Chương 4 - điện thế màng và điện thế hoạt động
GIỚI THIỆU
► Điện
thế tạo ra do sự chênh lệch điện tích giữa hai bên màng tế bào khi nghỉ gọi là
điện thế màng. Khi màng tế bào bị kích thích, sự thay đổi điện thế của màng so
với lúc nghỉ xuất hiện và được dẫn truyền dọc theo màng gọi là điện thế hoạt động.
► Mục tiêu học tập:
1. Nêu được các nguyên
nhân tạo điện thế nghỉ và điện thế hoạt động
2. Trình bày được sự
phát sinh và sự lan truyền của điện thế hoạt động
CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA ĐIỆN THẾ MÀNG
►Sự khuếch tán của các ion, điện
thế khuếch tán
Điện thế khuếch tán là điện thế màng được tạo ra do sự khuếch
tán ion qua màng.
Điện thế khuếch tán được
tạo ra do sự khuếch tán của ion kali và ion natri qua màng tế bào.
►Phương trình Nernst
Điện thế Nernst - hay điện thế khuếch tán - đối với một loại
ion là điện thế màng được tạo ra do sự khuếch tán của ion đó qua màng.
Trong đó:
- Ci là nồng độ ion ở trong màng tế bào.
- Co là nồng độ ion ở ngoài màng tế bào.
►Phương trình Goldman - Cách
tính điện thế khuếch tán với nhiều loại ion
Điện thế Nernst - hay điện thế khuếch tán - đối với một loại
ion là điện thế màng được tạo ra do sự khuếch tán của ion đó qua màng.
Trong đó:
- EMF là điện thế bên trong màng.
- C là nồng độ của ion.
- P là tính thấm của màng đối với ion tương ứng.
►Đo điện thế màng
Pathclamp: dụng cụ
gồm hai vi điện cực, điện cực hoạt động chọc qua màng vào bên trong là một
pipet siêu nhỏ ~ 1mm, chứa dung dịch điện ly mạnh (NaCl); điện cực trung tính
được đặt vào dịch ngoại bào. Hai vi điện cực này nối vào một dao động kế để ghi
ra những biến đổi điện thế màng.
ĐIỆN THẾ NGHỈ
►Định nghĩa
- Là điện thế màng tế bào ở trạng thái nghỉ (Resting
membrane potential).
- Trị số điện thế nghỉ có thể khác nhau: thân nơron là -
65mV, sợi thần kinh lớn và sợi cơ vân là -90 mV, ở một số sợi thần kinh nhỏ là
- 60 đến -40 mV.
- Điện thế màng càng ít âm thì màng càng dễ bị kích thích và
ngược lại (dễ hưng phấn hay ức chế).
►Các nguyên nhân gây ra điện thế
màng lúc nghỉ
• Sự chênh lệch nồng
độ ion giữa hai bên màng
Bơm Na+ - K+-ATPase và một số bơm khác như bơm calci hoạt động
thường xuyên trên màng tế bào tạo ra sự chênh lệch nồng độ ion giữa hai bên
màng tế bào.
• Sự rò rỉ ion qua
màng
Là hiện tượng một số ion như Na, K có thể đi qua các kênh đặc
hiệu ngay ở trang thái bình thường do sự đóng không chặt của các kênh này. Sự
rò rỉ của ion K lớn gấp 100 lần ion Na do đó tính thấm của ion K lớn hơn ion Na
cũng khoảng 100 lần.
• Sự tồn tại các ion
âm, kích thước lớn (protein, phosphat) trong tế bào
►Các yếu tố tham gia tạo điện
thế nghỉ
• Điện thế do khuếch
tán ion K
Sự đóng góp vào điện thế màng lúc nghỉ do khuếch tán K+ là
-94 mV.
• Điện thế do khuếch
tán ion natri:
Sự đóng góp vào điện thế màng lúc nghỉ do khuếch tán Na+ là +61 mV.
Do tính thấm của màng đối với ion kali cao hơn đối với ion
natri 100 lần, theo phương trình Goldman, điện thế khuếch tán của cả Na+ và K+ là
-86 mV.
• Điện thế do hoạt động
của bơm Na+ - K+- ATPase
Đây là nguyên nhân chính tạo điện thế nghỉ của màng tạo ra
điện thế nghỉ là -4 mV.
Cả ba yếu tố trên tạo nên điện thế màng lúc nghỉ là -90 mV
ĐIỆN THẾ HOẠT ĐỘNG
►Định nghĩa và các
giai đoạn của điện thế hoạt động
Điện thế hoạt động là những thay đổi điện thế nhanh, đột ngột
mỗi khi màng bị kích thích. Gồm hai giai đoạn khử cực và tái cực:
• Giai đoạn khử cực:
Khi bị kích thích màng đột nhiên trở nên có tính thấm rất
cao đối với ion Na+ làm cho một lượng lớn ion Na+ ùa vào bên trong tế bào, điện
thế màng từ 90 mV chuyển nhanh sang phía điện thế dương.
• Giai đoạn tái cực:
Vài phần vạn giây sau đó, kênh natri bắt đầu đóng, kênh kali
mở, K+ khuếch tán ra ngoài làm mặt trong màng bớt dương hơn, rồi lại trở về trạng
thái nghỉ.
Ưu phân cực là hiện tượng các kênh kali vẫn tiếp tục mở
trong vài ms sau khi điện thế hoạt động chấm dứt, điện thế màng không chỉ trở về
mức điện thế lúc nghỉ (-90 mV) mà còn âm hơn nữa (-100 mV) rồi mới trở về bình
thường.
Điện thế hoạt động và
tính thấm của màng với ion Na+ , K+ trong quá trình tạo điện thế hoạt động.
►Nguyên nhân của
điện thế hoạt động
Nguyên nhân của điện thế hoạt động là sự thay đổi hoạt động
của các kênh natri, kênh kali và một vài kênh khác.
• Sự hoạt hóa kênh
natri
Kênh natri là kênh
đóng mở do điện thế hoặc chất kết nối: kích thích làm điện thế màng trở nên
bớt âm hơn, đạt tới ngưỡng, cổng hoạt hoá mở ra tối đa, các ion natri ùa vào
trong tế bào, tính thấm của màng đối với Na+ tăng 500 - 5000 lần.
Khử hoạt kênh natri:
sự tăng điện thế bên trong màng đồng thời cũng làm đóng cổng khử hoạt ngay sau khi mở cổng hoạt hóa một cách từ
từ hơn ngăn Na+ vào trong tế bào.
• Sự hoạt hoá kênh
kali
Kênh kali cũng là loại kênh có cổng đóng mở do điện thế
nhưng chỉ có một cổng hoạt hoá phía trong màng. Khi điện thế màng tăng từ -90 mV lên phía 0 mV thì làm biến đổi
hình dạng của cổng, cổng mở từ từ và ion
kali khuếch tán qua kênh ra ngoài tế bào
• Vai trò của kênh
calci - natri
Kênh calci -natri có nhiều ở cơ tim và cơ trơn, đóng vai trò
quan trọng trong tạo điện thế hoạt động. Đây cũng là loại kênh có cổng đóng - mở
do điện thế nhưng tốc độ hoạt hóa chậm hơn kênh natri 10 - 20 lần
►Cơ chế phát sinh điện thế hoạt
động
được khởi đầu (phát sinh) bằng một vòng feedback dương mở
kênh natri
►Ngưỡng tạo điện thế hoạt động
Ngưỡng tạo
điện thế hoạt động là mức tăng đột ngột điện thế màng làm phát sinh điện thế hoạt
động. Nếu điện thế màng tăng rất từ từ sẽ không tạo ra điện thế hoạt động (sự
thích nghi của màng đối với kích thích)
Nếu điện thế
màng tăng về phía 0 gọi là điện thế kích thích còn nếu âm hơn gọi là điện thế ức
chế.
►Sự lan truyền điện thế hoạt động
Sự lan truyền điện thế hoạt động bản chất là việc tạo nên một
"mạch điện" tại chỗ giữa vùng đang khử cực và phần màng ở vùng tiếp
giáp.
Hướng lan truyền của điện thế hoạt động trên thực tế chỉ đi
theo một chiều từ ngoại vi về trung tâm (đối với xung cảm giác) hoặc từ trung
tâm ra ngoại vi (đối với xung vận động).
====================
Chương 4 - điện thế
màng và điện thế hoạt động
* Màng tế bào có tính thấm cao nhất đối với ion:
A. Natri
B. Kali
C. Calcium
D. Sắt
B
* Ion dương có nồng độ bên ngoài cao hơn bên trong tế bào
là:
A. Na+
B. K+
C. Fe2+
D. H+
A
* Phương trình Nernst hay được dùng để tính:
A. Điện thế màng
B. Áp suất thẩm thấu qua màng
C. Ngưỡng điện thế
D. Điện thế khuếch tán của Na+ hoặc K+
C
* Sử dụng phương trình Nernst sẽ tính được điện thế của Na+
là:
A. -90 mV
B. -70 mV
C. 0 mV
D. +61 Mv
D
* Điện thế Nernst đối với Cl-:
A. +61 mV
B. -4 mV
C. -70 mV
D. -94 mV
C
* Điện thế màng bớt âm có ý nghĩa:
A. Giá trị điện thế âm của màng lớn hơn.
B. Điện thế âm của màng tăng dần về giá trị 0 mV.
C. Màng dễ bị ức chế.
D. Làm cho màng tiến đến trạng thái ưu phân cực.
B
* Nguyên nhân chủ yếu tạo ra điện thế nghỉ của màng tế bào:
A. Khuếch tán ion K+.
B. Khuếch tán ion Na+.
C. Bơm Na+ - K+ - ATPase.
D. Các ion (-) trong màng tế bào.
C
* Yếu tố tham gia tạo điện thế nghỉ
A. K+ khuếch tán từ ngoài vào trong màng.
B. Na+ khuếch tán từ trong ra ngoài màng.
C. Các phân tử protein không khuếch tán ra ngoài được
D. Cl- khuếch tán từ ngoài vào trong màng.
C
* Điện thế nghỉ do khuếch tán K+ là +61 mV.
A. Đúng
B. Sai
B (-94mV)
* Bơm Na+- K+ tạo điện thế ( - ) bên trong màng là -86mV.
A. Đúng
B. Sai
B (đápán
là -4mV, dẫn chứng p57b)
* Tính thấm của màng đối với Na+ cao hơn đối với K+ 100 lần.
A. Đúng
B. Sai
B
* Dùng phương trình Goldman để tính điện thế khuếch tán khi
màng thấm nhiều loại ion khác nhau.
A. Đúng
B. Sai
A
* Nồng độ ion Na+ ở dịch ngoại bào cao hơn ở dịch nội bào.
A. Đúng
B. Sai
A
* Cân bằng điện thế là một giả thiết về điện thế mà thực tế
không xảy ra ở tế bào sống trong điều kiện bình thường.
A. Đúng
B. Sai
A
* Ở mức điện thế màng là -70 mV sẽ làm khuếch tán Na+ ra
ngoài tế bào.
A. Đúng
B. Sai
B
* Do tác dụng của bơm Na+/K+, nồng độ cả Na+ và K+ hoàn toàn
cân bằng giữa hai phía của màng.
A. Đúng
B. Sai
B
* Các biểu thị toán học trong phương trình Nernst mô tả điện
thế màng của một tế bào có thể bị ảnh hưởng bởi nồng độ ion và tính thấm của
màng với ion đó.
A. Đúng
B. Sai
A
* Nhận xét không đúng về điện thế hoạt động:
A. Chỉ một lượng nhỏ Na+ và K+ khuếch tán qua màng.
B. Có cả hiện tượng feedback âm và feedback dương
C. Bơm Na+/K+ trực tiếp liên quan đến việc tạo ra điện thế
hoạt động
D. Trong giai đoạn điện thế hoạt động, tổng nồng độ ion Na+
và K+ không thay đổi đáng kể
E. Giai đoạn khử cực có sự khuếch tán K+ ra ngoài
A
* Cổng hoạt hoá của kênh Na+:
A. Mở khi mặt trong màng mất điện tích (-)
B. Mở khi mặt trong màng tích điện tích (-) mạnh
C. Đóng khi mặt trong màng mất điện tích (-)
D. Đóng khi mặt trong màng tích điện tích (+)
A
* Sắp xếp các hiện tượng: 1. Bắt đầu khử cực màng. 2. Cổng K+ bắt đầu mở. 3. cổng K+ bắt đầu
đóng. 4. Cổng Na+ bắt đầu mở. 5. Cổng Na+ bắt đầu đóng. 6. Tái cực màng.
A. 1, 2, 4, 3, 5, 6
B. 2, 6, 3, 4, 1, 5
C. 4, 6, 2, 1, 5, 3
D. 1, 4, 2, 5, 6, 3
D
* Các yếu tố sau đây đều tham gia tạo điện thế hoạt động, trừ:
A. Mở kênh Na+
B. Mở kênh K+
C. Mở kênh Ca2+-Na+
D. Hoạt động của bơm Na+-K+
D (cái này
tham gia tạo điện thế nghỉ)
* Yếu
tố tham gia tạo điện thế hoạt động:
A. Hoạt động của bơm Na+ -K+
B. Hoạt động của bơm Ca++
C. Mở kênh Ca++ -Na+
D. Mở kênh Cl-
C
* Các yếu tố sau đây đều tham gia tạo điện thế hoạt động, trừ:
A. Mở kênh Na+
B. Mở kênh K+
C. Mở kênh Ca++-Na+
D. Hoạt động của bơm H +-K+
D
* Điện thế hoạt động xuất hiện khi:
A. Tăng điện thế màng trong nhiều miligiây.
B. Tăng đột ngột điện thế màng trong vài phần vạn giây
C. Tăng đột ngột điện thế màng lên thêm 10 mV.
D. Tăng đột ngột điện thế màng từ -90 mV đến -50 mV.
B
* Trong lúc xuất hiện điện thế hoạt động, tính thấm với
natri tăng
A. Trong khi khử cực
B. Trong giai đoạn tăng nhanh của điện thế hoạt động
C. Trong khi ưu phân cực
D. Trong khi tái cực
B
* Trong lúc xuất hiện điện thế hoạt động, tính thấm của màng
đối với natri giảm nhanh
A. Trong khi khử cực
B. Trong giai đoạn tăng nhanh của điện thế hoạt động
C. Trong khi ưu phân cực
D. Trong khi tái cực
D
* Trong lúc xuất hiện điện thế hoạt động, tính thấm của màng
với Kali lớn nhất
A. Trong khi khử cực
B. Trong giai đoạn tăng nhanh của điện thế hoạt động
C. Trong khi ưu phân cực
D. Trong khi tái cực
D
* Trong giai đoạn điện thế hoạt động, tính thấm của kali giảm
nhẹ
A. Trong khi khử cực
B. Trong giai đoạn tăng nhanh của điện thế hoạt động
C. Trong khi ưu phân cực
D. Trong khi tái cực
C
* Tăng tính thấm với natri gây ra
A. Tái cực
B. Ưu phân cực
C. Giai đoạn tăng nhanh của điện thế hoạt động
C
* Giảm tính thấm với natri, tăng tính thấm với kali xảy ra ở
giai đoạn:
A. tái cực
B. ưu phân cực
C. giai đoạn tăng nhanh của điện thế hoạt động
A
* Giảm tính thấm từ từ với kali xảy ra ở giai đoạn
A. tái cực
B. ưu phân cực
C. giai đoạn tăng nhanh của điện thế hoạt động
B