2-2-2动作电位及其形成机制

生理学

动作电位及其形成机制

动作电位

一、动作电位的概念

细胞在静息电位基础上接受有效刺激后产生的一个迅速的可向远处传播的膜电位波动。升支：-70mV 迅速化去极到+30mV

降支：+30mV 迅速复极到接近-70mV

后去极化：膜电位小于静息电位（负后电位）

后超极化：膜电位大于静息电位（正后电位）

峰电位：动作电位的标志

后电位：

二、动作电位的特点

1、“全”或“无”现象：

无——阈下刺激，不引起动作电位；

全——阈刺激和阈上刺激可引起动作电位，其幅度达到最大值，不随刺激强度增加而增大。

2、不衰减性传播：

动作电位产生后不停留而是沿胞膜传播，而且其幅度和波形在传播过程中始终保持不变。

3、脉冲式发放：

连续刺激产生的多个动作电位不会发生融合。

实质：带电离子的跨膜移动三、动作电位的产生机制

正离子（Na+）由外到内负离子（Cl-）由内到外正电荷

内流

内向电流去极化

正离子（K+）由内到外负离子（Cl-）由外到内正电荷

外流外向电流

复极化

超极化

离子的电-化学驱动力离子跨膜转运

细胞膜对离子的通透性

1、离子的电-化学驱动力

其可用膜电位与离子的平衡电位差值表示，差值愈大，驱动力愈大。

Na+内向驱动力>K+外向驱动力Na+内向驱动力

2、细胞膜对离子的通透性

实质与离子通道开放与关闭的功能状态有关

3、动作电位形成的离子机制（1）去极化过程：升支

有效刺激后，Na+通道开放

膜对Na+通透性增加

↓

Na+顺浓度差经通道的易化扩散

↓

进入到胞内的Na+抵消膜内

负电位，形成正电位

↓

直到Na+正电位的电位差足以对抗由浓度差所致的Na+内流，即达

到Na+的平衡电位，停止内流

减少细胞外液Na+的浓度或用TTX阻断钠通道，会使动作电位幅度下降或消失。

3、动作电位形成的离子机制（2）复极化过程：降支

Na+通道失活，K+通道开放，

K+膜对通透性增加

↓

K+顺浓度差经通道的易化扩散

↓

K+外流使膜内形成

负电位

3、动作电位形成的离子机制（3）后去极化（负后电位）

复极时外流的K+蓄积在膜外，

阻碍了K+外流

（4）后超极化（正后电位）

生电性钠泵作用的结果

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动作电位及其形成原理

动作电位及其形成原理 1.动作电位（action potential, AP） 指膜受刺激后在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原。AP是由锋电位和后电位组成的。锋电位是AP的主要成分，因此通常说AP时主要指的是锋电位。AP的幅度约为90～130mV，神经和骨骼肌纤维的AP的去极化上升支超过0mV电位水平约35mV，这一段称为超射。神经纤维的AP一般历时0.5～2.0ms，可沿膜扩布，又称神经冲动（impulse）。因此，兴奋和神经冲动是动作电位的同意语。 2.动作电位形成的原理 由于AP的峰出现超射，即膜电位由静息时的内负外正转变成内正外负，Hodgkin认为：AP的形成可能不是单纯由于膜对K+通透性发生改变（如仅对K+不再通透，膜电位至多能达到零电位水平），而很可能是受刺激时膜对Na+产生通透的结果。他们降低细胞外液中的Na+浓度时，观察到AP峰电位的幅度和上升支的斜率均降低，说明AP确是由于膜对Na+的通透性增加而造成的。而AP的复极化过程可能是由于膜重新对K+通透造成的。 AP的组成 （1）AP产生的离子学说：电压钳方法的研究 关于细胞受刺激时膜对Na+的通透性增加的原因，Hodgkin和Huxley认为，可能是电刺激改变了膜的极化状态（膜电位改变），导致膜的通透性改变而出现离子流的结果。要证实这一猜想，只需人为改变膜电位的大小并观察其对离子流的影响。然而，由欧姆定律可知，电阻一定时，电流发生改变，必然引起膜电位随之变化，这样就无法观察膜电位对离子流的影响。于是他们创造性地设计并进行了著名的电压钳实验，通过将膜电位钳制在不同水平，以避免离子流反过来影响电压值。 电压钳方法：通过电压电极施加指令电压，若该电压变化引起了膜对Na+或K+的通透性发生改变，膜上将出现相应的离子流。电流电极记录到的膜电流值一方面作为实验结果，一方面又作为电压钳放大器发出的对抗电流的参考值，该对抗电流的大小与膜离子流相等，但方向相反，因而可维持指令电压。如果要单独观察Na+电流，可用TEA（tetraethylammonium，四乙基胺）阻断K+外流后得到；单独观察K+外流，则用TTX（tetrodotoxin，河豚毒）阻断Na+内流后得到。

对动作电位变化图的分析

对动作电位变化图的分析 1 各个阶段变化原因： 1.1 膜内外的离子分布 细胞内外离子分布不均匀是静息电位和动作电位形成的基础，这种分布不均匀与钠钾泵的作用密不可分。钠钾泵是一种普遍存在于动物各种细胞膜上的特异性蛋白质，这种载体蛋白每分解一个ATP分子，可以将3个Na+送出细胞外，同时将2个K+送入细胞内，从而使细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高。除了Na+和K+分布不均匀以外，细胞内还存在着大量的带负电的有机大分子物质A-，细胞膜对他们是没有通透性的，同样在细胞膜外也存在着高浓度的Cl-。总的来看，细胞膜内：K+浓度高，同时存在大量的A-；细胞膜外：Na+浓度高，同时也存在着大量的Cl-。这种膜内外离子分布的不平衡是静息电位和动作电位形成的离子基础。 1.2 静息电位的形成 细胞处于静息状态时，细胞膜主要对K+有通透性，而对其他离子通透性很小甚至是没有通透性。这种对K+通透性的实质，是依赖于细胞膜上的漏K+通道来实现的，K+可以通过该通道被动外流，使得膜外的阳离子增多，膜内的阳离子减少，从而造成膜外电位高于膜内电位的状态，当K+的移动达到平衡时，细胞膜内外两侧就形成了一个相对稳定的电位差，这就是我们通常所说的静息电位，这个过程被称为极化。 1.3动作电位的形成 动作电位是膜电位的一次快速变化，随后恢复到静息膜电位状态，包括去极化、反极化和复极化三个连续变化的过程。受到一定的刺激时，细胞膜上的部分电压门控Na+通道开放，允许Na+流进细胞，膜内电位升高膜外电位降低，当膜内外电位相等时膜外仍为高Na+状态，该过程可称为去极化。Na+继续内流，膜内电位继续升高，直至Na+内流达到其平衡状态，膜内外两侧形成的电位差就是动作电位的最大值，这个过程可以称之为反极化。这两个过程也就是上图中所显示的动作电位的上升相。 当动作电位达到最大值时开放的电压门控Na+通道失活、关闭，而电压门控K+通道开放，少量的K+在细胞内强大的电动势和浓度梯度的作用下迅速外流，使细胞内电位降低，细胞外电位升高，这一变化也就是上图中所显示的动作电位的下降相。这个过程被称为复极化。在完全恢复到静息电位之前，钠钾泵的活动会增强，将进入细胞的Na+排出，将透出细胞的K+重新移入细胞内，恢复最开始的离子浓度梯度，为重建膜的静息电位做好准备。 2 关于该变化过程的几个疑问 2.1 钠钾泵的作用实质是什么？ 细胞膜电位变化主要依赖于Na+、K+浓度梯度为基础而形成。用某些化学试剂（如氰化钠）使钠钾泵中毒失去作用，且神经细胞存在足够的离子浓度梯度，兴奋仍能传导多次。但每次冲动，钠离子进入细胞内不能泵出去，而钾离子穿出细胞后又不能泵回来。最后形成细胞内钠离子浓度太高而钾离子浓度太低以致没有足够的钾离子外流来维持静息电位,而只有处于静息电位的细胞膜才具有产生兴奋的能力。这时除非钠钾泵再开动，否则神经细胞将失去作用。也就是说若失去了膜内外的离子分布不平衡的状态，神经冲动是不能形成和传导的。因此，这种依赖于ATP的钠钾泵的活动，实质上是将细胞通过代谢产生的ATP中的能量转变为膜两侧的离子势能，细胞受到刺激后，再将这种离子势能转变为动能——动作电位而传播。 2.2 通过离子通道移动的离子何时会达到平衡？ 静息状态时,细胞膜上的漏K+通道打开, K+外流既有动力又有阻力。动力来自于膜内的高浓度的K+，促使K+顺浓度梯度外流；K+的外流使膜外的电位逐渐升高，这种膜外的正电位形成的电场力又会阻止带正电荷的K+继续外流，这就是膜内K+外流的阻力。当这两种力达到

生理学第二章细胞基本功能习题及答案

第一章细胞的基本功能 【习题】 一、名词解释 1.易化扩散 2.阈强度 3.阈电位 4.局部反应 二、填空题 1.物质跨越细胞膜被动转运的主要方式有_______和_______。 2.一些无机盐离子在细胞膜上_______的帮助下，顺电化学梯度进行跨膜转动。 3.单纯扩散时，随浓度差增加，扩散速度_______。 4.通过单纯扩散方式进行转动的物质可溶于_______。 5.影响离子通过细胞膜进行被动转运的因素有_______，_______和_______。 6.协同转运的特点是伴随_______的转运而转运其他物质，两者共同用同一个_______。 7.易化扩散必须依靠一个中间物即_______的帮助，它与主动转运的不同在于它只能浓度梯度扩散。 8.蛋白质、脂肪等大分子物质进出细胞的转动方式是_______和_______。 9.O2和CO2通过红细胞膜的方式是_______；神经末梢释放递质的过程属于。 10.正常状态下细胞内K＋浓度_______细胞外，细胞外Na＋浓度_______细胞内。 11.刺激作用可兴奋细胞，如神经纤维，使之细胞膜去极化达_______水平，继而出现细胞膜上_______的爆发性开放，形成动作电位的_______。 12.人为减少可兴奋细胞外液中_______的浓度，将导致动作电位上升幅度减少。 13.可兴奋细胞安静时细胞膜对_______的通透性较大，此时细胞膜上相关的_______处于开放状态。 14.单一细胞上动作电位的特点表现为_______和_______。 15.衡量组织兴奋性常用的指标是阈值，阈值越高则表示兴奋性_______。 16.细胞膜上的钠离子通道蛋白具有三种功能状态，即_______，_______和_______。 17.神经纤维上动作电位扩布的机制是通过_______实现的。 18.骨骼肌进行收缩和舒张的基本功能单位是_______。当骨骼肌细胞收缩时，暗带长度，明带长度_______，H带_______。 19.横桥与_______结合是引起肌丝滑行的必要条件。 20.骨骼肌肌管系统包括_______和_______，其中_______具有摄取、贮存、释放钙离子 的作用。 21.有时开放，有时关闭是细胞膜物质转动方式中_______的功能特征。 22.阈下刺激引_______扩布。 三、判断题 1.钠泵的作用是逆电化学梯度将Na＋运出细胞，并将K＋运入细胞。 ( ) 2.抑制细胞膜上钠-钾依赖式ATP酶的活性，对可兴奋细胞的静息电位无任何影响。 ( ) 3.载体介导的易化扩散与通道介导的易化扩散都属被动转运，因而转运速率随细胞内外被转运物质的电化学梯度的增大而增大。 ( ) 4.用电刺激可兴奋组织时，一般所用的刺激越强，则引起组织兴奋所需的时间越短，因此当刺激强度无限增大，无论刺激时间多么短，这种刺激都是有效的。 ( ) 5.只要是阈下刺激就不能引起兴奋细胞的任何变化。 ( ) 6.有髓神经纤维与无髓神经纤维都是通过局部电流的机制传导动作电位的，因此二者兴奋的传导速度相同。 ( ) 7.阈下刺激可引起可兴奋细胞生产局部反应，局部反应具有“全或无”的特性。 ( ) 8.局部反应就是细胞膜上出现的较局限的动作电位。 ( ) 9.局部去极化电紧张电位可以叠加而增大，一旦达到阈电位水平则产生扩布性兴奋。( ) 10.单一神经纤维动作电位的幅度，在一定范围内随刺激强度的增大而增大。 ( ) 11.骨骼肌的收缩过程需要消耗ATP，而舒张过程是一种弹性复原，无需消耗ATP。 ( ) 12.在骨骼肌兴奋收缩过程中，横桥与Ca2＋结合，牵动细肌丝向M线滑行。 ( ) 13.肌肉不完全强直收缩的特点是，每次新收缩的收缩期都出现在前一次收缩的舒张过程中。( )

动作电位恢复静息电位

动作电位恢复静息电位 动作电位复极化后出现超极化，此时膜内电压低于-70mv，书上说此时钠钾泵发挥作用，将3个钠离子运出，2个钾离子运入，这样逐渐恢复-70mv的状态，但是出去的钠离子多，进来的钾离子少不是加重了膜内的负电荷吗，为什么能够恢复-70mv 2014-12-25 17:32 提问者采纳 这个问题我总结并发表过，我给你解释，下附相应解释，不理解的大家一起探讨这个问题。 静息电位与动作电位 一、静息电位 1、概念表述 静息电位是指组织细胞静止状态下存在于膜内外两侧的电位差，呈外正内负的极化状态。其值常为数十毫伏，并稳定在某一固定水平。 2、产生条件 （1）细胞膜内外离子分布不平衡。就正离子来说，膜内K+浓度较高，约为膜外的30倍。膜外Na+浓度较高约为膜内的10倍。从负离子来看，膜外以Cl-为主，膜内则以大分子有机负离子（A-）为主。 （2）膜对离子通透性的选择。在静息状态下，膜对K+的通透性大，对Na+的通透性则很小(Na+通道关闭)，对膜内大分子A-则无通透性。 3、产生过程 K+顺浓度差向膜外扩散，膜内A-因不能透过细胞膜被阻止在膜内。致使膜外正电荷增多，电位变正，膜内负电荷相对增多，电位变负，这样膜内外便形成一个电位差。当促使K+外流的浓度差和阻止K+外流的电位差这两种拮抗力量达到平衡时，使膜内外的电位差保持一个稳定状态，即静息电位。这就是说，细胞内外K+的不均匀分布和安静状态下细胞膜主要对K+有通透性，是使细胞能保持内负外正的极化状态的基础，所以静息电位又称为K+的平衡电位。 二、动作电位 1、概念表述 动作电位是指可兴奋细胞受到阈或阈上刺激时，在静息电位的基础上发生的一次快速扩布性电位变化。典型的神经动作电位的波形由峰电位、负后电位和正后电位组成。 2、产生条件 （1）细胞膜内外离子分布不平衡。细胞内外存在着Na+的浓度差，Na+在细胞外的浓度是细胞内的13倍之多。 （2）膜对离子通透性的选择。细胞受到一定刺激时，膜对Na+的通透性先增加，对K+的通透性后增加。( 因为Na+通道开放快，失活也快；K+通道开放的慢，失活的也慢，慢到几乎就不出现失活。） 3、产生过程 （1）去极化：细胞受到阀上刺激→细胞外的Na+顺浓度梯度流人细胞内→当膜内负电位减小到阈电位时Na+通道全部开放→Na +顺浓度梯度瞬间大量内流（正反馈倍增）→细胞内正电荷增加→膜内负电位从减小到消失进而出现膜内正电位→膜内正电位增大到足以对抗由浓度差所致的Na+内流→膜两侧电位达到一个新的平衡点。该过程主要是Na+内流形成的平衡电位，可表示为动作电位模式图的上升支。 （2）复极化：去极化达峰值时被激活的Na+通道迅速关闭而失活→Na+内流停止→K+通道逐渐被激活而开放→膜对K+的通透性增加→K+借助于浓度差和电位差快速外流→膜内电位迅速下降（负值迅速上升）→电位恢复静息值。该过程是K+外流形成的，可表示为动作电位模式图的下降支。 （3）Na+-K+泵转运：当膜复极化结束后，有一部分Na+在去极化中扩散到细胞内，并有一部分K+在复极过程中扩散到细胞外。这样细胞膜上的Na+-K+泵就会被激活，并开始主动地将膜内的Na+泵出膜外，同时把流失到膜外的K+泵回膜内，Na+—K+的转运是耦联进行的，以恢复兴奋前的离子分布的浓度。

生理复习题(1-6)选择题,填空

1. 关于反射，下述哪项是错误的 ( D ) A.是机体在神经中枢参与下发生的反应 B.可分为条件反射和非条件反射两种 C.机体通过反射对外界环境变化作出适应性反应 D.没有大脑，就不能发生反射 2. 以下哪项不属于反射弧的环节 ( A ) A.突触 B.中枢 C.效应器 D.外周神经 3. 躯体运动神经属于 ( C ) A.传入神经 B.中枢 C.传出神经 D.效应器 4. 关于体液调节，下述哪项是错误的 ( A ) A.体液调节不受神经系统的控制 B.通过化学物质来实现 C.激素所作用的细胞称为激素的靶细胞 D.体液调节不一定都是全身性的 5. 自主神经系统对于心血管系统是 ( A ) A.控制系统 B.受控系统 C.控制信息 D.反馈信息 6. 心血管系统是自主神经系统的 ( B ) A.控制系统 B. C.控制信息 D.反馈信息 7. 迷走神经传出纤维的冲动可看作是 ( C) A.控制系统 B. C.控制信息 D.反馈信息 8. 动脉壁上的压力感受器感受动脉血压变化，使相应的传入神经产生动作电位可看作 ( D ) A.控制系统 B. C.控制信息 D.反馈信息 9. 正反馈调节的作用是使 (B ) A. B.人体活动按某一固定程序进行，到某一特定目标 C.人体体液理化特性相对稳定 D.体内激素水平不致过高 10. 下列生理过程中，属于负反馈调节的是 ( D ) A.排尿反射 B. C.血液凝固 D.减压反射 11. 在人体功能调节中，处于主导地位的是 ( C) A.全身性体液调节 B. C.神经调节 D.局部性体液调节 12. 条件反射的特征是 ( D ) A.种族遗传 B. C.数量较少 D.个体在后天生活中形成 13. 体液调节的特点是 ( C ) A.迅速 B.准确 C.持久 D.短暂 14. 排尿反射是 (D ) A.自身调节 B. C.体液调节 D.正反馈调节 1. 细胞膜在静息情时，对下列哪种离子通透性最大 ( A ) A.K＋ B.Na＋ C.Ca2 D.Cl- 2. 静息电位大小接近于 ( B ) A.Na B.K＋平 C.Na＋平衡电位与K D.锋电位与超射之差 3. 在神经细胞动作电位的去极相，通透性最大的离子是 ( B ) A.K＋ B.Na＋ C.Ca2 D.Cl- 4. 细胞受刺激而兴奋时，膜内电位负值减少称作 ( B ) A.极化 B.去极化 C.复极化 D.超射 5. 安静时膜电位处于内负外正的状态，称为 ( A ) A.极化 B.去极化 C.复极化 D.超极化 6. 以下关于细胞膜离子通道的叙述，正确的是 ( ) A.在静息状态下，Na＋、K

静息电位和动作电位产生的具体原因

静息电位和动作电位产生的具体原因 伴随生命活动的电现象，称为生物电。关于生物电在生命活动中所起的作用，目前还不十分清楚。本节着重以神经纤维为例讨论细胞水平生物电的表现形式，即静息电位和动作电位。 一、静息电位及其产生机制 （一）静息电位 静息电位是指细胞在安静状态下，存在于细胞膜的电位差。这个差值在不同的细胞是不一样的，就神经纤维而言为膜外电位比膜内电位高70～90mv。如规定膜外电位为0，则膜内电位当为负值（-70～-90mv）。细胞在安静状态时，保持比较稳定的外正内负的状态，称为极化。极化状态是细胞处于生理静息状态的标志。以静息电位为准，膜内负电位增大，称为超极化。膜内负电位减小，称为去或除极化。细胞兴奋后，膜电位又恢复到极化状态，称为复极化。 （二）静息电位产生的机制 “离子学说”认为，细胞水平生物电产生的前提有二：①细胞内外离子分布和浓度不同。就正离子来说，膜内K 浓度较高，约为膜外的30倍。膜外Na 浓度较高约为膜内的10倍。从负离子来看，膜外以Cl-为主，膜内则以大分子有机负离子（A-）为主。②细胞膜在不同的情况下，对不同离子的通透性并不一样，如在静息状态下，膜对K 的通透性大，对Na 的通透性则很小。对膜内大分子A-则无通透性。 由于膜内外存在着K 浓度梯度，而且在静息状态下，膜对K 又有较大的通透性（K 通道开放），所以一部分K 便会顺着浓度梯度向膜外扩散，即K 外流。膜内带负电荷的大分子A-，由于电荷异性相吸的作用，也应随K 外流，但因不能透过细胞膜而被阻止在膜的内表面，致使膜外正电荷增多，电位变正，膜内负电荷增多，电位变负。这样膜内外之间便形成了电位差，它在膜外排斥K 外流，在膜内又牵制K 的外流，于是K 外流逐渐减少。当促使K 流的浓度梯度和阻止K 外流的电梯度这两种抵抗力量相等时，K 的净外流停止，使膜内外的电位差保持在一个稳定状态。因此，可以说静息电位主要是K 外流所形成的电一化学平衡电位。 二、动作电位及其产生机制 （一）动作电位 细胞受刺激时，在静息电位的基础上发生一次短暂的扩布性的电位变化，这种电位变化称为动作电位。 实验观察，动作电位包括一个上升相和一个下降相（图2－3）。上升相代表膜的去极化过程。以0mv电位为界，上升相的下半部分为膜的去极化，是膜内负电位减小，由-70～-90mv.变为0mv；上升相的上半部分是膜的反极化（超射），是膜电位的极性发生倒转即膜外变负，膜内变正，由0mv上升到20～40mv。上升相膜内电位上升幅度约为90～130mv。下降相代表膜的复极化过程。它是膜内电位从上升相顶端下降到静息电位水平的过程。由于动作电位幅度大、时间短不超过2ms，波形很象一个尖峰，故又称峰电位。在峰电位完全恢复到静息电位水平之前，膜两侧还有微小的连续缓慢的电变化，称为后电位。 （二）动作电位产生的机制 动作电位产生的机制与静息电位相似，都与细胞膜的通透性及离子转运有关。 l.去极化过程当细胞受刺激而兴奋时，膜对Na 通透性增大，对K 通透性减小，于是细胞外的Na 便会顺其波度梯度和电梯度向胞内扩散，导致膜内负电位减小，直至膜内电位比膜外高，形成内正外负的反极化状态。当促使Na 内流的浓度梯度和阻止Na 内流的电梯度，这两种拮抗力量相等时，Na 的净内流停止。因此，可以说动作电位的去极化过程相当于Na 内流所形成的电一化学平衡电位。 2．复极化过程当细胞膜除极到峰值时，细胞膜的Na 通道迅速关闭，而对K 的通透性增

“静息电位”与“动作电位”的高中解读

“静息电位”与“动作电位”的高中解读 这部分知识较难掌握，这里是高中知识的衍生，同学们可以了解。 一、静息电位 1、概念表述 静息电位是指组织细胞静止状态下存在于膜内外两侧的电位差，呈外正内负的极化状态。 2、产生条件 （1）细胞膜内外离子分布不平衡。 就正离子来说，膜内K+浓度较高，约为膜外的30倍。膜外Na+浓度较高约为膜内的10倍。 从负离子来看，膜外以Cl-为主，膜内则以大分子有机负离子（A-）为主。 （2）膜对离子通透性的选择。在静息状态下，膜对K+的通透性大，对Na+的通透性则很小(Na+通道关闭)，对膜内大分子A-则无通透性。 3、产生过程 K+顺浓度差向膜外扩散，膜内A-因不能透过细胞膜被阻止在膜内。致使膜外正电荷增多，电位变正，膜内负电荷相对增多，电位变负，这样膜内外便形成一个电位差。 当促使K+外流的浓度差和阻止K+外流的电位差这两种拮抗力量达到平衡时，使膜内外的电位差保持一个稳定状态，即静息电位。这就是说，细胞内外K+的不均匀分布和安静状态下细胞膜主要对K+有通透性，是使细胞能保持内负外正的极化状态的基础，所以静息电位又称为K+的平衡电位。 二、动作电位

1、概念表述 动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时，在静息电位的基础上发生的一次快速扩布性电位变化。 2、产生条件 （1）细胞膜内外离子分布不平衡。细胞内外存在着Na+浓度差，Na+在细胞外的浓度是细胞内的13倍之多。 （2）膜对离子通透性的选择。细胞受到一定刺激时，膜对Na+的通透性增加 3、产生过程 （1）去极化：细胞受到阀上刺激→细胞外Na+顺浓度梯度流人细胞内→当膜内负电位减小到阈电位时Na+通道全部开放→Na+顺浓度梯度瞬间大量内流（正反馈倍增）→细胞内正电荷增加→膜内负电位从减小到消失,进而出现膜内正电位→膜内正电位增大到足以对抗由浓度差所致的Na+内流→膜两侧电位达到一个新的平衡点。该过程主要是Na+内流形成的平衡电位，可表示为动作电位模式图的上升支。 （2）复极化：达峰值时Na+通道迅速关闭而失活→Na+内流停止→K+通道被激活→膜对K+的通透性增加→K+借助于浓度差和电位差快速外流→膜内电位迅速下降（负值迅速上升）→电位恢复静息值。该过程是K+外流形成的，可表示为动作电位模式图的下降支。 （3）Na+-K+泵转运：当膜复极化结束后，有一部分Na+在去极化中扩散到细胞内，一部分K+在复极过程中扩散到细胞外。这样细胞膜上Na+-K+泵就会被激活，并主动将膜内的Na+泵出膜外，同时把流失到膜外的K+泵回膜内,以恢复兴奋前的离子分布的浓度。

动作电位、静息电位等的产生机制及特征

动作电位、静息电位等的产生机制及特征: 静息电位产生的原理是这样的：神经元在静息情况下，细胞膜对K +具有较高的通透性，而对Na +等的通透性很低，并且胞内K +的浓度要远远高于胞外，因此在浓度差的驱动下，K +从胞内流向胞外，而由于K +带有1个正电荷的电量，因此随着K +的流动，膜两侧会形成一个逐渐增大的电位差，这个电位差则会阻止K +进一步进行跨膜扩散。当促进K +向外流动的浓度差与阻止K +向外流动的电位差相等时，离子的净移动就会停止，这是跨膜的电位差称为K +离子的平衡电位（equilibrium potential ），可以根据能斯特（Nernst ）方程计算出K +的平衡电位， [K]ln [K]o K i RT E ZF 以上的能斯特方程中，E K 为K +的平衡电位，R 为气体常数，T 为绝对温度，Z 为离子价数，F 为法拉第常数，[K]o 和 [K]i 分别为钾离子在胞外和胞内的浓度，我们将上述参数的值代入后可以计算出K +的平衡电位为-75mV ，而同样的也可以计算出Na +的平衡电位为+55mV 。根据这一能斯特理论，1902年这一静息电位产生机制的“膜假说”被提出了，尽管多数人们接受这一理论，但一直未能得到证实。直到1939年，生物学家Hodgkin 和Huxley 从枪乌贼的巨大神经轴突中第一次精确记录到了静息电位，结果为-60 mV ，与计算推测的K +的平衡电位接近，证实了“膜假说”的可靠性。但实际的静息电位E m 并不完全等于E K ，而是介于E K 和E Na 之间。这说明静息电位的形成主要是K +跨膜流动形成的，但Na +的流动也参与其中。 我们在理解了静息电位产生的机制之后，进一步来探讨动作电位的机制。我们知道电位的变化，归根到底就是膜两侧的离子快速跨膜流动的结果。经过近20年的时间，随着实验技术特别是电压钳、膜片钳(patch clamp technique)等技术的发展，生物学家通过不断的实验研究，才逐渐明确了动作电位的产生机制。动作电位的去极化相是由带正电荷的离子从胞外向胞内移动（例如Na +和Ca 2+的内流）产生的，称为内向电流（inwar current ），相反动作电位的复极化相是由带正电荷的离子（K +）从胞内向胞外移动产生的，称为外向电流（outward current ）。但外向电流也可以由带负电荷的离子从胞外流向胞内形成，例如Cl -，那么介导动作电位生成的离子成分是什么？它们是如何被准确控制进行流动的？ 最早是由Hodgkin 和Huxley 提出了“钠学说”，由于他们记录到动作电位的峰值达到+50 mV ，非常接近Na + 的平衡电位，因此他们认为在动作电位爆发时，Na + 的一过性内流使得膜电位出现快速、短暂的去极化。而后又设计了

动作电位微专题复习

动作电位微专题复习 教学反思：动作电位有关的知识是高考的高频考点，也是教学的重点和难点，需要进一步进行微专题复习。 1．动作电位产生的机制 （1）阈刺激或阈上刺激使膜对Na+的通透性增加，Na+顺浓度梯度及电位差内流，使膜去极化，形成动作电位的上升支。 （2）Na+通道失活，而K+通道开放，K+外流，复极化形成动作电位的下降支。 2．动作电位的测量 静息电位常见的测定方式是将电流表的两个电极一个放在神经纤维的外侧，另一个放在神经纤维的内侧，由于内外两侧存在电势差，因此电流表指针会发生偏转。 在一个神经纤维上的测定：是指将电流表的两个电极放在同一个神经纤维的外侧（A处和B 处），来测定两个电极处是否有电位差。 3．动作电位产生的影响因素 主要是Na+的平衡电位，此外，其它离子如Ca2+和Cl－，离子通道阻断剂，细胞的代谢等因素。 4．动作电位的传导 动作电位的传导实际上就是兴奋膜向前移动的过程。在受到刺激产生兴奋的轴突与周围静息膜之间都可以产生局部电流，因此可以向两个方向传导，被称之为动作电位的双向传导。动作电位在传导过程中是不衰减的，其原因在于动作电位在传导时，实际上是去极化区域的移动和动作电位的逐次产生，每次产生的动作电位幅度都接近于钠离子的平衡电位，可见其传导距离与幅度是不相关的，因此动作电位幅度不会因传导距离的增加而发生变化。 神经纤维的传导速度极快，但不同的神经纤维的传导速度变化很大。例如，人体的一些较粗的有髓纤维传导速度可达100m/s，而某些较细的无髓纤维的传导速度甚至低于1m/s。 光在空气中的速度：

电流速度为什么就和光速相等 电流是以电场的方式传递的,就是光速.但导线中电子的速度却是很慢的. 在金属导线中,电能的传输速度是每秒三十万公里,与光速同,而我们在大型直线加速器中只能把电子加速到接近光速,其质量已达电子静止质量的四万倍以上,消耗的能量够一座小城镇的用量.从重力场理论中知道,光速是光能传导速度,是能量空间的调整速度,电流速度就是电能传导速度. “电”的传播过程大致是这样的：电路接通以前,金属导线中虽然各处都有自由电子,但导线内并无电场,整个导线处于静电平衡状态,自由电子只做无规则的热运动而没有定向运动,当然导线中也没有电流.当电路一接通,电场就会把场源变化的信息,以大约光速的速度传播出去,使电路各处的导线中迅速建立起电场,电场推动当地的自由电子做漂移运动,形成电流.那种认为开关接通后,自由电子从电源出发,以漂移速度定向运动,到达电灯之后,灯才能亮,完全是一种误解.

窦房结P细胞跨膜电位和产生机理

【提问】窦房结P细胞跨膜电位及产生机理? 【回答】学员dbss9ffe42，您好！您的问题答复如下：外Ca2+浓度的影响，可被Ca2+通道抑制剂(如维拉帕米、Mn2+)阻断。当膜电位由最大复极电位自动去极化到阈电位时，膜上L型Ca2+抖通道被激活，引起Ca2+。内流，导致0期去极化。 祝您学习愉快！ 【追问】那么请问窦房结P细胞的复极化是受什么影响【回答】学员nflalihh，您好！您的问题答复如下： 窦房结细胞的动作电位具有以下特点： ①最大复极电位与阈电位的绝对值小； ②0期去极化的幅度小、时程长、去极化速率较慢； ③没有明显的复极1期和2期； ④4期自动去极化速度快。 1.去极化过程：0期去极L型Ca2+通道激活，Ca2+内流。 2.复极化过程：3期复极L型Ca2+通道逐渐失活，Ca2+内流相应减少，及Ik通道的开放，K+外流增加。 3.4期自动去极化机制：①IK：复极至-60mV时，因失活逐渐关闭，导致K+外流衰减，是最重要的离子基础；②Ica-T：

在4期自动去极化到-50mV时，T型Ca2+通道激活，引起少量Ca2+内流参与4期自动去极化后期的形成；③If：窦房结细胞最大复极电位只有-70mY，If不能充分激活，在P细胞4期自动去极化中作用不大。 【追问】老师这道题还是不明白 【回答】学员zhulipeng，您好！您的问题答复如下：窦房结细胞的生物电特点是没有稳定的静息电位。动作电位复极至3期末进入第4期，便自动缓慢去极。 窦房结的最大舒张电位约-60mV，阈电位约-40mV。 0期去极化速度缓慢，主要是Ca2+缓慢内流引起。复极化无明显的l期和2期平台，随即转入复极化3期，后者主要是K+外流形成。4期的自动去极化主要是由于K+通道逐渐关闭，Na+、Ca2+内流逐渐增多而引起。

动作电位是如何产生及恢复的

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

动作电位实际上是膜受刺激后在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原

动作电位实际上是膜受刺激后在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原；在神经纤维，它一般在0.5～2.0ms的时间内完成，这使它在描记的图形上表现为一次短促而尖锐的脉冲样变化，因而人们常把这种构成动作电位主要部分的脉冲样变化，称之为锋电位。 在锋电位下降支最后恢复到静息电位水平以前，膜两侧电位还要经历一些微小而较缓慢的波动，称为后电位. 一般是先有一段持续5～30ms的负后电位，再出现一段延续更长的正后电位，（这里负后和正后电位两个术语仍沿用动作电位细胞外记录时的命名；确切地说，负后电位应称为去极化后电位，而正后电位应称为超极化后电位）。 1.生理完整性：包括结构完整性和功能完整性两个方面。如果神经纤维被切断、损伤，其结构完整性便遭到破坏；在应用麻醉药或低温状态下，可使离子跨膜运动发生障碍（如普鲁卡因阻断钠通道），会使神经纤维功能完整性被破坏，在这两种情况下，局部电流均不能扩布， 神经冲动的传导便会发生阻滞。 2.绝缘性：一条神经干中包括有大量粗细不同、传导速度不一的神经纤维，诸多纤维各自传导其冲动，基本上互不干扰，这称为传导的绝缘性。绝缘性的形成主要与局部电流在一条神经纤维上形成回路以及神经纤维之间存在结缔组织有关。神经纤维的绝缘传导使神经调节表现出精确性的特点。但是，绝缘性不是绝对的。在冲动传导过程中，并行纤维之间相互影响兴奋性的现象也是存在的。所谓基本上互不干扰是指在正常条件下，一根神经纤维上的神经冲动不足以引起邻近的另一神经纤维的兴奋。 3.双向传导：神经纤维上某一点被刺激而兴奋时，其兴奋可沿神经纤维同时向两端传导。但在体情况下，突触传递的极性决定了神经冲动在神经纤维上传导的单向性。医学教育*网 收集整理 4.相对不疲劳性：与突触传递相比较，神经纤维可以接受高频率、长时间的有效电刺激， 并始终保持其传导兴奋的能力，称为相对不疲劳性。

生理大题

1、单纯扩散跨膜转运的物质有哪些？这些物质扩散方向和速度与什么因素有关？ 答：能以单纯扩散跨膜转运的物质都是脂溶性的和少数分子很小的水溶性物质。如：氧气、二氧化碳、氮气、水、乙醇、尿素、甘油等。这些物质扩散方向和速度与下列因素有关： （1）该物质在膜两侧的浓度差；（2）膜对该浓度的通透性 2、经载体介导的易化扩散有哪些特点？ 答：经载体介导的易化跨膜的特点有：（1）转运的速度比离子通道转运慢；（2）具有高度结构特异性；（3）有饱和现象；（4）有竞争性抑制作用 3、何谓原发性主动转运？有何特点？ 答：原发性主动转运是指离子泵利用分解ATP产生的能 量将物质逆浓度梯度和电位梯度进行跨膜转运的过程。特点是：（1）消耗能量；（2）逆浓度梯度和电位梯度进行跨膜转运；（3）需要离子泵，如钠泵、钙泵和质子泵 4、何为神经细胞静息电位？简述其产生的离子机制。答：静息时，质膜两侧存在着外正内负的电位差。称为静息电位。其形成离子机制是：（1）钠泵活动形成的细胞内的高钾离子浓度；（2）因为神经细胞膜上存在非门控性钾漏通道，所以静息时膜对钾离子有较高的通透能力；（3）钠泵的生电作用 何为神经细胞动作电位？画图并简述动作电位的产生机制。 动作电位是指在静息电位基础上，给细胞一个适当的刺激，可触发其产生可传播的膜电位波动。动作电位的产生机制：去极化（上升支）：当膜受到一个较弱的刺激时，膜上部分钠离子通道开放，少量钠离子内流，膜出现部分去极化。随着刺激的加强，当去极化达到阈电位后，钠离子通道大量开放钠离子大量内流，膜进一步去极化，直接接近钠平衡电位，形成动作电位的升支。复极化（下降支）：钠离子通道关闭，钠离子内流停止，膜对钾离子通透性开始增加，钾离子通道开放，钾离子外流增加，使膜迅速去极化形成动作电位的降支。并与升之共同构成尖峰状的峰电位。静息时：钠—钾泵活动，泵出钠离子，泵入钾离子。5、动作电位的“全或无”特性有何意义？ 答：动作电位的“全或无”特性包括两方面的意义：（1）刺激强度未达到阈值，动作电位不会发生；（2）一旦刺激强度达到阈值后，即可触发动作电位，而且其幅度立即达到该细胞动作电位的最大值，也不会因刺激强度的继续增强而随之增大 6讲述神经—肌肉接头传递过程和原理。 答：当神经冲动传导到动作神经末梢时，造成接头前膜去极化和膜上电压门控钙离子通道开放，钙离子内流入末梢，促使末梢内的大量囊泡移动并与接头前膜接触、融合和胞裂，囊胞中的Ach释放到接头间隙，扩散至终板魔兵与 终板膜结合、激活N2型Ach受体通道，通道开始允许钠离子作跨膜易化扩散，造成终板膜产生终板电位。终板电位以电紧张形式传播到周围的肌膜，使其去极化到阈电位引发肌膜动作电位。 7、何谓兴奋收缩耦联？试述骨骼肌兴奋—收缩偶联的基本过程。 答：兴奋—收缩偶联是指将肌细胞的电兴奋和机械收缩联系起来的中介机制。骨骼肌兴奋—收缩偶联基本过程包括：（1）肌膜上的动作电位沿肌膜和T管膜传向肌细胞的深处，同时激活L型钙通道；（2）L型钙通道变构触发肌浆网释放钙离子；（3）胞质钙离子增加引起肌肉收缩；（4）SR摄钙离子一起肌肉舒张。 2、试述评价心脏功能的指标及其生理意义。 答：心脏的输出量和心脏做功量是评定心脏泵血功能的主要指标。 （1）心脏的输出量：心脏的输出的血液量是衡量心脏动能的基本指标。①每分输出量和每搏输出量：一次心跳一侧心室射出的血液量，成为每搏输出量（60~80ml）。每分钟一侧心室射出的血液量，称为每分输出量（5000ml/min），简称心输出量。心输出量和机体新陈代谢水平相适应，可因性别、年龄及其他生理情况而不同。②心指数：以单位体表面积计算的心输出量，成为心指数。是分析比较不同个体心脏功能是常用的评定指标。③射血分数：每搏输出量占心室舒张末期容积的百分比，为射血分数。它能更好地反映心脏泵血功能，对早期发现心脏泵血功能异常具有重要意义。

简述心室肌细胞动作电位的特点及分期解读

心室肌细胞的动作电位分5期，即0期、1期、2期、3期和4期。各期特征：0期为去极化过程，膜内电位由-90 mV迅速上升到+30 mV 左右。主要是Na+内流所致.1期为快速复极初期，膜内电位由+30 mV快速降至0 mV左右，主要是K+外流所致.2期为平台期，膜内电位下降极为缓慢，基本停滞在0 mV 左右，形成平台状.此期是心室肌动作电位的主要特征,主要是Ca2+缓慢内流与少量K+外流所致.3期为快速复极末期，膜内电位由0 mV快速下降到原来的-90 mV，由K+外流所致.4期为静息期，膜电位维持在静息电位水平.此期离子泵活动增强，将动作电位期间进入细胞内的Na+、Ca2+泵出，外流的K+摄回.使细胞内、外离子分布恢复到兴奋前的状态. 1、除极过程（0期）：膜内电位由静息状态时的-90mV上升到- 20mV~+30mV，膜两侧由原来的极化状态转变为反极化状态，构成了动作电位的上升支，此期又称为0期。历时仅1~2ms。其正电位部分成为超射。形成机制：当心室肌细胞受到刺激产生兴奋时，首先引起钠离子通道的部分开放和少量钠离子内流，造成膜部分计划，当去极化到阈电位水平（-70mV）时，膜上钠离子通道被激活而开放，出现再生性钠离子内流。于是钠离子顺电-化学梯度由膜外快速进入膜内，进一步使膜去极化、反极化，膜内电位由静息时的-90mV急剧上升到 +30mV。决定0期除极化的钠离子通道是一种快通道，激活迅速、开放速度快，失活也迅速。当膜去极化到0mV左右时，钠离子通道就开始失活而关闭，最后终止钠离子的继续内流。 2、复极过程：当心室肌细胞去极化达到顶峰后，立即开始复极，但复极过程比较缓慢，可分为4期： 1）快速复极初期（1期）：心肌细胞膜电位在除极达到顶峰后，有+30mV迅速下降至0mV，形成复极1期，历时约 10ms，并与0期除极构成了锋电位。形成机制：钠离子的通透性迅速下降，钠离子内流停止。同时膜外钾离子快速外流，形成瞬时性钾离子外向电流，膜内电位迅速降低，与0期构成锋电位。 2）平台期（2期）：表现为膜电位复极缓慢，电位接近于0mV水平，故成为平台期。此期历时100~150ms。此期为心室肌细胞区别于神经或骨骼细胞动作电位的主要特征。形成机制：目前认为主要是由于钙离子缓慢持久地内流和少量钾离子缓慢外流造成的。电压钳研究表明，心室肌细胞平台期，外向电流是由钾离子携带的。静息状态下，钾离子通道的通透性很高，在0期除极化过程中，钾离子的通透性明显下降，钾离子外流大大减少，除极结束时，钾

生理学理论指导：动作电位及其产生机制

在静息电位的基础上，细胞受到一个适当的刺激，其膜电位所发生的迅速、一过性的极性倒转和复原，这种膜电位的波动称为动作电位。动作电位的升支和降支共同形成的一个短促、尖峰状的电位变化，称为锋电位。锋电位在恢复至静息水平之前，会经历一个缓慢而小的电位波动称为后电位，它包括负后电位和正后电位。 细胞的动作电位具有以下共同特征：①动作电位具有“全或无” 特性，动作电位是由刺激引起细胞产生的去极化过程。而且刺激必须达到一定强度，使去极化达到一定程度，才能引发动作电位。对于同一类型的单细胞来说一旦产生动作电位，其形状和幅度将保持不变，即使增加刺激强度，动作电位幅度也不再增加，这种特性称为动作电位的全或无 ( allornone )现象，即动作电位要么不产生要产生就是最大幅度；②动作电位可以进行不衰减的传导，动作电位产生后不会局限于受刺激的部位，而是迅速沿细胞膜向周围扩布，直到整个细胞都依次产生相同的电位变化。在此传导过程中，动作电位的波形和幅度始终保持不变；③动作电位具有不应期。细胞在发生一次兴奋后，其兴奋性会出现一系列变化，包括绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期。绝对不应期大约相当于锋电位期间，相对不应期和超常期相当于负后电位出现的时期；低常期相当于正后电位出现的时期。 (二)动作电位的产生机制 动作电位上升支主要由Na吶流形成，接近于Na啲电-化学平衡电位。 1.细胞内外Na+和K+的分布不均匀，细胞外高Na+而细胞内高K+。 2.细胞兴奋时，膜对Na+有选择性通透，Na+顺浓度梯度内流，形成锋电位的上升支。 3.K+外流增加形成了动作电位的下降支。 在不同的膜电位水平或动作电位发生过程中，Na+通道呈现三种基本

1 心室肌细胞跨膜电位及其形成机制X

第二节心脏的电生理学及生理特性 Part 1 心室肌细胞跨膜电位及其形成机制 掌握内容工作细胞静息电位产生原理及主要钾离子通道类型和特点。心室肌细胞动作电位的波形特点及0、1、2、3、4期的分期。参与心室肌细胞动作电位各期形成的离子电流、离子通道种类（INa、Ito、ICa-L、IK1 、IK）。心室肌细胞动电位发生后细胞内外离子恢复的方式，钠泵抑制剂增强心肌收缩的机制。 熟悉内容心室肌细胞动作电位各期形成的各离子通道开闭的条件及主要通道的阻断剂。了解内容工作细胞和自律细胞的生理特点差异及主要代表细胞。心房肌细胞无明显2期的原理。 （一）选择题 【A1型题】单项选择题，每题有A、B、C、D、E五个备选答案，请从中选出一个最佳答案。 1.在心室肌细胞动作电位，接近于钠平衡电位的是 D A. 最大复极电位 B. 平台期时的膜电位 C. 阈电位 D. 动作电位0期去极化结束时的膜电位 E. 复极化结束时的膜电位 2. 心室肌细胞动作电位平台期的离子跨膜流动是 D A. Na+内流，Cl－外流 B. Na+内流，K+外流 C. Na+内流，Cl－内流 D. Ca2+内流，K+外流 E. K+内流，Ca2+外流 3．关于Na+泵生理作用的描述，不正确的是 A A. Na+泵活动使膜内外Na+、K+呈均匀分布 B. 将Na+移出膜外，将K+移入膜内 C. 建立势能储备，为某些营养物质吸收创造条件 D. 细胞外高Na+可维持细胞内外正常渗透压 E. 细胞内高K+保证许多细胞代谢反应进行 4. 下列关于动作电位的描述，正确的是 D A. 刺激强度小于阈值时，出现低幅度动作电位 B. 刺激强度达到阈值后，再增加刺激强度能使动作电位幅度增大 C. 动作电位一经产生，便可沿细胞膜作电紧张式扩布