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Na+—K+泵在动作电位产生过程中的作用

(2013-04-03 08:20:09)
分类: 生物教学
Na+—K+泵在动作电位产生过程中的作用

    动作电位产生过程中各种离子的流动都是顺浓度差的易化扩散,那么Na+—K+泵在该过程中有没有作用,以及起到何种作用呢?对于该问题,有些参考资料认为Na+—K+泵的活动是导致复极化的原因。这种观点其实是错误的。复极化是电压门控K+通道激活使K+顺浓度差快速外流的结果。Na+—K+泵的作用是主动转运Na+和K+,即把Na+运出细胞同时把K+运进细胞,其速度比K+外流慢得多,不可能是复极化的主要原因。并且每次转运的Na+和K+又接近相等,一般不伴随电位明显变化。只在膜内Na+浓度过大时,才会使泵出的Na+多于K+,最多可达到3:2,从而使膜电位在复极化以后向超极化方向变化,即膜内电位朝负值增加的方向变化。Na+—K+泵对于维持膜两侧的离子浓度差非常重要,因为每兴奋一次,必然有少量K+外流和Na+内流,使得膜内外两种离子的浓度差减少。如果没有Na+—K+泵的主动转运,离子浓度差势必持续减少,直至不能产生兴奋。因此,每产生一次动作电位后的静息期,Na+—K+泵就会启动,从而始终维持一定的离子浓度差。这也就是兴奋需要消耗能量的原因,动作电位的产生虽不直接消耗ATP,但消耗了离子势能,而离子势能的储备需要消耗ATP。

外部溶液中Na+K+浓度对膜电位及兴奋性的影响

    静息电位接近于K+的平衡电位,主要受膜内外的K+浓度差影响。动作电位接近于Na+平衡电位,主要受膜内外的Na+浓度差影响。

     1)将离体神经置于较低Na+浓度的溶液中,该神经所能产生的动作电位幅度降低,静息电位幅度变化不大,兴奋性降低。兴奋性降低的原因是细胞内外Na+浓度差减小,Na+内流速度降低,再生性地激活Na+通道难度增大。

     2)反之,适当降低细胞外液中K+浓度,则使静息电位绝对值降低,而对动作电位影响不大,兴奋性增高。原因是静息电位绝对值降低后去极化到阈电位的难度降低。

     有人认为外部溶液中Na+浓度降低,会导致膜外正离子减少,也就是正电荷减少,从而导致膜内电位相对升高,也就是静息电位会升高。这种观点的错误在于没有理解通常情况下溶液本身是不可能带电的,减少溶液中Na+浓度只能是通过减少Na盐的配比来达成。换句话说,一种溶液中Na+减少,要么是相应的阴离子也减少,要么是另一种正离子增多,不可能人工配置出一杯带负电荷的溶液。只有在细胞膜存在的情况下,选择性地让膜外Na+进入细胞而减少,但相应负离子不能进入而不减少,此时才会使膜内电位升高。

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