何海泉

人教版高中生物必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》教材中，第2章《動(dòng)物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)》知識(shí)點(diǎn)“興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)”編寫(xiě)，高中階段教材沒(méi)有清晰解釋涉及到離子跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞降霓D(zhuǎn)換，授課內(nèi)容會(huì)直接影響教師教學(xué)上深入拓展相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，影響對(duì)知識(shí)傳授把握尺度。

一、盲區(qū)所在

本章節(jié)教材中僅僅以小體字表述 “神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)K+濃度明顯高于膜外，而Na+濃度比膜外低。靜息時(shí)，由于膜主要對(duì)K+有通透性，造成K+外流，使膜外陽(yáng)離子濃度高于膜內(nèi)，這是大多數(shù)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生和維持靜息電位的主要原因。受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)Na+的通透性增加，Na+內(nèi)流，使興奮部位內(nèi)側(cè)陽(yáng)離子濃度高于膜外側(cè)，表現(xiàn)為內(nèi)正外負(fù)，與相鄰部位產(chǎn)生電位差?！苯處熞龑?dǎo)學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)時(shí)，靜息電位時(shí)K+的外流和動(dòng)作電位時(shí)Na+的內(nèi)流，都是順著物質(zhì)的濃度梯度而完成的，均不需要消耗能量，屬于跨膜運(yùn)輸—協(xié)助擴(kuò)散方式。而由動(dòng)作電位恢復(fù)為靜息狀態(tài)時(shí)卻涉及到鉀-鈉泵同時(shí)進(jìn)行，排Na+吸K+，逆濃度梯度，使膜內(nèi)外離子分布恢復(fù)到初靜息水平，此時(shí)，Na+和K+跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞绞侵鲃?dòng)運(yùn)輸。因此，教師在教學(xué)中要把握“靜息狀態(tài) 動(dòng)作電位”；“動(dòng)作電位 靜息狀態(tài)”離子跨膜運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)換過(guò)程。鈉離子進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞方式是協(xié)助擴(kuò)散，鈉離子排出神經(jīng)細(xì)胞是主動(dòng)運(yùn)輸；鉀離子進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞是主動(dòng)運(yùn)輸，鉀離子排出神經(jīng)細(xì)胞是協(xié)助擴(kuò)散?；蛘哒f(shuō)，產(chǎn)生動(dòng)作電位并不消耗能量，而恢復(fù)正常的靜息電位卻需要消耗能量。教師在教學(xué)上可以從兩個(gè)方面去講授。

二、利用神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)的模式圖解讀

（一）靜息狀態(tài)：（細(xì)胞內(nèi)K+濃度高于細(xì)胞外）細(xì)胞膜對(duì)主要K+有通透性，而對(duì)其他離子通透性很小，甚至是沒(méi)有通通性

這種對(duì)細(xì)胞K+通透性的實(shí)質(zhì)，是依賴(lài)細(xì)胞膜K+通道來(lái)實(shí)現(xiàn)的，K+可以通過(guò)該通道被動(dòng)外流，使膜外的陽(yáng)離子增多，膜內(nèi)的陽(yáng)離子減少，從而造成膜外電位高于膜內(nèi)電位的狀態(tài)，當(dāng)K+的移動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)，細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)就形成了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電位差，叫靜息電位，電位表現(xiàn)：內(nèi)負(fù)外正。K+離子跨膜運(yùn)輸運(yùn)輸方式，順濃度梯度，屬于協(xié)助擴(kuò)散。

（二）動(dòng)作電位：（細(xì)胞外Na+濃度高于細(xì)胞內(nèi)）動(dòng)作電位是膜電位的一次快速變化，隨后恢復(fù)靜息膜電位狀態(tài)，包去極化、反極化和復(fù)極化三個(gè)連續(xù)變化過(guò)程

受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)Na+通透性增加，細(xì)胞膜上的部分Na+通道開(kāi)放， Na+流進(jìn)細(xì)胞，膜內(nèi)電位升高膜外電位降低，當(dāng)膜內(nèi)外電位相等時(shí)膜外仍為高Na+狀態(tài)，該過(guò)程可稱(chēng)去極化。Na+繼續(xù)內(nèi)流，膜內(nèi)電位繼續(xù)升高，直Na+內(nèi)流達(dá)到其平衡狀態(tài)，膜內(nèi)外兩側(cè)形成的電位差就是動(dòng)作電位的最大值，這個(gè)過(guò)程可以稱(chēng)之反極化。當(dāng)動(dòng)作電位達(dá)到最大值時(shí)開(kāi)放的電壓門(mén)控Na+通道失活、關(guān)閉，而電壓門(mén)控K+通道開(kāi)放，少量K+在細(xì)胞內(nèi)強(qiáng)大的電動(dòng)勢(shì)和濃度梯度的作用下迅速外流，使細(xì)胞內(nèi)電位降低，細(xì)胞外電位升高，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為復(fù)極化。興奮部：內(nèi)正外負(fù)；未興奮部位：：內(nèi)負(fù)外正。此時(shí)，Na+離子跨膜運(yùn)輸運(yùn)輸方式，順相濃度梯度，屬于協(xié)助擴(kuò)散。

（三）動(dòng)作電位恢復(fù)靜息電位：在完全恢復(fù)靜息電位之前，鈉-鉀泵的活動(dòng)會(huì)增強(qiáng)，將進(jìn)入細(xì)胞的Na+排出，將排出細(xì)胞的K+重新移入細(xì)胞內(nèi)，恢復(fù)開(kāi)始的離子濃度梯度

細(xì)胞內(nèi)外離子分布不均勻是靜息電位和動(dòng)作電位形成的基礎(chǔ)，這種分布不均勻與鈉鉀泵的作用密不可分。鈉-鉀泵是一種普遍存在于動(dòng)物各種細(xì)胞膜上的特異性蛋白質(zhì)，這種載體蛋每分解一個(gè)ATP分子，可以將3個(gè)Na+送出細(xì)胞外，同時(shí)將2個(gè)K+送入細(xì)胞內(nèi)，從而使細(xì)胞內(nèi)K+濃度高，細(xì)胞外Na+濃度高。此時(shí)，鈉離子和鉀離子的跨膜運(yùn)輸逆相濃度梯度——主動(dòng)運(yùn)輸，需要消耗能量過(guò)程。

三、利用膜電位變化曲線解讀

膜電位變化曲線圖更直觀性反映膜電荷變化情況。能夠使學(xué)生有效理解去極化、反極化和復(fù)極化三個(gè)連續(xù)變化的過(guò)程，從另一角度去理解靜息狀態(tài)—?jiǎng)幼麟娢坏霓D(zhuǎn)換。

1.AB線段：表示為靜息電位，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)K+濃度明顯高于膜外，K+通道開(kāi)放，使K+外流，順相濃度梯度，屬于協(xié)助擴(kuò)散，不消耗能量。電位表現(xiàn)：內(nèi)負(fù)外正。

2.BC段：受到刺激后，Na+通道開(kāi)放，Na+離子內(nèi)流，產(chǎn)生動(dòng)作電位，順相濃度梯度，屬于協(xié)助擴(kuò)散，不消耗能量，電位變化：內(nèi)正外負(fù)。（去極化）

3.CD段： Na+通道關(guān)閉，K+通道開(kāi)放，使K+外流。順相濃度梯度，屬于協(xié)助擴(kuò)散，不消耗能量。（復(fù)極化）

（6）D段后：靜息電位恢復(fù)后，鈉-鉀泵泵活動(dòng)加強(qiáng)，排Na+吸K+，使膜內(nèi)外離子分布恢復(fù)到初靜息水平，逆相濃度梯度，消耗能量，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。

教師把這個(gè)方面知識(shí)講透徹了，既有利學(xué)生對(duì)離子跨膜運(yùn)輸特殊例子掌握，又有利學(xué)生對(duì)知識(shí)體系理解及融會(huì)貫通。