2.1-2.5

靜息膜電位

靜息膜電位是指細胞膜的電壓，相對於細胞內液域，表現為正電荷。它代表著產生動作電位所需的能量。

靜息膜電位的定義：

靜息膜電位是細胞內部（細胞內）和細胞外部（細胞外）之間的帶電差異。

物理基礎：

膜電位的產生源於細胞膜上離子的非均勻分布，特別是鉀（K+）、鈉（Na+）和氯離子（Cl–）。細胞膜對不同的離子有不同的通透性，這會影響靜息膜電位。

重要方程式：

納恩斯特方程（Nernst equation）：允許計算單一離子的平衡電位，靜息膜電位接近K+的納恩斯特電位。
高曼-霍金-卡茲方程（Goldman-Hodgkin-Katz equation）：考慮到多種離子的通透性。

總結：

靜息膜電位對於維持細胞的穩定性至關重要，並且使得神經細胞和肌肉細胞能夠產生電信號。

範例值：

細胞外：-70到-90毫伏是典型的電壓值。
細胞內：K+: 140 mM, Na+: 10 mM, Cl–: 5 mM。
細胞膜對K+的高通透性對靜息膜電位有強大的影響。

靜息膜電位的決定因素

離子在膜上的運動對靜息膜電位的穩定性至關重要，其中Na+/K+-ATP酶發揮著核心作用，因為它需要ATP來將K+運送進入細胞，並將Na+排出細胞。

細胞外成分變化：

鉀（K+）濃度上升：會導致靜息膜電位上升。
鉀（K+）濃度下降：會導致靜息膜電位下降。
鈉（Na+）濃度上升：同樣會導致靜息膜電位上升。
鈉（Na+）濃度下降：會降低靜息膜電位。

動作電位

定義：

動作電位是由膜電位迅速改變而產生的，這是傳遞電信號所必需的。

動作電位的特徵：

閾值刺激：需要一個超閾值的刺激來引發動作電位。
迅速去極化和再極化：膜電位迅速上升，隨後返回靜息值。
“全有或全無”原則：動作電位要麼完全發生，要麼根本不發生。

動作電位的過程：

施加超閾值刺激。
打開電壓依賴的鈉通道：鈉離子迅速進入細胞。
去極化：膜電位變為正值。
鈉通道延遲關閉及鉀通道打開，導致再極化。
由於鉀通道的延遲關閉，可能出現超極化，然後恢復靜息電位。

動作電位的傳遞

前提條件：

刺激的強度至關重要。
刺激強度通過動作電位的頻率來編碼，而不是通過幅度編碼。

影響因素：

傳遞可以受長阻抗、膜阻抗及膜時間常數的影響。

化學突觸

不同類型及其調制：

甘氨酸能突觸：神經遞質：甘氨酸。
GABA能突觸：神經遞質：γ-氨基丁酸，抑制神經活性。
谷氨酸能突觸：神經遞質：谷氨酸，對神經激活至關重要。

疾病示例：

重症肌無力：對乙醯膽鹼受體的自身抗體導致肌肉無力。
士的寇因（Strychnin）：阻礙甘氨酸受體，導致肌肉僵硬。

連接鏈的組成部分

大腦和肌肉之間的連接通過：

上運動神經元：控制下運動神經元。
下運動神經元：直接連接肌肉。
後突觸膜：負責信號傳遞和調制。

求和：

刺激求和對於產生動作電位是必須的。

提高傳導速度的策略：

利用墨魚的巨大軸突和貓的細軸突，使用絕緣體以提高信號速度。