Question

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

（1）本實驗的自變量是___________。

（2）靜息電位水平是影響細胞興奮性水平的因素之一，圖中靜息電位是以細胞膜的_______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，神經(jīng)細胞的興奮性水平______________________。

（3）在缺氧處理20min時，給予細胞25pA強度的單個電刺激__________（填“能”或“不能”）記錄到神經(jīng)沖動，判斷理由是_____________________________。

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

Answer 1

【答案】缺氧時間外降低不能刺激強度低于閾強度線粒體（或線粒體內(nèi)膜）主動運輸

【解析】

實驗?zāi)康氖翘骄坎煌�缺氧時間對中樞神經(jīng)細胞興奮性的影響，故自變量為缺氧時間。 缺氧處理20min，閾強度為30pA以上，所以給予25pA 強度的刺激低于閾強度，不能記錄到神經(jīng)沖動。靜息時，K離子外流，膜外電位高于膜內(nèi)，表現(xiàn)為外正內(nèi)負；興奮時，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)為外負內(nèi)正。

（1）本實驗是探究不同缺氧時間對中樞神經(jīng)細胞興奮性的影響，方法是測定不同時間點的靜息電位和閾強度，得出靜息電位和閾強度隨缺氧時間的變化，因此自變量是缺氧時間。

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

（3）據(jù)圖可知，缺氧時間達20min時，神經(jīng)細胞的閾強度在33pA左右，25pA的單個電刺激明顯低于閾強度，不能引發(fā)神經(jīng)沖動。

（4）在含氧培養(yǎng)液中，細胞進行有氧呼吸，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，因此細胞內(nèi)ATP主要在線粒體內(nèi)膜或者說是線粒體中合成。細胞通過主動運輸轉(zhuǎn)運離子時需要消耗能量，無氧條件下，細胞只能進行無氧呼吸，產(chǎn)生的ATP減少，因此主動運輸受到影響，神經(jīng)細胞的興奮性也隨之改變。