Question

神经细胞动作电位上升支的离子基础是

Answer 1

这是高中阶段比较复杂的问题，教材涉及的信息较少。因此，高考一般不会考难题。可做一下典型题【2011年浙江理综卷第3题】
神经细胞由【动作】电位恢复为【静息】电位时【k】离子运输方式：
（1）钾离子外流——相当于协助扩散
（2）吸收钾离子——主动运输
以上两项都发生，维持静息电位时钾离子外流，主动运输摄取钾离子可以保证能够有足够的钾离子外流，同时也能调节细胞的渗透压。不管细胞是否处于静息状态，都会发生相应离子的进出。
由【静息】电位变成【动作】电位的时候离子运输方式：主要是钠离子内流——相当于协助扩散。
【总结】维持静息电位时的钾离子外流，以及由动作电位恢复为静息电位时钾离子外流，都是钾离子通道开放，相当于协助扩散；
产生动作电位时的钠离子外流，是钠离子通道开放，也是相当于协助扩散；
若涉及“钠—钾泵”作用下的吸钾排钠，是主动运输。
【典例】（2011年浙江理综第3题）在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下。下列叙述正确的是（
）
a．a－b段的na＋内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＋外流是不藉要消耗能量的
d．d－e段的k＋内流是需要消耗能量的
【答案】c
【解析】据图所示，a点之前为静息电位，即为极化状态，由k＋外流所致，此时的外流是简单扩散，不消耗能量；a－b段是去极化的过程，由na＋内流所致，属于简单扩散，不消耗能量；b－c段是反极化至最大动作电位的过程（c点是动作电位的峰值），其实质仍然是na＋内流；c－d段是从最大动作电位恢复的过程，实质与d－e段相同，为k＋外流所致，属于简单扩散，不消耗能量。
【阅读参考】“钠—钾泵”也称钠钾转运体，又称钠—钾依赖atp酶。科学研究表明，“钠—钾泵”普遍存在于动物的各种细胞上，其实际上是镶嵌在细胞膜磷脂双分子层中具有腺苷三磷酸酶（atp酶）活性的一种特异性蛋白质，在mg2＋存在的条件下可被膜外的k＋或膜内的na＋所激活。“钠—钾泵”被激活后分解atp并释放能量，用于转运na＋和k＋。一般认为，“钠—钾泵”每分解一个atp分子，即可排出三个na＋和摄入两个k＋，na＋的泵出和的k＋泵入两个过程是偶联在一起的。
可以说，细胞代谢活动不停止，“钠—钾泵”就要不停的发挥其转运离子的作用。由于有直接能源物质atp的消耗，因此，“钠—钾泵”参与下的离子运输属于主动运输。
“钠—钾泵”的存在，造成膜两侧的na＋、k＋不均匀分布，因此，分别有向膜内或膜外扩散的趋势，能否扩散及扩散通透量的大小决定于膜的相应离子通道开放的情况，即膜对相应离子的通透性的高低，这是静息电位和动作电位的离子基础。
概括来说，静息电位和动作电位的形成，以“钠—钾泵”的参与作为基础，但是在膜电位的表现上，静息电位主要取决于k＋外流，而动作电位主要取决于na＋内流。由于涉及离子通道的开放，维持静息电位时的k＋外流和产生动作电位时的na＋内流在跨膜运输的方式上相当于协助扩散，不消耗能量。