离子浓度对神经电位变化的影响

刘会学

摘 要：细胞膜对离子通透性的改变从而产生神经电位，所以，当细胞膜外的离子浓度改变时，就会影响神经电位。

关键词：离子浓度；神经电位；静息电位；动作电位

近年来，高考题多次考查离子浓度的改变对神经电位的影响，难度较大，这对学生的综合素质要求较高。本文就结合对近几年的几道高考题的分析对相关知识做一梳理和比较，希望能够对此问题清晰思路，深入理解。

一、神经电位的产生

1.静息电位：正常情况下，膜内正电荷以K+为主，负电荷以带负电的有机物大分子为主；膜外正电荷以Na+为主，负电荷以Cl-为主。在静息的状态下，细胞膜对K+有较高的通透性，对Na+、Cl-轻微通透，对有机物大分子不通透。而膜内K+浓度又高于膜外，K+就顺着浓度梯度向膜外扩散，但由于膜内的带负电的有机物大分子不能透出细胞膜，因此，K+的外流导致膜外电位较正，膜内电位较负，膜两侧出现电位差，这就是静息电位。

2.动作电位：当细胞膜受到刺激时，对Na+的通透性增强，Na+顺电位梯度和浓度梯度内流；随着Na+的内流，细胞膜对Na+的通透性进一步增大，大量Na+快速内流，膜电位迅速减小并变为正值，形成动作电位。随后Na+通道关闭而处于失活状态，使膜对Na+的通透性迅速下降，此时膜对K+的通透性加大，膜内K+在浓度梯度和电场力的作用下向膜外扩散，使膜电位由正变负，可见，动作电位是由于细胞膜受到刺激后对离子的通透性发生改变而产生的。

二、相关高考题的分析

【高考真题1】：（2010年课标卷）将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液（溶液S）中，可测得静息电位。给予细胞一个适宜的刺激，膜两侧出现一个暂时性的电位变化，这种膜电位变化称为动作电位。适当降低溶液S中的Na+浓度，测量该细胞的静息电位和动作电位，可观察到（ ）

A.静息电位值减小

B.静息电位值增大

C.动作电位峰值升高

D.动作电位峰值降低

【试题分析】静息电位的形成主要是细胞膜内K+外流所致，而动作电位则是由膜外的Na+内流引起。“适当降低溶液S的Na+浓度”将导致膜内外Na+浓度差的减小，从而影响到Na+内流，结果是Na+内流量减少，动作电位的峰值降低。答案D。

【解题启示】本题可以概括：神经细胞的动作电位变化是在稳定的生理盐水溶液中进行的膜电位变化。外界钠离子浓度不同，所产生的膜电位差也不同，动作电位的峰值就不同，两者呈现正相关增长。

三、相关变式应用分析

【变式拓展】神经递质的主要作用机制，是通过与细胞膜上的受体结合，直接或间接调节细胞膜上离通道的开启或关闭，造成离子通透性的改变，进而改变细胞膜电位。假如某一神经递质会使细胞膜上的氯离子通道开启，使氯离子进入细胞内，由此会（ ）

A.使细胞膜膜内电位变正

B.使钠离子通道开放

C.使膜电位差维持不变

D.抑制細胞兴奋

解析：此类递质属于抑制性递质，其与细胞膜上的受体结合，会使细胞膜上的氯离子通道开启，使氯离子进入细胞内，从而使突触后膜的膜电位增大，出现突触后膜超极化，此时突触后神经元不易去极化，不易发生兴奋，表现为突触后神经元活动的抑制。假如是兴奋性递质，会使Na离子进入细胞，突触后膜电位降低，局部去极化，兴奋产生。答案D。

四、相关变式实战演练

【实战演练】（2003年上海卷）将离体神经置于不同钠离子浓度的生理盐水中，给予一定刺激后，下图中能正确反映膜电位变化与钠离子浓度关系的是（ ）

■

分析略，答案：D。

参考文献：

张文学，包月昭.人体解剖学与生理学.西安：陕西科学技术出版社，2002-06：63-67.

（作者单位 河南省汝阳县实验高中）

编辑 杨兆东