专题五膜电位变化曲线解读

膜电位变化曲线解读答题必备：一．膜电位变化曲线解读1.离体神经纤维某一部位受到适宜刺激时，受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化，产生神经冲动。如图为该部位受刺激前后，膜两侧电位差的变化。（1）a点（ab段）静息电位，K+外流（协助扩散），K+外流到达平衡时，膜内K+仍高于膜外。（2）bc段形成动作电位，Na+内流(协助扩散)，当电位达到阈值时，动作电位才能产生，只有刺激足够强，才能超过阈值产生动作电位。（3）c点是零电位，内外无电位差。（4）cd段动作电位形成过程，足量Na+内流至平衡，此时仍是膜外Na+浓度高于膜内，膜电位逆转。（5）d为动作电位峰值，与膜内外Na+浓度差有关。（6）de段静息电位的恢复，K+顺浓度梯度外流。（7）ef段，将此前内流的Na+泵出细胞，外流的K+泵入细胞，维持Na+浓度外高内低，K+浓度外低内高，此过程需要钠—钾泵参与，是主动运输，需要消耗能量。提示：1.形成静息电位时的K+外流和形成动作电位时的Na+内流,都是顺浓度梯度进行的,均不需要消耗能量,即运输方式为协助扩散。2.在处于静息电位和动作电位时,神经纤维膜内外两侧具有电位差,膜两侧的零电位差出现在动作电位形成过程和静息电位恢复过程中。3.通过钠一钾泵恢复静息电位状态的过程实质是Na+、K+回流的过程,其运输方式为主动运输。钠一钾泵(也称钠钾转运体)的化学本质是蛋白质，能进行Na+和K+间的交换。每消耗一个ATP分子，逆浓度梯度泵出3个Na+和泵入2个K+。Na+从细胞膜内运输到细胞膜外,使细胞外部呈高Na+的状态；K+从细胞膜外运输到细胞膜内,使得细胞内部保持高K+的状态。二．细胞外液中Na+、K+浓度变化与静息电位、动作电位关系分析：项目静息电位绝对值动作电位峰值细胞外Na+浓度升高不变增大细胞外Na+浓度降低不变变小细胞外K+浓度升高变小不变细胞外K+浓度降低增大不变静息电位与K+浓度关系解读静息电位是K+的平衡电位,就是K+向胞外扩散达到平衡时的膜电位。因为此时细胞膜对Na+等的通透性极小,所以Na+浓度的改变不会影响静息电位。当细胞外K+浓度上升后,细胞内+K向外扩散减少,从而引起静息电位的绝对值变小;反之,静息电位的绝对值增大。动作电位峰值与Na+浓度关系解读动作电位的峰值是Na+的平衡电位,就是N+a向胞内扩散达到平衡时的电位。当细胞外Na+浓度上升后,Na向细胞内的扩散量增加,从而使动作电位的峰值变大;反之,动作电位峰值变小。提示：1.静息电位产生过程中,当K+外流达到平衡时,膜内的K+浓度仍高于膜外。2.动作电位达到峰值时,Na+内流达到平衡,膜外的Na+浓度仍高于膜内。典型例题：神经纤维受到刺激时，主要是Na＋内流，使膜电位由内负外正变为内正外负，恢复静息电位时，主要是K+外流，使膜电位恢复为内负外正，这一周期性的电位变化称为动作电位，如图1所示。在神经纤维上分别取3个电位差测量点，电表的电极分别位于测量点的细胞膜外侧和内侧，FE=FG，均为5cm，如图2所示。请回答下列问题。(1)神经纤维在静息状态下，膜内K+的浓度(填“大于”或“小于”)膜外K+的浓度，从图1可知，膜内外的电位差为mV。(2)图1中A点时膜外Na+浓度(填“大于”或“小于”)膜内Na+浓度。BC段Na+内流的方式为；(3)图2中，刺激F点后，F点膜内的电位变化是。(4)兴奋在FE、FG段传导的时间依次为t1、t2，两者的大小关系是t1(填“=”“<”或“>”)t2，原因是。(5)某种破伤风杆菌产生的破伤风毒素可阻止神经末梢释放甘氨酸，从而引起肌肉痉挛（收缩），由此可见甘氨酸属于（填“兴奋”或“抑制”）性神经递质。【答案】(1)大于60(2)大于协助扩散/易化扩散(3)由负电位变为正电位(4)=FE=FG，兴奋在同一神经纤维上等距传导，所用时间相同(5)抑制【分析】当神经细胞静息时，神经细胞膜对钾离子的通透性大，钾离子大量外流，形成内负外正的静息电位；受到刺激后，神经细胞膜的通透性发生改变，对钠离子的通透性增大，钠离子大量内流，因此形成内正外负的动作电位。【详解】（1）神经纤维在静息状态下，是钾离子顺浓度梯度外流形成的，膜内K+的浓度大于膜外K+的浓度；从图1可知，A点时未受到刺激，膜内外的电位差为60mV。（2）图1中A点时钠离子通道关闭，膜外Na+浓度大于膜内Na+浓度；图中BC段为产生动作电位，此时Na+内流为顺浓度梯度，其方式为协助扩散（易化扩散）。（3）图2中，刺激F点后，钠离子内流，F点膜内的电位变化是由负电位变为正电位。（4）兴奋在FE、FG段传导的时间依次为t1、t2，两者的大小是t1=t2，原因是FE=FG，兴奋在同一神经纤维上等距传导，所用时间相同。（5）破伤风杆菌产生的破伤风毒素可阻止神经末梢释放甘氨酸，从而引起肌肉痉挛（收缩），由此可见甘氨酸属于抑制性神经递质，它经扩散通过突触间隙，与突触后膜上的受体特异性结合，引起Cl内流，导致膜电位表现为外正内负的静息电位差增大，从而抑制突触后膜兴奋。跟踪训练：1．如图是某神经纤维动作电位的模式图，相关叙述正确的是（）A．a、e两点电位形成的原因主要是K+外流B．b、d两点膜内Na+浓度相等C．bc段Na+通过主动运输进入细胞内D．刺激强度越大，c点的电位越大【答案】A【分析】静息电位的产生和维持是由于钾离子通道开放，钾离子外流，使神经纤维膜外电位高于膜内，表现为外正内负；动作电位的产生和维持机制是钠离子通道开放，钠离子内流，使神经纤维膜内电位高于膜外，表现为外负内正。【详解】A、a点为维持静息电位，e点为恢复静息电位，静息电位的产生和维持是由于钾离子通道开放，钾离子外流，A正确；B、bc段动作电位产生的主要原因是细胞膜上的钠离子通道开放，Na+内流造成，cd段是动作电位恢复到静息电位的过程，该过程中Na+通道多处于关闭状态，K+通道开放，K+内流，因此b、d两点膜内Na+浓度不相等，B错误；C、bc段动作电位产生的主要原因是细胞膜上的钠离子通道开放，Na+内流造成的，方式为协助扩散，C错误；D、动作电位大小与钠离子浓度差有关，而与刺激的强度无关，D错误。故选A。2．正常情况下，神经纤维上某一点受到刺激后电位变化记录如图甲；在实验装置中加入河豚毒素后，给予该部位同种强度的刺激，结果电位变化如图乙、下列有关说法正确的是（

）A．适当降低培养液中钾离子浓度可以提高曲线甲的B点绝对值B．图甲中动作电位的产生是由兴奋性递质与受体相结合而引起的C．图甲中由B→A过程中神经纤维膜内K+/Na+的比值会变大D．图乙不能形成动作电位，可能是河豚毒素抑制了呼吸酶的活性【答案】A【分析】静息时，K+外流，造成膜两侧的电位表现为内负外正；受刺激后，Na+内流，造成膜两侧的电位表现为内正外负。题图分析：河豚毒素能阻止钠离子进入细胞，使神经细胞不能产生动作电位。【详解】A、适当降低培养液中钾离子浓度，静息时钾离子外流增多，静息电位变大，可以提高曲线甲的B点绝对值，A正确；B、图甲中动作电位的产生是由于钠离子内流导致，图中研究的是神经纤维膜上动作电位的产生过程，显然该过程的发生应该是一定强度的刺激改变了神经细胞膜的离子通透性，使钠离子大量内流产生了外负内正的动作电位，B错误；C、图甲中A处为动作电位，B处为静息电位，受刺激后，Na+内流产生动作电位，神经纤维膜内Na+变多，故图甲中B处神经纤维膜内K+/Na+的比值比A处的高，则图甲中由B→A过程中神经纤维膜内K+/Na+的比值会变小，C错误；D、图乙不能形成动作电位，应是河豚毒素抑制了兴奋的传导，即可能是抑制了钠离子内流的过程，D错误。故选A。3．如图是神经纤维上某个位点的动作电位模式图，下列叙述不正确的是（

）A．bc段Na+通过离子通道大量内流不消耗能量B．据图可知该神经纤维动作电位的大小为30mV，静息电位的绝对值大小为70mVC．用麻醉药物阻遏Na+通道的开放，从c到d时间延长D．K+的外流是神经纤维形成静息电位的主要原因【答案】C【分析】静息时，神经细胞膜对钾离子的通透性大，钾离子大量外流，形成内负外正的静息电位；兴奋时，钠离子大量内流，因此形成内正外负的动作电位。【详解】A、bc段Na+通道打开，Na+大量内流，属于协助扩散，不消耗能量，形成了外负内正的动作电位，A正确；B、据曲线图可知动作电位的大小为+30mV，静息电位的大小为70mV，即绝对值大小为70mV，B正确；C、用麻醉药物阻遏Na+通道的开放，不影响从c到d的时间，该过程是静息电位的恢复，依赖于K+外流，C错误；D、K+通道开放，导致其大量外流是神经纤维形成静息电位的主要原因，D正确。故选C。4．在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下所示。下列叙述正确的是（）A．AC段Na+内流和CD段的K+内流均不需要消耗能量B．BC段的Na+外流是不需要消耗能量C．AB段的Na+内流是不需要消耗能量D．DE段的K+外流是需要消耗能量【答案】C【分析】根据题意，图中A点之前为静息电位，由K+外流所致，曲线上升过程AC段为动作电位的产生，是因为Na+内流所致，下降过程CE段是恢复静息电位，是K+外流所致。由于膜外Na+高于膜内，膜外K+低于膜内，故静息电位和动作电位的形成及恢复静息电位部分过程中，钾离子外流和钠离子内流都是从高浓度向低浓度的协助扩散，是不需要消耗能量的。【详解】A、曲线上升过程AC段是因为Na+内流，CD段下降是因为K+外流所致，这两个过程均为协助扩散，不需要消耗能量，A错误；B、BC段上升也是动作电位的产生过程，因为Na+内流所致，不是外流，B错误；C、AB段的Na+内流是顺浓度梯度的协助扩散过程，不需要消耗能量，C正确；D、DE段恢复静息电位，是因为K+进一步外流所致，是由高浓度向低浓度的被动运输，不消耗能量，D错误。故选C。5．若将动物离体神经标本置于适宜的培养液中，向其中加入某种药物后（图中处理点时加入），对其进行适宜强度的电刺激并测定其膜电位，结果如图所示。下列叙述错误的是（

）A．培养液的成分和渗透压应与该动物的组织液接近B．电表的两个电极应分别置于神经纤维膜内与膜外C．电刺激之后Na+通道开放，形成外负内正的膜电位D．该药物的作用机理是降低神经元对Na+的通透性【答案】D【分析】1、神经细胞的细胞内K+浓度高于细胞外，细胞外Na+浓度高于细胞内，静息电位的维持和恢复与K＋的外流有关，动作电位的产生与Na+的内流有关。2、分析题图；由图示分析可知，加入某种药物后在电刺激的作用下，由静息电位转化成动作电位，但动作电位无法恢复到静息电位，静息电位产生的机理为K+大量外流所致，降低K+的通透性会阻止K+外流，促使动作电位的形成，抑制静息电位的产生，故该药物的作用机理可能是降低K+的通透性。【详解】A、为了研究神经纤维的膜电位，应保持其正常的活性，培养液的成分和渗透压应与该动物的组织液接近，A正确；B、动作电位和静息电位，都是神经细胞膜内外的电位差，测量时电表的两个电极应分别置于神经纤维膜内与膜外，B正确；C、电刺激之后Na+通道开放而内流，产生动作电位，神经纤维膜电位由外正内负变为外负内正，C正确；D、该药物作用后，动作电位可形成，但不能恢复为静息电位，说明机理是降低了K+的通透性，使其不能外流，D错误。故选D。6．某研究学习小组利用药物阻断K+通道，神经纤维上膜电位的变化情况是（）A．

B．

C．

D．

【答案】C【分析】静息电位与动作电位：（1）静息电位静息状态时，细胞膜两侧的电位表现为外正内负，产生原因：K+外流，使膜外阳离子浓度高于膜内。（2）动作电位受到刺激后，细胞两侧的电位表现为外负内正，产生原因：Na+内流，使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧。（3）兴奋部位与未兴奋部位之间由于电位差的存在，形成了局部电流。将兴奋向前传导，后方又恢复为静息电位。【详解】利用药物阻断K＋通道，静息电位的恢复受阻，但不影响动作电位产生，故药物处理后，静息电位不能恢复正常，C正确。故选C。7(多选题)．如图1为神经纤维受刺激后的膜电位变化图，图2表示Na＋通道和K＋通道的生理变化。其中图2中的甲～丙可以对应图1中的①～⑥。据图分析，下列说法正确的是（

）A．图1③过程Na＋进入细胞需要消耗能量B．图2中的乙和丙可分别对应图1中的③和⑤C．由图可知，神经元细胞膜外K＋的内流是形成静息电位的基础D．适当降低细胞外液中的Na＋浓度，图中④峰值会有所减小【答案】BD【分析】神经细胞内K+明显高于膜外，而膜外Na+明显高于膜内。静息时，由于膜主要对K+有通透性，造成K+外流，使膜外阳离子多于膜内，所以外正内负。受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，钠离子内流，使膜内阳离子浓度高于外侧，所以表现为内正外负。之后，在膜上由于存在钠钾泵，在其作用下，将外流的钾离子运输进膜内，将内流的钠离子运出膜外，从而成膜电位又慢慢恢复到静息状态。【详解】A、图1中的③膜电位上升，原因是钠离子大量内流，其转运方式为协助扩散，不消耗能量，A错误；B、图2中的乙和丙分别是Na+内流和K+外流，可分别对应图1中的③和⑤，B正确；C、由图可知，神经元细胞膜外K+的外流是形成静息电位的基础，C错误；D、动作电位的峰值与细胞内外钠离子浓度差有关，适当降低细胞外液的Na+浓度，细胞内外钠离子浓度差减小，则图1中④峰值会有所减小，D正确。故选BD。8(多选题)．血液中K+浓度急剧降低到一定程度会导致膝跳反射减弱。下列说法错误的是（

）A．伸肌细胞膜的动作电位不能传播到肌纤维内部B．传出神经元恢复静息电位时膜对K+的通透性增大C．兴奋在传入神经元传导过程中逐渐减弱D．可兴奋细胞静息膜电位绝对值增大【答案】AC【分析】突触由突触前膜、突触后膜、突触间隙组成，突触前膜内的突触小泡含有神经递质，当兴奋传至轴突末端时，突触前膜内的突触小泡释放的神经递质特异性地作用于突触后膜上的受体，引起下一个神经元的兴奋或抑制。兴奋在神经纤维上的传导形式是电信号，静息时，K离子外流，膜外电位高于膜内，表现为外正内负；兴奋时，Na离子通道开放，Na离子内流，膜内电位高于膜外，表现为外负内正。【详解】A、伸肌细胞膜的动作电位可通过局部电流的形式传播到肌纤维内部，A错误；B、传出神经元恢复静息电位时膜对K+的通透性增大，逐步恢复为外正内负的电位，B正确；C、兴奋在传入神经元传导过程中与钠离子内流有关，兴奋在传入神经元传导过程中不会减弱，C错误；D、静息膜电位的形成与钾离子的外流有关，故血液中K+浓度急性降低，