《興奮在神經纖維上傳導》教學“盲區”的拓展完善

何海泉

人教版高中生物必修三《穩態與環境》教材中，第2章《動物和人體生命活動的調節》知識點“興奮在神經纖維上的傳導”編寫，高中階段教材沒有清晰解釋涉及到離子跨膜運輸的方式的轉換，授課內容會直接影響教師教學上深入拓展相關知識內容，影響對知識傳授把握尺度。

一、盲區所在

本章節教材中僅僅以小體字表述 “神經細胞內K+濃度明顯高于膜外，而Na+濃度比膜外低。靜息時，由于膜主要對K+有通透性，造成K+外流，使膜外陽離子濃度高于膜內，這是大多數神經細胞產生和維持靜息電位的主要原因。受到刺激時，細胞膜對Na+的通透性增加，Na+內流，使興奮部位內側陽離子濃度高于膜外側，表現為內正外負，與相鄰部位產生電位差。”教師引導學生理解相關知識時，靜息電位時K+的外流和動作電位時Na+的內流，都是順著物質的濃度梯度而完成的，均不需要消耗能量，屬于跨膜運輸—協助擴散方式。而由動作電位恢復為靜息狀態時卻涉及到鉀-鈉泵同時進行，排Na+吸K+，逆濃度梯度，使膜內外離子分布恢復到初靜息水平，此時，Na+和K+跨膜運輸的方式是主動運輸。因此，教師在教學中要把握“靜息狀態 動作電位”；“動作電位 靜息狀態”離子跨膜運輸方式的轉換過程。鈉離子進入神經細胞方式是協助擴散，鈉離子排出神經細胞是主動運輸；鉀離子進入神經細胞是主動運輸，鉀離子排出神經細胞是協助擴散。或者說，產生動作電位并不消耗能量，而恢復正常的靜息電位卻需要消耗能量。教師在教學上可以從兩個方面去講授。

二、利用神經沖動在神經纖維上傳導的模式圖解讀

（一）靜息狀態：（細胞內K+濃度高于細胞外）細胞膜對主要K+有通透性，而對其他離子通透性很小，甚至是沒有通通性

這種對細胞K+通透性的實質，是依賴細胞膜K+通道來實現的，K+可以通過該通道被動外流，使膜外的陽離子增多，膜內的陽離子減少，從而造成膜外電位高于膜內電位的狀態，當K+的移動達到平衡時，細胞膜內外兩側就形成了一個相對穩定的電位差，叫靜息電位，電位表現：內負外正。K+離子跨膜運輸運輸方式，順濃度梯度，屬于協助擴散。

（二）動作電位：（細胞外Na+濃度高于細胞內）動作電位是膜電位的一次快速變化，隨后恢復靜息膜電位狀態，包去極化、反極化和復極化三個連續變化過程

受到刺激時，細胞膜對Na+通透性增加，細胞膜上的部分Na+通道開放， Na+流進細胞，膜內電位升高膜外電位降低，當膜內外電位相等時膜外仍為高Na+狀態，該過程可稱去極化。Na+繼續內流，膜內電位繼續升高，直Na+內流達到其平衡狀態，膜內外兩側形成的電位差就是動作電位的最大值，這個過程可以稱之反極化。當動作電位達到最大值時開放的電壓門控Na+通道失活、關閉，而電壓門控K+通道開放，少量K+在細胞內強大的電動勢和濃度梯度的作用下迅速外流，使細胞內電位降低，細胞外電位升高，這個過程被稱為復極化。興奮部：內正外負；未興奮部位：：內負外正。此時，Na+離子跨膜運輸運輸方式，順相濃度梯度，屬于協助擴散。

（三）動作電位恢復靜息電位：在完全恢復靜息電位之前，鈉-鉀泵的活動會增強，將進入細胞的Na+排出，將排出細胞的K+重新移入細胞內，恢復開始的離子濃度梯度

細胞內外離子分布不均勻是靜息電位和動作電位形成的基礎，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物各種細胞膜上的特異性蛋白質，這種載體蛋每分解一個ATP分子，可以將3個Na+送出細胞外，同時將2個K+送入細胞內，從而使細胞內K+濃度高，細胞外Na+濃度高。此時，鈉離子和鉀離子的跨膜運輸逆相濃度梯度——主動運輸，需要消耗能量過程。

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。能夠使學生有效理解去極化、反極化和復極化三個連續變化的過程，從另一角度去理解靜息狀態—動作電位的轉換。

1.AB線段：表示為靜息電位，神經細胞內K+濃度明顯高于膜外，K+通道開放，使K+外流，順相濃度梯度，屬于協助擴散，不消耗能量。電位表現：內負外正。

2.BC段：受到刺激后，Na+通道開放，Na+離子內流，產生動作電位，順相濃度梯度，屬于協助擴散，不消耗能量，電位變化：內正外負。（去極化）

3.CD段： Na+通道關閉，K+通道開放，使K+外流。順相濃度梯度，屬于協助擴散，不消耗能量。（復極化）

（6）D段后：靜息電位恢復后，鈉-鉀泵泵活動加強，排Na+吸K+，使膜內外離子分布恢復到初靜息水平，逆相濃度梯度，消耗能量，屬于主動運輸。

教師把這個方面知識講透徹了，既有利學生對離子跨膜運輸特殊例子掌握，又有利學生對知識體系理解及融會貫通。