Cơ chế hình thành điện thế nghỉ là gì?

Cơ chế hình thành điện thế nghỉ là gì? được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Sinh học lớp 11. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

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.

1. Điện thế nghỉ là gì?

- Điện thế nghỉ là điện thế màng tương đối ổn định của các tế bào đang "nghỉ" (chưa hoạt động), trái với các hiện tượng điện hóa cụ thể khác là điện thế hoạt động và điện thế cấp độ.

- Ngoài hai loại sau, xảy ra ở các tế bào có thể hưng phấn (tế bào thần kinh, cơ và một số tế bào tiết ở tuyến), điện thế màng trong phần lớn các tế bào không hưng phấn cũng 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 về tính thấm của màng với ion kali, natri, calci và chloride, những thay đổi này có được từ việc phối hợp trong hoạt động chức năng của các kênh ion và bơm ion khác 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.

+ Bơm Na- K

Sự phân bố ion ở hai bên màng tế bào và sự di chuyển của các ion qua màng tế bào.

- Nồng độ ion K⁺ bên trong tế bào cao hơn bên ngoài tế bào → K⁺ có xu hướng di chuyển ra ngoài tế bào.

- Nồng độ ion Na⁺ bên trong tế bào thấp hơn bên ngoài tế bào → Na⁺ có xu hướng di chuyển vào trong tế bào.

Tính thấm có chọn lọc của màng tế bào đối với ion.

- Cổng K⁺ mở cho các K⁺ 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.

Bơm Na- K

- Chuyển K⁺ từ ngoài vào trong tế bào, làm cho K⁺ trong tế bào luôn cao hơn bên ngoài.

- Chuyển Na⁺ từ trong tế bào ra ngoài, làm cho Na⁺ ngoài tế bào cao hơn trong tế bào.

⇒ Bơm Na- K có 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 nghiệm 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 ống

Kết luận: Điện thế nghỉ là 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 nhân có 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 bào giúp duy trì nồng độ K⁺ bên trong tế bào cao hơn bên ngoài tế bào.

--------------------------

Như vậy VnDoc đã giới thiệu các bạn tài liệu Cơ chế hình thành điện thế nghỉ là gì? Mời các bạn tham khảo thêm tài liệu: Trắc nghiệm môn Sinh học lớp 11, Giải bài tập Sinh học 11, Giải SBT Sinh 11, Chuyên đề Sinh học lớp 11, Tài liệu học tập lớp 11, ngoài ra các bạn học sinh có thể tham khảo thêm đề học kì 1 lớp 11 và đề thi học kì 2 lớp 11 mới nhất được cập nhật.