2017年主管中藥師知識點：細胞的生物電現象

導語：生物體在生命活動過程中表現的電現象，稱為生物電(bioelectricity)現象。在主管中藥師考試中，關於細胞的生物電現象的內容你知道多少?

靜息電位及其產生機制：靜息電位是指細胞在未受刺激時存在於細胞膜內、外兩側的電位差。多數細胞的靜息電位是穩定的負電位。

　　機制：

①鈉泵主動轉運造成的細胞膜內、外Na+和K+ 的不均勻分佈是形成生物電的基礎。

②靜息狀態下細胞膜主要是K+通道開放，K+受濃度差的驅動向膜外擴散，膜內帶負電荷的大分子蛋白質與K+隔膜相吸，形成膜外為正，膜內為負的跨膜電位差。當達到平衡狀態時，K+電—化學驅動力為零，此時的跨膜電位稱為K+平衡電位。

動作電位及其產生機制：在靜息電位的基礎上，可興奮細胞膜受到一個適當的刺激，膜電位發生迅速的一過性的波動，這種膜電位的波動稱為動作電位。鋒電位、去極化、復極化和後電位。

　　產生機制：

①上升支的形成：當細胞受到閾刺激時，引起Na+內流，去極化達閾電位水平時，Na+通道大量開放，Na+迅速內流的再生性循環，造成膜的快速去極化，使膜內正電位迅速升高，形成上升支。當Na+內流達到平衡時，此時存在於膜內外的電位差即Na+的平衡電位。動作電位的幅度相當於靜息電位的絕對值與超射值之和。動作電位上升支主要是Na+的平衡電位。

②下降支的形成：鈉通道為快反應通道，激活後很快失活，隨後膜上的電壓門控K+通道開放，K+順梯度快速外流，使膜內電位由正變負，迅速恢復到刺激前的靜息電位水平，形成動作電位下降支。

　　定義

動作電位(action potential)可興奮組織在興奮時所產生的生物電活動。如在用纖維內的`電級記錄靜息電位的同時，在纖維的另一端給予電刺激，經過極短時間的潛伏期約0.06毫秒(ms)後，記錄電極部位就會在靜息電位的基礎上，出現一個快速的生物電變化，歷時約1毫秒。包括一個極陡峭的上升相和一個較緩慢的下降相。上升相表現為先是膜電位由原來的靜息水平(—45毫伏)迅速減小，原先的極化狀態消失，稱為去極化(或稱除極化 depolariza-tion)，繼而導致膜極性倒轉，變成膜內為正( 40毫伏)的相反極化狀態，稱為反極化。極性倒轉的部分(即由膜電位零到 40毫伏)稱為超射(overshoot)。整個上升相達85毫伏，等於靜息電位的絕對值與超射的總和。然後為下降相，膜電位逐漸恢復到原先的靜息電位水平，稱為復極化(repolarization)。

　　特點

全或無性質與傳導性。全或無(all or none)性質;如刺激為閾下刺激，則引不起動作電位;而刺激一達到閾值，即引起動作電位，而動作電位一經引起，其幅度就達到最大值，即使刺激強度繼續增加，動作電位也不再增大。傳導性：動作電位一經產生就可在同一細胞範圍內沿細胞膜傳到遠處，而且電位幅度不會隨傳導距離增加而衰減，即非遞減性傳導。

　　全過程

動作電位全過程包括鋒電位和後電位兩大部分。(1)鋒電位(spike potential)：在刺激後幾乎立即出現，潛伏期不超過0.06毫秒。其幅度為靜息電位與超射值之和，並服從全或無定律和非遞減性傳導。鋒電位總是伴隨着衝動出現，兩者具有相同的閾值、相同的傳導速度，並可在一些因素的作用下同時被阻斷。鋒電位持續時間約0.5毫秒，在此期內，神經纖維不再對第二個刺激發生反應，即處於絕對不應期。根據離子學説，此時Na 通道處於被激活後的暫時失活狀態，不可能發生進一步的Na 內流，從而保證了它作為一個獨立信息單位而不受干擾。(2)後電位(after potential)：鋒電位過後即為歷時較長的後電位：先為負後電位，歷時約15毫秒，其幅度約為鋒電位的5～6%，前半期與興奮後興奮性變化周期中的相對不應期相當，其機制同Na 通道僅部分地恢復有關;後半期大致和超常期相對應，此時膜處於部分去極化狀態。正後電位(positive after potential)持續60～80毫秒，其幅度僅為鋒電位的0.2%，正後電位與低常期同時出現，可能是由於膜在復極化過程中，膜外陽離子暫時性積聚造成的輕度超極化所致。