欲研究生理溶液中K⁺浓度升高对蛙坐骨神经纤维静息电位的影响和Na⁺浓度升高对其动作电位的影响。请完善以下实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。

（要求与说明：已知蛙坐骨神经纤维的静息电位为-70 mV，兴奋时动作电位从去极化到反极化达+30 mV。测量的是膜内外的电位变化。K⁺、Na⁺浓度在一定范围内提高。实验条件适宜）

回答下列问题：

（1）完善实验思路：

组1：将神经纤维置于适宜的生理溶液a中，测定其静息电位和刺激后的动作电位，并记录。

组2：__________。

组3：将神经纤维分别置于Na⁺浓度依次提高的生理溶液d、e中，测定其刺激后的动作电位，并记录。

对上述所得的实验数据进行分析与处理。

（2）预测实验结果____（设计一个坐标，以柱形图形式表示实验结果）：

（3）分析与讨论

①简要解释组3的实验结果：____。

②用放射性同位素²⁴Na⁺注入静息的神经细胞内，不久在生理溶液中测量到放射性，²⁴Na⁺的这种转运方式属于__________。用抑制酶活性的药物处理神经细胞，会使²⁴Na⁺外流量__________。

③刺激脊蛙的坐骨神经，除了在反射中枢测量到动作电位外，还观察到腓肠肌收缩，说明坐骨神经中含有__________神经。

答案

    (1). 将神经纤维分别置于K⁺浓度依次提高的生理溶液b、c中，测定其静息电位，并记录    (2).

溶液K*、Na*浓度升高对膜电位影响示意图    (3). 细胞外Na⁺浓度提高，膜内外的浓度差增大，兴奋时，Na⁺通过Na⁺通道内流加快，导致动作电位增大    (4). 主动转运    (5). 减少    (6). 传入和传出

【解析】

【分析】

静息电位是指细胞膜未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差。动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。动作电位的形成条件：①细胞膜两侧存在离子浓度差，细胞膜内钾离子浓度高于细胞膜外，而细胞外钠离子、钙离子、氯离子高于细胞内，这种浓度差的维持依靠离子泵的主动转运。（主要是钠-钾泵（每3个Na⁺流出细胞, 就有2个K⁺流入细胞内。即:Na⁺∶K⁺ =3∶2）的转运）。②细胞膜在不同状态下对不同离子的通透性不同，例如，安静时主要允许钾离子通透，而去极化到阈电位水平时又主要允许钠离子通透。

【详解】（1）本实验的自变量是钾离子和钠离子的浓度，因变量是静息电位和动作电位的影响，因此，本实验需要有前测（如组1），组2：将神经纤维分别置于钾离子浓度依次提高的生理溶液b、c中，测定其静息电位，并记录。组3：将神经纤维置于钠离子浓度依次提高的生理溶液d、e中，测动作电位，并记录。

（2）实验结果要求以柱状图的形式呈现。画图要求：注意横纵坐标的标识，横坐标为离子浓度，纵坐标为膜电位（mV），柱状图应该有图的名称和图例，另外注意标注组别（a、b、c、d、e）。结果分析：溶液中钾离子浓度提高，静息电位的绝对值下降，溶液中钠离子浓度提高，动作电位的峰值上升，结果如图所示。

（3）①组3的结果分析：细胞外钠离子浓度提高，膜内外的浓度差增大，兴奋时，钠离子通过钠离子通道内流加快，导致动作电位增大。

②神经细胞在兴奋时钠离子内流（易化扩散），能够产生动作电位，因此，神经细胞始终要维持膜外钠离子浓度高、膜内钠离子浓度低的状态，现将放射性²⁴Na⁺注入静息的神经细胞内，在生理溶液中检测到放射性，因此，这种转运方式属于主动转运。用抑制酶活性的药物处理神经细胞，会抑制细胞中载体蛋白的合成和能量的释放，因此会使²⁴Na⁺外流量减少。

③刺激蛙的坐骨神经，在反射中枢检测到动作电位，观察到腓肠肌收缩，说明坐骨神经中含有传入神经和传出神经，传至腓肠肌引起肌肉收缩。

【点睛】本题要求学生在理解静息电位和动作电位产生原理的基础上进行实验设计，要求学生有一定的实验设计能力，并能预测、分析实验结果，意在培养学生严密的科学思维和严谨的科学态度。