和后电位 静息电位、动作电位和后电位在人体的各种组织中,神经、肌肉和腺细胞有较高的兴奋性,被称为可兴奋组织; 它们在受到相对微弱的刺激时,就可以产生兴奋,表现一系列可逆性的电变化。这些电变化不仅可以看作是兴奋的指征,而且是兴奋在整个细胞传播的媒介;刺激所引起的其他细胞功能的改变,如肌肉的收缩和腺细胞的分泌等,也都是通过电变化才进一步引起的。用细胞内记录法作实验,可发现这些细胞的跨膜电位表现主要有静息电位、动作电位和后电位等几种形式。 图1 测量单一神经纤维静息电位和动作电位示意图 除少数具有自动兴奋能力的细胞 (如心脏的起搏细胞和某些平滑肌细胞)外,一般细胞的静息电位是一种稳定的直流电位,即只要细胞未受刺激而处于安静状态,静息电位就保持在一定数值,维持不变。表示静息电位大小时,习惯上规定膜外电位为零 (即测量时将膜外电极接地),然后以膜内电位的读数表示静息电位。如枪乌鲗巨大神经轴突的静息电位为-50~-70mV; 哺乳动物的神经和肌肉细胞为-70~-90mV; 而人的红细胞正常时也保持-6~-10mV的静息电位。总之,在迄今研究过的生物细胞中,除少数植物细胞外,静息电位都表现为不同数值的外正内负状态。 在生理学术语中,常把细胞安静时保持一定数值的静息电位的状态,称作极化状态;原意是指不同极性的电荷分别在膜两侧的积聚; 当静息电位向膜内负值加大的方向变化时,称作超极化;相反地,如果静息电位是向膜内负值减小的方向变化,称作去极化;细胞先发生去极化,然后又向原初的极化状态恢复,则称作复极化。 动作电位 以神经和肌肉细胞为代表的可兴奋细胞,当它们受到外来的适当刺激时,跨膜电位会在原有的静息电位的基础上发生一次短促而可逆的电位波动,这称作跨膜动作电位,以区别于用细胞外记录法记录到的双相或单相动作电位。它们都可简称作动作电位。跨膜动作电位出现的过程如图1所示。当神经在受到刺激后不久,膜内原有的负电位迅速变小,亦即发生了膜的快速去极化,并且进而使膜内电位变正,达到+40mV的水平;但这个正电位并不持续存在,它很快又向相反的方向变化,直至恢复到原初静息电位的水平。这就是一次动作电位出现和消失的大致过程。在这个实验中,膜内电位由原来的-90mV上升到+40mV,变化幅度相当于130mV,以后又迅速复极化,整个时间经过约1.0ms左右。动作电位主要组成部分的这种迅速变化的特点,在阴极射线示波器描记的图形上表现为一次尖峭的电位波动,故通常又称为锋电位,它的上升支相当于去极化,下降支相当于复极化。静息电位可见于所有活细胞,但动作电位一般只有可兴奋细胞才能产生。各种可兴奋细胞的动作电位都具有快速去极和随即复极的特点,但它们在电变化幅度和持续时间上也各有一些特点,如图2所示,其中哺乳动物有髓神经纤维的锋电位持续时间仅0.5ms,而心肌细胞的动作电位可持续数百个毫秒。 图2 各种可兴奋细胞的静息电位和动作电位 动作电位的特点之一是,只要外加刺激达到一定的强度,足以诱发一次锋电位,这个锋电位的幅度一般是固定的,即使再增加刺激强度,也不能使锋电位的幅度进一步增加。这个现象称作 “全或无” 现象,其机理可由动作电位的产生原理来解释。动作电位的另一个特点是,它一经在膜的某一处产生,就以一定速度沿着相连续的细胞膜向周围传播,直至整个细胞膜都依次出现一次动作电位。在体内,神经纤维的动作电位是神经信息的传递者,也就是说,神经信息是被编码在不同神经纤维上以特定的序列传导着的锋电位的复杂组合之中的。在肌肉和腺细胞,当动作电位在膜上传播时,它又通过某种偶联因子(通常是通过Ca2+),使细胞内与收缩或分泌有关的过程被激活,也就是说,膜上的电变化常常是这些细胞内各种生理活动的触发因素或调制因素。后电位 动作电位的明显波动期即锋电位之后,膜电位并不立即恢复到受刺激前的状态,而是继续表现一些幅度较低而持续时间较长的电位波动,统称为后电位。最先看到的是一种残存的膜的轻度去极化状态,该处膜内电位较原静息时稍正,换言之即该处膜外电位较静息时稍负,这称为负后电位。接着是膜的轻度超极化,此时膜内电位较原静息时更负一些,亦即膜外电位较原静息时更正一些,这称为正后电位。一般情况下,负后电位的幅度较大而时程较短,正后电位幅度较小而时程较长;但后电位和锋电位不同,它们的幅度和时程极易发生变异,不仅在不同类型的纤维表现不一致,而且即便在同一纤维,它们也可以由于前面所受刺激的影响。或由于纤维轻微的代谢改变而发生改变。在某些纤维,还发现有第三种形式的后电位,它紧接着锋电位的下降支发生,表现为膜电位的超极化,然后才出现负后电位的时期。这称作锋电位后超极化,多见于C类纤维,它有时可变得十分明显,淹没了负后电位而直接移行于正后电位。各种后电位的特性和可能的产生原理如下表。
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