【静息电位和动作电位产生的机制是什么】在神经生理学中,静息电位和动作电位是细胞(尤其是神经元)进行信息传递的基础。它们的产生与细胞膜内外离子浓度差异、膜通透性变化以及离子通道的开放与关闭密切相关。以下是对这两种电位产生机制的总结。
一、静息电位的产生机制
静息电位是指细胞在未受到刺激时,细胞膜内外所保持的稳定电位差。通常,细胞内的电位比细胞外低,约为-70 mV(以细胞内为参考)。
主要机制:
1. 钠钾泵的作用
钠钾泵(Na⁺/K⁺-ATP酶)通过主动运输将3个Na⁺泵出细胞,同时将2个K⁺泵入细胞,维持细胞内外的离子浓度梯度。
2. 细胞膜对K⁺的通透性高
在静息状态下,细胞膜对K⁺的通透性远高于Na⁺,导致K⁺顺浓度梯度向外扩散,使细胞内带负电荷。
3. 膜电位的平衡
K⁺的外流使细胞内负电荷增加,形成稳定的静息电位,该电位接近K⁺的平衡电位。
二、动作电位的产生机制
动作电位是细胞受到刺激后,在短时间内发生的快速、可逆的电位变化,通常表现为去极化和复极化的过程。
主要机制:
1. 阈值刺激引发去极化
当细胞受到足够强度的刺激时,膜电位达到阈值,导致电压门控钠通道打开。
2. 钠离子内流引起去极化
Na⁺迅速内流,使膜电位迅速上升,形成动作电位的上升支。
3. 钠通道失活与钾通道开放
钠通道在激活后很快进入失活状态,而电压门控钾通道逐渐开放,K⁺开始外流。
4. 复极化与超极化
K⁺外流使膜电位恢复到静息水平,并可能短暂超过静息电位,形成超极化。
5. 钠钾泵恢复离子浓度梯度
动作电位结束后,钠钾泵重新将Na⁺泵出,K⁺泵入,恢复静息状态。
三、总结对比表
| 项目 | 静息电位 | 动作电位 |
| 定义 | 细胞未受刺激时的稳定电位 | 受刺激后发生的快速电位变化 |
| 电位值 | 约-70 mV | 先升至+30~+40 mV,再恢复 |
| 主要离子 | K⁺外流为主 | Na⁺内流主导去极化,K⁺外流主导复极化 |
| 膜通透性 | 对K⁺通透性高 | 对Na⁺通透性升高,随后对K⁺升高 |
| 离子通道 | 基本关闭,仅少量泄漏 | 钠通道开放,钾通道随后开放 |
| 能量消耗 | 钠钾泵持续工作 | 钠钾泵恢复离子浓度梯度 |
| 功能 | 为动作电位提供基础 | 实现细胞间信号传递 |
通过上述机制可以看出,静息电位是细胞维持电化学平衡的基础,而动作电位则是细胞对外界刺激作出反应的关键过程。两者相辅相成,共同构成了神经元信息传递的核心机制。


