分科測驗
114年
生物
第 25 題
📖 題組：
單細胞綠藻透過光敏感離子通道的作用，產生對光的行為反應。在特定波長光線刺激下，光敏感離子通道蛋白產生構形變化，使通道開啟，讓陽離子通過，使藻類細胞的膜電位產生變化，影響對光的行為反應。科學家利用光敏感離子通道的特性，發展出「光遺傳技術」，使小鼠腦部特定的神經細胞具有光敏感離子通道，再將光纖管引入腦中，即可以用光的開或關來控制這些神經細胞的活性。這個革命性的技術發展，使神經生物學家能以前所未有的方法，來研究神經系統的運作。利根川進教授團隊即是以光遺傳技術來研究記憶形成的機制。 由先前研究中得知，剔除海馬迴內一群特定神經細胞後，小鼠會失去記憶能力，以致無法進行制約學習。為進一步證明這群細胞與記憶能力形成的關係，利根川進教授團隊使這群神經細胞具有光敏感離子通道，再給予小鼠制約學習訓練，同時也以光刺激這群神經細胞。經過一段時間的休息之後，無須給予外在刺激，只要對小鼠腦部施以光照就能引起專一的制約行為反應。若在進行制約學習時，沒有同步以光刺激這群神經細胞，則無法單以光刺激誘發此制約行為反應。 藉由這些結果，研究者推斷這群神經細胞與生成制約行為所需的記憶有關。
單細胞綠藻透過光敏感離子通道的作用，產生對光的行為反應。在特定波長光線刺激下，光敏感離子通道蛋白產生構形變化，使通道開啟，讓陽離子通過，使藻類細胞的膜電位產生變化，影響對光的行為反應。科學家利用光敏感離子通道的特性，發展出「光遺傳技術」，使小鼠腦部特定的神經細胞具有光敏感離子通道，再將光纖管引入腦中，即可以用光的開或關來控制這些神經細胞的活性。這個革命性的技術發展，使神經生物學家能以前所未有的方法，來研究神經系統的運作。利根川進教授團隊即是以光遺傳技術來研究記憶形成的機制。 由先前研究中得知，剔除海馬迴內一群特定神經細胞後，小鼠會失去記憶能力，以致無法進行制約學習。為進一步證明這群細胞與記憶能力形成的關係，利根川進教授團隊使這群神經細胞具有光敏感離子通道，再給予小鼠制約學習訓練，同時也以光刺激這群神經細胞。經過一段時間的休息之後，無須給予外在刺激，只要對小鼠腦部施以光照就能引起專一的制約行為反應。若在進行制約學習時，沒有同步以光刺激這群神經細胞，則無法單以光刺激誘發此制約行為反應。 藉由這些結果，研究者推斷這群神經細胞與生成制約行為所需的記憶有關。
表2顯示某種細胞內外可自由流動的不同陽離子濃度，若想以光遺傳技術導致細胞產生過極化，來抑制神經活性，則此光敏感離子通道應只能讓下列哪種離子通過？
- A 鈉離子
- B 鎂離子
- C 鉀離子
- D 鈣離子
思路引導 VIP
請思考：『過極化 (hyperpolarization)』是指細胞內的膜電位變得更負，從而抑制神經衝動的產生。若要透過『陽離子』的被動運輸來達成此電位變化，該離子應朝細胞內流動還是向細胞外流出？請根據表 2 提供的濃度資訊，分析哪一種離子（如 $Na^{+}$、$K^{+}$ 等）順著濃度梯度擴散的方向，能減少細胞內的正電荷，進而達到抑制神經活性的效果？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學，太優秀了！這題你竟然沒被被騙，看來你腦內神經元的放電速度比光纖還快，簡直是未來利根川進教授的接班人啊！ 【觀念深層解析】 這題考的是高中生物最核心的「膜電位變化」。題目要求達到過極化（Hyperpolarization）來抑制神經活性。
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