高考姊妹题赏析（7）：静息电位、动作电位、离子运输方式等问题——2011浙江3、海南8

今天来说说高考姊妹题之：2011年浙江第3题和2011年海南第8题。两个题目相同点都是都考查静息电位、动作电位中关于离子运输方式的问题。不同的是海南使用的是人教版教材，而浙江使用的浙科版教材，浙科版教材讲了极化、去极化、反极化等名词，对静息电位和动作电位讲的更详细。本文也顺便介绍下这些名词和相关过程。

一、原题再现

[2010·浙江，3]在离休实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下，下列叙述正确的（  ）

 A．a-b的Na+内流是需要消耗能量的

B．b-c段的Na+外流是不需要消耗能量的

C．c-d段的K+外流是不需要消耗能量的

D．d-c段的K+内流是需要消耗能量的

答案：C

[2010·海南，8]突触后膜受体与相应的神经递质结合后，使突触后神经细胞兴奋，在引起该突触后神经细胞兴奋的过程中（  ）

A．Na+通过被动运输到突触后膜内

B．K+通过被动运输到突触后膜内

C．Na+通过主动运输到突触后膜内

D．K+通过主动运输到突触后膜外

答案：A

 二、说道说道

1.神经冲动的产生与传导

在静息状态时 (即没有神经冲动传播的时候)神经纤维膜内的电位低于膜外的电位，即静息膜电位是膜外为正电位，膜内为负电位。也就是说，膜处于极化状态(有极性的状态)。（这时假如规定膜外为零电位，则膜内为-70左右）。

在膜上某处给予剌激后，该处极化状态被破坏，叫做去极化。在极短时期内，膜内电位会高于膜外电位，即膜内为正电位，膜外为负电位，形成反极化状态。接者，在短时间内,神经纤维膜又恢复到原来的外正内负状态——极化状态。去极化、反极化和复极化的过程，也就是动作电位——负电位的形成和恢复的过程，全部过程只需数毫秒的时间。

为什么在神经细胞膜上会出现极化状态呢？这是由于神经细胞膜内外各种电解质的离子浓度不同，膜外钠离子浓度高。膜内钾离子浓度高，而神经细胞膜对不同离子的通透性各不相同。神经细胞膜在静息时对钾离子的通透性大，对钠离子的通透性小，膜内的钾离子扩散到膜外，而膜内的负离子却不能扩散出去， 膜外的钠离子也不能扩散进来，因而出现极化状态。即膜外为正电位，膜内为负电位。

动作电位是怎样产生的呢？在神经纤维膜上有两种离子通道。一种是钠离 子通道，一种是钾离子通道。当神经某处受到剌激时会使钠通道开放，于是膜外钠离子在短期内大量涌人膜内，造成了内正外负的反极化现象。但在很短的时期内钠通道又重新关闭，钾通道随即开放，钾离子又很快涌出膜外，使得膜电位又恢复到原来外正内负的状态。

动作电位又是怎样传导的呢？当剌激部位处于内正外负的反极化状态时， 邻近未受刺激的部位仍处于外正内负的极化状态，两者之间会形成局部的电 流。这个局部电流又会刺激没有去极化的细胞膜，使之去极化。也形成动作电 位。这样，不断地以局部电流向前传导，将动作电位传播出去，一直传到神经末梢。

2.分段说说离子运输、极化、去极化、反极化、复极化、钠钾泵

如图表示离体神经纤维某一部位受到适当刺激时, 受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化。

ab段——极化状态，静息电位，外正内负, 主要是K+顺浓度梯度以协助扩散方式外流（K+通道开放）的结果。那么问题来了，细胞是如何维持K+在细胞内多，而Na+细胞外多呢？这里钠钾泵在起作用，当细胞内Na+多的时候钠钾泵就会启动将Na+泵出去，同时将K+交换进来。还一个问题就是，K+通道开放使K+外流会不会使细胞内外K+达到平衡呢？实际上除了钠钾泵能将K+泵进来外，还有一种力量阻止K+过度外流，那就是细胞膜外的阳离子的排斥作用。当K+外流的力量（浓度差）和阻止其外流的力量（细胞膜外的正电荷的排斥作用）达到平衡时，细胞内外的电势差就是—70左右。

bc段去极化，cd段反极化，动作电位，主要是Na+顺浓度梯度以协助扩散方式内流（Na+通道打开）的结果。Na+内流的力量和阻止其内流的力量达到平衡。

de段复极化——主要是K+顺浓度梯度以协助扩散方式外流的结果。同时在钠钾泵的作用下将Na+泵出去，同时将K+交换进来。

钠钾泵（也称钠钾转运体），为蛋白质分子，进行钠离子和钾离子之间的交换。每消耗一个ATP分子，逆电化学梯度泵出3个钠离子和泵入2个钾离子。保持膜内高钾，膜外高钠的不均匀离子分布，维持细胞的静息电位。钠钾泵不只是在静息电位即极化状态和复极化状态才起作用，而是在整个过程都起作用。

更为详细的过程见下图：

3.对两个题的解析

[2010·浙江，3]在离休实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下，下列叙述正确的（  ）

 A．a-b的Na+内流是需要消耗能量的

B．b-c段的Na+外流是不需要消耗能量的

C．c-d段的K+外流是不需要消耗能量的

D．d-c段的K+内流是需要消耗能量的

答案：C

解析：由上述分析可知，a~b段和b~c段分别表示动作电位的去极化和反极化过程，此时Na+通过Na+通道内流，顺浓度梯度进行，该过程不消耗能量，属于协助扩散。c~d段和d~e段表示复极化过程，该过程K+通过K+通道外流，也不消耗能量，属于协助扩散。

[2010·海南，8]突触后膜受体与相应的神经递质结合后，使突触后神经细胞兴奋，在引起该突触后神经细胞兴奋的过程中（  ）

A．Na+通过被动运输到突触后膜内   B．K+通过被动运输到突触后膜内

C．Na+通过主动运输到突触后膜内   D．K+通过主动运输到突触后膜外

答案：A

解析：突触后神经细胞兴奋说明产生了动作电位，即Na+的内流，钠离子经通道蛋白进入神经细胞内的过程是一个协助扩散的过程，属于被动运输。当然该过程也存在通过钠钾泵将K+主动运输运到细胞内的过程，BD都不符合。神经细胞兴奋过程的实质是Na＋内流，即通过被动运输到突触后膜内。

 三、练习一下

1.人体细胞外钠离子浓度高于胞内，而钾离子浓度胞内高于胞外。下图是神经兴奋前后对钠离子和钾离子的通透性情况，根据神经细胞的生理特点，下列有关分析正确的是（    ）

A．载体A、C运输相应的离子时消耗ATP，载体B运输相应离子时不消耗ATP

B．兴奋时，Na+内流区域与邻近区域由于带电物质分布差异形成局部电流，并沿神经纤维传导

C．静息电位是钾离子在载体协助下外流至内外浓度相等时膜两侧的电位差

D．动作电位是钠离子在载体协助下内流至内侧浓度超过外侧浓度后的膜两侧电位差

 2.Na + －K + 泵是一种特殊的载体蛋白，该载体既可催化ATP水解和合成，又能促进Na + 、K + 的转运。每消耗1分子ATP，就逆浓度梯度将3分子的Na + 泵出细胞外，将2分子K + 泵入细胞内，（如下图）。下列有关叙述不正确的是（  ）

A．Na + 和K + 出入细胞是主动运输的过程

B．Na + －K + 泵是一个可同时反向转运两种离子的载体蛋白，该过程与细胞膜的选择透过性无关

C．Na+-K+泵对维持动物细胞的渗透压平衡起着非常重要的作用

D．这一过程可能会造成细胞膜内外产生电位差

3.下图表示某生物膜结构，图中A、B、C、D、E、F表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式。请据图回答： 

 ⑴若是癌细胞的细胞膜，则膜上含量较正常细胞减少的物质是[   ]_________。
⑵若是线粒体膜，b和c过程运输的气体分别是___________________。 
⑶若是肝细胞膜，进食后3～4小时，C代表的激素                将会增多，促进物质E转化为物质F，F最可能是_________。
⑷若是神经元细胞膜，则在静息状态，细胞膜两侧的电位表现为_________该状态的维持有赖于图中a和d过程，则a和d过程分别运输的物质是_______。

 ⑸提取动物的细胞膜，最好选用                                做材料，先让其在蒸馏水中吸水胀破，然后经过____________处理即可得到纯净的细胞膜。动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有                        。 
答案：

1.B  2.B

3.⑴[ D ]糖蛋白     

⑵O2 、CO2

⑶胰高血糖素（或肾上腺素）  葡萄糖 
⑷内负外正   K+ 、Na+ 
⑸哺乳动物成熟的红细胞    离心    一定的流动性

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