高效復(fù)習(xí)靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)問題

張慕黎

中圖分類號：G633.67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1006-5962（2013）08-0215-02

高等動物神經(jīng)調(diào)節(jié)中有關(guān)電流計指針偏轉(zhuǎn)問題，是高考?？疾榈膬?nèi)容。該部分試題的考查建立在神經(jīng)纖維受到刺激后膜內(nèi)外存在電位變化和興奮在神經(jīng)元之間傳遞的單向性的基礎(chǔ)上，通過電流計可測出電流的有無及其方向，我們可用"先到先偏，后到后偏，同到不偏，內(nèi)外相反"的原則解決此類問題。

1 核心知識精講

在靜息狀態(tài)下，神經(jīng)細(xì)胞的膜外帶正電荷，而膜內(nèi)帶負(fù)電荷，使膜內(nèi)外存在電位差，通過電流計可以測量出來。當(dāng)受到某種刺激時，細(xì)胞膜外的Na+大量內(nèi)流，使得細(xì)胞膜內(nèi)帶正電荷。此時，興奮區(qū)域與臨近的未興奮區(qū)域的膜內(nèi)外都有電位差，可形成局部電流。然后，新的興奮區(qū)再與該部位的鄰近未興奮部位產(chǎn)生局部電流，再產(chǎn)生興奮部位，再向它們的鄰近未興奮區(qū)傳導(dǎo)，使得興奮傳遍整個神經(jīng)細(xì)胞。在實驗條件下，若刺激點處興奮，可沿著興奮點向兩個不同的方向傳導(dǎo)，稱為雙向傳導(dǎo)。

興奮在神經(jīng)元之間的傳遞必須通過一次'換元'，即就是得通過遞質(zhì)，使得興奮依次經(jīng)過突觸前膜→突觸間隙→突觸后膜，引起突觸后膜上電位發(fā)生變化。由于神經(jīng)遞質(zhì)只存在于突出前膜的突觸小泡內(nèi)，只能由突觸前膜釋放作用于突觸后膜，決定了興奮的傳遞在神經(jīng)元之間是單向的。

2 常見靈敏電流計的連接類型

2.1 同一神經(jīng)元在興奮狀態(tài)下靈敏電流計的連接類型。

2.1.1 在靈敏電流計測量區(qū)域外左右側(cè)的刺激。

2 測量區(qū)外左側(cè)刺激示意圖

若測量的部位都在細(xì)胞膜外，如圖1所示，則當(dāng)神經(jīng)纖維受到刺激時，首先在電流計右側(cè)出現(xiàn)負(fù)電荷，而左側(cè)仍為正電荷，將會出現(xiàn)第一次偏轉(zhuǎn)（向右）；當(dāng)電流計左側(cè)出現(xiàn)負(fù)電荷，而右側(cè)恢復(fù)為正電荷時，會出現(xiàn)第二次偏轉(zhuǎn)（向左）。因此，電流計偏轉(zhuǎn)方向為先右后左。若測量的部位都在細(xì)胞膜內(nèi)，則當(dāng)神經(jīng)纖維受到刺激，首先在電流計右側(cè)出現(xiàn)正電荷，而左側(cè)仍然為負(fù)電荷，所以會出現(xiàn)第一次偏轉(zhuǎn)（向左）；當(dāng)電流計左側(cè)出現(xiàn)正電荷（已興奮），而右側(cè)恢復(fù)靜息為負(fù)電荷時，會出現(xiàn)第二次偏轉(zhuǎn)（向右）。因此，電流計偏轉(zhuǎn)方向為先左后右。

若測量的部位都在細(xì)胞膜外，如圖2所示，則當(dāng)神經(jīng)纖維受到刺激，首先在電流計左側(cè)出現(xiàn)負(fù)電荷，而右側(cè)仍為正電荷，將會出現(xiàn)第一次偏轉(zhuǎn)（向左）；當(dāng)電流計右側(cè)出現(xiàn)負(fù)電荷（已興奮），而左側(cè)仍然為正電荷時，會出現(xiàn)第二次偏轉(zhuǎn)（向右）。因此，電流計偏轉(zhuǎn)方向為先左后右。若測量的部位都在細(xì)胞膜內(nèi)，則當(dāng)神經(jīng)纖維受到刺激，首先在電流計左側(cè)出現(xiàn)正電荷，而右側(cè)仍然為負(fù)電荷，所以會出現(xiàn)第一次偏轉(zhuǎn)（向右）；當(dāng)電流計右側(cè)出現(xiàn)正電荷，而左側(cè)恢復(fù)為負(fù)電荷時，會出現(xiàn)第二次偏轉(zhuǎn)（向左）。因此，電流計偏轉(zhuǎn)方向為先右后左。

2.1.2 在靈敏電流計測量區(qū)域內(nèi)左右側(cè)的刺激。

若測量的部位都在細(xì)胞膜外，如圖3所示，則由于刺激點偏向左側(cè)，故首先在電流計左側(cè)出現(xiàn)負(fù)電荷，而右側(cè)仍然為正電荷，會出現(xiàn)第一次偏轉(zhuǎn)（向左）；當(dāng)電流計右側(cè)出現(xiàn)負(fù)電荷（已興奮），而左側(cè)恢復(fù)為正電荷時，會出現(xiàn)第二次偏轉(zhuǎn)（向右）。因此，電流計偏轉(zhuǎn)方向為先左后右。如果測量的部位都在細(xì)胞膜內(nèi)，則：當(dāng)刺激點偏向左側(cè)，首先在電流計左側(cè)出現(xiàn)正電荷，而右側(cè)仍然為負(fù)電荷，會出現(xiàn)第一次偏轉(zhuǎn)（向右）；當(dāng)電流計右側(cè)出現(xiàn)正電荷，而左側(cè)恢復(fù)為負(fù)電荷時，會出現(xiàn)第二次偏轉(zhuǎn)（向左）。因此，電流計偏轉(zhuǎn)方向為先右后左。

2.1.3 在靈敏電流計測量區(qū)域內(nèi)中部的刺激。

若測量的部位都在細(xì)胞膜外，如圖5所示，則由于刺激點在中間，所以電流同時到達(dá)電流計的兩側(cè)，此時不管電極都放在膜外還是膜內(nèi)，因為沒有電位差出現(xiàn)，所以不會出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。（但此時興奮卻同時到達(dá)左右兩側(cè)。）

2.2 同一神經(jīng)元在靜息狀態(tài)下電流計的連接類型。

2.2.1 靈敏電流計同時連接在神經(jīng)纖維膜外或內(nèi)。

若測量的部位都在細(xì)胞膜內(nèi)，如圖6所示，則由于靜息狀態(tài)下神經(jīng)纖維膜外都帶正電荷（或膜內(nèi)都帶負(fù)電荷），所以當(dāng)電極同時放在膜外（或膜內(nèi)）是不會引起電流計偏轉(zhuǎn)的。

2.2.2 靈敏電流計同時連在神經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)外。

若測量的部位都在細(xì)胞膜外和內(nèi)，如圖7所示，則由于靜息狀態(tài)下神經(jīng)纖維膜外帶正電荷而膜內(nèi)帶負(fù)電荷，靈敏電流計指針會向右偏轉(zhuǎn)一次。若電極分別放在膜內(nèi)和膜外，圖8所示，會向左偏轉(zhuǎn)一次。

2.3 靈敏電流計在不同神經(jīng)元之間的連接類型。

若測量的部位都在細(xì)胞膜外，且A、B兩電極如圖9所示連接，則在A點左右側(cè)（含A點）給予刺激，興奮可以從左傳到右，靈敏電流計會先向左偏轉(zhuǎn)，后向右偏轉(zhuǎn)，出現(xiàn)兩次不同方向的偏轉(zhuǎn)。若在B點左右側(cè)（含B點）給予刺激，興奮不可以從右傳到左，靈敏電流計出現(xiàn)一次向右偏轉(zhuǎn)。

2.4 靈敏電流計偏轉(zhuǎn)的規(guī)律總結(jié)。

先到先偏，后到后偏，同到不偏，內(nèi)外相反。即在膜外，刺激先到哪里，哪里就先偏轉(zhuǎn)，后到哪里，哪里就后偏轉(zhuǎn)，同時到達(dá)兩側(cè)則不偏轉(zhuǎn)，膜內(nèi)外偏轉(zhuǎn)情況相反。

3 經(jīng)典試題呈現(xiàn)

【典例1】某科學(xué)家取出槍烏賊完整無損的粗大神經(jīng)纖維并置于適宜環(huán)境中，進(jìn)行下列實驗。G表示靈敏電流計，a、b為兩個微型電極，陰影部分表示開始發(fā)生局部電流的區(qū)域。請據(jù)圖分析回答。

（1）靜息時，神經(jīng)纖維膜內(nèi)外的電位狀況是___________ 。

（2）如果將a、b兩電極置于神經(jīng)纖維外，同時在c處給以一個強刺激，電流計的指針會發(fā)生兩次方向 （選填"相同"或"相反"）的偏轉(zhuǎn)。若將b電極置于d處膜外，a電極位置不變，則刺激c處后，電流計是否偏轉(zhuǎn)？___________。

【分析】神經(jīng)纖維在靜息時，由于膜內(nèi)K+外流使得膜內(nèi)外電位差表現(xiàn)為內(nèi)負(fù)外正，也稱靜息電位。當(dāng)受到刺激產(chǎn)生興奮時，由于Na+內(nèi)流使得興奮部位與未興奮部位之間出現(xiàn)電位差，從而出現(xiàn)局部電流。圖中在c處給予強刺激，產(chǎn)生興奮，并向兩側(cè)傳導(dǎo)；由于興奮先傳到b處，后傳到a處，所以靈敏電流計指針發(fā)生兩次相反的偏轉(zhuǎn)。

【答案】（1）內(nèi)負(fù)外正 （2）相反 偏轉(zhuǎn)

【典例2】圖為突觸的結(jié)構(gòu)，并在a、b兩點連接一測量電位變化的靈敏電流計。據(jù)圖回答：

（1）圖示的結(jié)構(gòu)涉及___________個神經(jīng)元，含有___________個突觸。

（2）如果B受刺激，C會興奮，如果A、B同時受刺激，C不會興奮。由此判斷A、B釋放遞質(zhì)的順序依次是___________、___________。

（3）如圖，已知ab=bd，則刺激b點，靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)___________次，如刺激c點，則偏轉(zhuǎn)___________次。

【分析】本題以突觸的結(jié)構(gòu)為背景，考查突觸的結(jié)構(gòu)及興奮的傳遞。從圖中可看出有3個神經(jīng)元， 2個突觸。若B受刺激，C會興奮，則B釋放興奮性神經(jīng)遞質(zhì)。若A、B同時受刺激，C不會興奮，則說明A、B受到刺激時釋放的遞質(zhì)是不同的，且應(yīng)先釋放抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。刺激b點，興奮可通過神經(jīng)纖維和突觸傳遞，先到達(dá)a點再到達(dá)d點，故偏轉(zhuǎn)2次。刺激c點，因興奮不能逆向傳到a，但d點可以興奮，故向右偏轉(zhuǎn)1次。

【答案】：（1）3 2 （2） 抑制性（遞質(zhì)） 興奮性（遞質(zhì)） （3）2 1