Question

【题目】兴奋性是指细胞接受刺激产生兴奋的能力。为探究不同缺氧时间对中枢神经细胞兴奋性的影响，研究人员先将体外培养的大鼠海马神经细胞置于含氧培养液中，测定单细胞的静息电位和阈强度（引发神经冲动的最小电刺激强度），之后再将其置于无氧培养液中，于不同时间点重复上述测定，结果如图所示。请回答:

（1）本实验的自变量是___________。

（2）静息电位水平是影响细胞兴奋性水平的因素之一，图中静息电位是以细胞膜的_______侧为参照，并将该侧电位水平定义为omV。据图分析，当静息电位由一60mV变为一65mV时，神经细胞的兴奋性水平______________________。

（3）在缺氧处理20min时，给予细胞25pA强度的单个电刺激__________（填“能”或“不能”）记录到神经冲动，判断理由是_____________________________。

（4）在含氧培养液中，细胞内ATP主要在_________合成。在无氧培养液中，细胞内ATP含量逐渐减少，对细胞通过_______________方式跨膜转运离子产生影响，这是缺氧引起神经细胞兴奋性改变的可能机制之一。

Answer 1

【答案】缺氧时间外降低不能刺激强度低于阈强度线粒体（或线粒体内膜）主动运输

【解析】

实验目的是探究不同缺氧时间对中枢神经细胞兴奋性的影响，故自变量为缺氧时间。 缺氧处理20min，阈强度为30pA以上，所以给予25pA 强度的刺激低于阈强度，不能记录到神经冲动。静息时，K离子外流，膜外电位高于膜内，表现为外正内负；兴奋时，Na离子通道开放，Na离子内流，膜内电位高于膜外，表现为外负内正。

（1）本实验是探究不同缺氧时间对中枢神经细胞兴奋性的影响，方法是测定不同时间点的静息电位和阈强度，得出静息电位和阈强度随缺氧时间的变化，因此自变量是缺氧时间。

（2）从图中可知，静息电位的值为负数，且设置该侧大电位水平为0mV，因此电位计另一侧的电位低于该侧电位，神经细胞静息电位时的电位是外正内负，膜内电位低于膜外电位，因此实验中是以细胞膜外侧作为参照的。当静息电位由一60mV变为一65mV时，静息电位的膜内外电位差增大，使得兴奋时的电位差绝对值降低，兴奋性降低。

（3）据图可知，缺氧时间达20min时，神经细胞的阈强度在33pA左右，25pA的单个电刺激明显低于阈强度，不能引发神经冲动。

（4）在含氧培养液中，细胞进行有氧呼吸，有氧呼吸的第三阶段产生大量的ATP，其场所是线粒体内膜，因此细胞内ATP主要在线粒体内膜或者说是线粒体中合成。细胞通过主动运输转运离子时需要消耗能量，无氧条件下，细胞只能进行无氧呼吸，产生的ATP减少，因此主动运输受到影响，神经细胞的兴奋性也随之改变。