離子濃度對神經(jīng)電位變化的影響

劉會學(xué)

摘 要：細(xì)胞膜對離子通透性的改變從而產(chǎn)生神經(jīng)電位，所以，當(dāng)細(xì)胞膜外的離子濃度改變時，就會影響神經(jīng)電位。

關(guān)鍵詞：離子濃度；神經(jīng)電位；靜息電位；動作電位

近年來，高考題多次考查離子濃度的改變對神經(jīng)電位的影響，難度較大，這對學(xué)生的綜合素質(zhì)要求較高。本文就結(jié)合對近幾年的幾道高考題的分析對相關(guān)知識做一梳理和比較，希望能夠?qū)Υ藛栴}清晰思路，深入理解。

一、神經(jīng)電位的產(chǎn)生

1.靜息電位：正常情況下，膜內(nèi)正電荷以K+為主，負(fù)電荷以帶負(fù)電的有機(jī)物大分子為主；膜外正電荷以Na+為主，負(fù)電荷以Cl-為主。在靜息的狀態(tài)下，細(xì)胞膜對K+有較高的通透性，對Na+、Cl-輕微通透，對有機(jī)物大分子不通透。而膜內(nèi)K+濃度又高于膜外，K+就順著濃度梯度向膜外擴(kuò)散，但由于膜內(nèi)的帶負(fù)電的有機(jī)物大分子不能透出細(xì)胞膜，因此，K+的外流導(dǎo)致膜外電位較正，膜內(nèi)電位較負(fù)，膜兩側(cè)出現(xiàn)電位差，這就是靜息電位。

2.動作電位：當(dāng)細(xì)胞膜受到刺激時，對Na+的通透性增強(qiáng)，Na+順電位梯度和濃度梯度內(nèi)流；隨著Na+的內(nèi)流，細(xì)胞膜對Na+的通透性進(jìn)一步增大，大量Na+快速內(nèi)流，膜電位迅速減小并變?yōu)檎?，形成動作電位。隨后Na+通道關(guān)閉而處于失活狀態(tài)，使膜對Na+的通透性迅速下降，此時膜對K+的通透性加大，膜內(nèi)K+在濃度梯度和電場力的作用下向膜外擴(kuò)散，使膜電位由正變負(fù)，可見，動作電位是由于細(xì)胞膜受到刺激后對離子的通透性發(fā)生改變而產(chǎn)生的。

二、相關(guān)高考題的分析

【高考真題1】：（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，可測得靜息電位。給予細(xì)胞一個適宜的刺激，膜兩側(cè)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(dāng)降低溶液S中的Na+濃度，測量該細(xì)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.動作電位峰值降低

【試題分析】靜息電位的形成主要是細(xì)胞膜內(nèi)K+外流所致，而動作電位則是由膜外的Na+內(nèi)流引起?！斑m當(dāng)降低溶液S的Na+濃度”將導(dǎo)致膜內(nèi)外Na+濃度差的減小，從而影響到Na+內(nèi)流，結(jié)果是Na+內(nèi)流量減少，動作電位的峰值降低。答案D。

【解題啟示】本題可以概括：神經(jīng)細(xì)胞的動作電位變化是在穩(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，動作電位的峰值就不同，兩者呈現(xiàn)正相關(guān)增長。

三、相關(guān)變式應(yīng)用分析

【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（ ）

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

解析：此類遞質(zhì)屬于抑制性遞質(zhì)，其與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，會使細(xì)胞膜上的氯離子通道開啟，使氯離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，從而使突觸后膜的膜電位增大，出現(xiàn)突觸后膜超極化，此時突觸后神經(jīng)元不易去極化，不易發(fā)生興奮，表現(xiàn)為突觸后神經(jīng)元活動的抑制。假如是興奮性遞質(zhì)，會使Na離子進(jìn)入細(xì)胞，突觸后膜電位降低，局部去極化，興奮產(chǎn)生。答案D。

四、相關(guān)變式實(shí)戰(zhàn)演練

【實(shí)戰(zhàn)演練】（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（ ）

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分析略，答案：D。

參考文獻(xiàn)：

張文學(xué)，包月昭.人體解剖學(xué)與生理學(xué).西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002-06：63-67.

（作者單位 河南省汝陽縣實(shí)驗(yàn)高中）

編輯 楊兆東