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 山东省高密市第五中学     王萍

高中生物必修课本中有两处提到Na离子和K离子，第一处是在细胞外液的渗透压，在组成细胞外液的各种无机盐离子中，含量上占有明显优势的是Na离子和Cl离子，细胞外液渗透压的90%以上来源于Na离子和Cl离子。第二处是在兴奋在神经纤维上的传导，神经细胞内K离子明显高于膜外，而Na离子浓度比膜外低。静息时，K离子外流。受刺激时，Na离子内流。这两个问题放在一起，学生就会有疑问：细胞如何维持胞外高Na胞内高K？

    在处理这个问题时，我们可以为学生明确两个问题：第一个，K离子进细胞Na离子出细胞维持细胞外液渗透压是有专门的通道——Na—K 泵。第二个，K离子出细胞Na离子进细胞维持静息电位和动作电位是另一个专门的通道——Na通道和K通道。

钠钾泵

   Na—K 泵几乎存在于所有的细胞膜上，有Na、K 两种离子的结合位点，又具 ATP 酶活性，因此 Na—K 泵又称为 Na—K—ATP 酶。一般认为 Na—K 泵首先在膜内侧与细胞内的 Na 结合，ATP 酶活性被激活后，由 ATP 水解释放的能量使“泵”本身构象改变，将 Na 输出细胞；与此同时， “泵”与细胞膜外侧的 K 结合，发生去磷酸化后构象再次改变，将 K 输入细胞内。研究表明，每消耗 1 个 ATP 分子，可使细胞内减少 3 个 Na 并增加 2 个 K。

　 Na-K泵的作用是:向细胞外泵Na向细胞内泵K，维持膜外高Na+膜内高K+的环境。这就是细胞外液的渗透压90%以上来源于Na离子和Cl离子的解释。 

Na通道和K通道

神经、肌肉细胞上存在Na通道和K通道，有实验证明，当细胞外K浓度降低时，静息电位增大；相反，膜外K浓度增高，则静息电位减小。改变Na浓度不影响静息电位值。即静息电位主要决定于K平衡电位，或者说，膜内K向膜外扩散形成静息电位的主要离子基础。

通道一旦被激活，则膜对相应离子的通透性增大。但膜对Na、K通透性增高在时间上是不一致的。Na通道蛋白质几乎立即被激活。据测定，在0.5毫秒内，Na通透性即比静息时增加了500倍，导致膜Na离子内流，产生了动作电位。K通道蛋白质的激活稍迟，通透性增加也较缓慢，它导致K外流逐渐增多，起了抵消Na内流所引起的去极化的作用，有利于膜极化状态的恢复。

在动作电位发生后的恢复期间，Na-K泵活动增强，而不是Na通道和K通道发挥作用，将内流的Na排出细胞，同时将透出膜外的K重新移入膜内，恢复了原先的离子浓度梯度，重建膜的静息电位。

Na通道和K通道的作用是：Na通道使Na内流，K通道使K外流。

通过分析，我们不难发现：维持细胞外液高Na低K环境是通过Na-K泵实现的。这在高中生物高考中不做要求，属于大学知识范围。神经、肌肉细胞维持Na内流和K外流是通过Na通道和K通道实现的。这在高中生物必修中是要求了解的。