动作电位的锋值(超射值)为什么只有30mV左右?
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教学疑问:静息电位可达﹣70 mV左右,动作电位的锋值为什么只有﹢30 mV左右?
首先,因为溶液是不显电性的,不管是静息电位还是动作电位都是指膜两则存在的电位差,电位差仅仅存在于膜的内外表面之间。形成这种状态的主要原因是离子的跨膜扩散。
细胞内K+浓度大于细胞外(而细胞外Na+和Cl﹣浓度大于细胞内),但因为静息时细胞膜只对K+有相对较高的通透性,K+顺浓度差由细胞内移到细胞外,于是K+外移造成膜内变负而膜外变正。外正内负的状态一方面可随K+外移而增加,另一方面,K+外移形成的外正内负将阻碍K的外移。最后达到一种K+外移(因浓度差)和阻碍K+外移(因电位差)相平衡的状态,这是的膜电位称为K平衡电位,其数值EK受该离子膜内外浓度比决定,可通过Nernst公式进行计算:
其中,R是通用气体常数,T是绝对温度,Z是离子价,F是Faraday常数,[K]o和[K]i分别代表膜外和膜内K+的浓度。同理,Na+的平衡电位也可以通过这条公式计算得出。
在模式生物枪乌贼神经细胞膜两侧,K+的平衡电位约为﹣75mV,Na+的平衡电位约为+55mV。
其实,静息电位是由K+与Na+综合作用的结果,静息电位时,由于K电导gK>>Na的电导gNa,因此膜电位十分接近于K的平衡电位,因此,可以说静息电位主要是K+外流所形成的电一化学平衡电位。
当细胞受刺激而兴奋时,膜对Na+通透性增大,对K+通透性减小,于是细胞外的Na+便会顺其波度梯度和电梯度向胞内扩散,导致膜内负电位减小,直至膜内电位比膜外高,形成内正外负的反极化状态。
当促使Na+内流的浓度梯度动力和膜内正电位产生的对Na+内流的阻力达到新的平衡点,即这两种拮抗力量相等时,Na+的净内流停止。可通过Nernst公式进行计算,动作电位能达到的膜内正电位值(即超射值)大约﹢30 mV。因此,可以说动作电位的去极化过程相当于Na+内流所形成的电一化学平衡电位。

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