神經細胞的電位變化日益成為各套高考試題集中考查的熱點。原因是電位變化能夠綜合考查考生對“興奮在神經纖維上的傳導”及其相關知識掌握的透徹和靈活程度。而另外可以綜合的考查物理學的電位變化，數學模型的概括統一。所以，現將近年高考試題中的相關問題做一梳理和比較，希望能夠對此類問題清晰思路，深入理解。
一、有關電位變化機理的背景知識
1.靜息電位 由于神經細胞膜內外各種電解質離子濃度不同，膜外鈉離子濃度高，膜內鉀離子濃度高，而神經細胞膜對不同離子的通透性各不相同。神經細胞膜在靜息時對鉀離子的通透性大，對鈉離子的通透性小，膜內的鉀離子擴散到膜外，而膜內的負離子卻不能擴散出去，膜外的鈉離子也不能擴散進來。所以，膜內為負，膜外為正（極化狀態）。
2.動作電位 在神經纖維膜上有兩種離子通道，一種是鈉離子通道，一種是鉀離子通道。當神經某處受到刺激時會使鈉通道開放，于是膜外的鈉離子在短期內大量涌入膜內，該處極化狀態被破壞，變成了內正外負（反極化）。但在很短的時期內鈉通道又重新關閉，鉀通道隨之開放，鉀離子又很快涌出膜外，使得膜電位又恢復到原來外正內負的狀態。右圖即為整個過程的電位變化曲線。接著，在短時間內，神經纖維膜又恢復到原來的外正內負狀態──極化狀態。
去極化、反極化和復極化的過程，也就是動作電位──負電位的形成和恢復的過程，全部過程只需數毫秒的時間。
3.測定電位的方法 科學家發現了一種槍烏賊大神經，具有的粗大的神經纖維。又發現了一種玻璃管微電極，很細到尖端直徑＜1μm（只有0．5μm），管內充以KCl溶液，插入神經纖維膜內，另一個電極放在膜外為參考電極，兩電極連接到電位儀測定極間電位差。發現未受刺激時的外正內負為靜息電位，此狀態時神經纖維膜內的電位低于膜外的電位。也就是說，膜屬于極化狀態（有極性的狀態）。受刺激后形成的外負內正為動作電位。不管是靜息電位還是動作電位均為跨膜電勢差。
二、幾種高考典型試題的分類解讀
題型一：神經細胞膜內外電位變化──
【典型題例１】：（2003年上海卷）將離體神經置于不同鈉離子濃度的生理鹽水中，給予一定刺激后，下圖中能正確反映膜電位變化與鈉離子濃度關系的是（ ）
【試題解讀】：生理鹽水中的離體神經，給予一定刺激后，可以出現膜電位變化，出現動作電位。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�？梢�，神經細胞膜外的膜電位變化和鈉離子濃度成正相關。D曲線正確。
【典型題例２】：（2010年課標卷）將神經細胞置于相當于細胞外液的溶液(溶液S)中，可測得靜息電位。給予細胞一個適宜的刺激，膜兩側出現一個暫時性的電位變化，這種膜電位變化稱為動作電位。適當降低溶液S中的Na+濃度，測量該細胞的靜息電位和動作電位，可觀察到（ �。�
A．靜息電位值減小 B．靜息電位值增大
C．動作電位峰值升高 D．動作電位峰值降低
【試題解讀】：靜息電位的形成是因為神經細胞內的鉀離子外流，動作電位的形成是因為神經細胞外的鈉離子的內流導致。降低了外液中的Na+濃度，必然使得Na+內流減少，則動作電位的峰值就降低。
【解題啟示】：從兩道試題可以概括：神經細胞的動作電位變化是在穩定的生理鹽水溶液中進行的膜電位變化。外界鈉離子濃度不同，所產生的膜電位差也不同，動作電位的峰值就不同，兩者呈現正相關增長。
題型二、電流表指針偏轉推理──
【典型題例3】：(2007廣東卷/多選)神經細胞在靜息時具有靜息電位，受到適宜刺激時可迅速產生能傳導的動作電位，這兩種電位可通過儀器測量。A、B、C、D均為測量神經纖維靜息電位示意圖，正確的是（ ）
【試題解讀】靜息電位是指細胞未受刺激時，存在于細胞膜內外兩側的電位差。不管是靜息電位還是動作電位均為跨膜電勢差。所以，B、D選項不是靜息電位測量方法。而A左側的內膜為負，右側膜外為正，電表指針向左偏轉；C選項右側的內膜為負，左側膜外為正，電表指針向右偏轉。正確選AC。
【典型題例4】：（2010年浙江卷）下圖①-⑤依次表示蛙坐骨神經受到刺激后的電位變化過程。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于去極化過程，乙電極處的膜處于極化狀態
C．圖④表示甲電極處的膜處于復極化過程，乙電極處的膜處于反極化狀態
D．圖⑤表示甲電乙兩個電極處的膜均處于極化狀態
【試題解讀】：要注意審題不細致導致錯誤（有資料解析偏誤），這五個指針變化圖是神經受到刺激后的電位變化的連續過程電位變化圖，即指針由①中間而②右偏，回③中間，再④向左，最后回到⑤中間。圖①指針不偏轉，說明甲和乙都為極化狀態且電位大小相同，A錯；圖②指針右偏，說明電流方向為甲→乙，受刺激部位為乙側，甲為極化狀態，乙為反極化狀態，處于去極化過程，B錯；③中指針偏回中間，說明興奮傳到了中點，甲和乙都為極化狀態；圖④指針左偏，興奮傳到甲處，甲膜外為負，電流方向為乙→甲，處于反極化狀態，乙膜外為正，處于極化狀態，C錯；⑤指針偏回中間，說明甲乙都回到極化狀態，所以答案為D。
【典型題例５】右圖表示神經元聯系的一種形式，與此相關的表述正確的是 ( )
A．刺激a處，會導致b處連續興奮或抑制，c處也發生電位變化
B．刺激b處，不會引起a和c處發生電位變化
C．刺激c處，a和b處都會產生興奮
D．刺激a處，b、c同時產生興奮或抑制
【試題解讀】興奮在神經元之間的傳遞是單向的，只能由一個神經元的軸突末端傳遞到下一個神經元的細胞體或樹突。當刺激a處時，興奮方向a→b外、還有ａ→c環形路徑，因ｃ處興奮，形成興奮傳導的環形回路而反復循環，ｂ處相繼又連續興奮或抑制，Ａ選項正確；因為興奮繞一圈傳遞至c處時，還要經過一個突觸，興奮通過突觸時有一個時間距離，b處產生電位變化在先，c處在后。刺激b處，c處會發生興奮或抑制，而無法逆突觸的反向傳導到a處，ａ沒有電位變化。刺激c處，同樣a沒有反應，b處有反應。
【解題啟示】：要注重刺激神經纖維后的電位連續性變化過程；要梳理清楚幾個關系：極化狀態、去極化過程、反極化狀態、復極化過程的關系如；注意神經纖維靜息電位測量方法與結果判斷；注意神經纖維上的傳導方向和突觸間的單向傳導。
題型三、膜電位變化的坐標曲線──
【典型題例６】：（2009年安徽卷）離體神經纖維某一部位受到適當刺激時，受刺激部位細胞膜兩側會出現暫時性的電位變化，產生神經沖動。圖示該部位受刺激前后，膜兩側電位差的變化。圖中a線段表示 電位；b點膜兩側的電位差為 ，此時Na+ （內、外）流。
【試題解讀】靜息電位時，因為膜內是負電位，受刺激后，電位出現反極化過程，所以曲線向上走向，直至到達ｙ軸正值；到達峰值后，下降到ｙ軸負值，最后復極化，恢復到原初的靜息電位的極化狀態。b點交于ｘ軸，說明膜兩側的電位差為0mV。此時，仍然在去極化過程中，Na+仍然內流。
【典型題例７】：（2009年山東卷）右圖表示槍烏賊離體神經纖維在Na+濃度不同的兩種海水中受刺激后的膜電位變化情況。下列描述錯誤的是（ ）
A．曲線a代表正常海水中膜電位的變化
B．兩種海水中神經纖維的靜息電位相同
C．低Na+海水中神經纖維靜息時，膜內Na+濃度高于膜外
D．正常海水中神經纖維受刺激時，膜外Na+濃度高于膜內
【試題解讀】曲線a完全符合動作電位曲線圖，代表正常海水中膜電位的變化，Ａ正確。ａｂ兩條曲線的起點與終點的膜電位值相同，則說明兩種海水中神經纖維的靜息電位相同，Ｂ正確。低Na+海水中神經纖維靜息時，仍然鉀離子通道打開，向外流，而Na+主要位于膜外，比膜內濃度高，Ｃ正確。正常海水中神經纖維受刺激時，膜外Na+通道打開，大量內流，導致膜內濃度高于膜外，答案為D。
【典型題例8】（2009年上海卷）神經電位的測量裝置如右上圖所示，其中箭頭表示施加適宜刺激，陰影表示興奮區域。用記錄儀記錄A、B兩電極之間的電位差，結果如右側曲線圖。若將記錄儀的A、B兩電極均置于膜外，其它實驗條件不變，則測量結果是（ ）
【試題解讀】右上圖施加刺激時，電流傳到A，A為正電位，B為正電位。若將記錄儀兩電極均置于膜外，施加刺激，A為負電位，B為正電位，電位差為負，曲線向負軸延伸；然后恢復到A、B兩處都是正電位，電位差為0；電流到B時，A為正電位，B為負電位，電位差為正，然后又恢復為原0電位差。答案為C。
【解題啟示】：注意神經細胞外的鈉離子的濃度和電位變化之間的關系。注意電流表的兩個電極的連接位置，放于膜內外而導致的電流方向和曲線方向不同；還要注重刺激后電位變化的方向性。
三、同類電位變化題型的變式拓展
【變式拓展１】神經遞質的主要作用機制，是通過與細胞膜上的受體結合，直接或間接調節細胞膜上離通道的開啟或關閉，造成離子通透性的改變，進而改變細胞膜電位。假如某一神經遞質會使細胞膜上的氯離子通道開啟，使氯離子進入細胞內，由此會（ �。�
A．使細胞膜膜內電位變正 B．使鈉離子通道開放
C．使膜電位差維持不變 D．抑制細胞興奮
【變式拓展２】下圖是反射弧的局部結構示意圖，刺激c點，檢測各位點電位變化。下列說法錯誤的是（ ）
A．若檢測到b、d點有電位變化，說明興奮在同一神經元上是雙向傳導的
B．興奮由c傳導到e時，發生電信號一化學信號_電信號的轉換
C．a處檢測不到電位變化，是由于突觸前膜釋放的是抑制性遞質
D．電表①不偏轉，電表②偏轉兩次
【變式拓展3】（2010年海南卷）將記錄儀（R）的兩個電極置于某一條結構和功能完好的神經表面，如下圖，給該神經一個適宜的刺激使其產生興奮，可在R上記錄到電位的變化。能正確反映從刺激開始到興奮完成這段過程中電位變化的曲線是（ ）
【變式拓展4】（2011年浙江卷）在離體實驗條件下單條神經纖維的電位示意圖如右，下列敘述正確的是（ ）
A．a-b段的Na+ 內流是需要消耗能量的
B．b-c段的Na+外流是不需要消耗能量的
C．c-d段的K+ 外流是不需要消耗能量的
D．d-e段的K+ 內流是需要消耗能量的
【變式拓展答案】1.D 2.C 3.D 4.C
參考文獻：
[1] 吳相鈺．《普通生物學》 北京：高等教育出版社，2005．7 第二版 146-149
[2] 陳閱增．《普通生物學》 北京：高等教育出版社，1997．7 第一版 228-230
[3] 吳相鈺 劉恩山．《生物學·穩態與環境》 杭州：浙江科學技術出版社 2004．6第一版 19-24
[4] 朱正威 趙占良．《生物·穩態與環境》 北京：人民教育出版社 2007．1 第二版 17-18
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