静息电位和动作电位产生的离子基础

一些关键离子在细胞内外的不均等分布及选择性的跨膜移动，是形成静息电位的基础。离子的跨膜移动主要与下列三个因素有关：

①膜内、外离子的浓度；②跨膜电势差；③对于某种离子跨膜移动的渗透系数（该系数是一个常数，代表某种离子跨膜移动的能力）。

产生静息电位的重要离子有Na⁺、K⁺和A^-（存在于细胞内的带负电荷的大蛋白质分子，膜对它无通透性）；其他离子，如Ca²⁺、Cl^＿、Mg²⁺等在大多数细胞中对静息电位没有直接贡献。

大量实验表明，当细胞外的K⁺浓度降低时，静息电位增大；相反，膜外K⁺浓度增高，则静息电位减小，而改变Na⁺的浓度则不影响静息电位值。神经元膜内的K⁺通过K⁺通道向外扩散并最终达到膜内外动态平衡的水平，这是形成静息电位的主要离子基础。静息状态下，Na⁺可以通过极少量的Na⁺通道内流，中和部分由K⁺建立的膜电位。Na⁺-K⁺泵可以将进入胞内的Na⁺主动泵出细胞，并将扩散至胞外的K⁺主动泵回胞内，这保证了在静息状态时，虽然K⁺和Na⁺的扩散时刻都在进行，但不会出现胞内K⁺的浓度持续下降而Na⁺浓度持续增加的现象。这样，在静息状态时，通过离子的被动扩散和主动泵出的活动能够使膜电位保持稳定，离子跨膜的净流动速率为零。

动作电位是短暂的、快速的膜电位变化过程，在此期间，细胞膜内外的极性发生反转，即膜电位由静息状态时的膜内为负、膜外为正转变为膜内为正、膜外为负的状态。一个动作电位的产生主要与Na⁺和K⁺两种离子的跨膜移动有关。动作电位期间的离子流动主要与两种离子通道有关：电压门控Na⁺通道和电压门控K⁺通道（细胞膜上的门控通道类型除了电压门控通道，还有化学门控通道和机械门控通道），这些通道蛋白对膜电压的变化具有高度特殊敏感性。静息电位时，所有电压门控通道均处于关闭状态。当一个刺激引起膜电位上升至-50mV的阈电位，Na⁺通道开放，引起Na⁺内流，中和了细胞内的负电荷，同时减少了胞外正电位水平；Na⁺进一步内流，膜电位达到0mV水平；Na⁺进一步内流，使得膜内电位为正、膜外为负；当电位达到峰值时，Na⁺通道开始关闭，K⁺通道开放，使Na⁺停止内流，K⁺开始外流；K⁺外流中和了膜外的负电荷，A^-继续留在胞内，使膜内和膜外电位分别向正和负的方向发展，直至膜电位达到0mV；K⁺的持续外流，使膜内电位再次变负，膜外变正，再经过一些变化过程，最终使膜恢复到静息电位水平。

来源：人教新教材选择性必修1教师用书P76