Question

【題目】欲研究生理溶液中K+濃度升高對蛙坐骨神經(jīng)纖維靜息電位的影響和Na+濃度升高對其動作電位的影響。請完善以下實驗思路，預測實驗結(jié)果，并進行分析與討論。

（要求與說明：已知蛙坐骨神經(jīng)纖維的靜息電位為-70 mV，興奮時動作電位從去極化到反極化達+30 mV。測量的是膜內(nèi)外的電位變化。K+、Na+濃度在一定范圍內(nèi)提高。實驗條件適宜）

回答下列問題：

（1）完善實驗思路：

組1：將神經(jīng)纖維置于適宜的生理溶液a中，測定其靜息電位和刺激后的動作電位，并記錄。

組2：__________。

組3：將神經(jīng)纖維分別置于Na+濃度依次提高的生理溶液d、e中，測定其刺激后的動作電位，并記錄。

對上述所得的實驗數(shù)據(jù)進行分析與處理。

（2）預測實驗結(jié)果____（設計一個坐標，以柱形圖形式表示實驗結(jié)果）：

（3）分析與討論

①簡要解釋組3的實驗結(jié)果：____。

②用放射性同位素24Na+注入靜息的神經(jīng)細胞內(nèi)，不久在生理溶液中測量到放射性，24Na+的這種轉(zhuǎn)運方式屬于__________。用抑制酶活性的藥物處理神經(jīng)細胞，會使24Na+外流量__________。

③刺激脊蛙的坐骨神經(jīng)，除了在反射中樞測量到動作電位外，還觀察到腓腸肌收縮，說明坐骨神經(jīng)中含有__________神經(jīng)。

Answer 1

【答案】將神經(jīng)纖維分別置于K+濃度依次提高的生理溶液b、c中，測定其靜息電位，并記錄

溶液K*、Na*濃度升高對膜電位影響示意圖 細胞外Na+濃度提高，膜內(nèi)外的濃度差增大，興奮時，Na+通過Na+通道內(nèi)流加快，導致動作電位增大 主動轉(zhuǎn)運 減少 傳入和傳出

【解析】

靜息電位是指細胞膜未受刺激時，存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的外正內(nèi)負的電位差。動作電位是指可興奮細胞受到刺激時在靜息電位的基礎上產(chǎn)生的可擴布的電位變化過程。動作電位的形成條件：①細胞膜兩側(cè)存在離子濃度差，細胞膜內(nèi)鉀離子濃度高于細胞膜外，而細胞外鈉離子、鈣離子、氯離子高于細胞內(nèi)，這種濃度差的維持依靠離子泵的主動轉(zhuǎn)運。（主要是鈉-鉀泵（每3個Na+流出細胞, 就有2個K+流入細胞內(nèi)。即:Na+∶K+ =3∶2）的轉(zhuǎn)運）。②細胞膜在不同狀態(tài)下對不同離子的通透性不同，例如，安靜時主要允許鉀離子通透，而去極化到閾電位水平時又主要允許鈉離子通透。

（1）本實驗的自變量是鉀離子和鈉離子的濃度，因變量是靜息電位和動作電位的影響，因此，本實驗需要有前測（如組1），組2：將神經(jīng)纖維分別置于鉀離子濃度依次提高的生理溶液b、c中，測定其靜息電位，并記錄。組3：將神經(jīng)纖維置于鈉離子濃度依次提高的生理溶液d、e中，測動作電位，并記錄。

（2）實驗結(jié)果要求以柱狀圖的形式呈現(xiàn)。畫圖要求：注意橫縱坐標的標識，橫坐標為離子濃度，縱坐標為膜電位（mV），柱狀圖應該有圖的名稱和圖例，另外注意標注組別（a、b、c、d、e）。結(jié)果溶液中鉀離子濃度提高，靜息電位的絕對值下降，溶液中鈉離子濃度提高，動作電位的峰值上升，結(jié)果如圖所示。

（3）①組3的結(jié)果細胞外鈉離子濃度提高，膜內(nèi)外的濃度差增大，興奮時，鈉離子通過鈉離子通道內(nèi)流加快，導致動作電位增大。

②神經(jīng)細胞在興奮時鈉離子內(nèi)流（易化擴散），能夠產(chǎn)生動作電位，因此，神經(jīng)細胞始終要維持膜外鈉離子濃度高、膜內(nèi)鈉離子濃度低的狀態(tài)，現(xiàn)將放射性24Na+注入靜息的神經(jīng)細胞內(nèi)，在生理溶液中檢測到放射性，因此，這種轉(zhuǎn)運方式屬于主動轉(zhuǎn)運。用抑制酶活性的藥物處理神經(jīng)細胞，會抑制細胞中載體蛋白的合成和能量的釋放，因此會使24Na+外流量減少。

③刺激蛙的坐骨神經(jīng)，在反射中樞檢測到動作電位，觀察到腓腸肌收縮，說明坐骨神經(jīng)中含有傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)，傳至腓腸肌引起肌肉收縮。