Question

(12分)科学研究表明：细胞外液中K⁺浓度会影响神经纤维静息电位的大小，而细胞外液中Na⁺浓度几乎不影响；但细胞外液中Na⁺浓度会影响受刺激神经膜电位的变化幅度和速率。请根据以下提供的材料和用具设计实验证明。要求写出实验思路，预测实验结果并分析预测结果。

材料和用具：测量电位变化的测量仪器、刺激器、生理状态一致的枪乌贼离体神经纤维若干、正常海水、低K⁺海水、高K⁺海水、低Na⁺海水、高Na⁺海水等（注：不同海水的渗透压相等但K⁺或Na⁺浓度不同）

（1）实验思路：                                                                        ；

                                                                        ；

                                                                        。

（2）预测实验结果

①在不同K^＋浓度的海水中，按静息电位绝对值由大到小排序，顺序是         。

②在答题纸的坐标中画出不同Na^＋浓度海水中枪乌贼离体神经纤维受刺激后的膜电位变化曲线（假设在正常海水中：静息电位是－70mV，变化的最大幅度是105mv，从开始去极化到复极化完成大约需1.5ms时间）。

（3）分析预测结果

①在不同K^＋浓度的海水中，静息电位如此排序，这是因为在不同K^＋浓度的海水中，          不同，造成静息电位不同。

②在不同Na^＋浓度海水中神经纤维受刺激后的膜电位变化曲线呈现图中所示结果，是因为在不同Na^＋浓度的海水中           不同，造成电位变化的幅度和速率不同。

Answer

（1）①将枪乌贼离体神经纤维分成5组，分别放到正常海水、低K＋海水、高K＋海水、低Na＋海水、高Na＋海水中；（l分） ②一段时间后，分别测量、记录枪乌贼离体神经纤维的静息电位；（l分） ③分别给予这5组枪乌贼离体神经纤维相同的适宜刺激，（1分）再测量、记录枪乌贼离体神经纤维的电位变化（l分） （2）①低K＋ 海水＞正常海水＞高K＋海水（2分）

（3）①K＋外流的量（l分） ②Na＋内流的量和速率（2分，只说明“量不同”得l分）

【解析】

试题分析： （1）根据本题中实验目的“细胞外液中K+浓度会影响神经纤维静息电位的大小，而细胞外液中Na+浓度几乎不影响；但细胞外液中Na+浓度会影响受刺激神经膜电位的变化幅度和速率”分析可知，该实验的自变量是不同的K+浓度和不同Na+浓度，因变量是神经纤维的静息电位和刺激后的动作电位的变化情况；再结合所给的实验材料分析，应设置5组实验，正常海水为对照组，低K+海水、高K+海水、低Na+海水、高Na+海水共4组实验组；观察指标既有刺激前的静息电位，也有刺激后的动作电位变化，实验设计思路见参考答案。（2）（3）由于静息电位为内负外正，是K+外流产生，所以当神经纤维的细胞外液——含K+的海水中K+浓度越高，外流速度越慢，量越少，神经纤维膜内外的电位变化越小，故在不同K＋浓度的海水中，按静息电位绝对值由大到小排序，顺序低K＋ 海水＞正常海水＞高K＋海水。刺激神经纤维后，由于Na+内流产生，当外液海水中Na+浓度越大，内流速度越快，量越多，膜内外电位变化幅度越大，所以在不同Na＋浓度的海水中，高Na+组电位变化幅度大于105mv，低Na+组电位变化幅度小于105mv，曲线图注意应画在1.5ms范围内，见参考答案。

考点：本题考查实验设计内容，意在考查学生具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题。能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容。