關(guān)于“組織液中Na+濃度增大時(shí),神經(jīng)元的靜息電位有沒有變化”的辨析

1、關(guān)于“組織液中Na+濃度增大時(shí)，神經(jīng)元靜息電位有沒有變化”的辨析2009年江蘇卷2下列有關(guān)神經(jīng)興奮的敘述，正確的是 ( D )A靜息狀態(tài)時(shí)神經(jīng)元的細(xì)胞膜內(nèi)外沒有離子進(jìn)出B組織液中Na+濃度增大，則神經(jīng)元的靜息電位減小C突觸間隙中的神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)主動(dòng)運(yùn)輸穿過突觸后膜而傳遞興奮D神經(jīng)纖維接受刺激產(chǎn)生的興奮以電信號(hào)的形式傳導(dǎo)2 質(zhì)疑：組織液中Na+濃度增大時(shí)，神經(jīng)元的靜息電位有變化嗎。冰河的觀點(diǎn):組織液中Na+濃度增大時(shí)，神經(jīng)元的靜息電位沒有變化。證據(jù)如下：(2009·山東卷·8)如圖表示槍烏賊離體神經(jīng)纖維在Na+濃度不同的兩種海水中受刺激后的膜電位變化情況。下列描述錯(cuò)誤的

2、是(C)A。曲線a代表正常海水中膜電位的變化B。兩種海水中神經(jīng)纖維的靜息電位相同C。低Na+海水中神經(jīng)纖維靜息時(shí)，膜內(nèi)Na+濃度高于膜外D。正常海水中神經(jīng)纖維受刺激時(shí)，膜外Na+濃度高于膜內(nèi)從題目中所包含的信息可以看出：在刺激前，在a和b兩種海水中神經(jīng)纖維的靜息電位相同。原因分析：根據(jù)Hodgkin與Katz的離子學(xué)說和教材對(duì)K+和Na+分布狀況的敘述：K+（Na+）在維持細(xì)胞內(nèi)（外）滲透壓中具有決定作用，兩者在細(xì)胞膜的分布是不均勻的。細(xì)胞靜息時(shí)，膜對(duì)K+通透性大，對(duì)Na+通透性很小，對(duì) A- (A-表示帶負(fù)電的蛋白質(zhì)基團(tuán)，僅存在于膜內(nèi))幾乎沒有通透性。此時(shí)，K+順濃度差由膜內(nèi)向膜外流動(dòng)，每流

3、出一個(gè)K+，細(xì)胞外便增加一個(gè)正電荷，相應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電荷，隨著K+的外流，正負(fù)電荷之間產(chǎn)生的電場(chǎng)力會(huì)阻止K+的繼續(xù)外流，當(dāng)促使K+外流的濃度差力與阻止K+外流的電場(chǎng)力達(dá)到平衡時(shí)， K+的凈移動(dòng)就會(huì)等于零，此時(shí)，細(xì)胞膜兩側(cè)穩(wěn)定的電位差即為靜息電位，也稱為K+的平衡電位，由此可見，靜息電位實(shí)質(zhì)是K+外流形成的電化學(xué)平衡電位，和Na+在細(xì)胞外的濃度無關(guān)。靜息電位主要受細(xì)胞內(nèi)外K+濃度的影響：如細(xì)胞外K+濃度增高，K+濃度差減小，向外擴(kuò)散的動(dòng)力減弱，K+外流減少，靜息電位減小（即膜內(nèi)外的電位差變?。Ｈ缂?xì)胞外的K+濃度降低，將引起靜息電位增大（即膜內(nèi)外的電位差變大）。09上海生物試題28 神經(jīng)

4、電位的測(cè)量裝置如右上圖所示，其中箭頭表示施加適宜刺激，陰影表示興奮區(qū)域。用記錄儀記錄A、B兩電極之間的電位差，結(jié)果如右側(cè)曲線圖。若將記錄儀的A、B兩電極均置于膜外，其它實(shí)驗(yàn)條件不變，則測(cè)量結(jié)果是解析：本題干曲線圖表示的意義僅是興奮在A電極處的變化過程,即A電極處的靜息狀態(tài)興奮狀態(tài)和恢復(fù)靜息狀態(tài)過程中AB兩電極之間電位差變化.而選擇項(xiàng)C卻是興奮由A至B傳導(dǎo)過程中AB兩電極之間的電位差變化。選擇項(xiàng)C的結(jié)果其實(shí)就是兩次選擇的參考電勢(shì)不一樣造成的。當(dāng)“用記錄儀記錄A、B兩電極之間的電位差”時(shí)候，當(dāng)A興奮又恢復(fù)為常態(tài)過程中，B電極為參考電極，出現(xiàn)選擇項(xiàng)C的左邊那段；當(dāng)B興奮又恢復(fù)為常態(tài)過程中，A電極為參

5、考電極，出現(xiàn)選擇項(xiàng)C的右邊那段。根據(jù)題干和課本離子流動(dòng)方向的的信息，當(dāng)膜內(nèi)為正電位時(shí)候，相應(yīng)的膜外位置會(huì)出現(xiàn)負(fù)電位。因此，在神經(jīng)沖動(dòng)從左往右傳導(dǎo)過程中，A和B都先后都會(huì)出現(xiàn)負(fù)電位，A和B之間兩次產(chǎn)生電位差且方向相反。在A興奮又恢復(fù)為常態(tài)且B還沒有興奮的時(shí)間，A和B是等電勢(shì)，所以選擇項(xiàng)C的兩個(gè)波峰之間有一段零電勢(shì)差的時(shí)期。神經(jīng)電位的相關(guān)高考試題歸類解讀神經(jīng)細(xì)胞的電位變化日益成為各套高考試題集中考查的熱點(diǎn)。原因是電位變化能夠綜合考查考生對(duì)“興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)”及其相關(guān)知識(shí)掌握的透徹和靈活程度。而另外可以綜合的考查物理學(xué)的電位變化，數(shù)學(xué)模型的概括統(tǒng)一。所以，現(xiàn)將近年高考試題中的相關(guān)問題做一梳理和

6、比較，希望能夠?qū)Υ祟悊栴}清晰思路，深入理解。一、有關(guān)電位變化機(jī)理的背景知識(shí)1.靜息電位由于神經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)外各種電解質(zhì)離子濃度不同，膜外鈉離子濃度高，膜內(nèi)鉀離子濃度高，而神經(jīng)細(xì)胞膜對(duì)不同離子的通透性各不相同。神經(jīng)細(xì)胞膜在靜息時(shí)對(duì)鉀離子的通透性大，對(duì)鈉離子的通透性小，膜內(nèi)的鉀離子擴(kuò)散到膜外，而膜內(nèi)的負(fù)離子卻不能擴(kuò)散出去，膜外的鈉離子也不能擴(kuò)散進(jìn)來。所以，膜內(nèi)為負(fù)，膜外為正（極化狀態(tài)）。2.動(dòng)作電位在神經(jīng)纖維膜上有兩種離子通道，一種是鈉離子通道，一種是鉀離子通道。當(dāng)神經(jīng)某處受到刺激時(shí)會(huì)使鈉通道開放，于是膜外的鈉離子在短期內(nèi)大量涌入膜內(nèi)，該處極化狀態(tài)被破壞，變成了內(nèi)正外負(fù)（反極化）。但在很短的時(shí)期內(nèi)鈉通

7、道又重新關(guān)閉，鉀通道隨之開放，鉀離子又很快涌出膜外，使得膜電位又恢復(fù)到原來外正內(nèi)負(fù)的狀態(tài)。右圖即為整個(gè)過程的電位變化曲線。接著，在短時(shí)間內(nèi)，神經(jīng)纖維膜又恢復(fù)到原來的外正內(nèi)負(fù)狀態(tài)極化狀態(tài)。去極化、反極化和復(fù)極化的過程，也就是動(dòng)作電位負(fù)電位的形成和恢復(fù)的過程，全部過程只需數(shù)毫秒的時(shí)間。3.測(cè)定電位的方法科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種槍烏賊大神經(jīng)，具有的粗大的神經(jīng)纖維。又發(fā)現(xiàn)了一種玻璃管微電極，很細(xì)到尖端直徑1m（只有05m），管內(nèi)充以KCl溶液，插入神經(jīng)纖維膜內(nèi)，另一個(gè)電極放在膜外為參考電極，兩電極連接到電位儀測(cè)定極間電位差。發(fā)現(xiàn)未受刺激時(shí)的外正內(nèi)負(fù)為靜息電位，此狀態(tài)時(shí)神經(jīng)纖維膜內(nèi)的電位低于膜外的電位。也就是說

8、，膜屬于極化狀態(tài)（有極性的狀態(tài)）。受刺激后形成的外負(fù)內(nèi)正為動(dòng)作電位。不管是靜息電位還是動(dòng)作電位均為跨膜電勢(shì)差。 二、幾種高考典型試題的分類解讀題型一：神經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)外電位變化【典型題例】：（2003年上海卷）將離體神經(jīng)置于不同鈉離子濃度的生理鹽水中，給予一定刺激后，下圖中能正確反映膜電位變化與鈉離子濃度關(guān)系的是（    ）【試題解讀】：生理鹽水中的離體神經(jīng)，給予一定刺激后，可以出現(xiàn)膜電位變化，出現(xiàn)動(dòng)作電位。鈉離子濃度越高，內(nèi)流量就越大，形成的動(dòng)作電位電位峰值就越大，則膜電位變化就越大?？梢?，神經(jīng)細(xì)胞膜外的膜電位變化和鈉離子濃度成正相關(guān)。D曲線正確

9、?！镜湫皖}例】：（2010年課標(biāo)卷）將神經(jīng)細(xì)胞置于相當(dāng)于細(xì)胞外液的溶液(溶液S)中，可測(cè)得靜息電位。給予細(xì)胞一個(gè)適宜的刺激，膜兩側(cè)出現(xiàn)一個(gè)暫時(shí)性的電位變化，這種膜電位變化稱為動(dòng)作電位。適當(dāng)降低溶液S中的Na+濃度，測(cè)量該細(xì)胞的靜息電位和動(dòng)作電位，可觀察到（）A靜息電位值減小             B靜息電位值增大C動(dòng)作電位峰值升高            D動(dòng)作電位峰

10、值降低【試題解讀】：靜息電位的形成是因?yàn)樯窠?jīng)細(xì)胞內(nèi)的鉀離子外流，動(dòng)作電位的形成是因?yàn)樯窠?jīng)細(xì)胞外的鈉離子的內(nèi)流導(dǎo)致。降低了外液中的Na+濃度，必然使得Na+內(nèi)流減少，則動(dòng)作電位的峰值就降低?！窘忸}啟示】：從兩道試題可以概括：神經(jīng)細(xì)胞的動(dòng)作電位變化是在穩(wěn)定的生理鹽水溶液中進(jìn)行的膜電位變化。外界鈉離子濃度不同，所產(chǎn)生的膜電位差也不同，動(dòng)作電位的峰值就不同，兩者呈現(xiàn)正相關(guān)增長(zhǎng)。題型二、電流表指針偏轉(zhuǎn)推理【典型題例3】：(2007廣東卷/多選)神經(jīng)細(xì)胞在靜息時(shí)具有靜息電位，受到適宜刺激時(shí)可迅速產(chǎn)生能傳導(dǎo)的動(dòng)作電位，這兩種電位可通過儀器測(cè)量。A、B、C、D均為測(cè)量神經(jīng)纖維靜息電位示意圖，正確的是（

11、0;    ）【試題解讀】靜息電位是指細(xì)胞未受刺激時(shí)，存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。不管是靜息電位還是動(dòng)作電位均為跨膜電勢(shì)差。所以，B、D選項(xiàng)不是靜息電位測(cè)量方法。而A左側(cè)的內(nèi)膜為負(fù)，右側(cè)膜外為正，電表指針向左偏轉(zhuǎn)；C選項(xiàng)右側(cè)的內(nèi)膜為負(fù)，左側(cè)膜外為正，電表指針向右偏轉(zhuǎn)。正確選AC?！镜湫皖}例4】：（2010年浙江卷）下圖-依次表示蛙坐骨神經(jīng)受到刺激后的電位變化過程。下列分析正確的是（）A圖表示甲乙兩個(gè)電極處的膜外電位的大小與極性不同B圖表示甲電極處的膜處于去極化過程，乙電極處的膜處于極化狀態(tài)C圖表示甲電極處的膜處于復(fù)極化過程，乙電極處的膜處于反極化狀態(tài)D

12、圖表示甲電乙兩個(gè)電極處的膜均處于極化狀態(tài)【試題解讀】：要注意審題不細(xì)致導(dǎo)致錯(cuò)誤（有資料解析偏誤），這五個(gè)指針變化圖是神經(jīng)受到刺激后的電位變化的連續(xù)過程電位變化圖，即指針由中間而右偏，回中間，再向左，最后回到中間。圖指針不偏轉(zhuǎn)，說明甲和乙都為極化狀態(tài)且電位大小相同，A錯(cuò)；圖指針右偏，說明電流方向?yàn)榧滓?，受刺激部位為乙?cè)，甲為極化狀態(tài)，乙為反極化狀態(tài)，處于去極化過程，B錯(cuò)；中指針偏回中間，說明興奮傳到了中點(diǎn)，甲和乙都為極化狀態(tài)；圖指針左偏，興奮傳到甲處，甲膜外為負(fù)，電流方向?yàn)橐壹?，處于反極化狀態(tài)，乙膜外為正，處于極化狀態(tài)，C錯(cuò)；指針偏回中間，說明甲乙都回到極化狀態(tài)，所以答案為D?！镜湫皖}例】右圖表

13、示神經(jīng)元聯(lián)系的一種形式，與此相關(guān)的表述正確的是    ()A刺激a處，會(huì)導(dǎo)致b處連續(xù)興奮或抑制，c處也發(fā)生電位變化B刺激b處，不會(huì)引起a和c處發(fā)生電位變化C刺激c處，a和b處都會(huì)產(chǎn)生興奮D刺激a處，b、c同時(shí)產(chǎn)生興奮或抑制【試題解讀】興奮在神經(jīng)元之間的傳遞是單向的，只能由一個(gè)神經(jīng)元的軸突末端傳遞到下一個(gè)神經(jīng)元的細(xì)胞體或樹突。當(dāng)刺激a處時(shí)，興奮方向ab外、還有c環(huán)形路徑，因處興奮，形成興奮傳導(dǎo)的環(huán)形回路而反復(fù)循環(huán)，處相繼又連續(xù)興奮或抑制，選項(xiàng)正確；因?yàn)榕d奮繞一圈傳遞至c處時(shí)，還要經(jīng)過一個(gè)突觸，興奮通過突觸時(shí)有一個(gè)時(shí)間距離，b處產(chǎn)生電位變化在先，c處在后。刺激b處，c

14、處會(huì)發(fā)生興奮或抑制，而無法逆突觸的反向傳導(dǎo)到a處，沒有電位變化。刺激c處，同樣a沒有反應(yīng)，b處有反應(yīng)。【解題啟示】：要注重刺激神經(jīng)纖維后的電位連續(xù)性變化過程；要梳理清楚幾個(gè)關(guān)系：極化狀態(tài)、去極化過程、反極化狀態(tài)、復(fù)極化過程的關(guān)系如；注意神經(jīng)纖維靜息電位測(cè)量方法與結(jié)果判斷；注意神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)方向和突觸間的單向傳導(dǎo)。題型三、膜電位變化的坐標(biāo)曲線【典型題例】：（2009年安徽卷）離體神經(jīng)纖維某一部位受到適當(dāng)刺激時(shí)，受刺激部位細(xì)胞膜兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)性的電位變化，產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)。圖示該部位受刺激前后，膜兩側(cè)電位差的變化。圖中a線段表示       

15、;電位；b點(diǎn)膜兩側(cè)的電位差為        ，此時(shí)Na+        （內(nèi)、外）流?！驹囶}解讀】靜息電位時(shí)，因?yàn)槟?nèi)是負(fù)電位，受刺激后，電位出現(xiàn)反極化過程，所以曲線向上走向，直至到達(dá)軸正值；到達(dá)峰值后，下降到軸負(fù)值，最后復(fù)極化，恢復(fù)到原初的靜息電位的極化狀態(tài)。b點(diǎn)交于軸，說明膜兩側(cè)的電位差為0mV。此時(shí)，仍然在去極化過程中，Na+仍然內(nèi)流?！镜湫皖}例】：（2009年山東卷）右圖表示槍烏賊離體神經(jīng)纖維在Na+濃度不同的兩種海水中受刺激后

16、的膜電位變化情況。下列描述錯(cuò)誤的是（   ）A曲線a代表正常海水中膜電位的變化B兩種海水中神經(jīng)纖維的靜息電位相同C低Na+海水中神經(jīng)纖維靜息時(shí)，膜內(nèi)Na+濃度高于膜外D正常海水中神經(jīng)纖維受刺激時(shí)，膜外Na+濃度高于膜內(nèi) 【試題解讀】曲線a完全符合動(dòng)作電位曲線圖，代表正常海水中膜電位的變化，正確。兩條曲線的起點(diǎn)與終點(diǎn)的膜電位值相同，則說明兩種海水中神經(jīng)纖維的靜息電位相同，正確。低Na+海水中神經(jīng)纖維靜息時(shí)，仍然鉀離子通道打開，向外流，而Na+主要位于膜外，比膜內(nèi)濃度高，正確。正常海水中神經(jīng)纖維受刺激時(shí)，膜外Na+通道打開，大量?jī)?nèi)流，導(dǎo)致膜內(nèi)濃度高于膜外，答

17、案為D?！镜湫皖}例8】（2009年上海卷）神經(jīng)電位的測(cè)量裝置如右圖所示，其中箭頭表示施加適宜刺激，陰影表示興奮區(qū)域。用記錄儀記錄A、B兩電極之間的電位差，結(jié)果如右側(cè)曲線圖。若將記錄儀的A、B兩電極均置于膜外，其它實(shí)驗(yàn)條件不變，則測(cè)量結(jié)果是（   ）【試題解讀】右上圖施加刺激時(shí)，電流傳到A，A為正電位，B為正電位。若將記錄儀兩電極均置于膜外，施加刺激，A為負(fù)電位，B為正電位，電位差為負(fù)，曲線向負(fù)軸延伸；然后恢復(fù)到A、B兩處都是正電位，電位差為0；電流到B時(shí)，A為正電位，B為負(fù)電位，電位差為正，然后又恢復(fù)為原0電位差。答案為C?！窘忸}啟示】：注意神經(jīng)細(xì)胞外的鈉離子的濃

18、度和電位變化之間的關(guān)系。注意電流表的兩個(gè)電極的連接位置，放于膜內(nèi)外而導(dǎo)致的電流方向和曲線方向不同；還要注重刺激后電位變化的方向性。三、同類電位變化題型的變式拓展【變式拓展】神經(jīng)遞質(zhì)的主要作用機(jī)制，是通過與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，直接或間接調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上離通道的開啟或關(guān)閉，造成離子通透性的改變，進(jìn)而改變細(xì)胞膜電位。假如某一神經(jīng)遞質(zhì)會(huì)使細(xì)胞膜上的氯離子通道開啟，使氯離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，由此會(huì)（）A使細(xì)胞膜膜內(nèi)電位變正 B使鈉離子通道開放C使膜電位差維持不變 D抑制細(xì)胞興奮【變式拓展】下圖是反射弧的局部結(jié)構(gòu)示意圖，刺激c點(diǎn)，檢測(cè)各位點(diǎn)電位變化。下列說法錯(cuò)誤的是（    ）A若檢測(cè)到b、d點(diǎn)有電位變化，說明興奮在同一神經(jīng)元上是雙向傳導(dǎo)的B興奮由c傳導(dǎo)到e時(shí)，發(fā)生電信號(hào)一化學(xué)信號(hào)_電信號(hào)的轉(zhuǎn)換Ca處檢測(cè)不到電位變化，是由于突觸前膜釋放的是抑制性遞質(zhì)D電表不偏轉(zhuǎn)，電表偏轉(zhuǎn)兩次【變式拓展3】（2010年海南卷）將記錄儀（R）的兩個(gè)電極置于某一條結(jié)構(gòu)和功能完好的神經(jīng)表面，如下圖，給該神經(jīng)一個(gè)適宜的刺激使其產(chǎn)生興奮，可在R上記錄到電位的變化。能正確反映從刺激開