Question

【題目】興奮性是指細胞接受刺激產生興奮的能力。為探究不同缺氧時間對中樞神經細胞興奮性的影響，研究人員先將體外培養的大鼠海馬神經細胞置于含氧培養液中，測定單細胞的靜息電位和閾強度（引發神經沖動的最小電刺激強度），之后再將其置于無氧培養液中，于不同時間點重復上述測定，結果如圖所示。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_______側為參照，并將該側電位水平定義為omV。據圖分析，當靜息電位由一60mV變為一65mV時，神經細胞的興奮性水平______________________。

（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”）記錄到神經沖動，判斷理由是_____________________________。

（4）在含氧培養液中，細胞內ATP主要在_________合成。在無氧培養液中，細胞內ATP含量逐漸減少，對細胞通過_______________方式跨膜轉運離子產生影響，這是缺氧引起神經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（或線粒體內膜）主動運輸

【解析】

實驗目的是探究不同缺氧時間對中樞神經細胞興奮性的影響，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，不能記錄到神經沖動。靜息時，K離子外流，膜外電位高于膜內，表現為外正內負；興奮時，Na離子通道開放，Na離子內流，膜內電位高于膜外，表現為外負內正。

（1）本實驗是探究不同缺氧時間對中樞神經細胞興奮性的影響，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，且設置該側大電位水平為0mV，因此電位計另一側的電位低于該側電位，神經細胞靜息電位時的電位是外正內負，膜內電位低于膜外電位，因此實驗中是以細胞膜外側作為參照的。當靜息電位由一60mV變為一65mV時，靜息電位的膜內外電位差增大，使得興奮時的電位差絕對值降低，興奮性降低。

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

（4）在含氧培養液中，細胞進行有氧呼吸，有氧呼吸的第三階段產生大量的ATP，其場所是線粒體內膜，因此細胞內ATP主要在線粒體內膜或者說是線粒體中合成。細胞通過主動運輸轉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，產生的ATP減少，因此主動運輸受到影響，神經細胞的興奮性也隨之改變。