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有关双相动作电位的高考题的思考

作者:  高二生物 侯联明 点击数: 发布时间:2014-01-20

有关双相动作电位的高考题的思考  

2014年   高二生物  侯联明

例1 09年上海28.神经电位的测量装置如右上图所示,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,结果如右侧曲线图。若将记录仪的A、B两电极均置于膜外,其它实验条件不变,则测量结果是答案:选C

 

 

 

 

解析:施加适宜的刺激,神经细胞产生兴奋,兴奋先到达A电极接触点,再到达B电极接触点。将电极均置于膜外,当兴奋传至A电极接触点时,其发生一次电位变化(从正电位变为负电位再变为正电位),而B电极接触点电位未变化,表现为正电位,这时电流会从B流向A;当兴奋传至B电极接触点时,其也发生一次电位变化(从正电位变为负电位再变为正电位),而A电极接触点已恢复为正电位,这时电流会从A流向B。当两电极接触点发生电位变化时,两极之间电位差的绝对值会先增大再减小,表现为波形曲线,而兴奋先后通过两电极接触点时,电流方向相反,反映两极电位变化相对值的波形曲线则分布在横轴上下两侧,又因为两极接触点位置较远,中间会有一段时间表现为零电位,故答案选C。

例2  2010年海南9.将记录仪(R)的两个电极置于某一条结构和功能完好的神经表面,如右图,给该神经一个适宜的刺激使其产生兴奋,可在R上记录到电位的变化。能正确反映从刺激开始到兴奋完成这段过程中电位变化的曲线是

答案:选D

解析:施加适宜的刺激,神经细胞产生兴奋,兴奋先到达左电极接触点,再到达右电极接触点。将电极均置于膜外,当兴奋传至左电极接触点时,其发生一次电位变化(从正电位变为负电位再变为正电位),而右电极接触点电位未变化,表现为正电位,这时电流会从右电极流向左电极;当兴奋传至右电极接触点时,其也发生一次电位变化(从正电位变为负电位再变为正电位),而左电极接触点已恢复为正电位,这时电流会从左电极流向右电极。当两电极接触点发生电位变化时,两极之间电位差的绝对值会先增大再减小,表现为波形曲线,而兴奋先后通过两电极接触点时,电流方向相反,反映两极电位变化相对值的波形曲线则分布在横轴上下两侧,故答案选D。

原理

将两个引导电极置于正常完整的神经干表面(即记录和反映两个电极下电位变化的相对值),当神经干一端受刺激兴奋后,兴奋会向未兴奋处传导,先后通过两个引导电极时,便可记录两个方向相反的电位偏转波形。  
    刺激神经干的左端,由于两个引导电极的距离不同,左边电极接触位点和右电极接触位点会先后出现动作电位,记录到的双向动作电位的图形会有三种情况:   
   (1)左边电极接触位点复极化刚结束,而动作电位刚好传到右电极接触位点。这时坐标横轴上下波形连续,且幅值相等。2010年海南理综第9题属于这种情况。 
   (2)左边电极接触位点复极化结束后,而动作电位尚未到达右电极接触位点(即两极之间距离过大)。这时坐标横轴上下波形不连续,并出现一段水平线(两极之间电位差为零)。  2009年上海生物第28题属于这种情况。 
   (3)左边电极接触位点复极化尚结束,而动作电位尚已到达右电极接触位点。这时坐标横轴上下波形连续,但坐标横轴上部波形的幅值要大于下部波形的幅值。

动作电位

1、概念表述

    动作电位是指可兴奋细胞受到阈或阈上刺激时,在静息电位的基础上发生的一次快速扩布性电位变化。典型的神经动作电位的波形由峰电位、负后电位和正后电位组成。

2、产生条件

   (1)细胞膜内外离子分布不平衡。细胞内外存在着Na+的浓度差,Na+在细胞外的浓度是细胞内的13倍之多。

   (2)膜对离子通透性的选择。细胞受到一定刺激时,膜对Na+的通透性先增加,对K+的通透性后增加。( 因为Na+通道开放快,失活也快;K+通道开放的慢,失活的也慢,慢到几乎就不出现失活。)

3、产生过程

   (1)去极化:细胞受到阀上刺激→细胞外的Na+顺浓度梯度流人细胞内→当膜内负电位减小到阈电位时Na+通道全部开放→Na+顺浓度梯度瞬间大量内流(正反馈倍增)→细胞内正电荷增加→膜内负电位从减小到消失进而出现膜内正电位→膜内正电位增大到足以对抗由浓度差所致的Na+内流→膜两侧电位达到一个新的平衡点。该过程主要是Na+内流形成的平衡电位,可表示为动作电位模式图的上升支。

   (2)复极化 :去极化达峰值时被激活的Na+通道迅速关闭而失活→Na+内流停止→K+通道逐渐被激活而开放→膜对K+的通透性增加→K+借助于浓度差和电位差快速外流→膜内电位迅速下降(负值迅速上升)→电位恢复静息值。该过程是K+外流形成的,可表示为动作电位模式图的下降支。

   (3)Na+-K+泵转运: 当膜复极化结束后,有一部分Na+在去极化中扩散到细胞内,并有一部分K+在复极过程中扩散到细胞外。这样细胞膜上的Na+-K+泵就会被激活,并开始主动地将膜内的Na+泵出膜外,同时把流失到膜外的K+泵回膜内,Na+—K+的转运是耦联进行的以恢复兴奋前的离子分布的浓度。

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