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

1、關于“組織液中Na+濃度增大時，神經(jīng)元靜息電位有沒有變化”的辨析2009年江蘇卷2下列有關神經(jīng)興奮的敘述，正確的是 ( D )A靜息狀態(tài)時神經(jīng)元的細胞膜內外沒有離子進出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)遞質經(jīng)主動運輸穿過突觸后膜而傳遞興奮D神經(jīng)纖維接受刺激產(chǎn)生的興奮以電信號的形式傳導2 質疑：組織液中Na+濃度增大時，神經(jīng)元的靜息電位有變化嗎。冰河的觀點:組織液中Na+濃度增大時，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，膜內Na+濃度高于膜外D。正常海水中神經(jīng)纖維受刺激時，膜外Na+濃度高于膜內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的離子學說和教材對K+和Na+分布狀況的敘述：K+（Na+）在維持細胞內（外）滲透壓中具有決定作用，兩者在細胞膜的分布是不均勻的。細胞靜息時，膜對K+通透性大，對Na+通透性很小，對 A- (A-表示帶負電的蛋白質基團，僅存在于膜內)幾乎沒有通透性。此時，K+順濃度差由膜內向膜外流動，每流

3、出一個K+，細胞外便增加一個正電荷，相應的細胞內便產(chǎn)生一個負電荷，隨著K+的外流，正負電荷之間產(chǎn)生的電場力會阻止K+的繼續(xù)外流，當促使K+外流的濃度差力與阻止K+外流的電場力達到平衡時， K+的凈移動就會等于零，此時，細胞膜兩側穩(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，靜息電位實質是K+外流形成的電化學平衡電位，和Na+在細胞外的濃度無關。靜息電位主要受細胞內外K+濃度的影響：如細胞外K+濃度增高，K+濃度差減小，向外擴散的動力減弱，K+外流減少，靜息電位減?。茨韧獾碾娢徊钭冃。?。如細胞外的K+濃度降低，將引起靜息電位增大（即膜內外的電位差變大）。09上海生物試題28 神經(jīng)

4、電位的測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，結果如右側曲線圖。若將記錄儀的A、B兩電極均置于膜外，其它實驗條件不變，則測量結果是解析：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)和恢復靜息狀態(tài)過程中AB兩電極之間電位差變化.而選擇項C卻是興奮由A至B傳導過程中AB兩電極之間的電位差變化。選擇項C的結果其實就是兩次選擇的參考電勢不一樣造成的。當“用記錄儀記錄A、B兩電極之間的電位差”時候，當A興奮又恢復為常態(tài)過程中，B電極為參考電極，出現(xiàn)選擇項C的左邊那段；當B興奮又恢復為常態(tài)過程中，A電極為參

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

6、比較，希望能夠對此類問題清晰思路，深入理解。一、有關電位變化機理的背景知識1.靜息電位由于神經(jīng)細胞膜內外各種電解質離子濃度不同，膜外鈉離子濃度高，膜內鉀離子濃度高，而神經(jīng)細胞膜對不同離子的通透性各不相同。神經(jīng)細胞膜在靜息時對鉀離子的通透性大，對鈉離子的通透性小，膜內的鉀離子擴散到膜外，而膜內的負離子卻不能擴散出去，膜外的鈉離子也不能擴散進來。所以，膜內為負，膜外為正（極化狀態(tài)）。2.動作電位在神經(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。當神經(jīng)某處受到刺激時會使鈉通道開放，于是膜外的鈉離子在短期內大量涌入膜內，該處極化狀態(tài)被破壞，變成了內正外負（反極化）。但在很短的時期內鈉通

7、道又重新關閉，鉀通道隨之開放，鉀離子又很快涌出膜外，使得膜電位又恢復到原來外正內負的狀態(tài)。右圖即為整個過程的電位變化曲線。接著，在短時間內，神經(jīng)纖維膜又恢復到原來的外正內負狀態(tài)極化狀態(tài)。去極化、反極化和復極化的過程，也就是動作電位負電位的形成和恢復的過程，全部過程只需數(shù)毫秒的時間。3.測定電位的方法科學家發(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，很細到尖端直徑1m（只有05m），管內充以KCl溶液，插入神經(jīng)纖維膜內，另一個電極放在膜外為參考電極，兩電極連接到電位儀測定極間電位差。發(fā)現(xiàn)未受刺激時的外正內負為靜息電位，此狀態(tài)時神經(jīng)纖維膜內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內正為動作電位。不管是靜息電位還是動作電位均為跨膜電勢差。 二、幾種高考典型試題的分類解讀題型一：神經(jīng)細胞膜內外電位變化【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)動作電位。鈉離子濃度越高，內流量就越大，形成的動作電位電位峰值就越大，則膜電位變化就越大?？梢姡窠?jīng)細胞膜外的膜電位變化和鈉離子濃度成正相關。D曲線正確

9、。【典型題例】：（2010年課標卷）將神經(jīng)細胞置于相當于細胞外液的溶液(溶液S)中，可測得靜息電位。給予細胞一個適宜的刺激，膜兩側出現(xiàn)一個暫時性的電位變化，這種膜電位變化稱為動作電位。適當降低溶液S中的Na+濃度，測量該細胞的靜息電位和動作電位，可觀察到（）A靜息電位值減小             B靜息電位值增大C動作電位峰值升高            D動作電位峰

10、值降低【試題解讀】：靜息電位的形成是因為神經(jīng)細胞內的鉀離子外流，動作電位的形成是因為神經(jīng)細胞外的鈉離子的內流導致。降低了外液中的Na+濃度，必然使得Na+內流減少，則動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)細胞的動作電位變化是在穩(wěn)定的生理鹽水溶液中進行的膜電位變化。外界鈉離子濃度不同，所產(chǎn)生的膜電位差也不同，動作電位的峰值就不同，兩者呈現(xiàn)正相關增長。題型二、電流表指針偏轉推理【典型題例3】：(2007廣東卷/多選)神經(jīng)細胞在靜息時具有靜息電位，受到適宜刺激時可迅速產(chǎn)生能傳導的動作電位，這兩種電位可通過儀器測量。A、B、C、D均為測量神經(jīng)纖維靜息電位示意圖，正確的是（

11、0;    ）【試題解讀】靜息電位是指細胞未受刺激時，存在于細胞膜內外兩側的電位差。不管是靜息電位還是動作電位均為跨膜電勢差。所以，B、D選項不是靜息電位測量方法。而A左側的內膜為負，右側膜外為正，電表指針向左偏轉；C選項右側的內膜為負，左側膜外為正，電表指針向右偏轉。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、圖表示甲電乙兩個電極處的膜均處于極化狀態(tài)【試題解讀】：要注意審題不細致導致錯誤（有資料解析偏誤），這五個指針變化圖是神經(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，說明甲和乙都為極化狀態(tài)且電位大小相同，A錯；圖指針右偏，說明電流方向為甲乙，受刺激部位為乙側，甲為極化狀態(tài)，乙為反極化狀態(tài)，處于去極化過程，B錯；中指針偏回中間，說明興奮傳到了中點，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，電流方向為乙甲，處于反極化狀態(tài)，乙膜外為正，處于極化狀態(tài)，C錯；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，與此相關的表述正確的是    ()A刺激a處，會導致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，不會引起a和c處發(fā)生電位變化C刺激c處，a和b處都會產(chǎn)生興奮D刺激a處，b、c同時產(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，只能由一個神經(jīng)元的軸突末端傳遞到下一個神經(jīng)元的細胞體或樹突。當刺激a處時，興奮方向ab外、還有c環(huán)形路徑，因處興奮，形成興奮傳導的環(huán)形回路而反復循環(huán)，處相繼又連續(xù)興奮或抑制，選項正確；因為興奮繞一圈傳遞至c處時，還要經(jīng)過一個突觸，興奮通過突觸時有一個時間距離，b處產(chǎn)生電位變化在先，c處在后。刺激b處，c

14、處會發(fā)生興奮或抑制，而無法逆突觸的反向傳導到a處，沒有電位變化。刺激c處，同樣a沒有反應，b處有反應?！窘忸}啟示】：要注重刺激神經(jīng)纖維后的電位連續(xù)性變化過程；要梳理清楚幾個關系：極化狀態(tài)、去極化過程、反極化狀態(tài)、復極化過程的關系如；注意神經(jīng)纖維靜息電位測量方法與結果判斷；注意神經(jīng)纖維上的傳導方向和突觸間的單向傳導。題型三、膜電位變化的坐標曲線【典型題例】：（2009年安徽卷）離體神經(jīng)纖維某一部位受到適當刺激時，受刺激部位細胞膜兩側會出現(xiàn)暫時性的電位變化，產(chǎn)生神經(jīng)沖動。圖示該部位受刺激前后，膜兩側電位差的變化。圖中a線段表示       

15、;電位；b點膜兩側的電位差為        ，此時Na+        （內、外）流。【試題解讀】靜息電位時，因為膜內是負電位，受刺激后，電位出現(xiàn)反極化過程，所以曲線向上走向，直至到達軸正值；到達峰值后，下降到軸負值，最后復極化，恢復到原初的靜息電位的極化狀態(tài)。b點交于軸，說明膜兩側的電位差為0mV。此時，仍然在去極化過程中，Na+仍然內流?！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，膜內Na+濃度高于膜外D正常海水中神經(jīng)纖維受刺激時，膜外Na+濃度高于膜內 【試題解讀】曲線a完全符合動作電位曲線圖，代表正常海水中膜電位的變化，正確。兩條曲線的起點與終點的膜電位值相同，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，仍然鉀離子通道打開，向外流，而Na+主要位于膜外，比膜內濃度高，正確。正常海水中神經(jīng)纖維受刺激時，膜外Na+通道打開，大量內流，導致膜內濃度高于膜外，答

17、案為D。【典型題例8】（2009年上海卷）神經(jīng)電位的測量裝置如右圖所示，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，結果如右側曲線圖。若將記錄儀的A、B兩電極均置于膜外，其它實驗條件不變，則測量結果是（   ）【試題解讀】右上圖施加刺激時，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為負電位，B為正電位，電位差為負，曲線向負軸延伸；然后恢復到A、B兩處都是正電位，電位差為0；電流到B時，A為正電位，B為負電位，電位差為正，然后又恢復為原0電位差。答案為C?！窘忸}啟示】：注意神經(jīng)細胞外的鈉離子的濃

18、度和電位變化之間的關系。注意電流表的兩個電極的連接位置，放于膜內外而導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)遞質的主要作用機制，是通過與細胞膜上的受體結合，直接或間接調節(jié)細胞膜上離通道的開啟或關閉，造成離子通透性的改變，進而改變細胞膜電位。假如某一神經(jīng)遞質會使細胞膜上的氯離子通道開啟，使氯離子進入細胞內，由此會（）A使細胞膜膜內電位變正 B使鈉離子通道開放C使膜電位差維持不變 D抑制細胞興奮【變式拓展】下圖是反射弧的局部結構示意圖，刺激c點，檢測各位點電位變化。下列說法錯誤的是（    ）A若檢測到b、d點有電位變化，說明興奮在同一神經(jīng)元上是雙向傳導的B興奮由c傳導到e時，發(fā)生電信號一化學信號_電信號的轉換Ca處檢測不到電位變化，是由于突觸前膜釋放的是抑制性遞質D電表不偏轉，電表偏轉兩次【變式拓展3】（2010年海南卷）將記錄儀（R）的兩個電極置于某一條結構和功能完好的神經(jīng)表面，如下圖，給該神經(jīng)一個適宜的刺激使其產(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