興奮傳導(dǎo)所引發(fā)的電流表偏轉(zhuǎn)及其曲線(xiàn)圖的解題分析

安徽 吳志強(qiáng)

興奮傳導(dǎo)所引發(fā)的電流表偏轉(zhuǎn)及其曲線(xiàn)圖的解題分析

安徽 吳志強(qiáng)

興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)與傳遞這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)表面看來(lái)并不困難，一旦深入?yún)s很難融會(huì)貫通，特別是電流表的偏轉(zhuǎn)和相關(guān)圖像的問(wèn)題。需要將這部分知識(shí)學(xué)習(xí)透徹，才能在較復(fù)雜的情境中熟練的運(yùn)用。

一、解讀神經(jīng)纖維上膜電位變化曲線(xiàn)

如圖1表示離體神經(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。其中，ab段——靜息電位，外正內(nèi)負(fù)，主要是K＋順濃度梯度以協(xié)助擴(kuò)散方式外流的結(jié)果。bc段和cd段——?jiǎng)幼麟娢唬饕荖a＋順濃度梯度以協(xié)助擴(kuò)散方式內(nèi)流的結(jié)果。de段——主要是K＋順濃度梯度以協(xié)助擴(kuò)散方式外流的結(jié)果。ef段——靜息電位的恢復(fù)，通過(guò)鈉-鉀泵，逆濃度梯度以主動(dòng)運(yùn)輸方式泵出Na＋、泵入K＋。

圖1 離體神經(jīng)纖維受到適當(dāng)刺激后電位變化

【例1】圖2為興奮的傳導(dǎo)和傳遞過(guò)程以及膜電位變化示意圖。下列敘述正確的 是 （ ）

圖2

A.軸突膜處于bc段時(shí)，鈉離子大量?jī)?nèi)流，消耗ATP

B.軸突膜處于ce段時(shí)，鉀離子大量外流，不消耗ATP

C.軸突膜外側(cè)局部電流的方向與興奮傳導(dǎo)方向相同

D.甲處只有在興奮傳到后才能合成神經(jīng)遞質(zhì)

【答案】B

【解析】解答本題的關(guān)鍵是識(shí)別膜電位變化曲線(xiàn)圖中各曲線(xiàn)段表示的含義。對(duì)神經(jīng)纖維上一點(diǎn)施加一定強(qiáng)度刺激后電位的變化，具體分析如圖3所示。

圖3 電位變化點(diǎn)詳細(xì)分析

二、興奮傳導(dǎo)與電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題分析

1.靜息電位測(cè)定方式

靜息電位常見(jiàn)的測(cè)定方式是將電流表的兩個(gè)電極一個(gè)放在神經(jīng)纖維的外側(cè)，另一個(gè)放在神經(jīng)纖維的內(nèi)側(cè)，由于內(nèi)外兩側(cè)存在電勢(shì)差，因此電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

2.動(dòng)作電位測(cè)定方式

神經(jīng)纖維上動(dòng)作電位的測(cè)定是指將電流表的兩個(gè)電極放在同一個(gè)神經(jīng)纖維的外側(cè)，來(lái)測(cè)定兩個(gè)電極處是否有電位差。對(duì)于一個(gè)神經(jīng)纖維上電位的測(cè)定，如電流表指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明兩點(diǎn)存在電勢(shì)差。一般的做法是在該神經(jīng)纖維上某點(diǎn)給一個(gè)足夠強(qiáng)度的刺激，從而觀察電流表發(fā)生幾次偏轉(zhuǎn)，方向是否一致？當(dāng)刺激點(diǎn)到達(dá)電流表指針?biāo)诘膬牲c(diǎn)距離相等時(shí)，神經(jīng)沖動(dòng)同時(shí)到達(dá)兩點(diǎn)，兩點(diǎn)雖然均產(chǎn)生了動(dòng)作電位，但是仍然不存在電勢(shì)差，因此電流表不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。只要刺激點(diǎn)與電流表指針?biāo)诘狞c(diǎn)在同一神經(jīng)元上，且距離不相等，電流表就會(huì)發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)。

【例2】圖4為神經(jīng)—肌肉連接示意圖，以下分析不正確的是 （ ）

圖4

A.刺激圖中的肌肉，電流表的指針將偏轉(zhuǎn)2次

B.刺激M點(diǎn)引起的肌肉收縮不屬于反射現(xiàn)象

C.興奮傳到突觸后膜時(shí)發(fā)生的信號(hào)變化是電信號(hào)→化學(xué)信號(hào)

D.刺激N點(diǎn)電流表指針只發(fā)生1次偏轉(zhuǎn)

【答案】C

【解析】解答興奮傳導(dǎo)與電流表指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的思維過(guò)程如下：

刺激肌肉電流表會(huì)發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)。反射的發(fā)生要有完整的反射弧，刺激M點(diǎn)引起肌肉收縮反射弧不完整，不屬于反射。興奮傳到突觸后膜時(shí)，發(fā)生的信號(hào)變化應(yīng)為化學(xué)信號(hào)→電信號(hào)。由于突觸傳遞的單向性，刺激N點(diǎn)，興奮只能傳到電流表的一個(gè)電極，電流表發(fā)生1次偏轉(zhuǎn)。

三、電流表的偏轉(zhuǎn)圖像分析

電流表偏轉(zhuǎn)圖像的關(guān)鍵是坐標(biāo)圖的繪制，而繪制坐標(biāo)圖要特別注意起點(diǎn)和方向，需注意以下四點(diǎn)：①若電流表兩極都連在膜外或膜內(nèi)則繪圖時(shí)起點(diǎn)從0開(kāi)始；②若電流表兩極分別連在膜外和膜內(nèi)則起點(diǎn)從動(dòng)作電位峰值開(kāi)始；③曲線(xiàn)開(kāi)始走勢(shì)方向取決于電流表正負(fù)極連接的方向（若正極連膜內(nèi)負(fù)極連膜外為起點(diǎn)上行走勢(shì)，則正極連膜外負(fù)極連膜內(nèi)為起點(diǎn)下行走勢(shì)）；④ 若電流表兩極連接有一定距離則曲線(xiàn)中有一段保持期。如下圖5。

圖5

【例3】如圖6所示，以槍烏賊的粗大神經(jīng)纖維作實(shí)驗(yàn)材料，在神經(jīng)纖維的表面，放置兩個(gè)相距1～2厘米的電極a和b，在圖中的刺激點(diǎn)給予較強(qiáng)的電刺激。依據(jù)觀測(cè)到的電流表指針偏轉(zhuǎn)（向左為正，向右為負(fù)）情況，繪出的曲線(xiàn)如圖7，其中正確的是 （ ）

圖6

圖7

【答案】D

【解析】該電流表測(cè)量的是膜外的電位變化，由圖6知a處先興奮，膜外電位變?yōu)樨?fù)電位，指針向左偏轉(zhuǎn)一次，隨后b處興奮，指針向右偏轉(zhuǎn)一次，故此過(guò)程中電流表指針應(yīng)發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)，D項(xiàng)符合題意。

【例4】實(shí)驗(yàn)人員將2個(gè)電位計(jì)甲和乙分別連接在蛙的一根剛切斷的神經(jīng)纖維上，其電位計(jì)的連接方式如圖8所示。下列分析中錯(cuò)誤的是 （ ）

圖8

A.在靜息且沒(méi)有受損的神經(jīng)纖維外膜上所有點(diǎn)都是等電位

B.刺激e點(diǎn)，神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上雙向傳導(dǎo)，且甲電位計(jì)上指針發(fā)生2次偏轉(zhuǎn)

C.刺激e點(diǎn)，神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)方向與膜內(nèi)局部電流方向相同

D.靜息時(shí)，乙電位計(jì)測(cè)量的是受損神經(jīng)纖維的靜息電位且指針向右偏

【答案】D

【解析】在解題時(shí)，要注意電流計(jì)的電極在神經(jīng)纖維上的位置，是膜內(nèi)還是膜外。同時(shí)判斷電位變化是哪種離子流動(dòng)造成的，需要判斷該時(shí)刻所測(cè)電位是靜息電位還是動(dòng)作電位。選項(xiàng)A正確，在靜息且沒(méi)有受損的神經(jīng)纖維上膜電位均為外正內(nèi)負(fù)，外膜上所有點(diǎn)的電位都相等。選項(xiàng)B正確，刺激e點(diǎn)，當(dāng)興奮傳導(dǎo)到a點(diǎn)時(shí)，a點(diǎn)膜外電位為負(fù)，b點(diǎn)膜外電位為正，甲指針向左偏；當(dāng)b點(diǎn)興奮時(shí)，a點(diǎn)膜外電位恢復(fù)，變?yōu)檎娢?，b點(diǎn)膜外電位為負(fù)，甲指針向右偏。選項(xiàng)C正確，在離體情況下，刺激e點(diǎn)時(shí)，興奮在神經(jīng)纖維上雙向傳導(dǎo)，不管是向左還是向右，都與膜內(nèi)局部電流方向一致。選項(xiàng)D錯(cuò)誤，據(jù)圖分析，靜息時(shí)，電位計(jì)乙所測(cè)為靜息電位，外正內(nèi)負(fù)，一般規(guī)定膜外電位為0，所以靜息電位為負(fù)值，因此靜息時(shí)，乙電位計(jì)測(cè)量的是受損神經(jīng)纖維的靜息電位，且指針向左偏。

綜上所述，在分析神經(jīng)纖維興奮傳導(dǎo)相關(guān)問(wèn)題時(shí)首先要弄清靜息電位和動(dòng)作電位形成和恢復(fù)的機(jī)理，測(cè)量時(shí)抓住電流表兩極各發(fā)生了幾次靜息電位和動(dòng)作電位的相互轉(zhuǎn)換就可算出偏轉(zhuǎn)幾次，根據(jù)電流表兩極測(cè)量點(diǎn)位置可確定坐標(biāo)圖曲線(xiàn)起點(diǎn)和運(yùn)行方向。

安徽省蕪湖市第十二中學(xué)）