山東省高密市第五中學     王萍

高中生物必修課本中有兩處提到Na離子和K離子，第一處是在細胞外液的滲透壓，在組成細胞外液的各種無機鹽離子中，含量上占有明顯優勢的是Na離子和Cl離子，細胞外液滲透壓的90%以上來源于Na離子和Cl離子。第二處是在興奮在神經纖維上的傳導，神經細胞內K離子明顯高于膜外，而Na離子濃度比膜外低。靜息時，K離子外流。受刺激時，Na離子內流。這兩個問題放在一起，學生就會有疑問：細胞如何維持胞外高Na胞內高K？

    在處理這個問題時，我們可以為學生明確兩個問題：第一個，K離子進細胞Na離子出細胞維持細胞外液滲透壓是有專門的通道——Na—K 泵。第二個，K離子出細胞Na離子進細胞維持靜息電位和動作電位是另一個專門的通道——Na通道和K通道。

鈉鉀泵

   Na—K 泵幾乎存在于所有的細胞膜上，有Na、K 兩種離子的結合位點，又具 ATP 酶活性，因此 Na—K 泵又稱為 Na—K—ATP 酶。一般認為 Na—K 泵首先在膜內側與細胞內的 Na 結合，ATP 酶活性被激活后，由 ATP 水解釋放的能量使“泵”本身構象改變，將 Na 輸出細胞；與此同時， “泵”與細胞膜外側的 K 結合，發生去磷酸化后構象再次改變，將 K 輸入細胞內。研究表明，每消耗 1 個 ATP 分子，可使細胞內減少 3 個 Na 并增加 2 個 K。

　 Na-K泵的作用是:向細胞外泵Na向細胞內泵K，維持膜外高Na+膜內高K+的環境。這就是細胞外液的滲透壓90%以上來源于Na離子和Cl離子的解釋。 

Na通道和K通道

神經、肌肉細胞上存在Na通道和K通道，有實驗證明，當細胞外K濃度降低時，靜息電位增大；相反，膜外K濃度增高，則靜息電位減小。改變Na濃度不影響靜息電位值。即靜息電位主要決定于K平衡電位，或者說，膜內K向膜外擴散形成靜息電位的主要離子基礎。

通道一旦被激活，則膜對相應離子的通透性增大。但膜對Na、K通透性增高在時間上是不一致的。Na通道蛋白質幾乎立即被激活。據測定，在0.5毫秒內，Na通透性即比靜息時增加了500倍，導致膜Na離子內流，產生了動作電位。K通道蛋白質的激活稍遲，通透性增加也較緩慢，它導致K外流逐漸增多，起了抵消Na內流所引起的去極化的作用，有利于膜極化狀態的恢復。

在動作電位發生后的恢復期間，Na-K泵活動增強，而不是Na通道和K通道發揮作用，將內流的Na排出細胞，同時將透出膜外的K重新移入膜內，恢復了原先的離子濃度梯度，重建膜的靜息電位。

Na通道和K通道的作用是：Na通道使Na內流，K通道使K外流。

通過分析，我們不難發現：維持細胞外液高Na低K環境是通過Na-K泵實現的。這在高中生物高考中不做要求，屬于大學知識范圍。神經、肌肉細胞維持Na內流和K外流是通過Na通道和K通道實現的。這在高中生物必修中是要求了解的。