有關動作電位的“4坐標2比較”

李江肅　盛國躍

摘要? 本文對浙科版《生物學》必修三“神經系統(tǒng)的結構和功能”一節(jié)中表述不清的膜電位相關知識進行了適當的補充，重點是對膜電位的測量方法及示意圖中所隱藏的信息進行了解讀，以期對學生的解題能力有所提升。

關 鍵 詞? 神經纖維? 測量位點? 膜電位? 示意圖

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

縱觀各地市的聯考或統(tǒng)考，不難發(fā)現興奮在神經纖維上的傳導已成為不爭的高頻考點。究其原因是教材在編寫此內容時僅停留在結果的描述而沒有詳實的解釋，尤其是缺少對膜電位測量方法的介紹及膜電位示意圖的深層次解讀。由此，命題人常借助于教材對其含糊不清的知識表述和分析，使得相關考查變得異常靈活，解答情況可想而知。對此情形，筆者希望借助于教輔中的4個坐標圖及2次比較盡可能全面地解答上述疑點，以便更好地提升師生的應對能力。

比較一 不同測量位點的三種膜電位示意圖

生物電現象是一種極普遍的生理現象，對生物電的測量可采用專門的記錄儀器（如示波器），使用時將記錄儀器的兩個尖端分別刺入某一在體或離體的細胞膜內或膜外，測量細胞在不同狀態(tài)下膜內外的電位差。在教學中常會出現橫縱坐標相同但曲線走勢不同的三種膜電位示意圖（如圖1-1、1-2和1-3）。之所以出現三種膜電位示意圖，這與測量時記錄儀兩個電極所放置的位點不同有關。

1 同點不同側

若記錄儀兩電極置于神經纖維同一點的膜內外，又依參考電極的位置不同，膜電位既可指膜內膜電位又可指膜外膜電位。在對膜電位的分析中要明確三點，首先要區(qū)分出記錄儀中的參考電極和記錄電極;其次要明白所謂的膜電位其實是某位點的電位以參考電極所在位點的膜電位為參考點而得到相對電位值;再次無論參考電極的電位是正值還是負值均視為0。以膜內膜電位為例來說明其成因（圖2）。

從圖2可知，參考電極A置于神經纖維上a點的膜外，記錄電極B在a點的膜內，則所要研究的膜電位就是神經纖維上a點膜內電位。當給a點一個閾刺激，a點膜內和膜外的電位都將發(fā)生變化。

2 同側不同點

神經纖維上膜電位研究較多的是將兩電極置于不同的點，研究過程中可將兩電極同置于膜內或膜外，也可不同置于膜內或膜外。

記錄儀的兩電極同置于a點和b點的膜內或膜外，若以參考電極置于a點的膜外（圖3-甲）為例，則所要研究的膜電位就是神經纖維上b點的膜外電位。

從圖3可知，當給a點一個閾刺激，a點膜內外電位將先發(fā)生變化隨之恢復，而后隨著興奮的傳導b點膜內外電位也將發(fā)生變化隨之恢復，A、B電極的電位變化及b點膜外電位。

結合表2中a、b兩點膜電位及b點膜外膜電位示意圖可知：坐標軸上方的曲線實際上表示的是b點的靜息電位（因參考電極的電位變化致使靜息電位呈一條變化曲線），坐標軸下方的曲線實際上表示的是b點的動作電位。此外，兩條曲線之間的線段在示意圖中可有可無，這要取決于a、b兩點之間的距離遠近。若a、b兩點之間的距離遠則可有此線段;若a、b兩點之間的距離近則可無此線段。

3 不同點不同側

記錄儀的兩電極不同置于a、b點的膜內或膜外，若以參考電極置于a點膜外（圖4-甲）為例，則所要研究的膜電位就是神經纖維上b點的膜內電位。

從圖4可知，當給a點一個閾刺激，a點膜內外電位將先發(fā)生變化隨之恢復，而后隨著興奮的傳導b點膜內外電位也將發(fā)生變化隨之恢復，A、B電極的電位變化及b點膜內電位示意圖如表3所示。

從表3可知，當a點在形成動作電位時，因大量的鈉離子內流導致其膜外（參考電極位置）的負電荷量較處于靜息狀態(tài)的b點膜內（記錄電極位置）的負電荷量多，故此時膜電位向上出現峰值;當b點形成動作電位時，因大量的鈉離子內流導致其膜內（記錄電極位置）的正電荷量較處于靜息狀態(tài)的a點膜外（參考電極位置）的正電荷量多，故此時膜電位再次向上出現峰值。故該膜電位示意圖前后兩段曲線分別表示b點靜息電位和動作電位，同樣，兩段曲線之間的線段也可依點a和點b之間的距離可有可無。

比較二 定點不定時的膜電位和定時不定點的膜電位

在有關膜電位示意圖的教學中，學生很容易將一組極其相似的坐標圖（如圖5-1、5-2）混為一談。究其原因是其沒有區(qū)分好兩坐標所研究的膜電位是定點不定時還是定時不定點條件下的膜電位。

從圖5可知，這兩種圖形分別與物理上有關某質點在不同時間的傳播示意圖和不同質點在同一時間的傳播示意圖是類似的。如果物理上的兩個圖像能夠厘清，那么對這兩個膜電位示意圖的理解也就變得容易多了。

5-1所表示的膜電位其實和圖1-1所表示的膜電位是同一示意圖，只是從不同角度來描述而已（見圖6）。該點受到刺激后將依次發(fā)生：極化→去極化→反極化→復極化→極化。

從近幾年的加試題模擬卷來看，有關試題多涉及到膜電位的測量方法及圖示的深層次理解。但遺憾的是現行的各版本生物學教材對此考點依然沒有作出較詳細的解釋，故學生僅憑教材知識想順利地解決此題難度可想而知。鑒于此，教師應確保學生切實掌握好4坐標及2比較，這對學生的學習可起到事半功倍的效果。