三通道钾钠进出，四极化电位变化

林剑波

摘要：膜电位的变化、动作电位的产生、传导与传递是高中生物教学的重点和难点。基于此，本文探讨了神经调节中的膜电位问题。

关键词：极化电位 动作电位 运输方式

一、三通道钾钠进出

钾离子通道供钾离子以协助运输方式进出细胞，钠离子通道供钠离子以协助运输方式进出细胞，钠钾泵通过主动运输方式运输膜内外的钠离子和钾离子。以上三种离子通道都具有以下共性：①它们的化学本质都是蛋白质，都要在适宜的温度、酸碱性条件下才可起作用；②它们所处位置都是细胞膜，故三者都与细胞膜通透性有关。

二、四极化电位变化

四极化电位变化包括：①去极化：钾离子通道闭合，钠离子通道打开，钠离子内流，膜电位由外正内负变为零；②反极化：钠离子继续内流，膜电位渐渐变为外负内正。当膜内外电势差达到最大值，动作电位形成；③负极化：钠离子通道闭合，钾离子通道打开钾离子外流，膜电位变为外正内负；④超极化：a是静息电位的绝对值变大。b是静息电位的负值增大。c是细胞膜内的负电荷增多。这就是超级化和去极化的概念和产生原理：

笔者以神经细胞为实验对象，绘制了超极化和去极化（如图1所示）。

可见，超极化和去极化是细胞膜电荷朝着相反的两个方向变化的结果。如果结合图1，用静息电位绝对值的增大和减小来定义超极化和去极化，也能使学生理解和接受这一知识点。去极化的发生是细胞兴奋的前提，而动作电位是细胞兴奋的标志；超极化的发生是细胞抑制的前提，和去极化的膜电位变化方向相反，背离了动作电位发生的方向，所以细胞无法兴奋而受到抑制。

三、例题分析

在初步了解了神经调节中膜电位变化机制后，笔者以例题讲解的形式深化了学生的理解。

1.极值与离子浓度的关系

例1. 图2为正常神经元和受到一定药物处理后的神经元膜电位变化，此药物作用机理为（ ）

A.阻断部分Na+通道

B.阻断部分K+通道

C.阻碍了部分神经递质释放

D.阻断了部分神经递质作用

解析：神经元未受刺激时，神经细胞膜对K+的通透性增大，K+大量外流，导致膜内外电位表现为外正内负；神经元受刺激时，神经细胞膜对Na+的通透性增大，Na+大量内流，导致膜内外电位表现为外负内正。用药物处理后，动作电位小于正常时动作电位，可推知Na+内流减少，进一步推测该药物可能阻断了部分Na+通道。故正确答案是选项A。

2.由恢复时长得知运输耗能

例2. 图3为神经兴奋过程O2浓度与膜电位变化关系，判断a、b曲线对应氧气浓度。

解析：在前三极化过程中两图像几乎重合，这是因为协助运输不消耗能量。而在超极化过程中，应用了主动运输方式，需消耗能量。当获得能量较少，离子运输速度较慢，恢复时间较长，b用时长于a，故b所对应氧浓度少。

3.静息电位和动作电位的生理基础

例3. 图4表示某时刻神经纤维膜电位状态，图5表示电位随时间变化曲线。下列相关叙述错误的是（ ）

A.丁区域的膜电位一定是K+外流形成的

B.甲区或丙区可能刚恢复为静息状态

C.将图A神经纤维置于低Na+环境中，静息电位将变大

D.若图A的兴奋传导方向是从左到右，则乙处电位可能处于③→④过程

解析：丁区域的膜电位表现为外正内负，属于静息电位，是K+外流形成的，故A项正确；甲区或丙区可能刚恢复为静息状态，故B项正确；静息电位与K+外流有关，低Na+环境不影响静息电位，故C项错误；若图4的兴奋传导方向是从左到右，则乙处电位处于超极化状态，可能处于③→④过程，故D项正确。

四、注意事项

首先，膜电位图像的截距。注意测量神经细腻膜电位时电极摆放位置，然后根据外正负判断截距正负；其次，膜电位的增减。膜外电位降低，膜内电位升高；最后，离子浓度大小。细胞内钾离子浓度恒大于钠离子浓度，膜外则相反。

（作者单位：江西省宜春一中）endprint