高考生物母题题源系列专题11静息电位与动作电位产生机理

母题11 静息电位与动作电位产生机理

【母题原题】1．（2018全国Ⅲ卷，3）神经细胞处于静息状态时，细胞内外K+和Na+的分布特征是（）A．细胞外K+和Na+浓度均高于细胞内

B．细胞外K+和Na+浓度均低于细胞内

C．细胞外K+浓度高于细胞内，Na+相反

D．细胞外K+浓度低于细胞内，Na+相反

【答案】D

【命题透析】本题考查静息状态下神经细胞膜内外离子的分布的相关知识，属于对生物观念的考查。

【名师点睛】神经细胞内钾离子浓度明显高于膜外，而钠离子浓度比膜外低，要注意静息状态时，即使钾离子外流，膜内钾离子的浓度依然高于膜外。

2．（2018江苏卷，11）如图是某神经纤维动作电位的模式图，下列叙述正确的是（）

A．K+的大量内流是神经纤维形成静息电位的主要原因

B．bc段Na+大量内流，需要载体蛋白的协助，并消耗能量

C．cd段Na+通道多处于关闭状态，K+通道多处于开放状态

D．动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大

【答案】C

【命题透析】本题考查动作电位产生的机理和过程，属于对生物观念和理性思维的考查。

【解析】神经纤维形成静息电位的主要原因钾离子通道打开，钾离子外流，A错误；bc段动作电位产生的

主要原因是细胞膜上的钠离子通道开放，Na+内流造成的，属于协助扩散，不消耗能量，B错误；cd段是动作电位恢复到静息电位的过程，该过程中Na+通道多处于关闭状态，K+通道多处于开放状态，C正确；在一定范围内，动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大，而刺激强度较小时是不能产生动作电位的，D错误。【名师点睛】注意本题中“内向电流是指正离子由细胞膜外向膜内流动，外向电流则相反”要对应所学知识“静息电位是钾离子外流，而动作电位是钠离子内流”，进而分析得出曲线中个点对应的电位状态。

【命题意图】通过分析膜电位的变化曲线，培养科学思维的习惯。

【命题规律】主要从以下两个角度命题：①与物质跨膜方式相结合，分析静息电位的膜内外离子分布、产生动作电位及恢复过程中膜内外离子分布的变化；②以外界离子变化创设情境，预测外界因素的变化对动作电位产生的影响。

【答题模板】1.膜电位变化曲线

(1)a点之前——静息电位：神经细胞膜对K＋的通透性大，对Na＋的通透性小，主要表现为K＋外流，使膜电位表现为外正内负。

(2)ac段——动作电位的形成：神经细胞受刺激时，Na＋通道打开，Na＋大量内流，导致膜电位迅速逆转，表现为外负内正。

(3)ce段——静息电位的恢复：Na＋通道关闭，K＋通道打开，K＋大量外流，膜电位恢复为静息电位后，K＋通道关闭。

(4)ef段——一次兴奋完成后，钠钾泵将流入的Na＋泵出膜外，将流出的K＋泵入膜内，以维持细胞外Na＋浓度高和细胞内K＋浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。

2.兴奋的产生和传导过程中Na＋、K＋的运输方式

(1)形成静息电位时，K＋外流是由高浓度向低浓度运输，需载体蛋白的协助，不消耗能量，属于协助扩散。

(2)产生动作电位时，Na＋的内流需载体蛋白，同时从高浓度向低浓度运输，不消耗能量，属于协助扩散。

(3)恢复静息电位时，K＋的外流是由高浓度到低浓度，属于协助扩散。

(4)一次兴奋结束后，钠钾泵将流入的Na＋泵出膜外，将流出的K＋泵入膜内，需要消耗ATP，属于主动运输。

1．【浙江省2018年《名卷精编B版》考前押宝卷1生物试题】如图是细胞膜上离子通道处于不同状态的示意图，神经纤维膜上有两种离子通道，一种是钠离子通道，一种是钾离子通道，下列叙述正确的是

A. 离子通道可通过主动转运来维持细胞膜内外的离子浓度差

B. 静息状态时钠离子通道关闭，钾离子通道开放

C. 去极化时钠离子通道开放，钾离子通道关闭

D. 复极化时钠离子通道和钾离子通道均关闭

【答案】C

【解析】离子通过离子通道的方式属于协助扩散，A错误；静息状态时钠离子通道和钾离子通道都是关闭的，但神经细胞膜对钾离子通透性大，钾离子扩散到膜外形成静息电位，B错误；去极化时钠离子通道开放，钠离子内流，钾离子通道关闭， C正确；复极化时钠离子通道关闭，钾离子通道开放，钾离子外流，D错误。2．【浙江省选考十校联盟2018年3月适应性考试生物试题】甲表示动作电位产生过程示意图，图乙表示动作电位传导示意图，下列叙述正确的是

A. a?c段和①?③段Na+通道开放，神经纤维膜内外Na+浓度差减小

B. 若神经纤维膜外K+浓度增大C点将上升

C. 静息电位是指图乙AB之间膜内的电位差

D. 机体内反射弧中神经冲动的传导是单向的

【答案】D

【解析】a?c段段Na+通道开放，但①?③是K+通道开放，A错误。K+浓度影响的是静息电位，对动作电位

c点没有影响，B错误。静息电位是膜内外的电位差，C错误。机体内反射弧至少需要两个神经元，而兴奋在神经元之间是单向传递的，所以机体内反射弧中神经冲动的传导是单向的，D正确。

3．【山东省烟台市2018届高三下学期高考诊断性测试理科综合生物试题】离体神经纤维置于某种培养液中，给予适宜刺激并记录其膜内钠离子含量变化及膜电位变化，分别用下图Ⅰ、Ⅱ所示。下列有关说法正确的是

A. 该实验中某溶液可以用适当浓度的KC1溶液代替

B. a?b时，膜内钠离子含量增加与细胞膜对钠离子的通过性增大有关

C. 适当提高培养液中钾离子浓度可以提高曲线Ⅱ上c点值

D. c?d时，局部电流使兴奋部位的钠离子由内流转变为外流，再形成静息电位

【答案】B

4．【江西省南昌市2018届高三第一次模拟考试理科综合生物试题】下列可以引起神经元静息电位绝对值降低的是哪一项

A. 增加细胞外K+浓度

B. 增加细胞内K+浓度

C. 增加细胞内Na+浓度

D. 降低细胞外Na+浓度

【答案】A

【解析】增加细胞外K+浓度，会导致细胞膜外正电位增加，进而使得静息电位绝对值增加，A错误；增加细胞内K+浓度会导致细胞膜内外阳离子浓度差减小，引起静息电位的绝对值降低，B正确；增加细胞内Na+浓度，会导致细胞膜内外阳离子浓度差减小，引起静息电位的绝对值降低，C正确；降低细胞外Na+浓度，会导致细胞膜内外阳离子浓度差减小，引起静息电位的绝对值降低，D正确。

5．【山西省运城市康杰中学2018届高考模拟（三）理科综合生物试题】某神经纤维在产生动作电位的过程中，钠、钾离子通过离子通道的流动造成的跨膜电流如图所示（内向电流是指正离子由细胞膜外向膜内流动，外向电流则相反）。下列说法正确的是

A. a点之前神经纤维膜内外之间没有正离子的流动

B. ab段钠离子通道开放，bc段钠离子通道关闭

C. c点时神经纤维的膜内电位等于0mV

D. cd段钾离子排出细胞不需要消耗ATP

【答案】D

【解析】分析曲线图可知，内向电流是指正离子由细胞膜外向膜内流动，主要是钠离子内流；外向电流是指正离子由细胞膜内向膜外流动，主要为钾离子外流。静息时，神经细胞膜对钾离子的通透性大，钾离子大量外流，形成内负外正的静息电位；受到刺激后，神经细胞膜的通透性发生改变，对钠离子的通透性增大，钠离子内流，形成内正外负的动作电位。据图分析，a点之前神经纤维处于静息状态，此时有钾离子外流，A错误；ab段与bc段均是内向电流，此时都是钠离子通道开放，B错误；c点时神经纤维处于动作电位，此时膜内为正电位，膜外为负电位，所以其膜内电位大于0mV ，C错误；cd段钾离子通过钾离子通道蛋白排出细胞，是协助扩散，不需要消耗ATP，D正确。

6．【四川省2015级高三全国Ⅲ卷冲刺演练（一）理科综合生物试题】某人用不同的药物处理蛙的坐骨神经纤维，分別测得各组处理前后蛙的坐骨神经纤维上膜电位的变化，如下图甲、乙、丙、丁所示(虚线代表药物处理后的膜电位变化)。下列关于各组实验的推论，合理的是

A. 处理甲组的药物阻断Na+内流

B. 处理乙组的药物阻断Na+内流

C. 处理丙组的药物抑制K+外流

D. 处观丁组的药物导致C1—外流

【答案】B

【解析】由于图甲虚线的峰值降低，说明药物处理后Na+内流量减少，A错误；图乙虚线没有波动，说明药物处理后Na+内流被阻断，B正确；图丙虚线表示形成动作电位后无法恢复为静息电位，说明药物处理后K+外流被阻断，C错误；图丁虚线表示膜两侧的电位差变大，说明药物处理后使C1—内流，导致膜两侧的电位差加大，D错误。

7．【浙江绿色评估联盟2018届高三10月考试生物试卷】某研究小组欲研究影响神经冲动传导速度的因素，请根据以下提供的实验材料，提出实验思路，并预测实验结果。

实验材料：蟾蜍坐骨神经、3%KCl、5%NaCl、2%普鲁卡因、任氏液、信号釆集处理系统等。

（要求与说明：蟾蜍坐骨神经的制备和测定神经传导速度的具体操作不作要求；实验过程中神经放在有任氏液的培养盟；普鲁卡因可阻滞Na+内流；传导速度v=m/S，其中m为两电极间距离，s为两电极间传导时间）

请回答：

（1）实验思路：

①准备若干培养皿，分别加入适量等量任氏液，编号A、B、C……。

②将坐骨神经放在A培养皿中，保持恒温10-15min，然后测定此时的神经传导速度。__________

（2）预测实验结果（设计一个坐标，用曲线图表示检测结果）: __________

（3）请分析滴加5%NaCl溶液使动作电位传导速度改变的原因。__________

（2）

（3）说明：加3%KC1和5%NaCl的二条曲线位罝可以换 Na+在膜内外存在巨大的浓度梯度，细胞外Na+迅速