三方入手，有效突破膜电位图像分析题，本文主要内容关键词为：电位论文,三方论文,图像论文,分析题论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
神经调节的相关知识是高中生物知识体系中的主干、核心内容。其中关于静息电位、动作电位图像的分析，既是学生学习中的难点，又是高考中的热点。不少学生对于此类问题感到无从下手，不能准确找到解题的突破口。
下面就该类问题的解题策略进行分析总结。
一、明确膜电位的记录方式是解题的切入点
膜电位的记录分为细胞内记录和细胞外记录两种方式。细胞内记录（图1中的A）是用微电极（尖端直径小于1μm的玻璃管微电极，管内充以KCl溶液）插入细胞内记录生物电变化，能够反映细胞处于静息状态或活动状态时电位变化的绝对值。
细胞外记录（图2）是两个记录电极均位于细胞外，记录到的是两个电极之间的电位差，仅反映两个电极下电位变化的相对值。
选择的记录方式不同，得到的膜电位变化曲线就有差异。所以，在解题时，首先要明确膜电位的记录方式，这是正确解答该类问题的突破口和切入点。
问题1：当神经纤维处于静息状态时，要测量静息电位，应采取哪种记录方式？
答案：细胞内记录。
二、理解膜电位的变化过程和产生机制是解题的基础
明确膜电位的记录方式仅是迈出了正确解题的第一步，还需全面深刻地理解膜电位的变化过程和产生机制，这是正确解答该类问题的基础。静息电位的产生机制如下页图3。
问题2：人工改变细胞膜外
的浓度，对静息电位的大小有何影响？
答案：静息电位主要是由向膜外扩散而造成的。如果人工改变细胞膜外的浓度，当细胞膜外的浓度增高时，膜内外的浓度差减小，静息电位幅值（静息电位绝对值）将减小。反之，当细胞膜外的浓度降低时，测得的静息电位值增大。
动作电位的产生机制如图4。
相关名词术语（图1中的B）：膜内电位向负值减小的方向变化，称为去极化；去极化至零电位后膜电位进一步变为正值，称为反极化；膜电位去极化后逐步恢复极化状态的过程，称作复极化；膜内外电位差的数值向膜内负值加大的方向变化时，称为膜的超极化。
问题3：人工改变细胞膜外
的浓度，对动作电位的大小有何影响？
答案：动作电位的幅度决定于细胞内外的浓度差，细胞外液浓度降低则动作电位幅度也相应降低，而阻断通道（河豚毒）则能阻碍动作电位的产生。反之，细胞外液浓度升高，则动作电位幅度也相应升高。
问题4：静息电位形成时的的外流和动作电位形成时的的内流是否消耗能量？
答案：的外流和的内流均是由通道蛋白介导的顺浓度梯度的被动运输过程，不消耗细胞代谢产生的能量。
应该指出的是，动作电位的产生并不消耗能量，而恢复到正常的静息电位却要消耗能量。
三、做好文图信息转换、图文信息转换和图图信息转换是解题的关键
“对生物学图表的阅读和分析能力，运用图表准确描述生物学现象、生物学过程和构建生物学模型的能力，是考查考生生物科学素养的最好方式。”因此，在熟练掌握生物膜电位的变化过程和产生机制的基础上，灵活进行“文→图”、“图-文”、“图→图”的信息转换，提高理解能力、信息处理能力和知识的综合运用能力，是解答该类问题的关键。
1.文→图
图4描述了动作电位的产生机制，将其转换成膜电位随时间的变化曲线图即是图1中的B。
2.图→文
图2是用一对记录电极置于神经干的完好表面，在示波器上记录到的双向动作电位。神经是由许多粗细不等的有髓和无髓神经纤维组成的，故神经干动作电位是由许多神经纤维的动作电位合成的一种复合电位。采用细胞外记录时，测得的波形实际上是两个记录电极的电位差。对于某一点，负电位的产生和终止不是突然的，需要一定的时间才能达到最高点，故记录曲线的上升和下降都具有一定的斜率。当神经未受刺激时，左右两电极之间无电位差，示波器扫描光点为一水平基线。当神经左端受刺激兴奋后，兴奋会向未兴奋处传导，动作电位传到左电极下方时，左右两电极间出现电位差，示波器上扫描光点向上偏转（电生理实验中，习惯规定负波向上），当动作电位移到左右两电极之间时，两电极间无电位差。动作电位继续右移到右电极时，两电极间又有电位差出现，且倒置，引起示波器光点向下偏转。所以示波器上显示了一个双相动作电位。
3.图→图
问题5：图5为神经电位的测量装置，其中箭头表示施加适宜刺激，阴影表示兴奋区域。用记录仪记录a、b两电极之间的电位差，结果如曲线图。若将记录仪记录的a、b两电极均置于膜外，其他实验条件不变，则测量结果如何用曲线图表示？若a、b之间的距离与兴奋区域的长度相等，结果如何？若在c点夹伤或者用药物阻滞兴奋的传导，结果又将如何？
该问题可训练学生的图→图的信息转换能力。注意由于膜电位记录方式的改变，得到的曲线图会与原题稍有不同。答案如图6。
四、例题分析
例1 图7中Ⅰ是神经元网络结构示意图，图中A、B、C为神经元。和神经元一样，肌肉细胞在受到适宜的刺激后，也能引起细胞膜电位的变化。图中③为神经肌肉接头，其结构、功能类似于突触。
（1）假如A、B、C都是兴奋性神经元，给神经元A一个适宜的刺激，在①②③④处能记录到图Ⅱ膜电位的是________。
（2）a、b、c、d中电位差为0mV的是________。图中PX线段表示________电位；XY段时向________（内/外）流。Y点时，神经纤维膜内外两侧间存在电位差，膜内为________（正/负）电位。
（3）如果C是一个抑制性神经元，在②处给予一个适宜刺激，在①处能否记录到膜电位的变化？________。原因是________。
解析：图Ⅱ膜电位表示的是兴奋时产生的动作电位，因兴奋在突触中是单向传递，给神经元A一个适宜的刺激，在①②③④处都能记录到图Ⅱ膜电位。图Ⅱ中PX线段为受刺激之前的电位，故为静息电位。X→Y→Z为受到刺激后产生的动作电位，XY段发生去极化，由于的内流，膜电位由内负外正变为内正外负，故a、b、c、d中电位差为0mV的是b。如果C是一个抑制性神经元，在②处给予一个适宜刺激，由于兴奋在突触中是单向传递，兴奋可由B神经元传导到C神经元，而C神经元对A神经元起抑制作用，故在①处不能测到膜电位的变化。
答案：（1）b（2）静息内正（3）不能兴奋在突触中是单向传递的，因此，不能由B神经元直接传递到A神经元，而是由B神经元传递到C神经元，而C神经元对A神经元起抑制作用，故在①处不能测到膜电位的变化。
例2 动作电位的产生与细胞膜离子通透性的变化直接相关。细胞膜对离子通透性的高低可以用电导（g）表示，电导大，离子通透性高，电导小，离子通透性低。图8表示神经细胞接受刺激产生动作电位过程中，细胞膜对和的通透性及膜电位的变化分别是（g、g分别表示、的电导）
A.①④ B.①③ C.②③ D.②④
解析：受到刺激后，膜电位由内负外正到内正外负再到内负外正的变化过程称为动作电位，故①正确。去极化的形成，是由于细胞膜对的通透性增大（g升高），的内流导致的，故③正确。
答案：B。