膜電位

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膜電位(Membrane Potential)通常是指以膜相隔的兩溶液之間產生的電位差。一般是指細胞生命活動過程中伴隨的電現象存在細胞膜兩側的電位差。膜電位在神經細胞通訊的過程中起著重要的作用。

目 錄1定義

2膜電位的發現

3膜電位的產生與細胞極化

3.1 膜電位的產生

3.2 靜息電位(極化狀態)

4動作電位

4.1 超極化

4.2 去極化

4.3 反極化

1定義中文名稱:膜電位

英文名稱:Membrane Potential

定義1:由於膜兩側接觸不同濃度電解質溶液而產生的電位差。

應用學科:海洋科技(一級學科)、海洋技術(二級學科)、海水資源開發技術(三級學科)

定義2:跨越活細胞膜的電位差。動物與植物的質膜均維持一定電位,細胞內部的負電性常大於其外部。動物細胞的被動離子運動是其主要來源。按細胞類別不同,靜息電位可達-20mV至-200mV。

應用學科:生物化學分子生物學(一級學科)、生物膜(二級學科)

定義3:膜兩側由於存在著正負離子微小差異所造成的電位差。

應用學科:細胞生物學(一級學科)、細胞生理學(二級學科)

2膜電位的發現1791 年義大利解剖學家加伐尼(L.Galvani)偶然發現,如果將蛙腿的肌肉置於鐵板上再用銅鉤鉤住蛙的脊髓,當銅鉤與鐵板接觸時肌肉就會發生收縮,他把這種現象歸因於動物電。

1902年德國生理學家伯恩斯坦(Julius Bernstein)接受了德國化學家奧斯特瓦爾德(W.Ostwald)的膜通透性理論,支持發展了"先存學說"(preexistence theory),並提出生物電發生的"膜學說"(membrane theory)。

Sir Andrew Fielding Huxley

1949年霍奇金和英國生理學家卡茨(Bernard SirKatz)對"膜學說"加以修正,提出"離子學說「(ionic theory)。該學說認為,在靜息狀態下,神經膜主要是由K+擴散出膜外形成「內負外正」的靜息電位。當神經XX時膜對Na+的通透性迅速增加,使膜外高濃度的 Na+XX膜內,同時K+外流,這樣就形成了「內正外負」的動作電位。[1]

3膜電位的產生與細胞極化膜電位的產生一些關鍵離子在細胞內外的不均等分佈及選擇性的透膜移動,是形成膜電位的基礎。每種離子的跨膜滲透都是相對獨立的,這種現象又叫做離子運動的獨立性法則。[2]

產生膜電位的重要離子主要有Na+,K+和A-(帶負電荷的細胞內的大蛋白質分子,僅存在細胞內,且膜對它無通透性)。其他例子,如Ca2+、Cl-、Mg2+等在大多數細胞中對靜息電位無直接貢獻。[2]

靜息電位(極化狀態)靜息電位即細胞在靜息狀態下的電位。細胞膜內的細胞內液和膜外的細胞間液都是導電的電解質。由於跨膜電位的存在,細胞處於靜息狀態時的電學模型,可視為膜內負膜外正、電荷均勻分佈的閉合曲面電偶層,此時膜外空間各點的電勢為零。處於靜息狀態的細胞,維持正常的新陳代謝,靜息電位總是穩定在一定的水平上。

對整個細胞而言,對外不顯電性,此時細胞所處的狀態稱為極化。神經元肌細胞等活組織細胞處於靜息狀態時,膜內的電位較膜外為負,相差70-90mV,稱極化狀態,是細胞膜電位的常態。這種膜內外的電位差成為靜息電位或膜電位。[3]

4動作電位動作電位是指細胞在刺激作用下,發生離子的快速跨膜運動,由此引起的快速變化的膜電位成為動作膜電位。

超極化

是指跨膜電位處於較原來的參照狀態(如靜息狀態)下的跨膜電位更負(膜電位的絕對值更高)的狀態。細胞膜的內部向負方向極化,外部向正方向極化,但其極化在非靜止狀態時變大的現象。細胞內部在超過靜止膜電位時變負。通過向細胞膜進行內向的通電,可立即造成超極化,但此外還可由於細胞的離子環境變化或抑制性傳遞物質等作用物的影響而造成超極化。

去極化去極化是指跨膜電位處於較原來的參照狀態下的跨膜電位更正(膜電位的絕對值較低)的狀態。去極化是通過向膜外的電流流動(參見電緊張)或改變外液的離子成分(例如增加K+濃度)而產生的。

  

反極化當膜由0mV變化到20-40mV則是反極化過程,超過0電位的部分稱為超XX(overshoot potential),此時膜的狀態稱為反極化狀態。

參考資料 1. 任衍鋼 .鈉鉀泵是怎樣發現的 :生物學通報 ,2011,46(3) :60-62 .

2. 左明雪 .細胞靜息膜電位的產生和維持 :生物學通報 ,2006 .

3. 魏景漢 羅躍嘉 .事件相關電位原理與技術 .北京科學出版社 ,2010 :8 .

相關文獻精密碳膜電位計自動修刻技術和系統的研究-組合機床與自動化加工技術-2011年 第5期

測量膜電位的一種簡易方法-浙江師範大學學報:自然科學版-2011年 第2期 (34)

薑黃素聯合光照對BGC-823細胞膜通透性及線粒體膜電位的影響-集美大學學報:自然科學版-2011年 第4期 (16)

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參考資料

1定義2膜電位的發現3膜電位的產生與細胞極化3.1膜電位的產生3.2靜息電位(極化狀態)4動作電位4.1超極化4.2去極化4.3反極化

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1定義中文名稱:膜電位

英文名稱:Membrane Potential

定義1:由於膜兩側接觸不同濃度電解質溶液而產生的電位差。

應用學科:海洋科技(一級學科)、海洋技術(二級學科)、海水資源開發技術(三級學科)

定義2:跨越活細胞膜的電位差。動物與植物的質膜均維持一定電位,細胞內部的負電性常大於其外部。動物細胞的被動離子運動是其主要來源。按細胞類別不同,靜息電位可達-20mV至-200mV。

應用學科:生物化學與分子生物學(一級學科)、生物膜(二級學科)

定義3:膜兩側由於存在著正負離子微小差異所造成的電位差。

應用學科:細胞生物學(一級學科)、細胞生理學(二級學科)

2膜電位的發現1791 年義大利解剖學家加伐尼(L.Galvani)偶然發現,如果將蛙腿的肌肉置於鐵板上再用銅鉤鉤住蛙的脊髓,當銅鉤與鐵板接觸時肌肉就會發生收縮,他把這種現象歸因於動物電。

1902年德國生理學家伯恩斯坦(Julius Bernstein)接受了德國化學家奧斯特瓦爾德(W.Ostwald)的膜通透性理論,支持發展了"先存學說"(preexistence theory),並提出生物電發生的"膜學說"(membrane theory)。

Sir Andrew Fielding Huxley

1949年霍奇金和英國生理學家卡茨(Bernard SirKatz)對"膜學說"加以修正,提出"離子學說「(ionic theory)。該學說認為,在靜息狀態下,神經膜主要是由K+擴散出膜外形成「內負外正」的靜息電位。當神經XX時膜對Na+的通透性迅速增加,使膜外高濃度的 Na+XX膜內,同時K+外流,這樣就形成了「內正外負」的動作電位。[1]

3膜電位的產生與細胞極化膜電位的產生一些關鍵離子在細胞內外的不均等分佈及選擇性的透膜移動,是形成膜電位的基礎。每種離子的跨膜滲透都是相對獨立的,這種現象又叫做離子運動的獨立性法則。[2]

產生膜電位的重要離子主要有Na+,K+和A-(帶負電荷的細胞內的大蛋白質分子,僅存在細胞內,且膜對它無通透性)。其他例子,如Ca2+、Cl-、Mg2+等在大多數細胞中對靜息電位無直接貢獻。[2]

靜息電位(極化狀態)靜息電位即細胞在靜息狀態下的電位。細胞膜內的細胞內液和膜外的細胞間液都是導電的電解質。由於跨膜電位的存在,細胞處於靜息狀態時的電學模型,可視為膜內負膜外正、電荷均勻分佈的閉合曲面電偶層,此時膜外空間各點的電勢為零。處於靜息狀態的細胞,維持正常的新陳代謝,靜息電位總是穩定在一定的水平上。

對整個細胞而言,對外不顯電性,此時細胞所處的狀態稱為極化。神經元、肌細胞等活組織細胞處於靜息狀態時,膜內的電位較膜外為負,相差70-90mV,稱極化狀態,是細胞膜電位的常態。這種膜內外的電位差成為靜息電位或膜電位。[3]

4動作電位動作電位是指細胞在刺激作用下,發生離子的快速跨膜運動,由此引起的快速變化的膜電位成為動作膜電位。

超極化

是指跨膜電位處於較原來的參照狀態(如靜息狀態)下的跨膜電位更負(膜電位的絕對值更高)的狀態。細胞膜的內部向負方向極化,外部向正方向極化,但其極化在非靜止狀態時變大的現象。細胞內部在超過靜止膜電位時變負。通過向細胞膜進行內向的通電,可立即造成超極化,但此外還可由於細胞的離子環境變化或抑制性傳遞物質等作用物的影響而造成超極化。

去極化去極化是指跨膜電位處於較原來的參照狀態下的跨膜電位更正(膜電位的絕對值較低)的狀態。去極化是通過向膜外的電流流動(參見電緊張)或改變外液的離子成分(例如增加K+濃度)而產生的。

  

反極化當膜由0mV變化到20-40mV則是反極化過程,超過0電位的部分稱為超XX(overshoot potential),此時膜的狀態稱為反極化狀態。