有关动作电位的“4坐标2比较”

李江肃　盛国跃

摘要  本文對浙科版《生物学》必修三“神经系统的结构和功能”一节中表述不清的膜电位相关知识进行了适当的补充，重点是对膜电位的测量方法及示意图中所隐藏的信息进行了解读，以期对学生的解题能力有所提升。

关 键 词  神经纤维  测量位点  膜电位  示意图

中图分类号：G4 文献标识码：A

纵观各地市的联考或统考，不难发现兴奋在神经纤维上的传导已成为不争的高频考点。究其原因是教材在编写此内容时仅停留在结果的描述而没有详实的解释，尤其是缺少对膜电位测量方法的介绍及膜电位示意图的深层次解读。由此，命题人常借助于教材对其含糊不清的知识表述和分析，使得相关考查变得异常灵活，解答情况可想而知。对此情形，笔者希望借助于教辅中的4个坐标图及2次比较尽可能全面地解答上述疑点，以便更好地提升师生的应对能力。

比较一 不同测量位点的三种膜电位示意图

生物电现象是一种极普遍的生理现象，对生物电的测量可采用专门的记录仪器（如示波器），使用时将记录仪器的两个尖端分别刺入某一在体或离体的细胞膜内或膜外，测量细胞在不同状态下膜内外的电位差。在教学中常会出现横纵坐标相同但曲线走势不同的三种膜电位示意图（如图1-1、1-2和1-3）。之所以出现三种膜电位示意图，这与测量时记录仪两个电极所放置的位点不同有关。

1 同点不同侧

若记录仪两电极置于神经纤维同一点的膜内外，又依参考电极的位置不同，膜电位既可指膜内膜电位又可指膜外膜电位。在对膜电位的分析中要明确三点，首先要区分出记录仪中的参考电极和记录电极;其次要明白所谓的膜电位其实是某位点的电位以参考电极所在位点的膜电位为参考点而得到相对电位值;再次无论参考电极的电位是正值还是负值均视为0。以膜内膜电位为例来说明其成因（图2）。

从图2可知，参考电极A置于神经纤维上a点的膜外，记录电极B在a点的膜内，则所要研究的膜电位就是神经纤维上a点膜内电位。当给a点一个阈刺激，a点膜内和膜外的电位都将发生变化。

2 同侧不同点

神经纤维上膜电位研究较多的是将两电极置于不同的点，研究过程中可将两电极同置于膜内或膜外，也可不同置于膜内或膜外。

记录仪的两电极同置于a点和b点的膜内或膜外，若以参考电极置于a点的膜外（图3-甲）为例，则所要研究的膜电位就是神经纤维上b点的膜外电位。

从图3可知，当给a点一个阈刺激，a点膜内外电位将先发生变化随之恢复，而后随着兴奋的传导b点膜内外电位也将发生变化随之恢复，A、B电极的电位变化及b点膜外电位。

结合表2中a、b两点膜电位及b点膜外膜电位示意图可知：坐标轴上方的曲线实际上表示的是b点的静息电位（因参考电极的电位变化致使静息电位呈一条变化曲线），坐标轴下方的曲线实际上表示的是b点的动作电位。此外，两条曲线之间的线段在示意图中可有可无，这要取决于a、b两点之间的距离远近。若a、b两点之间的距离远则可有此线段;若a、b两点之间的距离近则可无此线段。

3 不同点不同侧

记录仪的两电极不同置于a、b点的膜内或膜外，若以参考电极置于a点膜外（图4-甲）为例，则所要研究的膜电位就是神经纤维上b点的膜内电位。

从图4可知，当给a点一个阈刺激，a点膜内外电位将先发生变化随之恢复，而后随着兴奋的传导b点膜内外电位也将发生变化随之恢复，A、B电极的电位变化及b点膜内电位示意图如表3所示。

从表3可知，当a点在形成动作电位时，因大量的钠离子内流导致其膜外（参考电极位置）的负电荷量较处于静息状态的b点膜内（记录电极位置）的负电荷量多，故此时膜电位向上出现峰值;当b点形成动作电位时，因大量的钠离子内流导致其膜内（记录电极位置）的正电荷量较处于静息状态的a点膜外（参考电极位置）的正电荷量多，故此时膜电位再次向上出现峰值。故该膜电位示意图前后两段曲线分别表示b点静息电位和动作电位，同样，两段曲线之间的线段也可依点a和点b之间的距离可有可无。

比较二 定点不定时的膜电位和定时不定点的膜电位

在有关膜电位示意图的教学中，学生很容易将一组极其相似的坐标图（如图5-1、5-2）混为一谈。究其原因是其没有区分好两坐标所研究的膜电位是定点不定时还是定时不定点条件下的膜电位。

从图5可知，这两种图形分别与物理上有关某质点在不同时间的传播示意图和不同质点在同一时间的传播示意图是类似的。如果物理上的两个图像能够厘清，那么对这两个膜电位示意图的理解也就变得容易多了。

5-1所表示的膜电位其实和图1-1所表示的膜电位是同一示意图，只是从不同角度来描述而已（见图6）。该点受到刺激后将依次发生：极化→去极化→反极化→复极化→极化。

从近几年的加试题模拟卷来看，有关试题多涉及到膜电位的测量方法及图示的深层次理解。但遗憾的是现行的各版本生物学教材对此考点依然没有作出较详细的解释，故学生仅凭教材知识想顺利地解决此题难度可想而知。鉴于此，教师应确保学生切实掌握好4坐标及2比较，这对学生的学习可起到事半功倍的效果。