神经细胞一次兴奋过程中不同离子通透性的变化

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高中生物神经调节离子通道 |
分类: 必修三 |
动物生命活动的神经调节在高考(选考)中是一个比较常见的考点,其中神经细胞在一次兴奋的过程中不同离子的通透性变化对学生来说是比较难以理解的。
例如教材中对静息电位形成机理的描述:神经细胞膜在静息时对钾离子的通透性大,对钠离子的通透性小,膜内的钾离子扩散到膜外,而膜内的负离子却不能扩散出去,膜外的钠离子也不能扩散进来,因而出现极化状态,即膜外为正电位,膜内为负电位。
这句话本身就是前后矛盾的:前面说对钠离子的通透性小,后面怎么又说膜外的钠离子也不能扩散进来。不能扩散和通透性小是截然不同的两种情况。
教材中对兴奋的过程是这样描述的:当神经某处受到刺激时会使钠通道开放,于是膜外钠离子在短期内大量涌入膜内,造成了内正外负的反极化现象。但在很短的时期内钠通道又重新关闭,钾通道随即开放,钾离子又很快涌出膜外,使得膜电位又恢复到原来外正内负的状态。
这里强调上升支钠离子通道开放,然后又重新关闭,随即钾离子通道开放。是不是说上升时钾离子通道关闭,下降时钠离子通道关闭呢?其实,整个过程中钠离子和钾离子通道均保持一定的通透性,只是通透性的大小不同而已。
关于静息状态下钠离子的通透性问题,早在1939年Hodgkin就用实验的方法对静息电位的值进行了测量,并于通过能斯特公式计算出的值进行比对,推测出了静息状态下钠离子通透性的存在。亦即通过改变标本浸浴液中钾离子的浓度,两次用能斯特公式计算出的静息电位值都比实际测得的静息电位值要小。于此,科学家推测差值应该是静息状态下少量钠离子的内流部分抵消了钾离子外流形成的神经细胞膜内外的电位差。