静息电位和动作电位的产生机制

静息电位与动作电位的产生机制

生物体中，神经细胞通过电信号传递信息。静息电位和动作电位是神经信号传导的基础，它们的产生依赖于细胞内外离子浓度梯度及膜电位的变化。

静息电位是指神经细胞未受到刺激时，细胞膜内外存在的稳定电位差。这一状态主要由钾离子（K⁺）和钠离子（Na⁺）的分布决定。细胞内带负电的大分子如蛋白质无法自由穿过细胞膜，而细胞膜对K⁺的通透性远高于Na⁺。此外，钠钾泵（Na⁺/K⁺-ATPase）持续将3个Na⁺排出细胞外，同时摄入2个K⁺进入细胞内，维持细胞内外离子浓度的不平衡。这种主动运输导致细胞外Na⁺浓度高，细胞内K⁺浓度高，从而形成静息电位，通常约为-70mV。

当神经细胞受到刺激时，膜上的电压门控钠通道打开，Na⁺迅速涌入细胞内，使局部电位升高，这一过程称为去极化。当膜电位达到阈值（约-55mV）时，触发动作电位。此时，更多的钠通道开放，进一步促进Na⁺内流，导致快速上升相。随后，电压门控钾通道开启，K⁺外流增加，使膜电位恢复至静息水平，即复极化阶段。在某些情况下，膜电位甚至会低于静息电位，出现超射现象，称为反极化或超极化。

动作电位的传播依赖于相邻区域的离子流动，通过局部电流完成信号的传递。整个过程中，钠钾泵继续工作，逐步恢复离子平衡，为下一次兴奋做好准备。因此，静息电位和动作电位共同构成了神经细胞高效通信的核心机制，使生物体能够对外界刺激作出及时反应。

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