離子通道與動作電位的關係(Na通道與K通道在動作電位產生過程中的電導變化)
2023-04-21 08:45:12 1
1、 Na 通道與K 通道在動作電位產生過程中的變化
離子通道有許多種,根據其選擇性可分為Na 通道、K 通道Ca 通道等。而根據 其門控機制不同,又可分為非門控通道、化學門控通道、電壓門控通道、機械門控通道等。靜息電位與動作電位的產生主要與非門控通道與電壓門控通道有關。 動作電位產生過程中不同階段離子通道開閉情況及離子通透性變化可結合圖1總結如下(註:各種離子電導大小可反應通透性大小):
①階段代表靜息狀態時,只有非門控K 通道開放,K 通透性遠大於Na 通透性。②階段代表外界刺激導致膜去極化至閾電位,使電壓門控Na 通道激活開放,Na 通透性超過K 通透性,發生快速的去極化與反極化。③階段電壓門控Na 通道失活,電壓門控K 通道激活,K 通透性超過Na 通透性,此時即復極化時期。④階段電壓門控K 通道關閉,電壓門控Na 通道恢復到備用狀態,離子通透性恢復到與①階段相同。
2、Na —K 泵在動作電位產生過程中的作用
從上文描述可知,動作電位產生過程中各種離子的流動都是順濃度差的易化擴散,那麼Na —K 泵在該過程中有沒有作用,以及起到何種作用呢? Na —K 泵對於維持膜兩側的離子濃度差非常重要,因為每興奮一次,必然有少量K 外流和Na 內流,使得膜內外兩種離子的濃度差減少。如果沒有Na —K 泵的主動轉運,離子濃度差勢必持續減少,直至不能產生興奮。因此,每產生一次動作電位後的靜息期,Na —K 泵就會啟動,從而始終維持一定的離子濃度差。
一個動作電位的周期離子通道的變化如下表:
質膜狀態 | 靜息狀態 | 去極化 | 反極化 | 復極化 |
Na -K 泵 | 工作 | 幾乎沒有工作 | 快速工作 | |
Na 通道 | 幾乎關閉 | 正反饋性的迅速打開 | 迅速關閉並暫時失活 | |
K 通道 | 開放 | 緩慢增加開放程度 | 開放程度先繼續增加而後減小 | |
Cl-通道 | 幾乎關閉 | 開放 | 關閉 | |
對刺激反應靈敏性 | 靈敏 | 靈敏到遲鈍 | 峰電位前後都沒反應 | 只有超過閾值的刺激才可能會有反應 |