靜息電路

㈠ 細胞是這么產生電的

細胞膜上有鈉-鉀泵（一種蛋白質，能跨膜運輸Na+、K+），它能造成細胞內K+是細胞外30倍，細胞外Na+使細胞內12倍。因為細胞膜兩側K+的濃度差，K+會外流。
當細胞膜外的正電荷大到能阻止同樣帶正電荷的K+出來時（同種電荷相排斥），K+就停止內流。但是因為細胞膜對Na+的通透性很小，Na+就不能進來，這樣就相當於細胞膜兩側有了電位差（可以理解為電壓），這就是細胞的靜息電位。

細胞膜上還有鈉、鉀通道（也是兩種蛋白質），當細胞受到刺激，Na+通道會開放，剛說到細胞外Na+是細胞內12倍，所以Na+會內流（相當於電流）。這樣導致膜兩側電位差減少。當電位差降到一定程度時，Na+通道失活，K+通道開放。因為沒有了正電荷抵抗K+的濃度差，K+會大量外流。之後，鈉-鉀泵會出來收拾殘局，向膜外運輸Na+，向膜內運輸K+，使濃度恢復到原來水平。這就是細胞的動作電位，神經細胞的動作電位會傳得很遠。

是什麼原因導致那種蛋白質讓Na+、K+，向一個方向運輸的呢？

結構是這樣的：鈉-鉀泵由兩個α亞基、兩個β亞基組成，α亞基下面有3個結構域。α亞基上還有3個Na+結合位點、兩個K+結合位點，β亞基不直接參與運輸，只是用來幫助α亞基正確折疊。

運輸開始時，α上先結合三個Na+，同時3號結構域上結合一個ATP。蛋白質就把ATP水解為ADP，同時2號結構域磷酸化。α亞基構象改變，Na+就不能結合了，就被釋放到到細胞外，同時2個K+結合到α上。然後2號結構域去磷酸化，α構象再次改變，K+又不能結合了，就被釋放到細胞內，就這樣循環。鈉-鉀泵消耗一個ATP能運輸3個Na+、2個K+，α的構象一秒能改變1000多次。如果鈉-鉀泵不運輸的話，膜兩側Na+、K+的濃度會變化，就會影響其他生理功能，細胞產生動作電位後也不能恢復了。

㈡ 什麼是電位差為什麼靜息狀態下，電極分別接膜內和膜外的電位差是負值

電位差，也稱作電勢差或電壓（voltage），是衡量單位電荷在靜電場中由於電勢不同所產生的能量差的物理量。

其大小等於單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所做的功，電壓的方向規定為從高電位指向低電位的方向。電壓的國際單位制為伏特（V，簡稱伏），常用的單位還有毫伏（mV）、微伏（μV）、千伏（kV）等。

靜息電位（Resting Potential，RP）是指細胞膜未受刺激時，存在於細胞膜內外兩側的外正內負的電位差。它是一切生物電產生和變化的基礎。當一對測量微電極都處於膜外時，電極間沒有電位差。

在一個微電極尖端刺入膜內的一瞬間，示波器上會顯示出突然的電位改變，這表明兩個電極間存在電位差，即細胞膜兩側存在電位差，膜內的電位較膜外低。

該電位在安靜狀態始終保持不變，因此稱為靜息電位。幾乎所有的動植物細胞的靜息電位膜內均較膜外低，若規定膜外電位為零，則膜內電位即為負值。大多數細胞的靜息電位在-10~-100mV之間。

細胞膜兩側的離子呈不均衡分布，膜內的鉀離子高於膜外，膜內的鈉離子和氯離子低於膜外，即胞內為高鉀、低鈉、低氯的環境。此外，有機陰離子僅存在於細胞內。

在安靜狀態下，細胞膜對鉀離子通透性大，對鈉離子通透性很小，僅為鉀離子通透性的1/100~1/50，而對氯離子則幾乎沒有通透性。因此，細胞靜息期主要的離子流為鉀離子外流。

鉀離子外流導致正電荷向外轉移，其結果導致細胞內的正電荷減少而細胞外正電荷增多，從而形成細胞膜外側電位高而細胞膜內側電位低的電位差。可見，鉀離子外流是靜息電位形成的基礎，推動鉀離子外流的動力是膜內外鉀離子濃度差。

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細胞膜兩側的電位差在某些情況下會發生變動，使細胞膜處於不同的電位狀態。細胞安靜時膜兩側內負外正的狀態稱為膜的極化狀態。當膜電位向膜內負值增大方向變化時，稱為超極化；相反，膜電位向膜內負值減小方向變化，稱為去極化。

去極化進一步加劇，膜內電位變為正值，而膜外電位變為負值，則稱為反極化；細胞受到刺激後先發生反極化，再向膜內為負的靜息電位水平恢復，稱為膜的復極化。

靜息電位是一種穩定的直流電位，但各種細胞的數值不同。哺乳動物的神經細胞的靜息電位為-70mV（即膜內比膜外電位低70mV），骨骼肌細胞為-90mV，人的紅細胞為-10mV。

電壓是推動電荷定向移動形成電流的原因。電流之所以能夠在導線中流動，也是因為在電流中有著高電勢和低電勢之間的差別。這種差別叫電勢差，也叫電壓。換句話說。在電路中，任意兩點之間的電位差稱為這兩點的電壓。通常用字母V代表電壓。

電源是給用電器兩端提供電壓的裝置。電壓的大小可以用電壓表（符號：V）測量。

串聯電路電壓規律：串聯電路兩端總電壓等於各部分電路兩端電壓和。

公式：ΣU=U1+U2

並聯電路電壓規律：並聯電路各支路兩端電壓相等，且等於電源電壓。

公式：ΣU=U1=U2

歐姆定律：U=IR（I為電流，R是電阻）但是這個公式只適用於純電阻電路

串聯電壓之關系，總壓等於分壓和，U=U1+U2。

並聯電壓之特點，支壓都等電源壓，U=U1=U2。