神經電位中,電流計指針偏轉方向和電流流入的關係

2021-02-13 學甫無境

試題:以新鮮的蛙坐骨神經-腓腸肌標本為材料,b、c處膜外連接一個電錶,a處給予適宜的刺激,肌肉會產生收縮。下列敘述錯誤的是(   )

A.b、c處都能產生負電波

B.支配腓腸肌的運動神經元胞體位於脊髓

C.電流計指針先右偏再左偏

D.實驗說明神經細胞和肌肉細胞都是可興奮的細胞

解析:以適宜強度的刺激作用於a處時,會產生一個負電波(動作電位),並沿著神經傳導至b、c處,A正確;支配腓腸肌的運動神經元胞體位於脊髓, B 正確;負電波先到b再到c,電流計指針先左偏再右偏,C錯誤;神經細胞能產生負電波,肌肉會產生收縮,說明兩者都是可興奮的細胞,D正確。故答案為C。

以下兩道題都涉及電流方向引起的指針偏轉問題,但試題1中指針偏轉方向與電流流入方向正好相同,試題2中指針的偏轉方向與電流流入方向正好相反。

許多學生覺得有疑問,甚至認為是不是題目有錯誤,其實這些題目都沒有問題。

試題1:(浙江高考題)下圖①~⑤依次表示蛙坐骨神經受到刺激後的電位變化過程。下列分析正確的是(  )

A.圖①表示甲乙兩個電極處的膜外電位的大小與極性不同

B.圖②表示甲電極處的膜處於去極化過程,乙電極處的膜處於極化狀態

C.圖④表示甲電極處的膜處於復極化過程,乙電極處的膜處於反極化狀態

D.圖⑤表示甲乙兩個電極處的膜均處於極化狀態

解析:由題意知,①~⑤依次表示蛙坐骨神經受到刺激後的電位變化過程,可知興奮由乙傳向甲,故可推測:①圖未發生興奮,甲乙兩個電極處的膜外電位相同,均為靜息電位,處於極化狀態。②圖甲處膜外電位高於乙處膜外電位,乙處可能處於動作電位發生過程,即反極化狀態。③圖乙處已恢復至靜息狀態,甲處未興奮,甲乙兩個電極處的膜外電位相同,均為靜息電位,處於極化狀態。④圖乙處膜外電位高於甲處膜外電位,甲處可能處於動作電位發生過程,即去極化,乙處為靜息電位,即極化狀態。⑤圖興奮已傳過甲,甲乙兩個電極處的膜外電位相等,甲乙兩處恢復為靜息電位,即處於極化狀態。故答案為D。

試題2:(上海高考題)圖1是測量神經纖維膜內外電位的裝置,圖2是測得的膜電位變化。請回答:

(1)圖1裝置A測得的電位相當於圖2中的       點的電位,該電位稱為     電位。裝置B測得的電位相當於圖2中的       點的電位,該電位稱為      電位。

(2)當神經受到適當刺激後,在興奮部位,膜對       離子的      性發生變化,離子大量流向      膜,引起電位逐步變化,此時相當於圖2中的       段。

(3)將離體神經置於不同鈉離子濃度的生理鹽水中,給予一定刺激後,圖中能正確反映膜電位變化與鈉離子濃度關係的是        。

答案:

(1)A    靜息    C    動作

(2)鈉   通透    B      

(3)D

解析:

(1)在靜息的神經纖維中,細胞膜使大量的鈉離子留在細胞外的組織液中,鉀離子集中在細胞內,但鉀離子透過細胞膜向外擴散比鈉離子向內擴散更容易,於是膜內的陽離子比細胞外的陽離子少,結果形成離子分布的內負外正,這個電位為靜息電位,即圖1中裝置A,對應圖2中的A點。裝置B測得的膜電位是內正外負,屬於動作電位,對應C點。

(2)當神經纖維受到刺激產生動作電位時,興奮區細胞膜的通透性發生改變,使鈉離子內流,這時膜內外離子分布的情況迅速由內負外正變成內正外負的動作電位,即圖1中裝置B,對應圖2中的C點。

(3)生理鹽水中的離體神經,給予一定刺激後,可以出現膜電位變化,出現動作電位原因是鈉離子內流造成的,所以鈉離子濃度越高,內流量就越大,形成的動作電位電位峰值就越大,則膜電位變化就越大,神經細胞膜外的膜電位變化和鈉離子濃度成正相關。故D曲線正確。

總體分析:

電流表中指針的偏轉方向不僅與電流的流入方向有關,還與電流表正負極的連接方式有關。同樣是測神經纖維的靜息電位或者動作電位,電流表的正負極的連接方式不同,指針偏轉方向就會不同。

對於常規的電流表來說,電流從正極流入,指針會向右偏轉;電流從負極流入,指針會向左偏轉。

上述兩道高考題中,電流表的指針偏轉方向的不同,是因為它們的正負極的連接方式不同,因而並不矛盾。

試題2的圖1已經繪出了電流表正負極的連接方式是正極連接膜內,負極連接膜外,A圖膜電位為外正內負(靜息電位),電流從負極流入表內,故指針向左偏轉;B圖膜電位為外負內正(動作電位),電流從正極流入表內,故指針向右偏轉。

試題1圖中並沒有表示出電流表正負極的連接方式,按照浙科版生物教材和大學生理學教材,接線柱情況正好相反,所以電流的流向和偏向相同。

例如,如果讓微電極刺穿細胞膜進入膜內,那麼在電極尖端剛剛進入膜內的瞬間,在記錄儀上將顯示一個電位突變,電位計的指針從「0mV」位置即刻偏轉到「-70mV」位置(注意:向右偏轉為負,這和電流計右側為正是相反的),這就表明細胞膜內外存在著電位差,即靜息電位。

周定剛《動物生理學》

試題1隻給出刻度盤面,試題2給出整個電流計(包括刻度盤面),是二種不同情景的題。

在分析電流表的指針偏轉問題時,一定要注意電流的流入方向和電流表的正負極連接方式,並按照常規的電流表連接方式判斷即可:對於常規的電流表(「0」刻度在中間)來說,電流從正極流入,指針會向右偏轉;電流從負極流入,指針會向左偏轉。(簡單地說,電流從哪極流入,就往哪方向偏。) 

例如:下圖所示,將連接靈敏電壓表的導線兩端置於神經纖維的外表面和內部(已知表的指針向電流流入表內的接線柱一側偏轉),顯示神經纖維興奮部位膜電位的是(    )

解析:神經纖維興奮部位膜電位的變化為膜外為負電位,膜內為正電位。故顯示神經纖維興奮部位膜電位的是選項中D。故本題選D。

相關內容連結

動作電位幅度和傳導速率影響的主要因素是什麼?鉀離子濃度如何影響動作電位的產生?

蛙坐骨神經電位的產生解析

閾電位與動作電位產生的關係

動作電位的傳導學習指導

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