Question

【題目】缺氧是神經元損傷的常見因素，為探究不同缺氧時間對中樞神經細胞興奮性的影響，某科研團隊用大鼠的海馬神經元進行實驗。

（一）具體方法如下：

（1）海馬神經元原代培養。分離大鼠海馬并剪碎，用_________處理后制成細胞懸液，經離心后收集細胞懸液，置于溫度為37℃的_________內培養。

（2）海馬神經元電生理記錄。

對照組，用95%O2和5%CO2的混合氣飽和人工腦脊液進行灌流處理并測定神經細胞閾強度。

實驗組：用95%N2和5%CO2的混合氣飽和人工腦脊液進行灌流缺氧處理，分別測定灌流10、15、20、25、30、35、40、45分鐘后的神經細胞閾強度。結果如下：

（二）根據上圖閾強度結果預測靜息電位的變化趨勢，并在下圖坐標系中用曲線表示_________________。

（三）分析與討論：

（1）據圖分析，在缺氧處理20min時，給予細胞25pA強度的單個電刺激不能記錄到神經沖動的原因是__________。

（2）靜息電位水平是影響細胞興奮性水平的因素之一。當靜息電位由-60mV變為-65mV時，神經細胞的興奮性水平_________。用生物學知識分析缺氧引起神經細胞興奮性改變的可能機制__________。

Answer 1

【答案】胰蛋白酶 CO2培養箱 不同缺氧時間對中樞神經細胞靜息電位的影響 刺激強度低于閾強度 降低 腦細胞缺氧導致細胞內ATP合成減少，Na＋和K＋跨膜主動轉運受影響，導致細胞膜兩側離子梯度無法維持，出現細胞內Na＋和細胞外K＋增高，膜電位減小。

【解析】

據題意可知，實驗目的為探究不同缺氧時間對中樞神經細胞興奮性的影響，故自變量為缺氧時間。缺氧處理20min，閾強度為30pA以上，所以給予25pA強度的刺激低于閾強度，不能記錄到神經沖動。靜息時，K離子外流，膜外電位高于膜內，表現為外正內負；興奮時，Na離子通道開放，Na離子內流，膜內電位高于膜外，表現為外負內正。

（一）（1）海馬神經元原代培養時將組織剪碎后用胰蛋白酶處理可制成細胞懸液，經離心后收集細胞懸液，置于溫度為37℃的CO2培養箱內培養。

（二）閾強度越大，中樞神經細胞靜息電位值越小，越難產生興奮。根據上圖閾強度結果，可以畫出不同缺氧時間對中樞神經細胞靜息電位的影響曲線圖如下圖所示：

（三）（1）據圖分析，在缺氧處理20min時，閾強度為30pA以上，所以給予25pA強度的刺激低于閾強度，不能記錄到神經沖動。

（2）當靜息電位由-60mV變為-65mV時，神經細胞的興奮性水平降低。腦細胞缺氧導致細胞內ATP合成減少，Na＋和K＋跨膜主動轉運受影響，導致細胞膜兩側離子梯度無法維持，出現細胞內Na＋和細胞外K＋增高，膜電位減小，從而引起神經細胞興奮性降低。