《兴奋在神经纤维上传导》教学“盲区”的拓展完善

何海泉

人教版高中生物必修三《稳态与环境》教材中，第2章《动物和人体生命活动的调节》知识点“兴奋在神经纤维上的传导”编写，高中阶段教材没有清晰解释涉及到离子跨膜运输的方式的转换，授课内容会直接影响教师教学上深入拓展相关知识内容，影响对知识传授把握尺度。

一、盲区所在

本章节教材中仅仅以小体字表述 “神经细胞内K+浓度明显高于膜外，而Na+浓度比膜外低。静息时，由于膜主要对K+有通透性，造成K+外流，使膜外阳离子浓度高于膜内，这是大多數神经细胞产生和维持静息电位的主要原因。受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流，使兴奋部位内侧阳离子浓度高于膜外侧，表现为内正外负，与相邻部位产生电位差。”教师引导学生理解相关知识时，静息电位时K+的外流和动作电位时Na+的内流，都是顺着物质的浓度梯度而完成的，均不需要消耗能量，属于跨膜运输—协助扩散方式。而由动作电位恢复为静息状态时却涉及到钾-钠泵同时进行，排Na+吸K+，逆浓度梯度，使膜内外离子分布恢复到初静息水平，此时，Na+和K+跨膜运输的方式是主动运输。因此，教师在教学中要把握“静息状态 动作电位”；“动作电位 静息状态”离子跨膜运输方式的转换过程。钠离子进入神经细胞方式是协助扩散，钠离子排出神经细胞是主动运输；钾离子进入神经细胞是主动运输，钾离子排出神经细胞是协助扩散。或者说，产生动作电位并不消耗能量，而恢复正常的静息电位却需要消耗能量。教师在教学上可以从两个方面去讲授。

二、利用神经冲动在神经纤维上传导的模式图解读

（一）静息状态：（细胞内K+浓度高于细胞外）细胞膜对主要K+有通透性，而对其他离子通透性很小，甚至是没有通通性

这种对细胞K+通透性的实质，是依赖细胞膜K+通道来实现的，K+可以通过该通道被动外流，使膜外的阳离子增多，膜内的阳离子减少，从而造成膜外电位高于膜内电位的状态，当K+的移动达到平衡时，细胞膜内外两侧就形成了一个相对稳定的电位差，叫静息电位，电位表现：内负外正。K+离子跨膜运输运输方式，顺浓度梯度，属于协助扩散。

（二）动作电位：（细胞外Na+浓度高于细胞内）动作电位是膜电位的一次快速变化，随后恢复静息膜电位状态，包去极化、反极化和复极化三个连续变化过程

受到刺激时，细胞膜对Na+通透性增加，细胞膜上的部分Na+通道开放， Na+流进细胞，膜内电位升高膜外电位降低，当膜内外电位相等时膜外仍为高Na+状态，该过程可称去极化。Na+继续内流，膜内电位继续升高，直Na+内流达到其平衡状态，膜内外两侧形成的电位差就是动作电位的最大值，这个过程可以称之反极化。当动作电位达到最大值时开放的电压门控Na+通道失活、关闭，而电压门控K+通道开放，少量K+在细胞内强大的电动势和浓度梯度的作用下迅速外流，使细胞内电位降低，细胞外电位升高，这个过程被称为复极化。兴奋部：内正外负；未兴奋部位：：内负外正。此时，Na+离子跨膜运输运输方式，顺相浓度梯度，属于协助扩散。

（三）动作电位恢复静息电位：在完全恢复静息电位之前，钠-钾泵的活动会增强，将进入细胞的Na+排出，将排出细胞的K+重新移入细胞内，恢复开始的离子浓度梯度

细胞内外离子分布不均匀是静息电位和动作电位形成的基础，这种分布不均匀与钠钾泵的作用密不可分。钠-钾泵是一种普遍存在于动物各种细胞膜上的特异性蛋白质，这种载体蛋每分解一个ATP分子，可以将3个Na+送出细胞外，同时将2个K+送入细胞内，从而使细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高。此时，钠离子和钾离子的跨膜运输逆相浓度梯度——主动运输，需要消耗能量过程。

三、利用膜电位变化曲线解读

膜电位变化曲线图更直观性反映膜电荷变化情况。能够使学生有效理解去极化、反极化和复极化三个连续變化的过程，从另一角度去理解静息状态—动作电位的转换。

1.AB线段：表示为静息电位，神经细胞内K+浓度明显高于膜外，K+通道开放，使K+外流，顺相浓度梯度，属于协助扩散，不消耗能量。电位表现：内负外正。

2.BC段：受到刺激后，Na+通道开放，Na+离子内流，产生动作电位，顺相浓度梯度，属于协助扩散，不消耗能量，电位变化：内正外负。（去极化）

3.CD段： Na+通道关闭，K+通道开放，使K+外流。顺相浓度梯度，属于协助扩散，不消耗能量。（复极化）

（6）D段后：静息电位恢复后，钠-钾泵泵活动加强，排Na+吸K+，使膜内外离子分布恢复到初静息水平，逆相浓度梯度，消耗能量，属于主动运输。

教师把这个方面知识讲透彻了，既有利学生对离子跨膜运输特殊例子掌握，又有利学生对知识体系理解及融会贯通。