静息电位减小是指其绝对值减小,即膜内负电位程度降低,属去极化过程
(2009A2)神经细胞膜上钠泵活动受抑制时,可导致的变化是
A.静息电位绝对值减小,动作电位幅度增大
B.静息电位绝对值增大,动作电位幅度减小
C.静息电位绝对值和动作电位幅度均减小
D.静息电位绝对值和动作电位幅度均增大
考点:钠泵的功能及其生理意义
解析:钠泵(钠-钾依赖式ATP酶)是哺乳动物细胞膜中普遍存在的离子泵。
每消耗一分子ATP,钠泵可逆浓度差将3个Na 移出细胞,同时将2个K 移入细胞,使细胞外液中的Na 浓度达到胞质内的10倍左右,细胞内的K 浓度达到细胞外液的30倍左右。见下图1。
钠泵活动形成的Na 和K 跨膜浓度梯度是细胞发生电活动如静息电位和动作电位的基础。
图1.钠泵工作模式图
若神经细胞膜上钠泵活动受抑制,则Na 和K 跨膜浓度梯度均减小。
当膜内外的K 浓度差(内高外低)减小时,根据公式,K 平衡电位(绝对值)减小。
图2.离子平衡电位计算公式
由于静息电位大小主要取决于K 的平衡电位,故静息电位(绝对值)减小。
换个角度思考,当神经细胞膜内外的K 浓度差减小时,静息状态下K 外流较少的量即达到电-化学平衡,因此静息电位绝对值减小。
同理,当钠泵活动受抑制时,神经细胞膜内外的Na 浓度差(外高内低)减小,根据图2公式可知Na 的平衡电位减小,故Na 受到的电化学驱动力(Em-ENa)减小。
动作电位的幅度主要取决于去极化时流入细胞内Na 的量,而后者又取决于膜对Na 的通透性及Na 受到的电化学驱动力(详见)。
在膜对Na 通透性不变的情况下,Na 受到的电化学驱动力减小,必然导致Na 内流的量减少,即动作电位的幅度减小。
综上,当钠泵受到抑制时,静息电位的绝对值及动作电位的幅度均减小。
答案:C
知识点拓展:前已述及,钠泵每分解一分子ATP,将3个Na 转出细胞,2个K 转入细胞,故存在一个离子向胞外的净移动,这直接参与了静息电位的形成,同时对维持胞内渗透压及细胞容积的相对稳定也有重要意义。
红细胞双凹圆碟状的维持需要钠泵的参与,若钠泵功能受损(如衰老红细胞),则细胞内渗透压升高,细胞将发生肿胀。
钠泵的生理意义总结如下:
①钠泵活动造成的细胞内高K 为胞质内许多代谢反应所必需。
②维持胞内渗透压和细胞容积,以防细胞水肿。
③钠泵活动形成的Na 和K 跨膜浓度梯度是细胞发生电活动如静息电位和动作电位的基础。
④钠泵活动的生电效应可使膜内电位的负值增大,直接参与了静息电位的形成。
⑤钠泵活动建立的 Na 跨膜浓度梯度可为继发性主动转运提供势能储备。
小试牛刀:
拓展阅读:
参考资料:
1.《生理学》,王庭槐主编,人民卫生出版社,第9版,2018.
2.《生理学》,王世强教授等,北京大学,中国大学慕课平台,2023.
3.《生理学》,席娇娅教授等,华中科技大学,中国大学慕课平台,2024.
4.Koeppen BM,Stanton BA. Berne&LevyPhysiology. 7th ed. St Louis: Elsevier,2017.
5.BoronWF,Boulpaep EL. Medical Physiology. 3rd ed. Philadelphia: Elsevier Saunders,2016.
6.Guyton AC,Hall JE. Textbook of Medicine Physiology. 14th ed. Philadelphia: WB Saunders,2021.
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