Question

【題目】興奮性是指細(xì)胞接受刺激產(chǎn)生興奮的能力。為探究不同缺氧時(shí)間對中樞神經(jīng)細(xì)胞興奮性的影響，研究人員先將體外培養(yǎng)的大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞置于含氧培養(yǎng)液中，測定單細(xì)胞的靜息電位和閾強(qiáng)度（引發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)的最小電刺激強(qiáng)度），之后再將其置于無氧培養(yǎng)液中，于不同時(shí)間點(diǎn)重復(fù)上述測定，結(jié)果如圖所示。請回答:

（1）本實(shí)驗(yàn)的自變量是___________。

（2）靜息電位水平是影響細(xì)胞興奮性水平的因素之一，圖中靜息電位是以細(xì)胞膜的_______側(cè)為參照，并將該側(cè)電位水平定義為omV。據(jù)圖分析，當(dāng)靜息電位由一60mV變?yōu)橐?5mV時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞的興奮性水平______________________。

（3）在缺氧處理20min時(shí)，給予細(xì)胞25pA強(qiáng)度的單個(gè)電刺激__________（填“能”或“不能”）記錄到神經(jīng)沖動(dòng)，判斷理由是_____________________________。

（4）在含氧培養(yǎng)液中，細(xì)胞內(nèi)ATP主要在_________合成。在無氧培養(yǎng)液中，細(xì)胞內(nèi)ATP含量逐漸減少，對細(xì)胞通過_______________方式跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)離子產(chǎn)生影響，這是缺氧引起神經(jīng)細(xì)胞興奮性改變的可能機(jī)制之一。

Answer 1

【答案】缺氧時(shí)間外降低不能刺激強(qiáng)度低于閾強(qiáng)度線粒體（或線粒體內(nèi)膜）主動(dòng)運(yùn)輸

【解析】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄坎煌�缺氧時(shí)間對中樞神經(jīng)細(xì)胞興奮性的影響，故自變量為缺氧時(shí)間。 缺氧處理20min，閾強(qiáng)度為30pA以上，所以給予25pA 強(qiáng)度的刺激低于閾強(qiáng)度，不能記錄到神經(jīng)沖動(dòng)。靜息時(shí)，K離子外流，膜外電位高于膜內(nèi)，表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù)；興奮時(shí)，Na離子通道開放，Na離子內(nèi)流，膜內(nèi)電位高于膜外，表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正。

（1）本實(shí)驗(yàn)是探究不同缺氧時(shí)間對中樞神經(jīng)細(xì)胞興奮性的影響，方法是測定不同時(shí)間點(diǎn)的靜息電位和閾強(qiáng)度，得出靜息電位和閾強(qiáng)度隨缺氧時(shí)間的變化，因此自變量是缺氧時(shí)間。

（2）從圖中可知，靜息電位的值為負(fù)數(shù)，且設(shè)置該側(cè)大電位水平為0mV，因此電位計(jì)另一側(cè)的電位低于該側(cè)電位，神經(jīng)細(xì)胞靜息電位時(shí)的電位是外正內(nèi)負(fù)，膜內(nèi)電位低于膜外電位，因此實(shí)驗(yàn)中是以細(xì)胞膜外側(cè)作為參照的。當(dāng)靜息電位由一60mV變?yōu)橐?5mV時(shí)，靜息電位的膜內(nèi)外電位差增大，使得興奮時(shí)的電位差絕對值降低，興奮性降低。

（3）據(jù)圖可知，缺氧時(shí)間達(dá)20min時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞的閾強(qiáng)度在33pA左右，25pA的單個(gè)電刺激明顯低于閾強(qiáng)度，不能引發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)。

（4）在含氧培養(yǎng)液中，細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸，有氧呼吸的第三階段產(chǎn)生大量的ATP，其場所是線粒體內(nèi)膜，因此細(xì)胞內(nèi)ATP主要在線粒體內(nèi)膜或者說是線粒體中合成。細(xì)胞通過主動(dòng)運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)離子時(shí)需要消耗能量，無氧條件下，細(xì)胞只能進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生的ATP減少，因此主動(dòng)運(yùn)輸受到影響，神經(jīng)細(xì)胞的興奮性也隨之改變。