[Sinh học 11] Điện thế hoạt động và sự lan truyền xung thần kinh

ĐIỆN THẾ HOẠT ĐỘNG VÀ SỰ LAN TRUYỀN XUNG THẦN KINH

A. LÝ THUYẾT CẦN NHỚ

1. Điện thế hoạt động

a. Đồ thị điện thế động:

Tế bào thần kinh mực ống:

Giai đoạn mất phân cực: -70mV
Giai đoạn đảo cực: 35mV
Giai đoạn tái phân cực: -70mV

b. Cơ chế hình thành điện thế động

Giai đoạn mất phân cực
- Khi bị kích thích thì tế bào thần kinh hưng phấn và xuất hiện điện thế hoạt động
- Khi bị kích thích tính thấm của màng thay đổi cổng Na⁺ mở, Na⁺khuếch tán từ ngoài vào trong màng làm trung hòa điện tích âm ở bên trong.
- Dẫn đến điện thế 2 bên màng giảm nhanh từ -70 mV đến 0 mV
Giai đoạn đảo cực
- Các ion Na⁺ mang điện dương đi vào trong không những để trung hòa điện tích âm ở bên trong tế bào, mà các ion Na⁺ còn vào dư thừa.
- Làm cho bên trong mang điện dương (+35 mV) so với bên ngoài mang điện tích âm
Giai đoạn tái phân cực: Bên trong tế bào Na⁺ nhiều nên tính thấm của màng đối với Na⁺ giảm nên cổng Na⁺ đóng. Tính thấm đối với K⁺ tăng nên cổng K⁺ mở rộng làm cho K⁺ khuyếch tán từ trong tế bào ra ngoài nên bên ngoài mang điện tích dương. Khôi phục điện thế nghỉ ban đầu (-70 mV).

2. Sự lan truyền điện thế hoạt động trên sợi thần kinh

a. Điện thế hoạt động lan truyền trên sợi thần kinh không có miêlin

Điện thế hoạt động lan truyền liên tục từ vùng này sang vùng khác kế bên
Điện thế hoạt động lan truyền là do mất phân cực, đảo cực, tái phân cực liên tiếp từ vùng này sang vùng khác trên sợi thần kinh

b. Điện thế hoạt động lan truyền trên sợi thần kinh có miêlin

Điện thế hoạt động lan truyền theo cách nhảy cóc từ eo Ranvie này sang eo Ranvie khác. Do đó tốc độ lan truyền rất nhanh (có mang chất cách điện)
Điện thế hoạt động lan truyền là do mất phân cực, đảo cực, tái phân cực liên tiếp từ eo Ranvie nay sang eo Ranvie khác
Tốc độ lan truyền trên sợi có miêlin nhanh hơn nhiều so với trên sợi không có miêlin.

Điện thế hoạt động trên sợi thần kinh không có miêlin	Điện thế hoạt động trên sợi thần kinh có miêlin
- Liên tục - Do mất phân cực, đảo cực, tái phân cực liên tiếp từ vùng này đến vùng khác - Chậm (thần kinh giao cảm 5m/s)	- Nhảy cóc - Do mất phân cực, đảo cực, tái phân cực từ eo Ranvie này sang eo Ranvie khác - Tốc độ nhanh (thần kinh vận động 120m/s)

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1. Điện thế hoạt động là gì? Điện thế hoạt động được hình thành như thê nào?

Trả lời:

Điện thế hoạt động là sự biến đổi điện thế nghỉ ở màng tế bào từ phân cực sang mất phân cực, đảo cực và tái phân cực.
Điện thế hoạt động được hình thành như sau:
- Giai đoạn mất phân cực: Khi bị kích thích, tính thấm của màng tế bào thay đổi, cổng Na⁺ mở nên Na⁺ khuếch tán từ phía ngoài vào phía trong màng. Do các ion Na lích điện dương nên khi vào làm trung hòa điện tích âm ở bên trong tế bào dẫn đến sự chênh lệch điện thế ở hai bên màng tế bào giảm nhanh từ 70mV tới 0mV
- Giai đoạn đảo cực: Các ion Na tích điện dương đi vào trong không những đủ để làm trung hòa điện tích âm ở bên trong mà các ion Na còn vào dư thừa dẫn đến bên trong màng tích điện dương (+35mV) so với bên ngoài màng tích điện âm.
- Giai đoạn tái phân cực: Do bên trong màng lúc này tích điện dương nên tính thấm của màng đối với Na⁺ giảm, cổng Na⁺ đóng lại. Tính thấm của màng đối với K⁺ lúc này tăng lên, cổng K mở rộng ra. Vì vậy, K⁺ khuếch tán từ trong ra ngoài màng làm cho bên ngoài màng trở nên tích điện đương so với bên trong tích điện âm và khôi phục lại điện thế nghỉ ban đầu -70mV.

Câu 2. So sánh cách lan truyền của xung thần kinh trên sợi thần kinh không có bao miêlin và có bao miêlin.

Trả lời:

Trên sợi thần kinh không có bao miêlin, xung thần kinh lan truyền liên tục từ vàng này sang vàng khác.
Trên sợi thần kinh có bao miêlin, xung thần kinh lan truyền theo cách nhảy cóc, từ co Ranvie này sang eo Ranvie khác. Do lan truyền theo lối nhảy cóc nên tốc độ lan truyền nhanh hơn so với trên sợi thần kinh không có bao miêlin.

Câu 3: Ở giai đoạn mất phân cực và giai đoạn đảo cực, loại ion nào đi qua màng tế bào và sự di chuyển của ion đó có tác dụng gì? Ở giai đoạn tái phân cực, loại ion nào đi qua màng tế bào và sự di chuyển của ion đó có tác dụng gì?

Lời giải:

- Ở giai đoạn mất phân cực và đảo cực, ion Na⁺ đi qua màng tế bào. Ion Na⁺ đi qua được màng tế bào do cổng Na⁺ mở và do sự chênh lệch nồng độ ion Na⁺ ở hai bên màng tế bào (nồng độ Na⁺ bên ngoài tế bào co hơn bên trong tế bào). Do ion Na⁺ tích điện dương đi qua màng tế bào vào trong tế bào làm trung hòa điện tích âm ở mặt trong tế bào (ứng với giai đoạn mất phân cực). Do lượng ion Na⁺ vào trong màng quá nhiều làm cho mặt trong của màng tế bào trở nên dương hơn so với mặt ngoài âm. Như vậy màng tế bào đã đảo cực thành trong dương, ngoài âm (ứng với giai đoạn đảo cực).

- Ở giai đoạn tái phân cực ion K⁺ đi qua màng tế bào ra bên ngoài do cổng K⁺luôn mở. Ion K⁺ mang điện tích dương nên nó làm cho mặt trong của màng tế bào lại trở nên âm so với mặt ngoài → Tái phân cực.

Câu 4: Tại sao xung thần kinh lan truyền trên sợi thần kinh có bao miêlin theo cách nhảy cóc? Xung thần kinh lan truyền theo các bó sợi thần kinh có bao miêlin từ vỏ não xuống đến các cơ ngón chân làm ngón chân co lại. Hãy tính thời gian xung thần kinh lan truyền từ vỏ não xuống ngón chân (cho biết chiều cao của người nào đó là 1,6m; tốc độ lan truyền là 100m/giây)

Lời giải:

- Xung thần kinh lan truyền trên sợi thần kinh có bao miêlin theo cách nhảy cóc vì: bao miêlin có bản chất là phôtpholipit có tính chất cách điện nên không thể khử cực và đảo cực ở vùng có bao miêlin được. Xung thần kinh lan truyền theo cách nhảy cóc từ eo Ranvie này sang eo Ranvie khác.

→ Như vậy xung thần kinh lan truyền theo cách nhảy cóc là do mất phân cực, đảo cực và tái phân cực liên tiếp từ eo Ranvie này sang eo Ranvie khác.

- Thời gian xung thần kinh lan truyền từ vỏ não xuống ngón chân là: 1,6 : 100 = 16.10^-3 giây.

C. BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1. Sự lan truyền xung thần kinh trên sợi có bao miêlin “nhảy cóc” vì

A. Sự thay đổi tính thấm của màng chỉ xảy ra tại các eo Ranvie

B. Đảm bảo cho sự tiết kiệm năng lượng

C. Giữa các eo Ranvie, sợi trục bị bao bằng bao miêlin cách điện

D. Tạo cho tốc độ truyền xung quanh

Câu 2. Trong điện thế hoạt động xảy ra giai đoạn tái phân cực vì

A. Na⁺ đi vào ồ ạt làm phía ngoài màng tế bào tích điện âm và phái trong màng tế bào tích điện âm

B. K⁺ đi ra ồ ạt làm phía ngoài tế bào tích điện dương và phía trong màng tế bào tích điện âm

C. Na⁺ đi vào ồ ạt làm phái ngoài màng tế bào tích điện dương và phái trong màng tế bào tích điện âm

D. Na⁺ đi vào ồ ạt làm phía ngoài màng tế bào tích điện âm và phía trong màng tế bào tích điện dương

Câu 3. Trong điện thế hoạt động xảy ra giai đoạn mất phân cực vì

A. K⁺ đi vào trong tế bào làm trung hòa điện tích âm phía trong màng tế bào

B. Na⁺ đi vào trong tế bào làm trung hòa điện tích âm phía trong màng tế bào

C. K⁺ đi ra ngoài tế bào làm trung hòa điện tích phía ngoài màng tế bào

D. Na⁺ đi ra ngoài tế bào làm trung hòa điện tích phía ngoài màng tế bào

Câu 4. Điểm khác biệt của sự lan truyền xung thần kinh trên sợi trục có bao miêlin so với sợi trục không có bao miêlin là dẫn truyền theo lối “nhảy cóc”

A. Chậm và tốn ít năng lượng

B. Chậm và tốn nhiều năng lượng

C. Nhanh và tốn ít năng lượng

D. Nhanh và tốn nhiều năng lượng

Câu 5. Trên sợi trục không có bao miêlin, xung thần kinh lan truyền liên tục từ vùng này sang vùng khác do

A. Mất phân cực đến tái phân cực rồi đảo cực

B. Đảo cực đến mất phân cực rồi tái phân cực

C. Mất phân cực đến đảo cực rồi tái phân cực

D. Mất phân cực đến tái phân cực rồi đảo cực

Câu 6. Trong điện thế hoạt động xảy ra giai đoạn đảo cực vì

A. K⁺ đi ra nhiều, làm phía ngoài màng tế bào tích điện dương và phía trong màng tế bào tích điện âm

B. K⁺ đi vào còn dư thừa, làm phía trong màng tế bào tích điện dương và mặt ngoài tích điện âm

C. Na⁺ ra nhiều, làm phía ngoài màng tế bào tích điện dương và phía trong màng tế bào tích điện âm

D. Na⁺ đi vào còn dư thừa, làm phía trong màng tế bào tích điện dương và phía ngoài màng tế bào tích điện âm

Câu 7. Cho các trường hợp sau:

(1) Diễn truyền theo lối “nhảy cóc” từ eo Ranvie này sang eo Ranvie khác

(2) Sự thay đổi tính chất màng chỉ xảy ra tại các eo

(3) Dẫn truyền nhanh và tốn ít năng lượng

(4) Nếu kích thích tại điểm giữa sợi trục thì lan truyền chỉ theo một hướng

Sự lan truyền xung thần kinh trên sợi trục có bao miêlin có những đặc điểm nào?

A. (1) và (4) B. (2), (3) và (4)

C. (2) và (4) D. (1), (2) và (3)

Câu 8. Xung thần kinh xuất hiện và lan truyền trên trục sợi thần kinh có bao miêlin

(1) tuân theo quy luật “tất cả hoặc không”

(2) theo lối nhảy cóc nên tốc độ dẫn truyền nhanh

(3) tốn ít năng lượng hơn trên sợi không có bao miêlin

(4) có biên độ giảm dần khi chuyển qua eo Ranvie

(5) không thay đổi điện thế khí lan truyền suốt dọc sợi trục

Tổ hợp nào sau đây là đúng với xung thần kinh có bao miêlin?

A. (1), (2), (3) và (4)

B. (1), (2), (3) và (5)

C. (1), (2), (4) và (5)

Câu 9. Cường độ kích thích lên sợi trục của một nơ-ron tăng sẽ làm cho

A. Biên độ của điện thế hoạt động tăng

B. Tần số điện thế hoạt động tạo ra tăng

C. Thời gian xuất hiện điện thế hoạt động tăng

D. Tốc độ lan truyền điện thế hoạt động tăng

Câu 10. Xung thần kinh xuất hiện

A. Khi xuất hiện điện thế hoạt động

B. Tại thời điểm sắp xuất hiện điện thế hoạt động

C. Tại thời điểm chuyển giao giữa điện thế nghỉ sang điện thế hoạt động

D. Sau khi xuất hiện điện thế hoạt động

Câu 11. Có bao nhiếu ý sau đây đúng về bơm Na – K?

(1) Bơm Na – K là các chất vận chuyển (bản chất là protein) có trên màng tế bào

(2) Có nhiệm vụ chuyển K⁺ từ phía ngoài tế bào trả vào phía trong màng tế bào làm cho nồng độ K⁺ ở bên trong tế bào luôn cao hơn ở bên ngoài tế bào, vì vậy duy trì được điện thế nghỉ

(3) Có nhiệm vụ chuyển Na⁺ từ phía ngoài tế bào trả vào phía trong màng tế bào làm cho nồng độ Na⁺ ở bên trong tế bào luôn cao hơn ở bên ngoài tế bào, vì vậy duy trì được điện thế nghỉ

(4) Hoạt động của bơm Na – K tiêu tốn năng lượng. Năng lượng do ATP cung cấp

(5) Bơm Na – K còn có vai trò trong cơ chế hình thành điện thế hoạt động. Bơm này chuyển Na⁺ từ phía trong tế bào trả ra phía ngoài màng tế bào trong trường hợp điện thế hoạt động xuất hiện

Phương án trả lời đúng là:

A. 2 B. 3 C. 4 D. 5

ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM