115分科測驗生物 第15題 詳解

答案(A)(D)看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   電位不等於濃度

   破解這題的核心觀念只有一句：膜電位的變化和離子濃度的變化是兩件事。細胞膜像一個電容極小的絕緣層，只要有極少量離子跨膜移動，就足以讓膜電位改變數十毫伏；一次動作電位真正流進來的鈉離子，還不到細胞內鈉離子總量的十萬分之一。因此電位可以在一兩毫秒內翻轉，濃度梯度卻幾乎紋風不動，仍由鈉鉀幫浦長期維持。
2. 2

   (A)(B) 濃度梯度

   (A) 鈉鉀幫浦每消耗一個 ATP 就把三個鈉離子送出、兩個鉀離子送入，長期維持「細胞內高鉀、細胞外高鈉」的分布；靜止時細胞膜對鉀離子的通透性遠高於鈉離子，鉀離子順梯度外流帶走正電荷，形成內負外正、約 $-70$ 毫伏的靜止膜電位。細胞內鉀離子約 140 mM、細胞外約 5 mM，(A) 正確。(B) 動作電位高峰時鈉離子確實大量內流，但流入量只佔梯度的極小部分，細胞外鈉離子（約 145 mM）仍遠高於細胞內（約 15 mM）。反過來想更清楚：若細胞內鈉離子真的高於細胞外，鈉離子就失去內流的動力，動作電位根本產生不了，(B) 錯。
3. 3

   (C) 被動不是主動

   去極化期打開的是電位閘控鈉離子通道。此時細胞內鈉離子濃度低、膜內又帶負電，濃度梯度與電位梯度同時把鈉離子往內拉，鈉離子是順著電化學梯度被動擴散進來的，屬於通道蛋白介導的促進擴散，完全不消耗 ATP。真正的主動運輸是鈉鉀幫浦，而且方向相反——它是在動作電位之後把鈉離子逆梯度打出去、把鉀離子撿回來。(C) 把被動說成主動，錯。
4. 4

   (D) 再極化機制

   電位閘控鈉離子通道有活化閘門與去活化閘門兩道門：去極化時活化閘門迅速打開，但約一毫秒後去活化閘門自動關上，鈉離子內流因而中止，這也是不反應期的來源。電位閘控鉀離子通道對電位變化的反應比較慢，正好在動作電位高峰前後才大量開啟，鉀離子順梯度外流帶走正電荷，使膜電位由正值急速降回負值，形成再極化；鉀離子通道關得慢，還會造成短暫的過極化。(D) 把兩種通道的開關時序講對了，正確。
5. 5

   (E) 全有全無律

   刺激只要使膜電位達到閾值（約 $-55$ 毫伏），電位閘控鈉離子通道就會因正回饋而全數開啟，產生振幅與波形固定的動作電位；沒有達到閾值則完全不產生。這就是全有全無律，動作電位的大小不會隨刺激強度增減。刺激越強，改變的是動作電位的「發生頻率」與被徵召的神經元數目，中樞神經就是靠頻率與參與的神經元數量來解讀刺激強度，(E) 錯。答案選 (A)(D)。

關鍵觀念：#靜止膜電位 #動作電位 #電位閘控通道

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