Câu hỏi: Cơ chế hình thành điện thế nghỉ là gì?
Trả lời:
Cơ chế hình thành điện thế nghỉ:
- Khi tế bào thần kinh không bị kích thích, các ion phân bố không đều giữa hai bên màng tế bào. Nồng độ K+trong tế bào nhiều hơn ngoài tế bào khoảng 30 lần. Nồng độ Na+ ngoài tế bào nhiều hơn trong tế bào khoảng 10 lần. K+có xu hướng ra khỏi tế bào. Na+ có xu hướng vào tế bào.
- Tuy nhiên, tính thấm của màng cao đối với K+, cho phép kênh K+mở để K+đi ra trong khi kênh Na+ vẫn đóng. Khi K+đi ra mang theo điện tích dương [+] và các anion [-] bị giữ lại bên trong màng đã tạo nên lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu, nên K+cũng không thể đi ra một cách dễ dàng và cũng không thể đi xa khỏi màng mà nằm ngay sát phía mặt ngoài màng, dẫn đến mặt ngoài màng tích điện dương, mặt trong âm nên duy trì được tính ổn định tương đối của điện thế nghỉ.
Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu thêm kiến thức về điện thế nghỉ nhé!
1. Điện thế nghỉ là gì?
- Điện thế nghỉlà điện thế màng tương đối ổn định của các tế bào đang "nghỉ" [chưa hoạt động], trái với các hiện tượng điện hóa cụ thế khác làđiện thế hoạt độngvàđiện thế cấp độ.
- Ngoài hai loại sau, xảy ra ở cáctế bào có thể hưng phấn[tế bào thần kinh,cơvà một số tế bào tiết ởtuyến], điện thế màng trong phần lớn cáctế bào không hưng phấncũng có thể trải qua những thay đổi để đáp ứng với kích thích từ môi trường hoặc nội bào [cần dẫn nguồn]. Về nguyên tắc, không có sự khác biệt giữa điện thế nghỉ và điện thế hoạt động nếu nhìn từ quan điểm sinh lý học: tất cả những hiện tượng này đều do những thay đổi cụ thể vềtính thấm của màngvớiionkali,natri,calcivàchloride, những thay đổi này có được từ việc phối hợp trong hoạt động chức năng của cáckênh ionvàbơm ionkhác nhau. Thông thường, điện thế nghỉ của màng tế bào có thể được định nghĩa là một giá trị điện thế xuyên màng tương đối ổn định trong tế bào động vật hoặc thực vật.
2. Cơ chế hình thành điện thế nghỉ
- Điện thế nghỉ chủ yếu được hình thành do 3 yếu tố sau:
+ Sự phân bố ion ở hai bên màng tế bào và sự di chuyển của các ion qua màng tế bào.
+ Tính thấm có chọn lọc của màng tế bào đối với ion.
+ BơmNa-K
a. Sự phân bố ion ở hai bên màng tế bào và sự di chuyển của các ion qua màng tế bào.
- Nồng độ ionK+bên trong tế bào cao hơn bên ngoài tế bào→ K+có xu hướng di chuyển ra ngoài tế bào.
- Nồng độ ionNa+ bên trong tế bào thấp hơn bên ngoài tế bào→ Na+ có xu hướng di chuyển vào trong tế bào.
b. Tính thấm có chọn lọc của màng tế bào đối với ion.
- CổngK+mở cho cácK+đi ra và giữ lại các anion [-] lại bên trong màng, tạo lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu.
-K+tạo lớp tích điện dương ngoài màng tế bào.
c. Bơm Na- K
- ChuyểnK+từ ngoài vào trong tế bào, làm choK+trong tế bào luôn cao hơn bên ngoài.
- ChuyểnNa+ từ trong tế bào ra ngoài, làm choNa+ngoài tế bào cao hơn trong tế bào.
⇒BơmNa-Kcó bản chất là prôtêin nằm trên màng tế bào. Có vai trò vận chuyển Kali từ bên ngoài trả vào bên trong làm cho nồng độ Kali bên trong luôn cao hơn bên ngoài giúp duy trì điện thế nghỉ.
3. Thí nghiệm điện thế nghỉ
- Cách tiến hành:Để xác định thí nghiệm xác định điện thể nghỉ của tế bào ta tiến hành 3 thí nghiệm sau
Thí nghiêm 1: Chọc 2 vi điện cực đặt trên bề mặt của sợi thần kinh.
Thí nghiệm 2: Chọc 1 vi điện cực qua màng vào sâu trong tế bào, còn 1 vi điện cực đặt trên bề mặt sợi thần kinh thì giữa hai đầu điện cực.
Thí nghiệm 3: Chọc 2 vi điện cực chọc xuyên qua màng.
- Kết quả thí nghiệm: Thí nghiệm 1,3 không có sự chênh lệch về điện thế. Thí nghiệm 2 xuất hiện một hiệu điện thế.
→ Bên trong tế bào và bên ngoài màng tế bào luôn tồn tại một hiệu điện thế.
Hình 1: Đo điện thế nghỉ ở tế bào thần kinh mực ốngKết luận: Điện thế nghỉlà sự chênh lệch về điện thế giữa hai bên màng tế bào khi tế bào không bị kích thích, phía trong màng tế bào tích điện âm so với phía ngoài màng tích điện dương.
Nguyên nhâncó điện thế nghỉ chủ yếu là do:
+ Nồng độ ion kali bên trong cao hơn bên ngoài tế bào.
+ Các cổng kali mở [tính thấm chọn lọc đối với K+] nên các K+ở sát màng tế bào đồng loạt đi từ trong ra ngoài tế bào và tập trung ngay sát mặt ngoài màng tế bào, làm cho mặt ngoài màng tích điện dương so với mặt trong màng tích điện âm.
+ Bơm Na - K vận chuyển K+từ phía bên ngoài trả vào phía bên trong màng tế bảo giúp duy trì nồng độ K+bên trong tế bào cao hơn bên ngoài tế bào.
Bạn đang xem: Cơ chế hình thành điện thế nghỉ
- Kết quả:
+ Kim điện kế lệch đi một khoảng → có sự chênh lệch điện thế giữa trong và ngoài màng.
+ Phía trong màng mang điện âm [−], phía ngoài màng mang điện dương [+]
=> Kết luận: Điện thế nghỉ là sự chênh lệch điện thế giữa hai màng tế bào khi tế bào không bị kích thích, phía bên trong màng mang điện âm so với phía ngoài màng mang điện dương.
- Trị số điện thế nghỉ là rất bé.
- Trị số điện thế nghỉ của các loài khác nhau là khác nhau, các loại tế bào khác nhau cũng khác nhau
Ví dụ: Trị số điện thế nghỉ ở tế bào thần kinh mực ống là −70mV, của tế bào nón trong mắt ong mật là −50mV.
II] CƠ CHẾ HÌNH THÀNH ĐIỆN THẾ NGHỈ.
* Do 3 yếu tố:
- Sự phân bố ion ở hai bên màng và sự di chuyển các ion qua màng tế bào.
- Tính thấm có chọn lọc của màng tế bào đối với ion [cổng ion mở hay đóng].
- Bơm Na – K.
1. Sự phân bố ion, sự di chuyển ion và tính thấm của màng tế bào đối với ion.
- Màng tế bào có tính thấm cao với K+, nên kênh K+ mở cho phép K+ đi từ trong ra ngoài màng.
* Mặt ngoài tích điện dương vì :
- Khi K+ ra ngoài, mang theo điện [+] làm cho trong màng trở nên [-]
- K+ bị lực hút trái dấu trên màng giữ lại, nên không đi xa mà nằm lại sát mặt ngoài màng, làm cho mặt ngoài tích điện [+]
2. Vai trò của bơm Na – K:
+ Làm nhiệm vụ chuyển K+ từ bên ngoài vào bên trong, làm cho nồng độ K+ bên trong màng tế bào luôn cao hơn bên ngoài màng, duy trì điện thế nghỉ.
+ Hoạt động của bơm Na-K tiêu tốn năng lượng.
+ Bơm Na-K còn có vai trò hình thành điện thế hoạt động: Chuyển Na+ từ phía trong ra phía ngoài màng tế bào.
=> Hiểu đơn giản:
- Nồng độ K+ bên trong màng cao hơn bên ngoài màng và kênh K+ mở nên K+ được vận chuyển thụ động từ trong ra ngoài, mang theo điện tích dương.
- Đồng thời, bơm Na-K lại vận chuyển chủ động K+ từ ngoài màng vào trong, duy trì nồng độ cao của K+ bên trong màng, và K+ lại được vận chuyển thụ động ra ngoài.
- Quá trình này lặp lại, duy trì điện thế nghỉ
B- BÀI TẬP VÍ DỤ
Câu 1: Điện thế nghỉ được hình thành chủ yếu do sự phân bố ion
A. Đồng đều, sự di chuyển của ion và tính thấm có chọn lọc của màng tế bào với ion
B. Không đều, sự di chuyển của ion và tính thấm không chọn lọc của màng tế bào với ion
C. Không đều, sự di chuyển của ion theo hướng đi ra và tính thấm có chọn lọc của màng tế bào với ion
D. Không đều, sự di chuyển của ion theo hướng đi vào và tính thấm có chọn lọc của màng tế bào với ion
Đáp án: C
Theo lý thuyết cơ bản.
Câu 2: Trạng thái điện thế nghỉ, ngoài màng mang điện thế dương do
A. Na+ khi ra ngoài màng bị lực hút tĩnh điện ở phía trong của màng nên nằm sát màng
B. K+ khi ra ngoài màng bị lực hút tĩnh điện ở phía trong của màng nên nằm sát màng
C. K+ khi ra ngoài màng tạo cho ở phía trong của màng mang điện tích âm
D. K+ khi ra ngoài màng nên nồng độ của nó cao hơn ở phía trong của màng
Đáp án: B.
Khi K+ ra ngoài, K+ bị lực hút trái dấu trên màng giữ lại, nên không đi xa mà nằm lại sát mặt ngoài màng. làm cho mặt ngoài tích điện [+]
Câu 3: Điện thế nghỉ là sự chênh lệch điện thế giữa hai bên màng tế bào khi tế bào
A. Không bị kích thích, phía trong màng mang điện âm và phía ngoài màng mang điện dương
B. Bị kích thích, phía trong mang mang điện dương và phía ngoài màng mang điện âm
C. Không bị kích thích, phía trong màng mang điện âm và phía ngoài màng mang điện dương
D. Bị kích thích, phía trong màng mang điện âm và phía ngoài màng mang điện dương
Đáp án: C.
Theo lý thuyết cơ bản.
Câu 4: Để duy trì điện thế nghỉ, bơm Na - K chuyển
A. Na+ từ ngoài tế bào vào trong tế bào
B. Na+ từ trong tế bào ra ngoài tế bào
C. K+ từ trong tế bào ra ngoài tế bào
D. K+ từ ngoài tế bào vào trong tế bào.
Đáp án: D.
Bơm Na-K vận chuyển chủ động K+ từ ngoài màng vào trong màng và cần tiêu tốn năng lương ATP.
Câu 5: Ở điện thế nghỉ, nồng độ K+ và Na+ giữa phía trong và phía ngoài màng tế bào như thế nào?
A. Ở trong tế bào, K+ có nồng độ thấp hơn và Na+ có nồng độ cao hơn so với bên ngoài tế bào
B. Ở trong tế bào, nồng độ K+ và Na+ cao hơn so với bên ngoài tế bào
C. Ở trong tế bào, K+ có nồng độ cao hơn và Na+ có nồng độ thấp hơn so với bên ngoài.
Xem thêm: Công Thức Tính Vận Tốc Trung Bình Trong Vật Lý Và Các Câu Hỏi Trắc Nghiệm
D. Ở trong tế bào, nồng độ Na+, K+ thấp hơn bên ngoài tế bào
Đáp án: C.
Theo lý thuyết cơ bản.
C- BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: Trị số điện thế nghỉ ở tế bào thần kinh khổng lồ của mực ống là bao nhiêu?
A. -50mV. B. -70mV. C. -60mV. D. -80mV.
Câu 2: Trong cơ chế hình thành điện thế nghỉ sự phân bố các ion Natri [mM] bên ngoài tế bào là:
A. 15mM. B. 50mM. C. 100mM. D. 150mM.
Câu 3: Vì sao K+ có thể khuếch tán từ trong ra ngoài màng tế bào?
A. Vì cổng K+ mở và nồng độ bên trong màng của K+ cao.
B. Do K+ có kích thước nhỏ.
C. Do K+ mang điện tích dương.
D. Do K+ bị lực đẩy cùng dấu của Na+.
Câu 4: Mặt ngoài của màng tế bào thần kinh ở trạng thái nghỉ ngơi tích điện:
A. Âm B. Trung tính. C. Hoạt động. D. Dương.
Câu 5: Để duy trì điện thế nghỉ, bơm Na - K hoạt động như thế nào?
A. Vận chuyển K+ từ trong tế bào ra ngoài tế bào giúp duy trì nồng độ K+ sát phái ngoài màng tế bào luôn cao và tiêu tốn năng lượng
B. Vận chuyển K+ từ ngoài tế bào vào trong tế bào giúp duy trì nồng độ K+ ở trong tế bào luôn cao và không tiêu tốn năng lượng
C. Vận chuyển K+ từ ngoài tế bào vào trong tế bào giúp duy trì nồng độ K+ ở trong tế bào luôn cao và tiêu tốn năng lượng
D. Vận chuyển Na+ từ trong tế bào ra ngoài tế bào giúp duy trì nồng độ Na+ sát phía ngoài màng tế bào luôn thấp và tiêu tốn năng lượng
Câu 6: Ý nào sau đây không là yếu tố chủ yếu trong cơ chế hình thành điện thế nghỉ?
A. Tính thấm chọn lọc của màng đối với các loại ion.
B. Sự phân bố ion Na+, K+ đồng đều ở hai bên màng.
C. Sự phân bố ion Na+, K+ không đồng đều ở hai bên màng.
D. Bơm Na-K.
Câu 7: Ion nào sau đây đóng vai trò quan trọng trong cơ chế hình thành điện thế nghỉ?
A. Na+. B. K+. C. Cl-. D. Ca2+.
Câu 8: Ở điện thế nghỉ, điện tích của màng trong và màng ngoài như thế nào?
A. Màng trong tích điện dương, màng ngoài tích điện âm.
B. Cả màng trong và màng ngoài tích điện âm.
C. Màng trong tích điện âm, màng ngoài tích điện dương.
D. Cả màng trong và màng ngoài tích điện dương.
Câu 9: Ở trạng thái nghỉ ngơi, màng tb có hiện tượng nào sau đây?
A. Tăng khả năng thấm hút đối với ion K+
B. Hạn chế khả năng thấm hút đối với ion Na+
C. Cho ion K+ và Na+ di chuyển qua lại đồng đều
D. Hạn chế sự di chuyển của ion Na+.
Câu 10: Cho các trường hợp sau:
[1] Cổng K+ và Na+ cùng đóng
[2] Cổng K+ mở và Na+ đóng
[3] Cổng K+ và Na+ cùng mở
[4] Cổng K+ đóng và Na+ mở
Trong những trường hợp trên, trường hợp nào không đúng khi tế bào ở trạng thái nghỉ ngơi là