安徽 吳志強

興奮傳導(dǎo)所引發(fā)的電流表偏轉(zhuǎn)及其曲線圖的解題分析

安徽 吳志強

興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)與傳遞這部分知識的學(xué)習(xí)表面看來并不困難，一旦深入?yún)s很難融會貫通，特別是電流表的偏轉(zhuǎn)和相關(guān)圖像的問題。需要將這部分知識學(xué)習(xí)透徹，才能在較復(fù)雜的情境中熟練的運用。

一、解讀神經(jīng)纖維上膜電位變化曲線

如圖1表示離體神經(jīng)纖維某一部位受到適當(dāng)刺激時，受刺激部位細胞膜兩側(cè)會出現(xiàn)暫時性的電位變化。其中，ab段——靜息電位，外正內(nèi)負，主要是K＋順濃度梯度以協(xié)助擴散方式外流的結(jié)果。bc段和cd段——動作電位，主要是Na＋順濃度梯度以協(xié)助擴散方式內(nèi)流的結(jié)果。de段——主要是K＋順濃度梯度以協(xié)助擴散方式外流的結(jié)果。ef段——靜息電位的恢復(fù)，通過鈉-鉀泵，逆濃度梯度以主動運輸方式泵出Na＋、泵入K＋。

圖1 離體神經(jīng)纖維受到適當(dāng)刺激后電位變化

【例1】圖2為興奮的傳導(dǎo)和傳遞過程以及膜電位變化示意圖。下列敘述正確的 是 （ ）

圖2

A.軸突膜處于bc段時，鈉離子大量內(nèi)流，消耗ATP

B.軸突膜處于ce段時，鉀離子大量外流，不消耗ATP

C.軸突膜外側(cè)局部電流的方向與興奮傳導(dǎo)方向相同

D.甲處只有在興奮傳到后才能合成神經(jīng)遞質(zhì)

【答案】B

【解析】解答本題的關(guān)鍵是識別膜電位變化曲線圖中各曲線段表示的含義。對神經(jīng)纖維上一點施加一定強度刺激后電位的變化，具體分析如圖3所示。

圖3 電位變化點詳細分析

二、興奮傳導(dǎo)與電流計指針偏轉(zhuǎn)問題分析

1.靜息電位測定方式

靜息電位常見的測定方式是將電流表的兩個電極一個放在神經(jīng)纖維的外側(cè)，另一個放在神經(jīng)纖維的內(nèi)側(cè)，由于內(nèi)外兩側(cè)存在電勢差，因此電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

2.動作電位測定方式

神經(jīng)纖維上動作電位的測定是指將電流表的兩個電極放在同一個神經(jīng)纖維的外側(cè)，來測定兩個電極處是否有電位差。對于一個神經(jīng)纖維上電位的測定，如電流表指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，則說明兩點存在電勢差。一般的做法是在該神經(jīng)纖維上某點給一個足夠強度的刺激，從而觀察電流表發(fā)生幾次偏轉(zhuǎn)，方向是否一致？當(dāng)刺激點到達電流表指針?biāo)诘膬牲c距離相等時，神經(jīng)沖動同時到達兩點，兩點雖然均產(chǎn)生了動作電位，但是仍然不存在電勢差，因此電流表不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。只要刺激點與電流表指針?biāo)诘狞c在同一神經(jīng)元上，且距離不相等，電流表就會發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)。

【例2】圖4為神經(jīng)—肌肉連接示意圖，以下分析不正確的是 （ ）

圖4

A.刺激圖中的肌肉，電流表的指針將偏轉(zhuǎn)2次

B.刺激M點引起的肌肉收縮不屬于反射現(xiàn)象

C.興奮傳到突觸后膜時發(fā)生的信號變化是電信號→化學(xué)信號

D.刺激N點電流表指針只發(fā)生1次偏轉(zhuǎn)

【答案】C

【解析】解答興奮傳導(dǎo)與電流表指針偏轉(zhuǎn)問題的思維過程如下：

刺激肌肉電流表會發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)。反射的發(fā)生要有完整的反射弧，刺激M點引起肌肉收縮反射弧不完整，不屬于反射。興奮傳到突觸后膜時，發(fā)生的信號變化應(yīng)為化學(xué)信號→電信號。由于突觸傳遞的單向性，刺激N點，興奮只能傳到電流表的一個電極，電流表發(fā)生1次偏轉(zhuǎn)。

三、電流表的偏轉(zhuǎn)圖像分析

電流表偏轉(zhuǎn)圖像的關(guān)鍵是坐標(biāo)圖的繪制，而繪制坐標(biāo)圖要特別注意起點和方向，需注意以下四點：①若電流表兩極都連在膜外或膜內(nèi)則繪圖時起點從0開始；②若電流表兩極分別連在膜外和膜內(nèi)則起點從動作電位峰值開始；③曲線開始走勢方向取決于電流表正負極連接的方向（若正極連膜內(nèi)負極連膜外為起點上行走勢，則正極連膜外負極連膜內(nèi)為起點下行走勢）；④ 若電流表兩極連接有一定距離則曲線中有一段保持期。如下圖5。

圖5

【例3】如圖6所示，以槍烏賊的粗大神經(jīng)纖維作實驗材料，在神經(jīng)纖維的表面，放置兩個相距1～2厘米的電極a和b，在圖中的刺激點給予較強的電刺激。依據(jù)觀測到的電流表指針偏轉(zhuǎn)（向左為正，向右為負）情況，繪出的曲線如圖7，其中正確的是 （ ）

圖6

圖7

【答案】D

【解析】該電流表測量的是膜外的電位變化，由圖6知a處先興奮，膜外電位變?yōu)樨撾娢?，指針向左偏轉(zhuǎn)一次，隨后b處興奮，指針向右偏轉(zhuǎn)一次，故此過程中電流表指針應(yīng)發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)，D項符合題意。

【例4】實驗人員將2個電位計甲和乙分別連接在蛙的一根剛切斷的神經(jīng)纖維上，其電位計的連接方式如圖8所示。下列分析中錯誤的是 （ ）

圖8

A.在靜息且沒有受損的神經(jīng)纖維外膜上所有點都是等電位

B.刺激e點，神經(jīng)沖動在神經(jīng)纖維上雙向傳導(dǎo)，且甲電位計上指針發(fā)生2次偏轉(zhuǎn)

C.刺激e點，神經(jīng)沖動傳導(dǎo)方向與膜內(nèi)局部電流方向相同

D.靜息時，乙電位計測量的是受損神經(jīng)纖維的靜息電位且指針向右偏

【答案】D

【解析】在解題時，要注意電流計的電極在神經(jīng)纖維上的位置，是膜內(nèi)還是膜外。同時判斷電位變化是哪種離子流動造成的，需要判斷該時刻所測電位是靜息電位還是動作電位。選項A正確，在靜息且沒有受損的神經(jīng)纖維上膜電位均為外正內(nèi)負，外膜上所有點的電位都相等。選項B正確，刺激e點，當(dāng)興奮傳導(dǎo)到a點時，a點膜外電位為負，b點膜外電位為正，甲指針向左偏；當(dāng)b點興奮時，a點膜外電位恢復(fù)，變?yōu)檎娢唬琤點膜外電位為負，甲指針向右偏。選項C正確，在離體情況下，刺激e點時，興奮在神經(jīng)纖維上雙向傳導(dǎo)，不管是向左還是向右，都與膜內(nèi)局部電流方向一致。選項D錯誤，據(jù)圖分析，靜息時，電位計乙所測為靜息電位，外正內(nèi)負，一般規(guī)定膜外電位為0，所以靜息電位為負值，因此靜息時，乙電位計測量的是受損神經(jīng)纖維的靜息電位，且指針向左偏。

綜上所述，在分析神經(jīng)纖維興奮傳導(dǎo)相關(guān)問題時首先要弄清靜息電位和動作電位形成和恢復(fù)的機理，測量時抓住電流表兩極各發(fā)生了幾次靜息電位和動作電位的相互轉(zhuǎn)換就可算出偏轉(zhuǎn)幾次，根據(jù)電流表兩極測量點位置可確定坐標(biāo)圖曲線起點和運行方向。

安徽省蕪湖市第十二中學(xué)）