Question

【題目】欲研究生理溶液中K+濃度升高對蛙坐骨神經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，預測實驗結果，并進行分析與討論。

（要求與說明：已知蛙坐骨神經纖維的靜息電位為-70 mV，興奮時動作電位從去極化到反極化達+30 mV。測量的是膜內外的電位變化。K+、Na+濃度在一定范圍內提高。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據進行分析與處理。

（2）預測實驗結果____（設計一個坐標，以柱形圖形式表示實驗結果）：

（3）分析與討論

①簡要解釋組3的實驗結果：____。

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

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

Answer 1

【答案】將神經纖維分別置于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，膜內外的濃度差增大，興奮時，Na+通過Na+通道內流加快，導致動作電位增大 主動轉運 減少 傳入和傳出

【解析】

靜息電位是指細胞膜未受刺激時，存在于細胞膜內外兩側的外正內負的電位差。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細胞膜兩側存在離子濃度差，細胞膜內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，這種濃度差的維持依靠離子泵的主動轉運。（主要是鈉-鉀泵（每3個Na+流出細胞, 就有2個K+流入細胞內。即:Na+∶K+ =3∶2）的轉運）。②細胞膜在不同狀態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）實驗結果要求以柱狀圖的形式呈現。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，結果如圖所示。

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

②神經細胞在興奮時鈉離子內流（易化擴散），能夠產生動作電位，因此，神經細胞始終要維持膜外鈉離子濃度高、膜內鈉離子濃度低的狀態，現將放射性24Na+注入靜息的神經細胞內，在生理溶液中檢測到放射性，因此，這種轉運方式屬于主動轉運。用抑制酶活性的藥物處理神經細胞，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，在反射中樞檢測到動作電位，觀察到腓腸肌收縮，說明坐骨神經中含有傳入神經和傳出神經，傳至腓腸肌引起肌肉收縮。