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资格:国家二级心理咨询师 简历:闫刚,网名:心宇。 心理咨询QQ:649235179 中国科学院心理研究生, 实战派心理督导师, 心理咨询师培训讲师, 关系场疗法创始人, 心宇学派掌门人, 心宇心理网CEO, 有十几年的心理咨询经验, 深入研习《易经》《老子》 等本土经典著作, 将古今文理融于一身, 擅长用当代前沿科学分析心理现象。 1995年研究各种心理现象,2002年开始从事心理辅导。 2008年从事全职心理咨询工作至今。

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浅谈生理学中的膜电位——超极化和去极化  

2016-08-07 11:15:58|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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李薇(吉林省松原市卫生职工中等专业学校  吉林松原  138000)
【中图分类号】R193 【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2012)48-0057-02
【摘要】 生物体内存在的电的现象称为生物电,生物电包括静息电位和动作电位,而静息电位和动作电位的产生与钠离子和钾离子的跨膜运动密切相关。由于钠离子和钾离子的跨膜运动形成了膜电位,膜电位的变化决定了细胞的功能状态,即安静与活动,兴奋和抑制。实际上就是细胞膜电位的变大和变小,也就是细胞膜发生了超级化和去极化。
【关键词】 膜电位  静息电位  动作电位  钠离子  钾离子  超极化  去极化
        活的组织和机体都具有一定的兴奋性,而兴奋的产生是细胞膜两侧带电离子运动的结果,由此形成膜两侧的电位差,把存在于细胞膜两侧的电位差叫做膜电位。膜电位几乎存在于所 有的细胞中,并对细胞的功能起着决定性的作用,由于带电离子的跨膜运动,使膜内外的电荷发生变化,从而使膜电位发生变化,而膜电位的增大或减小都会使细胞的功能状态发生改变。细胞的反应状态无外乎有两种,即兴奋和抑制。决定细胞是兴奋状态还是抑制状态的因素就是膜电位的变大或变小。很多教材对超级化和去极化的定义都很笼统,不是很精细,学生理解起来较困难,为了更好地阐述细胞功能状态发生的原理,更精确地解密细胞的微细功能,我们先广义地把细胞膜电位的变大叫超级化,把细胞膜电位的变小叫去极化。为了更准确:地阐述超级化和去极化这两个微细概念,具体从以下几点论述。
        1.细胞的膜电位
        无论细胞安静时,还是活动时,都离不开细胞膜两侧带电离子的运动,即细胞都具有带电现象,细胞的这种带电现象就是生物电,而生物电有两种形式,即静息电位和动作电位,细胞安静时的带电现象就是静息电位的状态,细胞活动时的带电现象就是动作电位的状态。
        2.超级化和去极化的概念
        (1)超级化:a:静息电位的绝对值变大。b:静息电位的负值增大。c:细胞膜内的负电荷增多。
        (2)去极化:a:静息电位的绝对值变小。B:静息电位的负值变小。c:细胞膜内的负电荷减少。
        以上对超极化和去极化概念的叙述,前两种的叙述都不十分确切,静息电位的绝对值变大或者变小,只是从数值上阐述了超极化和去极化的变化方向,而没有体现超极化和去极化的本质变化。静息电位的负值变大或者变小,使人从正负数的大小变化上产生误解,比如单纯的正负数-10比-20大,而实际上静息电位从-90mv变到-100mv是增大,发生的是超级化,如果从正负数上理解却是变小了,所以用静息电位负值增大和减小来定义超极化和去极化是有缺陷的,容易使人产生错觉。我认为用细胞膜内负电荷的数量变化来定义超极化和去极化更加恰当。因为静息电位是用膜内电位来表示的,而且细胞安静时膜内电位是负值,也就是说膜内显示的是负电位,而负电位的大小是由膜内负电荷的多少来决定的,膜内负电位的大小是和膜内负电荷的多少成正比的。所以用膜内负电荷的增减来阐述超极化和去极化,既可以揭示膜电位变化的本质,又可以反应膜电位变化的方向。
        3.超极化和去极化的产生原理
        由于细胞安静时,细胞膜对钾离子的通透性最大,所以造成带正电荷的钾离子外流,使大分子的带负电荷的蛋白质离子被挡在细胞膜内不能外流,所以就在细胞膜内形成了负电位,该负电位就是静息电位。静息电位的特征是外正内负,而最主要的就是膜内的负电位,如果在此基础上,细胞外液中带负电荷的离子向细胞里运动,比如带负电荷的氯离子,氯离子向细胞里运动,使细胞里的负电荷增多,则使细胞发生超极化,如果细胞发生超极化则背离了动作电位的发生方向,所以细胞表现为抑制。例如:神经-肌接头处的兴奋传递,当神经元包体兴奋时,该兴奋就以动作电位的方式向神经末梢传导,传到神经末梢的突触小体时就会导致神经递质的释放,如果神经末梢即突出囊泡释放的是抑制性递质,如多巴胺,则其和神经-肌接头后膜的相应受体结合后,会导致接头后膜对氯离子的通透性增强,即接头后膜上的氯离子通道开放,促使氯离子向肌细胞膜里运动,则会使接头后膜的肌细胞里负电荷增多,使细胞发生超极化,超极化的发生则使肌细胞处于抑制状态不能收缩。如果在静息电位的基础上,细胞受到有效刺激时,会使细胞膜上钠离子通道开放,导致钠离子内流,钠离子带正电荷,进入细胞膜内会中和细胞膜内的负电荷,则使细胞膜内显电性的负电荷减少,即细胞发生了去极化,而去极化的发生为动作电位的爆发打下了基础。如果去极化能达到该细胞膜的阈电位,必然会导致动作电位的发生,一旦细胞膜发生了动作电位并且传遍整个细胞膜时,则细胞便发生了兴奋。如神经-肌接头处的兴奋传递,当兴奋以神经冲动的方式即动作电位的方式传到神经末梢的突出小体时,如果突出囊泡释放兴奋性递质如乙酰胆碱,则乙酰胆碱和接头后膜即运动终板膜的M受体结合,使接头后膜上的钠离子通道开放,出现钠离子内流,则接头后膜发生去极化,形成终板电位,通过扩布,最终在肌细胞膜上爆发动作电位,使肌细胞兴奋,发生收缩和舒张。通过以上事例,可以看出超极化和去极化的发生主要是细胞膜上不同的离子通道开放导致不同的带电离子跨膜运动,使细胞膜内的正负电荷发生增减,从而导致膜电位发生改变,而膜电位的变化决定了细胞的功能状态,即兴奋还是抑制。
以神经细胞为实验对象,绘制超极化和去极化的图示,绘图如下(图1)
        
        可见,超极化和去极化是细胞膜电荷朝着相反的两个方向变化的结果,如果结合图示,用静息电位的绝对值的增大和减小来定义超极化和去极化,也是能够使学生容易理解和接受的。去极化的发生是细胞兴奋的前提,而动作电位是细胞兴奋的标志。超极化的发生是细胞抑制的前提,和去极化的膜电位变化方向相反,背离了动作电位发生的方向,因此细胞无法兴奋而受到抑制。骨骼肌的收缩,腺体的分泌,神经的传导,心肌的泵血,这些功能的发挥都是以细胞膜优先暴发动作电位为基础的。因此膜电位的研究与临床疾病的诊治密切相关,越来越引起医学研究者的重视。

参 考 文 献
[1]刘国隆主编.高等医药院校教材.生理学.1984,15.
[2]甘声华主编.全国中等卫生学校教材.生理学.1995,11.
[3]广西医学1982,第5期.

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