生理學:動作電位的觸發和傳播

2021-03-05 醫學生考研

昨日思考題

生物體內的 DNA 和 RNA 都嚴格的遵循鹼基互補配對原則嗎?

答案:不是。遺傳密碼具有擺動性,並不嚴格遵循鹼基互補配對原則。

擺動性是指反密碼子的第一位鹼基與密碼子的第三位鹼基存在鹼基配對擺動現象,這種擺動現象能使一種 tRNA 識別 mRNA 序列中的多種簡併性密碼子。


2010 年第 3 題 生理學 A 型題

外加刺激引起細胞興奮的必要條件是

A. 刺激達到一定強度

B. 刺激達到一定的持續時間

C. 膜去極化達到閾電位

D. 局部興奮必須發生總和

題目解析

閾電位指能使細胞膜去極化產生動作電位的臨界膜電位值,即能夠剛好觸發細胞膜上大量 Na+ 或 Ca2+ 通道呈正反饋開放的膜電位。因此要想細胞產生動作電位,就必須要使膜電位達到閾電位,膜去極化達到閾電位是外加刺激引起細胞興奮的必要條件,C 正確。

A、B 是讓細胞膜達到閾電位的途徑,對於靜息狀態下的細胞,刺激強度和刺激時間要使膜去極化到閾電位,才會引發動作電位。

D 答案,局部電位的總和,局部電位沒有「全」或「無」的特點,可以發生時間、空間的總和,但是如果總和沒有達到閾電位依然不能引發動作電位。

正如 Chetan_ 在上周回顧時給大家講的一樣,要想產生動作電位,則必須達到閾電位,而達到閾電位一般則是通過給予閾刺激(相當於閾強度/閾值的刺激)來實現。

但是,閾下刺激產生的局部電位由於可以發生總和,當其總和達到閾電位時也能產生動作電位(當然總和沒有達到閾電位就不能產生動作電位)。

細胞膜處於超常期時,給予閾下刺激也能使細胞膜達到閾電位,則也能產生動作電位(當然細胞膜沒有達到閾電位就不能產生動作電位)。

本題答案

C

考點講解

【2016 年大綱 生理學(二)細胞的基本功能 5. 動作電位(或興奮)的引起和它在同一細胞上的傳導】

本題的音頻講解請點擊這裡哦

首先我們來回顧一下


一、動作電位的觸發

1. 必要條件

在外加刺激下,膜去極化達到閾電位。

2. 刺激

指細胞內外環境發生變化,生理學試驗中採用電脈衝作為人工刺激。

3. 閾強度/閾值

能使細胞發生動作電位的最小刺激強度。

4. 閾電位

能使細胞膜去極化產生動作電位的臨界膜電位值。相當於剛好觸發細胞膜上大量  Na+ 或 Ca2+ 通道呈正反饋開放的電位。

5. 閾刺激

是指相當於閾強度的刺激,大於或小於閾強度的刺激稱為閾上刺激或閾下刺激。

閾刺激和閾上刺激稱為有效刺激。

在超常期,鈉離子通道大量復活處於備用狀態,可以被再次激活開放,並且膜電位與閾電位距離比較近,細胞膜的興奮性較高,這個時候只需要給予刺激強度比閾刺激小的刺激(閾下刺激),就能使得細胞膜達到閾電位,從而引起動作電位。

注意:在這裡,雖然給予的是閾下刺激,但是由於細胞膜興奮性較高,閾下刺激就能引發動作電位,雖然給予閾下刺激,但是膜電位依然去極化要達到閾電位。

二、動作電位的傳播

1. 動作電位的特點

「全」或「無」,不衰減傳播,脈衝式發放。

回顧:

「全或無」是指要產生動作電位,必須給予一個有效刺激(即閾刺激或閾上刺激),否則無論刺激強度如何,都不能產生動作電位(「無」);只要產生了動作電位,再增加刺激強度也不會增大動作電位的幅度(「全」)。

「全或無」是不衰減傳播的基礎。

動作電位之所以有「全」的特點,與細胞膜通道的特點密不可分,除了 K+ 通道沒有失活狀態外,所有的通道都會經歷從靜息 → 激活 → 失活狀態。

當給予細胞一個有效刺激時,細胞膜去極化達到閾電位,大量通道激活開放,使得 Na+ 或 Ca2+ 內流遠大於 K+ 外流,細胞膜從「外正內負」變為了外負內正,從而產生了動作電位。

2. 動作電位在同一細胞上的傳播

沿著細胞膜,不衰減的傳遍整個細胞,這一過程稱為傳導,傳播方式稱為局部電流。

注意:

動作電位的傳播方式稱為局部電流,不是局部電位,局部電位是一種細胞膜輕度去極化產生的電位,局部電位的傳播方式是電緊張傳播。

(1)無髓神經纖維和肌細胞

已興奮的部分細胞膜通過局部電流刺激沒有興奮的其餘細胞膜,直至傳遍整個細胞,且傳導過程中幅度與波形始終保持不變。

(2)有髓神經纖維

有髓神經纖維髓鞘電阻大,基本不導電,但是在郎飛結,髓鞘斷裂,離子可以運動,有傳導性。因此,有髓神經纖維是沿郎飛結進行跳躍式傳導,傳播速度比無髓神經纖維快得多,能量消耗也減小。

3. 動作電位在細胞間的傳播

只有相鄰細胞間存在縫隙連接,局部電流才能通過縫隙連接從一個細胞傳到下一個細胞。縫隙連接的生理意義就是讓某些同類細胞發生同步化活動。

在心肌細胞之間有閏盤結構,該結構的本質就是縫隙連接,當一個心肌細胞發生興奮時,可通過縫隙連接讓其餘心肌細胞都發生興奮,這稱為心肌細胞的「全」;而一個心肌細胞沒有興奮時,其餘心肌細胞也不能興奮,這稱為心肌細胞的「無」。

所以,「全或無」既可以是指動作電位的產生與產生後的幅度,也可以指心肌細胞的興奮。

思考題

多發性硬化症的病理改變是有髓神經纖維髓鞘進行性丟失,相應會出現什麼臨床症狀?結合本文,談談你的看法吧。

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