高中生物中几个疑难问题解析

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一、两个与动作电位有关问题

1.Na+通道与K+通道在动作电位产生过程中的变化

离子通道有许多种，根据其选择性可分为Na+通道、K+道、Ca+通道等。用同位素标记的离子做实验证明，神经纤维在受到刺激时，Na+的流入量比未受刺激时增加20倍，同时，K+的流出量也增加9倍，所以神经冲动是伴随着Na+大量流入和K+大量流出而发生的。

静息电位的形成是K+通道开放（事实上该通道一直开放），此时Na+大多关闭，细胞膜对K+的通透性远大于Na+通透性而导致的（约50倍至100倍）。因为细胞膜内外的离子分布状况为：膜内有较多的K+和有机阴离子，膜外有较多的Na+和Cl－。所以静息时的离子移动主要表现为膜内K+顺浓度梯度往外扩散，相应的阴离子不能通过细胞膜，在膜两侧形成电位差。该电位差阻止了K+进一步外流，进而达到浓度差与电位差对离子移动作用力相等的平衡状态。此时形成的外正内负的电位分布即静息电位，接近于K+的平衡电位，但一定程度上受Na+内流的影响而略为偏低。

动作电位的产生则与Na+通道的开放有关。适宜的刺激可使部分Na+通道开放，膜外的Na+顺浓度梯度内流，这就进一步使膜失去极性（去极化），引起更多Na+通道开放，使去极化更迅速。通过这种“正反馈”机制使Na+通道开放概率在极短时间内达到最大值，称为Na+通道的激活。此时Na+通透性快速增加超过K+通透性，导致进一步的去极化以及反极化，直至膜电位接近于Na+平衡电位为止，构成动作电位的上升支，此时膜内阳离子多了，Na+通道又逐渐关闭起来处于不能被激活的状态，此时膜的极性并未恢复到原来的静息电位。Na+流入神经纤维后，膜内正离子多了，K+通道被激活，膜对K+的通透性提高，K+顺浓度梯度外流而导致膜内恢复到原来的负电位，膜外恢复到原来的正电位，形成动作电位的下降支。恢复到静息电位后Na+通道则恢复到备用状态（通道关闭但可被激活的状态），以迎接下一次兴奋。

2.Na+—K+泵在动作电位产生过程中的作用

有些参考资料认为Na+—K+泵的活动是导致膜恢复极化状态的原因。这种观点其实是错误的。Na+—K+泵的主动运输作用使膜内的Na+流出，使膜外的K+流入，其速度比K+外流慢得多，每次转运的Na+和K+又接近相等，一般不伴随电位明显变化，不可能是膜恢复极化状态的主要原因。只在膜内Na+浓度过大时，泵出的Na+才会多于K+，最多可达到3:2。Na+—K+泵对于维持膜两侧的离子浓度差非常重要，因为每兴奋一次，必然有一定量的K+外流和Na+内流，使得膜内外两种离子的浓度差减少。如果没有Na+—K+泵的主动转运，离子浓度差势必持续减少，直至不能产生兴奋。因此，每产生一次动作电位后的静息期，Na+—K+泵就会启动，从而始终维持一定的离子浓度差。这也就是兴奋需要消耗能量的原因，动作电位的产生虽不直接消耗ATP，但消耗了离子势能，而离子势能的储备需要消耗ATP。

二、种群增长率与种群增长速率的区别

（1）种群增长率是指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数，计算公式：种群增长率=（Nt-Nt-1)/Nt-1。

（2）种群增长速率是指单位时间内新增加的个体数，计算公式：种群增长速率=（Nt-Nt-1)/t-(t-1)。

（3）种群增长率=出生率－死亡率。在有限的环境中，随着种群数量的增加，导致环境阻力增加，出生率会逐渐减小，而死亡率逐渐增加，可见种群增长率一直减小。

（4）种群增长速率即过S型曲线某点所作切线的斜率，很明显是先增大后减小。

三、生物学模型：含物理模型、概念模型、数学模型

1.物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。有以下两类：（1）天然模型。在生物研究中会利用动物来替代人体进行实验，在生物课堂上也就可以从自然环境中选择动物或植物体来对照说明研究对象结构或特征。（2）人工模型。由专业人士、教师或学生以实物为参照的仿制品，放大或缩小实物，但真实反映研究对象的特征或模拟表达生命过程。

2.概念模型：通过分析大量的具体形象，分类并揭示其共同本质，将其本质凝结在概念中，把各类对象的关系用概念与概念之间的关系来表述，用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系。例如：用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程等。

3.数学模型：数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。对研究对象的生命本质和运动规律进行具体的分析、综合，用适当的数学形式，如数学方程式、关系式、曲线图和表格等来表达，从而依据现象作出判断和预测。

四、胎膜与羊膜、胎盘的区别

1.胎膜：胎膜是胎儿的附属结构，主要包括绒毛膜、卵黄囊、尿囊、羊膜和脐带等。它具有保护胚胎和与母体进行物质交换等功能。胎膜在胎儿娩出时，即与胎儿脱离。

2.羊膜：羊膜是半透明的薄膜，羊膜腔内充满羊水，羊水是淡黄色液体，由羊膜分泌而来，胚胎在羊水中生长发育。

3.胎盘：子宫是孕育胎儿的场所，而胎盘是为胎儿输送营养的平台。子宫就一个，胎盘是每次孕育得时候都会生成的组织。胎盘是附着在子宫上的，是通过脐带供给胎儿营养的。胎儿是在母体的子宫里有胎膜的包裹，胎盘和胎儿都在胎膜里。在分娩时胎膜破了才会有羊水流出，胎儿才会分娩出来，最后才是胎盘的娩出。

（作者单位：河南省漯河市第五高级中学）