静息电位

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静息电位(Resting Potential , RP )是指细胞未受刺激时,存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差。由于这一电位差存在于安静细胞膜的两侧,故亦称跨膜静息电位,简称静息电位或膜电位。  

形成机理

       静息电位

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产生的基本原因是离子的跨膜扩散,和钠- 钾泵的特点也有关系。细胞膜内K+浓度高于细胞外。安静状态下膜对K+通透性大, K+顺浓度差向膜外扩散,膜内的蛋白质负离子不能通过膜而被阻止在膜内,结果引起膜外正电荷增多,电位变正;膜内负电荷相对增多,电位变负,产生膜内外电位差。这个电位差阻止K+进一步外流,当促使K+外流浓度差和阻止K+外流的电位差这两种相互对抗的力量相等时,K+外流停止。膜内外电位差便维持在一个稳定的状态,即静息电位。  

测定静息电位的方法

       插入膜内的是尖端直径<1μm的玻璃管微电极,管内充以KCl溶液,膜外为参考电极,两电极连接到电位仪测定极间电位差。静息电位都表现为膜内比膜外电位低,即膜内带负电而膜外带正电。这种内负外正的状态,称为极化状态。静息电位是一种稳定的直流电位,但各种细胞的数值不同。哺乳动物的神经细胞的静息电位为-70mV(即膜内比膜外电位低70mV),骨骼肌细胞为-90mV,人的红细胞为-10mV。

静息电位的产生与细胞膜内外离子的分布和运动有关。正常时细胞内的K+浓度和有机负离子A-浓度比膜外高,而细胞外的Na+浓度和Cl-浓度比膜内高。在这种情况下,K+和A-有向膜外扩散的趋势,而Na+和Cl-有向膜内扩散的趋势。但细胞膜在安静时,对K+的通透性较大,对Na+和Cl-的通透性很小,而对A-几乎不通透。因此,K+顺着浓度梯度经膜扩散到膜外使膜外具有较多的正电荷,有机负离子A-由於不能透过膜而留在膜内使膜内具有较多的负电荷。这就造成了膜外变正、膜内变负的极化状态。由K+扩散到膜外造成的外正内负的电位差,将成为阻止K+外移的力量,而随着K+外移的增加,阻止K+外移的电位差也增大。当促使K+外移的浓度差和阻止K+外移的电位差这两种力量达到平衡时,经膜的K+净通量为零,即K+外流和内流的量相等。此时,膜两侧的电位差就稳定于某一数值不变,此电位差称为K+的平衡电位,也就是静息电位。其具体数值可按Nernst公式计算。

计算所得的K+平衡电位值与实际测得的静息电位值很接近,提示静息电位主要是由K+向膜外扩散而造成的。如果人工改变细胞膜外K+的浓度,当浓度增高时测得的静息电位值减小,当浓度降低时测得的静息电位值增大,其变化与根据Nernst公式计算所得的预期值基本一致。但是,实际测得的静息电位值总是比计算所得的K+平衡电位值小,这是由于膜对Na+和Cl-也有很小的通透性,它们的经膜扩散(主要指Na+的内移),可以抵销一部分由K+外移造成的电位差数值。

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