Question

5．科學(xué)研究表明：細(xì)胞外液中K⁺濃度會影響神經(jīng)纖維靜息電位的大小，而細(xì)胞外液中Na⁺濃度幾乎不影響；但細(xì)胞外液中Na⁺濃度會影響受刺激神經(jīng)膜電位的變化幅度和速率．請根據(jù)以下提供的材料和用具設(shè)計實(shí)驗(yàn)證明．要求寫出實(shí)驗(yàn)思路，預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析預(yù)測結(jié)果．
材料和用具：測量電位變化的測量儀器、刺激器、生理狀態(tài)一致的槍烏賊離體神經(jīng)纖維若干、正常海水、低K⁺海水、高K⁺海水、低Na⁺海水、高Na⁺海水等（注：不同海水的滲透壓相等但K⁺或Na+濃度不同）
（1）實(shí)驗(yàn)思路：①將槍烏賊離體神經(jīng)纖維分成5組，分別放到正常海水、低K⁺海水、高K⁺海水、低Na⁺海水、高Na⁺海水中）；
②一段時間后，分別測量、記錄槍烏賊離體神經(jīng)纖維的靜息電位；
③分別給予這5組槍烏賊離體神經(jīng)纖維相同的適宜刺激，再測量、記錄槍烏賊離體神經(jīng)纖維的電位變化．
（2）預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果
①在不同K⁺濃度的海水中，按靜息電位絕對值由大到小排序，順序是低K⁺海水＞正常海水＞高K⁺海水．
②在答題紙的坐標(biāo)中畫出不同Na⁺濃度海水中槍烏賊離體神經(jīng)纖維受刺激后的膜電位變化曲線（假設(shè)在正常海水中：靜息電位是-70mV，變化的最大幅度是105mv，從開始去極化到復(fù)極化完成大約需1.5ms時間）．

a為正常海水、b為低Na⁺海水、c為高Na⁺海水
（3）分析預(yù)測結(jié)果
①在不同K⁺濃度的海水中，靜息電位如此排序，這是因?yàn)樵诓煌琄⁺濃度的海水中，K⁺外流的量不同，造成靜息電位不同．
②在不同Na⁺濃度海水中神經(jīng)纖維受刺激后的膜電位變化曲線呈現(xiàn)圖中所示結(jié)果，是因?yàn)樵诓煌琋a⁺濃度的海水中Na⁺內(nèi)流的量和速率不同，造成電位變化的幅度和速率不同．

Answer 1

分析 設(shè)計實(shí)驗(yàn)的一般思路是：1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定自變量和因變量，排除無關(guān)變量，設(shè)計實(shí)驗(yàn)步驟；
2、科學(xué)分組，設(shè)計并做好對照試驗(yàn)；
3、記錄實(shí)驗(yàn)開始時的各種現(xiàn)象和數(shù)據(jù)；
4、根據(jù)自變量的情況開始實(shí)驗(yàn)，觀察、測量、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)；
5、統(tǒng)計結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果．

解答 解：（l）①根據(jù)題干分析，這一步應(yīng)該是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組，操作時要注意遵循等量原則、對照原則等，即將槍烏賊離體神經(jīng)纖維分成5組，分別放到正常海水、低K⁺海水、高K⁺海水、低Na⁺海水、高Na⁺海水中；
②這一步是記錄實(shí)驗(yàn)開始時的現(xiàn)象，測量有關(guān)數(shù)據(jù)，為實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的數(shù)據(jù)分析做準(zhǔn)備，具體做法是一段時間后，分別測量、記錄槍烏賊離體神經(jīng)纖維的靜息電位；
③改變自變量，記錄實(shí)驗(yàn)過程中的因變量變化情況，就是分別給予這5組槍烏賊離體神經(jīng)纖維相同的適宜刺激，再測量、記錄槍烏賊離體神經(jīng)纖維的電位變化
（2）①靜息電位主要是由鉀離子外流造成的，鉀離子外流是通過離子通道的協(xié)助擴(kuò)散，與膜外鉀離子難度有關(guān)，膜外鉀離子難度越高，外流鉀離子就越少，靜息電位就越低，反之就越高．
（3）①鉀離子外流是通過離子通道的協(xié)助擴(kuò)散，與膜外鉀離子難度有關(guān)，膜外鉀離子難度越高，外流鉀離子就越少，靜息電位就越低，反之就越高．
②動作電位主要是由鈉離子內(nèi)流造成的，在不同Na⁺濃度的海水中產(chǎn)生動作電位時，單位時間內(nèi)內(nèi)流到膜內(nèi)的鈉離子數(shù)量不同，造成動作電位的峰值會降低，速率會減慢．
故答案為：
（l）①將槍烏賊離體神經(jīng)纖維分成5組，分別放到正常海水、低K⁺海水、高K⁺海水、低Na⁺海水、高Na⁺海水中；
②一段時間后，分別測量、記錄槍烏賊離體神經(jīng)纖維的靜息電位；
③分別給予這5組槍烏賊離體神經(jīng)纖維相同的適宜刺激，再測量、記錄槍烏賊離體神經(jīng)纖維的電位變化
（2）①低K⁺海水＞正常海水＞高K⁺海水
②
a為正常海水、b為低Na⁺海水、c為高Na⁺海水
（3）①K⁺外流的量      ②Na⁺內(nèi)流的量和速率

點(diǎn)評 本題結(jié)合圖示主要考查實(shí)驗(yàn)的設(shè)計能力和興奮的產(chǎn)生過程，意在提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析和相關(guān)知識點(diǎn)的綜合運(yùn)用能力，本題難度較大．