Question

神经细胞膜上存在电压敏感蛋白A，这类蛋白质分子的构型会随膜电位变化而发生相应改变。研究人员对蛋白A进行了改造，将其与绿色荧光蛋白GFP相连。已 知神经细胞兴奋时，蛋白A构型的改变会导致GFP的构型发生改变，使GFP发出的荧光减弱，如图1所示。将神经细胞内的钙调蛋白CaM及其亚基M13连在GFP的两个不同位置上进行实验，结果如图2所示。回答下列问题：

（1）图1发生由左至右的变化时，神经细胞变为___________（填“静息”或“兴奋”）状态，此时膜内电位变为___________。由此推测，对蛋白A改造的目的可能是为了利用GFP的发光情况来指示________。

（2）图2中神经细胞兴奋时，钙离子内流使膜内钙离子浓度升高，此时GFP发出的荧光___________（填“增强”或“减弱”），因此GFP的发光情况也可用于指示细胞内___________的变化。

（3）钠离子在神经细胞产生兴奋的过程中起着重要的作用。静息时，神经细胞膜内钠离子浓度远小于膜外，而维持这种钠离子膜内外浓度差的是膜上的钠钾泵，则钠钾泵跨膜运输钠离子的方式为___________。兴奋时，神经细胞膜上的钠离子通道___________（填“开放”或“关闭”），引起钠离子___________，产生动作电位。

Answer

兴奋 正电位 神经细胞的兴奋状况 增强 钙离子浓度 主动运输 开放 内流

【解析】

兴奋在两个神经元之间传递是通过突触进行的，突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成，神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中，只能由突触前膜释放，进入突触间隙，作用于突触后膜上的特异性受体，引起下一个神经元兴奋或抑制，所以兴奋在神经元之间的传递是单向的。突触可完成“电信号→化学信号→化学信号”的转变。静息时，K+外流，造成膜两侧的电位表现为内负外正；受刺激后，Na+内流，造成膜两侧的电位表现为内正外负。

（1）神经细胞兴奋时，蛋白A构型的改变会导致GFP的构型发生改变，使GFP发出的荧光减弱，图1发生由左至右的变化时，神经细胞变为兴奋状态，此时膜内电位变为正电位。由此推测，对蛋白A改造的目的可能是为了利用GFP的发光情况来指示神经细胞的兴奋状况。

（2）图2中神经细胞兴奋时，钙离子内流使膜内钙离子浓度升高，钙调蛋白CaM及其亚基M13连在GFP的两个不同位置上，阻碍了绿色荧光蛋白GFP相连，GFP发出的荧光增强，因此GFP的发光情况也可用于指示细胞内钙离子浓度的变化。

（3）钠离子在神经细胞产生兴奋的过程中起着重要的作用。静息时，神经细胞膜内钠离子浓度远小于膜外，而维持这种钠离子膜内外浓度差的是膜上的钠钾泵，则钠钾泵跨膜运输钠离子的方式为主动运输。兴奋时，神经细胞膜上的钠离子通道开放，引起钠离子内流，产生动作电位。