Question

【題目】神經細胞膜上存在電壓敏感蛋白A，這類蛋白質分子的構型會隨膜電位變化而發生相應改變。研究人員對蛋白A進行了改造，將其與綠色熒光蛋白GFP相連。已 知神經細胞興奮時，蛋白A構型的改變會導致GFP的構型發生改變，使GFP發出的熒光減弱，如圖1所示。將神經細胞內的鈣調蛋白CaM及其亞基M13連在GFP的兩個不同位置上進行實驗，結果如圖2所示。回答下列問題：

（1）圖1發生由左至右的變化時，神經細胞變為___________（填“靜息”或“興奮”）狀態，此時膜內電位變為___________。由此推測，對蛋白A改造的目的可能是為了利用GFP的發光情況來指示________。

（2）圖2中神經細胞興奮時，鈣離子內流使膜內鈣離子濃度升高，此時GFP發出的熒光___________（填“增強”或“減弱”），因此GFP的發光情況也可用于指示細胞內___________的變化。

（3）鈉離子在神經細胞產生興奮的過程中起著重要的作用。靜息時，神經細胞膜內鈉離子濃度遠小于膜外，而維持這種鈉離子膜內外濃度差的是膜上的鈉鉀泵，則鈉鉀泵跨膜運輸鈉離子的方式為___________。興奮時，神經細胞膜上的鈉離子通道___________（填“開放”或“關閉”），引起鈉離子___________，產生動作電位。

Answer 1

【答案】興奮 正電位 神經細胞的興奮狀況 增強 鈣離子濃度 主動運輸 開放 內流

【解析】

興奮在兩個神經元之間傳遞是通過突觸進行的，突觸由突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜三部分組成，神經遞質只存在于突觸前膜的突觸小泡中，只能由突觸前膜釋放，進入突觸間隙，作用于突觸后膜上的特異性受體，引起下一個神經元興奮或抑制，所以興奮在神經元之間的傳遞是單向的。突觸可完成“電信號→化學信號→化學信號”的轉變。靜息時，K+外流，造成膜兩側的電位表現為內負外正；受刺激后，Na+內流，造成膜兩側的電位表現為內正外負。

（1）神經細胞興奮時，蛋白A構型的改變會導致GFP的構型發生改變，使GFP發出的熒光減弱，圖1發生由左至右的變化時，神經細胞變為興奮狀態，此時膜內電位變為正電位。由此推測，對蛋白A改造的目的可能是為了利用GFP的發光情況來指示神經細胞的興奮狀況。

（2）圖2中神經細胞興奮時，鈣離子內流使膜內鈣離子濃度升高，鈣調蛋白CaM及其亞基M13連在GFP的兩個不同位置上，阻礙了綠色熒光蛋白GFP相連，GFP發出的熒光增強，因此GFP的發光情況也可用于指示細胞內鈣離子濃度的變化。

（3）鈉離子在神經細胞產生興奮的過程中起著重要的作用。靜息時，神經細胞膜內鈉離子濃度遠小于膜外，而維持這種鈉離子膜內外濃度差的是膜上的鈉鉀泵，則鈉鉀泵跨膜運輸鈉離子的方式為主動運輸。興奮時，神經細胞膜上的鈉離子通道開放，引起鈉離子內流，產生動作電位。