2022年高考生物 母題題源系列 專題11 靜息電位與動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)理

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1、2022年高考生物 母題題源系列 專題11 靜息電位與動(dòng)作電位產(chǎn)生機(jī)理 【母題原題】1．（2018全國(guó)Ⅲ卷，3）神經(jīng)細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞內(nèi)外K+和Na+的分布特征是（　　） A．細(xì)胞外K+和Na+濃度均高于細(xì)胞內(nèi) B．細(xì)胞外K+和Na+濃度均低于細(xì)胞內(nèi) C．細(xì)胞外K+濃度高于細(xì)胞內(nèi)，Na+相反 D．細(xì)胞外K+濃度低于細(xì)胞內(nèi)，Na+相反 【答案】D 【命題透析】本題考查靜息狀態(tài)下神經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)外離子的分布的相關(guān)知識(shí)，屬于對(duì)生物觀念的考查。 【名師點(diǎn)睛】神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)鉀離子濃度明顯高于膜外，而鈉離子濃度比膜外低，要注意靜息狀態(tài)時(shí)，即使鉀離子外流，膜內(nèi)鉀離子的濃度依然高于膜外。

2、2．（2018江蘇卷，11）如圖是某神經(jīng)纖維動(dòng)作電位的模式圖，下列敘述正確的是（　?。? A．K+的大量?jī)?nèi)流是神經(jīng)纖維形成靜息電位的主要原因 B．bc段Na+大量?jī)?nèi)流，需要載體蛋白的協(xié)助，并消耗能量 C．cd段Na+通道多處于關(guān)閉狀態(tài)，K+通道多處于開放狀態(tài) D．動(dòng)作電位大小隨有效刺激的增強(qiáng)而不斷加大 【答案】C 【命題透析】本題考查動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)理和過程，屬于對(duì)生物觀念和理性思維的考查。 【解析】神經(jīng)纖維形成靜息電位的主要原因鉀離子通道打開，鉀離子外流，A錯(cuò)誤；bc段動(dòng)作電位產(chǎn)生的主要原因是細(xì)胞膜上的鈉離子通道開放，Na+內(nèi)流造成的，屬于協(xié)助擴(kuò)散，不消耗能量，B錯(cuò)誤；cd段

3、是動(dòng)作電位恢復(fù)到靜息電位的過程，該過程中Na+通道多處于關(guān)閉狀態(tài)，K+通道多處于開放狀態(tài)，C正確；在一定范圍內(nèi)，動(dòng)作電位大小隨有效刺激的增強(qiáng)而不斷加大，而刺激強(qiáng)度較小時(shí)是不能產(chǎn)生動(dòng)作電位的，D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】注意本題中“內(nèi)向電流是指正離子由細(xì)胞膜外向膜內(nèi)流動(dòng)，外向電流則相反”要對(duì)應(yīng)所學(xué)知識(shí)“靜息電位是鉀離子外流，而動(dòng)作電位是鈉離子內(nèi)流”，進(jìn)而分析得出曲線中個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位狀態(tài)。 【命題意圖】通過分析膜電位的變化曲線，培養(yǎng)科學(xué)思維的習(xí)慣。 【命題規(guī)律】主要從以下兩個(gè)角度命題：①與物質(zhì)跨膜方式相結(jié)合，分析靜息電位的膜內(nèi)外離子分布、產(chǎn)生動(dòng)作電位及恢復(fù)過程中膜內(nèi)外離子分布的變化；②以外界離子變

4、化創(chuàng)設(shè)情境，預(yù)測(cè)外界因素的變化對(duì)動(dòng)作電位產(chǎn)生的影響。 【答題模板】1.膜電位變化曲線 (1)a點(diǎn)之前——靜息電位：神經(jīng)細(xì)胞膜對(duì)K＋的通透性大，對(duì)Na＋的通透性小，主要表現(xiàn)為K＋外流，使膜電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù)。 (2)ac段——?jiǎng)幼麟娢坏男纬桑荷窠?jīng)細(xì)胞受刺激時(shí)，Na＋通道打開，Na＋大量?jī)?nèi)流，導(dǎo)致膜電位迅速逆轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正。 (3)ce段——靜息電位的恢復(fù)：Na＋通道關(guān)閉，K＋通道打開，K＋大量外流，膜電位恢復(fù)為靜息電位后，K＋通道關(guān)閉。 (4)ef段——一次興奮完成后，鈉鉀泵將流入的Na＋泵出膜外，將流出的K＋泵入膜內(nèi)，以維持細(xì)胞外Na＋濃度高和細(xì)胞內(nèi)K＋濃度高的狀態(tài)，為下一次興奮

5、做好準(zhǔn)備。 2.興奮的產(chǎn)生和傳導(dǎo)過程中Na＋、K＋的運(yùn)輸方式 (1)形成靜息電位時(shí)，K＋外流是由高濃度向低濃度運(yùn)輸，需載體蛋白的協(xié)助，不消耗能量，屬于協(xié)助擴(kuò)散。 (2)產(chǎn)生動(dòng)作電位時(shí)，Na＋的內(nèi)流需載體蛋白，同時(shí)從高濃度向低濃度運(yùn)輸，不消耗能量，屬于協(xié)助擴(kuò)散。 (3)恢復(fù)靜息電位時(shí)，K＋的外流是由高濃度到低濃度，屬于協(xié)助擴(kuò)散。 (4)一次興奮結(jié)束后，鈉鉀泵將流入的Na＋泵出膜外，將流出的K＋泵入膜內(nèi)，需要消耗ATP，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。 1．【浙江省2018年《名卷精編B版》考前押寶卷1生物試題】如圖是細(xì)胞膜上離子通道處于不同狀態(tài)的示意圖，神經(jīng)纖維膜上有兩種離子通道，一種是鈉離子通道

6、，一種是鉀離子通道，下列敘述正確的是 A. 離子通道可通過主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)來維持細(xì)胞膜內(nèi)外的離子濃度差 B. 靜息狀態(tài)時(shí)鈉離子通道關(guān)閉，鉀離子通道開放 C. 去極化時(shí)鈉離子通道開放，鉀離子通道關(guān)閉 D. 復(fù)極化時(shí)鈉離子通道和鉀離子通道均關(guān)閉 【答案】C 【解析】離子通過離子通道的方式屬于協(xié)助擴(kuò)散，A錯(cuò)誤；靜息狀態(tài)時(shí)鈉離子通道和鉀離子通道都是關(guān)閉的，但神經(jīng)細(xì)胞膜對(duì)鉀離子通透性大，鉀離子擴(kuò)散到膜外形成靜息電位，B錯(cuò)誤；去極化時(shí)鈉離子通道開放，鈉離子內(nèi)流，鉀離子通道關(guān)閉， C正確；復(fù)極化時(shí)鈉離子通道關(guān)閉，鉀離子通道開放，鉀離子外流，D錯(cuò)誤。 2．【浙江省選考十校聯(lián)盟2018年3月適

7、應(yīng)性考試生物試題】甲表示動(dòng)作電位產(chǎn)生過程示意圖，圖乙表示動(dòng)作電位傳導(dǎo)示意圖，下列敘述正確的是 A. a?c段和①?③段Na+通道開放，神經(jīng)纖維膜內(nèi)外Na+濃度差減小 B. 若神經(jīng)纖維膜外K+濃度增大C點(diǎn)將上升 C. 靜息電位是指圖乙AB之間膜內(nèi)的電位差 D. 機(jī)體內(nèi)反射弧中神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)是單向的 【答案】D 【解析】a?c段段Na+通道開放，但①?③是K+通道開放，A錯(cuò)誤。K+濃度影響的是靜息電位，對(duì)動(dòng)作電位c點(diǎn)沒有影響，B錯(cuò)誤。靜息電位是膜內(nèi)外的電位差，C錯(cuò)誤。機(jī)體內(nèi)反射弧至少需要兩個(gè)神經(jīng)元，而興奮在神經(jīng)元之間是單向傳遞的，所以機(jī)體內(nèi)反射弧中神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)是單向的，D正確。

8、 3．【山東省煙臺(tái)市2018屆高三下學(xué)期高考診斷性測(cè)試?yán)砜凭C合生物試題】離體神經(jīng)纖維置于某種培養(yǎng)液中，給予適宜刺激并記錄其膜內(nèi)鈉離子含量變化及膜電位變化，分別用下圖Ⅰ、Ⅱ所示。下列有關(guān)說法正確的是 A. 該實(shí)驗(yàn)中某溶液可以用適當(dāng)濃度的KC1溶液代替 B. a?b時(shí)，膜內(nèi)鈉離子含量增加與細(xì)胞膜對(duì)鈉離子的通過性增大有關(guān) C. 適當(dāng)提高培養(yǎng)液中鉀離子濃度可以提高曲線Ⅱ上c點(diǎn)值 D. c?d時(shí)，局部電流使興奮部位的鈉離子由內(nèi)流轉(zhuǎn)變?yōu)橥饬?，再形成靜息電位 【答案】B 4．【江西省南昌市2018屆高三第一次模擬考試?yán)砜凭C合生物試題】下列可以引起神經(jīng)元靜息電位絕對(duì)值降低的是哪一項(xiàng) A. 增

9、加細(xì)胞外K+濃度 B. 增加細(xì)胞內(nèi)K+濃度 C. 增加細(xì)胞內(nèi)Na+濃度 D. 降低細(xì)胞外Na+濃度 【答案】A 【解析】增加細(xì)胞外K+濃度，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜外正電位增加，進(jìn)而使得靜息電位絕對(duì)值增加，A錯(cuò)誤；增加細(xì)胞內(nèi)K+濃度會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜內(nèi)外陽離子濃度差減小，引起靜息電位的絕對(duì)值降低，B正確；增加細(xì)胞內(nèi)Na+濃度，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜內(nèi)外陽離子濃度差減小，引起靜息電位的絕對(duì)值降低，C正確；降低細(xì)胞外Na+濃度，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜內(nèi)外陽離子濃度差減小，引起靜息電位的絕對(duì)值降低，D正確。 5．【山西省運(yùn)城市康杰中學(xué)2018屆高考模擬（三）理科綜合生物試題】某神經(jīng)纖維在產(chǎn)生動(dòng)作電位的過

10、程中，鈉、鉀離子通過離子通道的流動(dòng)造成的跨膜電流如圖所示（內(nèi)向電流是指正離子由細(xì)胞膜外向膜內(nèi)流動(dòng)，外向電流則相反）。下列說法正確的是 A. a點(diǎn)之前神經(jīng)纖維膜內(nèi)外之間沒有正離子的流動(dòng) B. ab段鈉離子通道開放，bc段鈉離子通道關(guān)閉 C. c點(diǎn)時(shí)神經(jīng)纖維的膜內(nèi)電位等于0mV D. cd段鉀離子排出細(xì)胞不需要消耗ATP 【答案】D 【解析】分析曲線圖可知，內(nèi)向電流是指正離子由細(xì)胞膜外向膜內(nèi)流動(dòng)，主要是鈉離子內(nèi)流；外向電流是指正離子由細(xì)胞膜內(nèi)向膜外流動(dòng)，主要為鉀離子外流。靜息時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞膜對(duì)鉀離子的通透性大，鉀離子大量外流，形成內(nèi)負(fù)外正的靜息電位；受到刺激后，神經(jīng)細(xì)胞膜的通透性發(fā)生

11、改變，對(duì)鈉離子的通透性增大，鈉離子內(nèi)流，形成內(nèi)正外負(fù)的動(dòng)作電位。據(jù)圖分析，a點(diǎn)之前神經(jīng)纖維處于靜息狀態(tài)，此時(shí)有鉀離子外流，A錯(cuò)誤；ab段與bc段均是內(nèi)向電流，此時(shí)都是鈉離子通道開放，B錯(cuò)誤；c點(diǎn)時(shí)神經(jīng)纖維處于動(dòng)作電位，此時(shí)膜內(nèi)為正電位，膜外為負(fù)電位，所以其膜內(nèi)電位大于0mV ，C錯(cuò)誤；cd段鉀離子通過鉀離子通道蛋白排出細(xì)胞，是協(xié)助擴(kuò)散，不需要消耗ATP，D正確。 6．【四川省2015級(jí)高三全國(guó)Ⅲ卷沖刺演練（一）理科綜合生物試題】某人用不同的藥物處理蛙的坐骨神經(jīng)纖維，分別測(cè)得各組處理前后蛙的坐骨神經(jīng)纖維上膜電位的變化，如下圖甲、乙、丙、丁所示(虛線代表藥物處理后的膜電位變化)。下列關(guān)于各組實(shí)驗(yàn)

12、的推論，合理的是 A. 處理甲組的藥物阻斷Na+內(nèi)流 B. 處理乙組的藥物阻斷Na+內(nèi)流 C. 處理丙組的藥物抑制K+外流 D. 處觀丁組的藥物導(dǎo)致C1—外流 【答案】B 【解析】由于圖甲虛線的峰值降低，說明藥物處理后Na+內(nèi)流量減少，A錯(cuò)誤；圖乙虛線沒有波動(dòng)，說明藥物處理后Na+內(nèi)流被阻斷，B正確；圖丙虛線表示形成動(dòng)作電位后無法恢復(fù)為靜息電位，說明藥物處理后K+外流被阻斷，C錯(cuò)誤；圖丁虛線表示膜兩側(cè)的電位差變大，說明藥物處理后使C1—內(nèi)流，導(dǎo)致膜兩側(cè)的電位差加大，D錯(cuò)誤。 7．【浙江綠色評(píng)估聯(lián)盟2018屆高三10月考試生物試卷】某研究小組欲研究影響神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)速度的

13、因素，請(qǐng)根據(jù)以下提供的實(shí)驗(yàn)材料，提出實(shí)驗(yàn)思路，并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)材料：蟾蜍坐骨神經(jīng)、3%KCl、5%NaCl、2%普魯卡因、任氏液、信號(hào)釆集處理系統(tǒng)等。 （要求與說明：蟾蜍坐骨神經(jīng)的制備和測(cè)定神經(jīng)傳導(dǎo)速度的具體操作不作要求；實(shí)驗(yàn)過程中神經(jīng)放在有任氏液的培養(yǎng)盟；普魯卡因可阻滯Na+內(nèi)流；傳導(dǎo)速度v=m/S，其中m為兩電極間距離，s為兩電極間傳導(dǎo)時(shí)間） 請(qǐng)回答： （1）實(shí)驗(yàn)思路： ①準(zhǔn)備若干培養(yǎng)皿，分別加入適量等量任氏液，編號(hào)A、B、C……。 ②將坐骨神經(jīng)放在A培養(yǎng)皿中，保持恒溫10-15min，然后測(cè)定此時(shí)的神經(jīng)傳導(dǎo)速度。__________ （2）預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（設(shè)計(jì)一個(gè)坐標(biāo)，

14、用曲線圖表示檢測(cè)結(jié)果）: __________ （3）請(qǐng)分析滴加5%NaCl溶液使動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度改變的原因。__________ （2） （3）說明：加3%KC1和5%NaCl的二條曲線位罝可以換 Na+在膜內(nèi)外存在巨大的濃度梯度，細(xì)胞外Na+迅速向膜內(nèi)擴(kuò)散，使膜兩側(cè)電位差急劇減小為零，進(jìn)而反轉(zhuǎn)為膜外電位為負(fù)、膜內(nèi)電位為正。在內(nèi)正外負(fù)的電位差使Na+通道受到抑制，神經(jīng)傳導(dǎo)速度降低。 【解析】神經(jīng)興奮的發(fā)生和傳導(dǎo)有賴于細(xì)胞膜上Na離子內(nèi)流。其觀察指標(biāo)是神經(jīng)興奮時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作電位。普魯卡因等局麻醉藥可阻滯Na離子內(nèi)流，從而抵制神經(jīng)沖動(dòng)的發(fā)生與傳導(dǎo)速度的減慢。神經(jīng)纖維的靜息電位接近K離子的平衡電位，故細(xì)胞外液K離子濃度升高可使細(xì)胞膜內(nèi)外濃度差減小，K離子平衡電位減小，膜發(fā)生去極化。在此基礎(chǔ)上，由于Na離子通道受到抑制，神經(jīng)傳導(dǎo)速度降低；當(dāng)細(xì)胞外夜Na離子內(nèi)流減弱，也可以使神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢。 （2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示 （3）高滲氯化鈉溶液使動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度降低。其作用機(jī)理是由于鈉離子在膜內(nèi)外存在巨大的濃度梯度，細(xì)胞外鈉離子迅速向膜內(nèi)擴(kuò)散，使膜兩側(cè)電位差急劇減小為零，進(jìn)而出現(xiàn)膜電位的倒轉(zhuǎn)，即反轉(zhuǎn)為膜外電位為負(fù)、膜內(nèi)電位為正。內(nèi)正外負(fù)的電位差使鈉離子通道受到抑制，神經(jīng)傳導(dǎo)速度降低。