離子濃度對神經電位變化的影響

劉會學

摘 要：細胞膜對離子通透性的改變從而產生神經電位，所以，當細胞膜外的離子濃度改變時，就會影響神經電位。

關鍵詞：離子濃度；神經電位；靜息電位；動作電位

近年來，高考題多次考查離子濃度的改變對神經電位的影響，難度較大，這對學生的綜合素質要求較高。本文就結合對近幾年的幾道高考題的分析對相關知識做一梳理和比較，希望能夠對此問題清晰思路，深入理解。

一、神經電位的產生

1.靜息電位：正常情況下，膜內正電荷以K+為主，負電荷以帶負電的有機物大分子為主；膜外正電荷以Na+為主，負電荷以Cl-為主。在靜息的狀態下，細胞膜對K+有較高的通透性，對Na+、Cl-輕微通透，對有機物大分子不通透。而膜內K+濃度又高于膜外，K+就順著濃度梯度向膜外擴散，但由于膜內的帶負電的有機物大分子不能透出細胞膜，因此，K+的外流導致膜外電位較正，膜內電位較負，膜兩側出現電位差，這就是靜息電位。

2.動作電位：當細胞膜受到刺激時，對Na+的通透性增強，Na+順電位梯度和濃度梯度內流；隨著Na+的內流，細胞膜對Na+的通透性進一步增大，大量Na+快速內流，膜電位迅速減小并變為正值，形成動作電位。隨后Na+通道關閉而處于失活狀態，使膜對Na+的通透性迅速下降，此時膜對K+的通透性加大，膜內K+在濃度梯度和電場力的作用下向膜外擴散，使膜電位由正變負，可見，動作電位是由于細胞膜受到刺激后對離子的通透性發生改變而產生的。

二、相關高考題的分析

【高考真題1】：（2010年課標卷）將神經細胞置于相當于細胞外液的溶液（溶液S）中，可測得靜息電位。給予細胞一個適宜的刺激，膜兩側出現一個暫時性的電位變化，這種膜電位變化稱為動作電位。適當降低溶液S中的Na+濃度，測量該細胞的靜息電位和動作電位，可觀察到（ ）

A.靜息電位值減小

B.靜息電位值增大

C.動作電位峰值升高

D.動作電位峰值降低

【試題分析】靜息電位的形成主要是細胞膜內K+外流所致，而動作電位則是由膜外的Na+內流引起。“適當降低溶液S的Na+濃度”將導致膜內外Na+濃度差的減小，從而影響到Na+內流，結果是Na+內流量減少，動作電位的峰值降低。答案D。

【解題啟示】本題可以概括：神經細胞的動作電位變化是在穩定的生理鹽水溶液中進行的膜電位變化。外界鈉離子濃度不同，所產生的膜電位差也不同，動作電位的峰值就不同，兩者呈現正相關增長。

三、相關變式應用分析

【變式拓展】神經遞質的主要作用機制，是通過與細胞膜上的受體結合，直接或間接調節細胞膜上離通道的開啟或關閉，造成離子通透性的改變，進而改變細胞膜電位。假如某一神經遞質會使細胞膜上的氯離子通道開啟，使氯離子進入細胞內，由此會（ ）

A.使細胞膜膜內電位變正

B.使鈉離子通道開放

C.使膜電位差維持不變

D.抑制細胞興奮

解析：此類遞質屬于抑制性遞質，其與細胞膜上的受體結合，會使細胞膜上的氯離子通道開啟，使氯離子進入細胞內，從而使突觸后膜的膜電位增大，出現突觸后膜超極化，此時突觸后神經元不易去極化，不易發生興奮，表現為突觸后神經元活動的抑制。假如是興奮性遞質，會使Na離子進入細胞，突觸后膜電位降低，局部去極化，興奮產生。答案D。

四、相關變式實戰演練

【實戰演練】（2003年上海卷）將離體神經置于不同鈉離子濃度的生理鹽水中，給予一定刺激后，下圖中能正確反映膜電位變化與鈉離子濃度關系的是（ ）

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分析略，答案：D。

參考文獻：

張文學，包月昭.人體解剖學與生理學.西安：陜西科學技術出版社，2002-06：63-67.

（作者單位 河南省汝陽縣實驗高中）

編輯 楊兆東