动作电位是如何产生及恢复的?
①膜静息电位时,一些钾离子通道是开放的。
②一个刺激引起细胞开始去极化,当达到阈值时,动作电位产生。
③钠离子通道打开,钠离子扩散进入轴突,快速去极化发生(峰的上升部分)。
④到达峰的顶点,钠离子通道关闭,原来关闭的钾离子通道开放。
⑤随着钾离子通道的开放,钾离子扩散离开轴突,复极化发生。
⑥膜恢复到原来的静息电位之前会发生一个超极化。
动作电位有两个显著特征:首先,它们是全或无的。
在阈值处,电压门控钠离子通道完全打开。
因此,每一次的去极化,要么形成一个完整的动作电位,要么就不形成动作电位。
其次,动作电位总是孤立事件。
它们并不能像分级电位那样两两相加或相互影响。
因为细胞膜在产生了一个动作电位后,有一个短暂的不应期。
在这段时间内,电压门控钠离子通道无法再次打开。
动作电位的形成完全是由于离子的被动扩散。
然而,在每个动作电位结束时,细胞质内的钠离子含量比静息时略高,钾离子含量比静息时略低。
连续不停工作的钠-钾泵将消除这一改变。
这样,虽然动作电位的形成不需要主动运输,但在离子梯度的维持中,主动运输却不可缺少。
——美版《生物学》6th
动物细胞质膜对K+的通透性大于Na+是产生静息电位的主要原因,Cl-甚至细胞中的蛋白质分子(一般净电荷为负值)对静息电位的大小也有一定的影响。
Na-K泵对维持静息电位的相对恒定起重要的作用。
当细胞接受刺激信号(电信号或化学信号)超过一定阈值时,电位门Na+通道将介导细胞产生动作电位。
细胞接受阖值刺激,Na+通道打开,引起Na+通透性大大增加,瞬间大量Na+流入细胞内,致使静息电位减小乃至消失,此即质膜的去极化(depolarization)过程。
当细胞内Na+进一步增加达到Na+平衡电位,形成瞬间的内正外负的动作电位,称质膜的反极化,动作电位随即达到最大值。
只有达到一定的刺激阖,动作电位才会出现, 这是一种全或无的正反馈阖值,在Na+大量进入细胞时, 通透性也逐渐增加,随着动作电位出现,Na+通道从失活到关闭,电位门K+通道完全打开,K+流出细胞从而使质膜再度极化,以至于超过原来的静息电位,此时称超极化(super polarization)。
超极化时膜电位使K+通道关闭,膜电位又恢复至静息状态(图5-12)。
——翟中和《细胞生物学》4th。