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液中，于不同時間點重復上述測定，結果如圖所示。請回答：

注：“對照”的數值是在含氧培養液中測得

（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0mV。靜息電位的形成依賴__________。據圖分析，當靜息電位由－60mV變為－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___________（能／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 K+外流 降低 不能 刺激強度低于閾強度 線粒體（線粒體內膜） 主動運輸

【解析】

靜息時，K+外流，表現為外正內負；興奮時，Na+通道開放，Na+內流，表現為外負內正。據題意可知，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；根據題圖，缺氧處理20min時，閾強度為30pA以上，給予25pA 強度的刺激低于閾強度，不能記錄到神經沖動。

（1）根據題意，本實驗的自變量是缺氧時間。

（2）靜息電位時，細胞膜兩側的電位為外正內負，以細胞膜外側為參照，定義為0mV。靜息電位的形成依賴K+外流。據圖分析，當靜息電位由－60mV變為－65mV時，靜息電位絕對值增大，神經細胞的興奮性水平降低，需要更強刺激才能使細胞達到同等興奮程度。

（3）在缺氧處理20min時，給予細胞25pA強度的單個電刺激不能記錄到神經沖動，因為此時的閾強度為30pA以上，25pA強度的刺激低于閾強度。

（4）在含氧培養液中，細胞內ATP主要在線粒體中合成，在無氧培養液中，細胞內ATP含量逐漸減少，而離子通過主動運輸實現跨膜運輸，因此ATP的減少會對細胞的主動運輸過程造成影響，引起神經細胞興奮性改變。