【微专题】静息电位和动作电位

【知识梳理】

1．静息电位

（1）静息电位的测量

灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接，另一极与膜内侧连接，观察到指针发生偏转（如图甲）。两极都与神经纤维膜外侧（或膜内侧）相连接时，指针不偏转（如图乙）。

（2）静息电位表现

静息电位的膜两侧电位表现为内负外正。

（3）静息电位的成因

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，这是大多数神经细胞产生和维持静息电位的主要原因。

2．动作电位

（1）动作电位的测量

灵敏电流计的两极都连接在神经纤维膜外（或内）侧，可观察到指针发生两次方向相反的偏转。下面图中a点受刺激产生动作电位“

”，动作电位沿神经纤维传导依次通过“a→b→c→c右侧”时灵敏电流计的指针变化如下：

（2）动作电位的表现

受刺激部位（兴奋部位）的膜电位表现为内正外负。

（3）动作电位的成因

神经细胞内K⁺浓度明显高于膜外，而Na⁺浓度比膜外低。受刺激时，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。

3．兴奋传导与电流表指针偏转问题分析

（1）在神经纤维上

①刺激a点，b点先兴奋，d点后兴奋，电流表指针发生两次方向相反的偏转。

②刺激c点（bc＝cd），b点和d点同时兴奋，电流表指针不发生偏转。

（2）在神经元之间（ab＝bd）

①刺激b点，由于兴奋在突触间的传递速度小于在神经纤维上的传导速度，a点先兴奋，d点后兴奋，电流表指针发生两次方向相反的偏转。

②刺激c点，兴奋不能传至a点，a点不兴奋，d点可兴奋，电流表指针只发生一次偏转。

【例题解析】

例题某神经纤维静息电位的测量装置及结果如图1所示，其中甲位于膜内，乙位于膜外，图2是将同一测量装置的微电极均置于膜外。相关叙述正确的是（　　）

A．图1中K^＋浓度甲处比乙处低

B．图2测量装置所测电压为＋70 mV

C．图2中若在①处给予适宜刺激（②处未处理），电表的指针会发生两次偏转

D．图2中若在③处给予适宜刺激，②处用药物阻断电流通过，则测不到电位变化

解析图1中两个微电极一个在膜内，一个在膜外，测得的膜电位是外正内负的静息电位，在静息时，K^＋的分布是内高外低。图2是将同一测量装置的微电极均置于膜外，且没有兴奋传导，则图2测量装置所测电压为0 mV；若在①处给予适宜刺激，由于②处未处理，局部电流先传导到左侧微电极，后传导到右侧微电极，所以电表指针发生两次偏转。图2中若在③处给予适宜刺激，②处用药物阻断电流通过，则当兴奋传导到右侧微电极时能测到电位变化，电表指针会偏转一次。

答案　C

【练习突破】

1．将甲、乙两个微电流计的两极按下图所示接在功能完好的神经元（纤维）上，在a、b、c、d四个实验位点给予适宜强度的电刺激，下列有关指针偏转情况的分析不正确的是（　　）

A．刺激a点，甲的指针一定偏转2次

B．刺激b点，甲的指针一定偏转1次

C．刺激c点，乙的指针一定偏转2次

D．刺激d点，乙的指针一定偏转2次

2．下图是反射弧的局部结构示意图，刺激c点，检测各位点电位变化。下列说法错误的是（　　）

A．若检测到b、d点都有电位变化，说明兴奋在同一神经元上是可以双向传导的

B．如果a处检测不到电位变化，是因为突触前膜释放的是抑制性神经递质

C．兴奋由c传递到e时，发生了电信号→化学信号→电信号的转换

D．电表①不偏转，电表②偏转两次

3．如图表示用电表测量膜内外的电位差。当神经纤维受到刺激时，细胞膜上Na^＋通道打开，膜外Na^＋顺浓度梯度大量流入膜内，此后Na^＋通道很快就进入失活状态，同时K^＋通道开放，膜内K^＋在浓度差和电位差的推动下向膜外扩散。下列相关叙述正确的是（　　）

A．神经纤维在静息状态下，电表不能测出电位差

B．受刺激后膜外Na^＋大量流入膜内，兴奋部位膜两侧的电位是外正内负

C．神经纤维受刺激时，兴奋传导方向与膜外局部电流方向相同

D．从神经纤维受刺激到恢复静息状态，电表指针两次通过0电位

4．突触前膜释放的神经递质与突触后膜上特异性受体结合，可提高突触后膜对某些离子的通透性，若促进Na^＋内流，则引起后一个神经元兴奋，若促进Cl^－内流，则引起后一个神经元抑制，为探究乙酰胆碱作用于某种神经元后，引起该神经元兴奋还是抑制，生物兴趣小组做了如下实验：

（1）将电表接于B神经元细胞膜内、外两侧，此时电表指针的偏转如图所示，这是因为突触后膜处于________________状态，膜两侧的电位表现为__________________，存在电位差，使电表指针向左偏转。

（2）在突触间隙注入一定量的乙酰胆碱，观察电表指针偏转方向，若电表指针____________，则说明乙酰胆碱引起该神经元兴奋，若电表指针____________________，则说明乙酰胆碱引起该神经元抑制，在注入乙酰胆碱的同时不能刺激A神经元，原因是

________________________________________________________________________。

【解析与答案】

1．解析　如果前一个神经元释放的是抑制性神经递质，则刺激a点，甲的指针只偏转1次，A错误；由于兴奋只能从前一个神经元传递到后一个神经元，因此刺激b点，甲的指针只偏转1次，B正确；由于兴奋在神经纤维上双向传导，因此，刺激c点或d点，乙的指针均会偏转2次，C、D正确。

答案　A

2．解析　刺激c点，若检测到b、d点都有电位变化，说明兴奋在同一神经元上是可以双向传导的，A正确；刺激c点，如果a处检测不到电位变化，是因为兴奋在神经元之间只能单向传递，B错误；兴奋由c传递到e时需要通过突触结构，因此发生了电信号→化学信号→电信号的转换，C正确；兴奋在神经纤维上可双向传导，但在神经元之间只能单向传递（向右），因此刺激c点，兴奋不能传递到a神经元，电表①不偏转，但兴奋可向右传导，因此电表②偏转两次，D正确。

答案　B

3．解析　静息状态下膜电位表现为外正内负，电表能够测出电位差，A错误；受刺激后膜外Na^＋大量流入膜内，兴奋部位膜两侧的电位是外负内正，B错误；神经纤维受到刺激时，兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相同，C错误；神经纤维静息时膜电位为内负外正，受刺激后Na^＋大量流入膜内，此过程中电表指针通过0电位，恢复静息状态的过程中电表指针再次通过0电位，D正确。

答案　D

4．解析　（1）电流表的指针一般情况下默认是指针方向即电流方向，由正极指向负极，膜外为正电位，膜内为负电位。静息电位特点是外正内负。（2）在突触间隙注入一定量的乙酰胆碱，电表指针向右偏转，膜外为负电位，膜内为正电位，形成动作电位，则说明乙酰胆碱引起该神经元兴奋。电表指针向左偏转且幅度更大说明K^＋外流，细胞膜内外的电荷分布情况是外正内负，形成静息电位。在注入乙酰胆碱的同时，刺激A神经元会引起突触前膜释放正常的神经递质，对实验结果造成影响。

答案　（1）静息　内负外正　（2）向右偏转　向左偏转且幅度更大　刺激A神经元会引起突触前膜释放神经递质，对实验结果造成影响

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