2023届高考生物二轮复习精研重难点(二)兴奋的产生、传导与膜电位变化曲线分析学案

精研重难点(二)　兴奋的产生、传导与膜电位变化曲线分析

从“高度”上研究高考

[典例]　(2022·浙江6月选考)听到上课铃声，同学们立刻走进教室，这一行为与神经调节有关。该过程中，其中一个神经元的结构及其在某时刻的电位如图所示。下列关于该过程的叙述，错误的是(　 )

A．此刻①处Na＋内流，②处K＋外流，且两者均不需要消耗能量

B．①处产生的动作电位沿神经纤维传播时，波幅一直稳定不变

C．②处产生的神经冲动，只能沿着神经纤维向右侧传播出去

D．若将电表的两个电极分别置于③④处，指针会发生偏转

[解析]　根据兴奋传递的方向为③→④，则①处恢复静息电位，为K＋外流，②处Na＋内流，A错误；动作电位沿神经纤维传导时，其电位变化总是一样的，不会随传导距离而衰减，B正确；该反射弧中，兴奋在神经纤维上的传导是单向的，由轴突传导到轴突末梢，即向右传播出去，C正确；将电表的两个电极置于③④处时，由于神经冲动会使神经上不同点产生电位差，指针会发生偏转，D正确。

[答案]　A

从“深度”上提升知能

(一)膜电位的测量

1．膜电位的测量方法

2.膜电位变化曲线解读

[特别提醒]

①K＋浓度主要影响静息电位

②Na＋浓度主要影响动作电位

(二)兴奋传导与电流计指针偏转问题

1．验证兴奋在神经纤维上的双向传导

2．验证兴奋在神经元之间的单向传递

从“宽度”上拓展训练

1．(2021·湖北高考)正常情况下，神经细胞内K＋浓度约为150 mmol·L－1，胞外液约为4 mmol·L－1。细胞膜内外K＋浓度差与膜静息电位绝对值呈正相关。当细胞膜电位绝对值降低到一定值(阈值)时，神经细胞兴奋。离体培养条件下，改变神经细胞培养液的KCl浓度进行实验。下列叙述正确的是(　 )

A．当K＋浓度为4 mmol·L－1时，K＋外流增加，细胞难以兴奋

B．当K＋浓度为150 mmol·L－1时，K＋外流增加，细胞容易兴奋

C．K＋浓度增加到一定值(<150 mmol·L－1)，K＋外流增加，导致细胞兴奋

D．K＋浓度增加到一定值(<150 mmol·L－1)，K＋外流减少，导致细胞兴奋

解析：选D　正常情况下，神经细胞内K＋浓度约为150 mmol·L－1，胞外液约为4 mmol·L－1，当神经细胞培养液的K＋浓度为4 mmol·L－1时，和正常情况一样，K＋外流不变，细胞的兴奋性不变，A错误；当K＋浓度为150 mmol·L－1时，细胞外K＋浓度增加，K＋外流减少，细胞容易兴奋，B错误；K＋浓度增加到一定值(<150 mmol·L－1，但>4 mmol·L－1)，细胞外K＋浓度增加，K＋外流减少，导致细胞兴奋，C错误，D正确。

2．图1是测量神经纤维膜内外电位的装置，图2是测得的膜电位变化。下列有关叙述错误的是(　 )

A．图1中甲能测出静息电位的大小，相当于图2中a点的电位

B．若细胞外Na＋浓度适当升高，在适宜条件刺激下图2中c点上移

C．神经纤维的状态由甲转变为乙的过程中，膜对Na＋的通透性增大

D．若要画出如图2的动作电位，需要多个图1装置测量神经纤维不同位点的电位变化

解析：选D　静息时膜电位表现为外正内负，所以图1中甲能测出静息电位的大小，相当于图2中a点的电位，A正确；图2中c点表示动作电位峰值，是 Na＋ 内流所致，所以若细胞外 Na＋ 浓度适当升高，则动作电位会增大，图2中c点上移，B正确；神经纤维的状态由甲转变到乙是产生动作电位的过程，膜对 Na＋ 的通透性增大，C正确；图2表示的是神经纤维上一个位点的电位变化，不需要多个图1装置测量神经纤维不同位点的电位变化，D错误。

3．科学家研究发现，在动作电位形成过程中，电压门控Na＋通道和电压门控K＋通道的开放或关闭依赖特定的膜电位，其中电压门控K＋通道的开放或关闭还与时间有关，对膜电位的响应具有延迟性：当神经纤维某一部位受到一定刺激时，该部位膜电位出现变化到超过阈电位时，会引起相关电压门控离子通道的开放，从而形成动作电位。随着相关离子通道的开放或关闭恢复到静息电位，该过程中膜电位的变化和相关离子通道通透性的变化如图所示。下列说法错误的是(　 )

A．静息电位的维持与电压门控K＋通道无关

B．动作电位的形成是电压门控Na＋通道开放导致的

C．若刺激强度不断增强，电压门控Na＋通道的开放程度会增加，进而使得动作电位峰值上升

D．d点不能维持较长时间是因为此时的膜电位导致电压门控Na＋通道快速关闭，电压门控K＋通道大量开放

解析：选A　静息电位时，神经细胞膜对K＋的通透性大，K＋大量外流，形成内负外正的静息电位，所以静息电位的维持与电压门控K＋通道有关，A错误；动作电位是由足够强度的刺激引起膜电位的变化，导致电压门控Na＋通道开放，Na＋大量进入细胞内而形成的，因此动作电位的形成是电压门控Na＋通道开放导致的，B正确；动作电位的峰值与Na＋浓度有关，若刺激强度不断增强，引起膜电位的变化，电压门控Na＋通道的开放程度会增加，Na＋内流增多，进而使得动作电位峰值上升，C正确；d点不能维持较长时间是因为此时的膜电位导致电压门控Na＋通道快速关闭，电压门控K＋通道大量开放，K＋外流，恢复为静息电位，D正确。

[微课微练·一点一评]

一、选择题

1．(2022·全国乙卷)运动神经元与骨骼肌之间的兴奋传递过度会引起肌肉痉挛，严重时会危及生命。下列治疗方法中合理的是(　 )

A．通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中

B．通过药物阻止神经递质与突触后膜上特异性受体结合

C．通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性

D．通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量

解析：选B　如果通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中，突触间隙中神经递质浓度增加，与突触后膜上特异性受体结合增多，会导致兴奋过度传递引起肌肉痉挛，达不到治疗目的，A不符合题意；如果通过药物阻止神经递质与突触后膜上特异性受体结合，兴奋传递减弱，会缓解兴奋过度传递引起的肌肉痉挛，可达到治疗目的，B符合题意；如果通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性，突触间隙中的神经递质不能有效降解，导致神经递质与突触后膜上的特异性受体持续结合，导致兴奋传递过度引起肌肉痉挛，达不到治疗目的，C不符合题意；如果通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量，突触间隙的神经递质与特异性受体结合增多，会导致兴奋传递过度引起肌肉痉挛，达不到治疗目的，D不符合题意。

2．如图表示反射弧的结构，在b、c两点之间连接有一个电流计。下列叙述错误的是(　 )

A．适宜强度刺激a点，电流计的指针会发生2次偏转

B．在c点的右侧神经纤维上给予适宜的刺激，电流计的指针只偏转1次

C．②处神经元的活动可能受到大脑皮层的控制

D．在a点处切断神经纤维，刺激Ⅰ、Ⅱ时，该反射弧中仍能发生反射

解析：选D　分析题图可知，①是感受器，a是传入神经，②是神经中枢，c是传出神经，③是效应器。适宜强度刺激a点，兴奋先到达b点，后到达c点，电流计的指针会发生2次偏转，A正确；在c点的右侧神经纤维上给予适宜的刺激，兴奋只能到达c点，不能到达b点，电流计的指针只偏转1次，B正确；②处可能是低级神经中枢，大脑皮层调控着低级神经中枢的活动，则②处神经元的活动可能受到大脑皮层的控制，C正确；在a点处切断神经纤维，刺激Ⅰ、Ⅱ时，效应器会发生作用，但由于没有通过完整的反射弧，不能发生反射，D错误。

3．(2022·乐山二模)兴奋在神经纤维上传导的过程，主要是钠钾离子跨膜运输实现的。钠离子通过离子通道内流形成的跨膜电流称为内向电流，而钾离子通过离子通道外流形成的跨膜电流则称为外向电流，如图所示为兴奋在神经纤维上传导时的电流变化。下列说法正确的是(　 )

A．af段神经纤维膜内钠离子浓度均低于膜外

B．a点未检测到电流，所以a点神经纤维没有离子的跨膜运输

C．c点时神经纤维的膜电位为外正内负

D．ce段钾离子外流需要消耗细胞内化学反应所释放的能量

解析：选A　无论是静息状态还是兴奋状态，神经纤维膜内钠离子浓度均低于膜外，A正确；a点之后，细胞存在内向电流，即钠离子内流，形成动作电位，所以推测a点时神经纤维膜没有受到刺激，处于静息电位，此时有钾离子外流，B错误；c点前钠离子不断内流，c点时神经纤维处于动作电位，此时膜内为正电位，膜外为负电位，C错误；ce段的外向电流是恢复静息电位的过程，由钾离子顺浓度梯度外流引起，该过程不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，D错误。

4.如图为膝跳反射模式图，①～⑥表示细胞或结构，下列有关叙述正确的是(　 )

A．结构④⑤是该反射弧的传出神经，兴奋在反射弧中可双向传导

B．神经递质只有在进入下一神经元内与受体结合后才能发挥作用

C．抑制性神经元释放的递质会使下一神经元静息电位绝对值减小

D．发生膝跳反射时，①处肌肉发生收缩的同时⑥处肌肉发生舒张

解析：选D　结构④⑤属于反射弧中的传出神经，兴奋在神经元之间的传递具有单向性，A错误。神经递质是由突触前膜释放，与突触后膜上的受体结合后发挥作用，并不进入下一个神经元内，B错误。抑制性神经元释放的递质是抑制性神经递质，会使下一神经元静息电位绝对值增大，使下一个神经元更难兴奋，C错误。发生膝跳反射时，③处释放兴奋性神经递质，④处的传出神经兴奋，因此①处肌肉发生收缩；③处释放兴奋性神经递质，作用到抑制性中间神经元，使其释放抑制性神经递质，⑤处的传出神经被抑制，因此⑥处肌肉发生舒张，D正确。

二、非选择题

5．正常人感染某些细菌或病毒等病原体后会出现发热症状，发热过程分为体温上升期、高温持续期和体温下降期。下图为体温上升期机体体温调节过程的示意图，回答下列问题：

(1)据图可知，病原体感染机体并引起机体发热至38.5 ℃时，下丘脑和垂体依次分泌的____________________________________________(填激素名称)增多。激素b通过体液运输作用于甲状腺，使其分泌的甲状腺激素增多，最终使乙细胞________增强，产热增多，从而使机体体温上升。

(2)据图可知，除了(1)所述途径外，导致机体体温升高的另一条途径是________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)图中甲、乙细胞接收的信息分子分别是______________________________。

(4)研究表明当机体温度达到高热(38.5 ℃)及以上水平时，可以激活细胞迁移的相关信号通路，从而促进T细胞迁移到淋巴结和炎症部位。但体温过高不利于细胞代谢甚至会损伤机体，请提出高烧不退时人为降低体温的几点措施：________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

______________________________________________________________(答出2点即可)。

解析：(1)据题图分析可知，病原体感染机体并引起机体发热至38.5 ℃时，下丘脑分泌的激素a促甲状腺激素释放激素和垂体分泌的激素b促甲状腺激素增多。激素b促甲状腺激素通过体液运输作用于靶器官甲状腺，使其分泌的甲状腺激素增多，最终使乙细胞代谢(或有氧呼吸、即图中的④⑤过程)增强，产热增多，从而使机体体温上升。(2)据题图可知，除(1)所述途径外，还有一条途径是下丘脑通过神经调节，直接作用于甲细胞(肝细胞)，促进(肝)糖原分解为葡萄糖(即图中①过程)，使其代谢(有氧呼吸，即图中的②③过程)增强，产热增多，导致机体体温上升。(3)题图中甲细胞接收的信息分子是神经细胞释放的神经递质、乙细胞接收的信息分子是甲状腺细胞分泌的甲状腺激素。(4)人体主要的散热方式是通过汗液的蒸发、皮肤内毛细血管的散热。据此原理可用酒精棉球擦拭四肢等部位、用冷水浸泡过的毛巾敷在额头上等人为降低体温。

答案：(1)促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素(或TRH和TSH)　代谢(或有氧呼吸、④⑤过程)　(2)通过神经调节直接作用于甲细胞，促进糖原分解，使其代谢增强，产热增多；同时皮肤毛细血管收缩以减少散热，使体温上升　(3)神经递质、甲状腺激素　(4)用酒精棉球擦拭四肢等部位、用冷水浸泡过的毛巾敷在额头上等