2021版新高考生物培优大一轮复习讲义：必修3第8单元第2讲通过神经系统的调节

第2讲　通过神经系统的调节

反射与反射弧

1．神经元的结构与功能

(1)神经元包括②细胞体和突起(包括①树突和③轴突)。(填数字符号及名称)

(2)功能：接受刺激，产生兴奋，传导兴奋。

2．反射

3．反射弧(如图)

(1)填充图中反射弧的组成

①感受器→②传入神经→③神经中枢→⑤传出神经→⑥效应器。

(2)图示可否表示膝跳反射的反射弧？

否；膝跳反射的反射弧中无④中间神经元。

(3)图中a、b为灵敏电流计，若刺激④，则a、b的指针偏转情况是a不偏转，b发生两次相反偏转。

(4)⑥由传出神经末梢和它支配的肌肉或腺体等组成。

(人教版必修3 P17“思考与讨论”)膝跳反射和缩手反射的反射弧所包含的神经元个数相同吗？分别是哪类神经元？如何证明脊髓是上述两类反射的神经中枢？

[提示]　不同。膝跳反射的反射弧包含感觉神经元和运动神经元两个，缩手反射的反射弧包含感觉神经元、中间(或联络)神经元和运动神经元三个。通过实验破坏脊髓，若膝跳反射和缩手反射不存在，说明脊髓是这两类反射的神经中枢；反之，则说明脊髓不是这两类反射的神经中枢。

1．一个完整的反射至少包括两个神经元。(√)

2．效应器是指传出神经末梢。(×)

[提示]　效应器是指传出神经末梢及其支配的肌肉或腺体。

3．机体内各种反射活动都受到大脑皮层的控制。(×)

[提示]　机体内的非条件反射活动由大脑皮层以下的神经中枢(如脑干、脊髓)参与完成。

4．手指接触到针尖而产生痛觉属于非条件反射。(×)

[提示]　痛觉是由大脑皮层产生的，没有经过完整的反射弧，因此手指接触到针尖而产生痛觉不属于非条件反射。

5．刺激某一反射弧的感受器或传出神经，可使效应器产生相同的反应。(√)

1．条件反射和非条件反射的分析与判断

2．反射弧中传入神经和传出神经的判断

(1)根据是否具有神经节：有神经节(c)的是传入神经(b)。

(2)根据突触结构判断：图示中与“”相连的为传入神经(b)，与“——”相连的为传出神经(e)。

(3)根据脊髓灰质结构判断：与膨大部分相连的为传出神经，与狭窄部分相连的为传入神经。

(4)切断实验法：若切断某一神经，刺激外周段(远离中枢的位置)，肌肉不收缩，而刺激向中段(近中枢的位置)，肌肉收缩，则切断的为传入神经，反之，则为传出神经。

1．若反射弧中的感受器或传入神经或神经中枢的任意一部分被破坏，对功能造成何种影响？若反射弧中的传出神经或效应器被破坏，对其功能造成何种影响？

[提示]　既无感觉又无效应；只有感觉而无效应。

2．为了验证反射弧的完整性是完成反射活动的基础，某同学将甲、乙两只脊蛙(去除脑但保留脊髓的蛙)的左、右后肢最长趾趾端(简称左、右后趾)分别浸入0.5%硫酸溶液中，均出现屈肌反射(缩腿)，之后用清水洗净、擦干。回答下列问题：

(1)剥去甲的左后趾皮肤，再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾，不出现屈肌反射。其原因是什么？

(2)捣毁乙的脊髓，再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾，能不能出现屈肌反射？原因是什么？

(3)分离甲的右后肢坐骨神经，假如用某种特殊方法阻断了传入神经，再将甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中，不出现屈肌反射，说明了什么？

[提示]　(1)剥去皮肤导致反射弧的感受器缺失。(2)不能；反射弧的神经中枢被破坏。(3)传入神经结构和功能完整是完成反射活动所必需的。

反射及类型的分析与判断

1．给狗喂食会引起唾液分泌，但铃声刺激不会。若每次在铃声后即给狗喂食，这样多次结合后，狗听到铃声就会分泌唾液。下列叙述不正确的是(　　)

A．食物引起唾液分泌的反射属于非条件反射

B．食物引起味觉的反射需要大脑皮层的参与

C．铃声引起唾液分泌的反射弧和食物引起唾液分泌的反射弧不同

D．铃声和喂食反复结合可促进相关的神经元之间建立新的突触结构

B　[食物引起味觉的产生过程没有经过完整的反射弧，不属于反射，B错误。]

反射弧的结构与功能

2．(2019·河南省八市高三测试)如图为一高等动物中某反射弧的部分结构示意图，传出神经末梢和肌肉通过突触连接。下列有关说法不正确的是(　　)

A．Ⅵ为感受器，Ⅲ位于中枢神经系统

B．图中共有6个突触结构，其中3个位于神经中枢

C．刺激Ⅱ能引起肌肉收缩，刺激Ⅳ不一定能引起肌肉收缩

D．Ⅲ可以接收到来自Ⅳ和大脑皮层的兴奋

B　[分析图中肌肉处的情况，只有Ⅰ与肌肉的连接部位可看作突触，Ⅵ为感受器，不以突触的形式与肌肉相连，除此之外神经中枢中含有3个突触，因此图中共有4个突触，由此判断B错误。]

3．在用脊蛙(去除脑保留脊髓的蛙)进行反射弧分析实验中，破坏反射弧在左后肢的部分结构，观察蛙的双侧后肢对刺激的反应，结果如表：

上述结果表明，反射弧被破坏的部分可能是    (　　)

①感受器或传入神经　②感受器和传出神经　③传入神经和效应器　④传出神经或效应器

A．①②   B．①④

C．②③ D．③④

B　[破坏左后肢的某个部位后，刺激左后肢，左后肢与右后肢都不收缩，可以确定左后肢的感受器或传入神经遭到破坏；刺激右后肢，左后肢不收缩，右后肢收缩，可以确定左后肢的传出神经或效应器被破坏了。]

兴奋的传导与传递

1．兴奋在神经纤维上的传导

2．兴奋在神经元之间的传递

(1)突触包括④突触前膜、⑤突触间隙、⑥突触后膜。(填数字及名称)

(2)突触小体是指一个神经元的轴突末梢分枝末端的膨大部分形成的小体。

(3)图乙中突触类型为轴突—树突型：B；轴突—胞体型：A。

(4)兴奋在神经元之间单向传递的原因是神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中，只能由突触前膜释放，作用于突触后膜上。

(5)神经递质的作用：引起下一个神经元兴奋或抑制。

(6)神经递质的合成和储存场所：突触小体、突触小泡。

(人教版必修3 P19“相关信息”)目前已知的神经递质种类很多，主要有乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、5－羟色胺、氨基酸类(如谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸等)、一氧化氮等。

1．神经纤维膜内K＋/Na＋的值，动作电位时比静息电位时高。(×)

[提示]　由于动作电位时Na＋大量内流，因此神经纤维膜内K＋/Na＋的值，动作电位时比静息电位时低。

2．神经纤维上兴奋的传递方向与膜外的电流方向相反。(√)

3．兴奋在突触小体处发生的信号转换是电信号→化学信号→电信号。(×)

[提示]　兴奋传递过程中，突触小体处发生的信号转换是电信号→化学信号。

4．神经递质与突触后膜上的受体结合，也可能抑制下一神经元兴奋。(√)

5．神经递质的释放与高尔基体、线粒体密切相关。(√)

1．膜电位变化曲线分析

2．离体和生物体内神经纤维上兴奋传导不同

(1)离体神经纤维上兴奋的传导是双向的。

(2)在生物体内，神经纤维上的神经冲动只能来自感受器，因此，在生物体内，兴奋在神经纤维上是单向传导的。

1．药物或有毒、有害物质作用于突触从而阻断神经冲动传递的原因可能有哪些？

[提示]　(1)药物或有毒、有害物质阻断神经递质的合成或释放；

(2)药物或有毒、有害物质使神经递质失活；

(3)突触后膜上受体位置与某种有毒、有害物质结合，使神经递质不能与突触后膜上的受体结合。

2．如图为神经元特殊的连接方式。利用图中标注的A、B、C三个位点，请设计实验证明某药物只能阻断兴奋在神经元之间的传递，而不能阻断兴奋在神经纤维上的传导。

请写出简要设计思路及预期实验现象。

[提示]　简要思路：把某药物分别放在B、C两处，在A处给予一个适宜的刺激，观测电流计N的指针能否偏转。预期实验现象：把药物放在C处，N的指针不偏转；把药物放在B处，N的指针偏转。

静息电位和动作电位的特点及成因分析

1．下列关于人体神经调节的叙述，正确的是(　　)

A．欲测定神经纤维膜的静息电位，需将电极置于膜的同侧

B．活的动物体内，兴奋在反射弧的神经纤维及神经元间的传导都是单向的

C．神经细胞膜在某种特定状态时，会出现膜外钾离子浓度高于膜内钾离子浓度的现象

D．钠钾泵的工作结果使神经细胞内的钾离子浓度明显高于膜外的，而钠离子浓度比膜外的低

D　[测定静息电位应该把电位计的两电极分别放在神经纤维膜内侧和外侧，观察有无电势差，若表现为外正内负即是静息电位，A项错误；神经纤维上的传导以及神经元之间的传递都是单向的，B项错误；人体内神经细胞内部的钾离子浓度始终是高于细胞外部的，C项错误；钠钾泵的工作结果使神经细胞内的钾离子浓度明显高于膜外的，而钠离子浓度比膜外的低，D项正确。]

2．(2019·济宁市高三二模)为探究离体神经纤维在不同浓度Na＋溶液中膜电位变化情况，实验思路如下：

a．分离、制作蛙坐骨神经腓肠肌标本。

b．测定不同浓度Na＋溶液中蛙坐骨神经标本静息电位大小。

c．测定不同浓度Na＋溶液中蛙坐骨神经标本动作电位大小。

回答下列问题：

 (1)分离制作蛙的坐骨神经腓肠肌标本后，保存在类似于________(内环境成分)的液体环境中，给以适宜刺激，腓肠肌收缩。

(2)实验测定发现，不同浓度Na＋溶液中蛙坐骨神经标本静息电位大小相同，其原因是______________________________________。

(3)给予相同适宜刺激，测定不同浓度Na＋溶液中蛙坐骨神经标本动作电位峰值，推测与高浓度Na＋溶液相比，低浓度Na＋溶液中动作电位峰值应当________(填“降低”或“升高”)，理由是____________________________________。

[解析]　(1)肌细胞的生活环境是组织液，因此为保持蛙的坐骨神经腓肠肌标本的活性，应将其保存在类似组织液的液体环境中。

(2)静息电位的大小与K＋浓度有关，因此不同浓度Na＋溶液中蛙坐骨神经标本静息电位大小相同。

(3)动作电位的产生与Na＋内流有关。刺激强度相同时，低浓度Na＋溶液中在单位时间进入细胞内的Na＋数量较少，导致动作电位峰值降低。

[答案]　(1)组织液　(2)静息电位的大小主要与K＋浓度有关　(3)降低　相同适宜刺激条件下，低浓度Na＋溶液中单位时间进入细胞内的Na＋数量较少，导致动作电位峰值降低

兴奋在神经元之间的传递过程分析

3．如图为突触传递示意图，下列叙述错误的是(　　)

A．①和③都是神经元细胞膜的一部分

B．②进入突触间隙需消耗能量

C．②发挥作用后被快速清除

D．②与④结合使③的膜电位呈外负内正

D　[神经递质分为两类，兴奋性递质与抑制性递质，兴奋性递质会使下一个神经元的膜电位呈外负内正，而抑制性递质不会使下一个神经元的电位发生变化，膜电位仍然是外正内负，由于不确定②神经递质的类型，因此无法判断③的膜电位情况，D错误。]

4．(多选)通过电刺激实验，在高等动物的海马脑区(H区)的传入纤维上施加100次/秒、持续1秒的强刺激(HFS)，在刺激后几小时之内，只要再施加单次强刺激，突触后膜的电位变化都会比未受过HFS处理时高2～3倍，研究者认为是HFS使H区神经细胞产生了“记忆”，下图为这一现象可能的机理。据图分析，下列叙述正确的是(　　)

A．谷氨酸是一种兴奋性神经递质，其受体可能不止一种

B．突触后膜上的N受体被激活后，Ca2＋以主动运输方式进入胞内

C．Ca2＋与钙调蛋白结合会使得C酶在活化过程中空间结构发生变化

D．H区神经细胞产生“记忆”可能是A受体在细胞膜上的数量增多所致

ACD　[依题意和图示分析可知：谷氨酸会引起突触后膜兴奋，而且不只与突触后膜上的一种受体结合，说明谷氨酸是一种兴奋性神经递质，其受体可能不止一种，A正确；突触后膜上的N受体被激活后，Ca2＋进入胞内是从高浓度一侧到达低浓度一侧，需要载体协助，不消耗ATP，其方式为协助扩散，B错误；Ca2＋进入细胞后与钙调蛋白结合，C酶被激活，使得C酶在活化过程中空间结构发生变化，C正确；激活的C酶，促进了A受体胞内肽段转变为A受体的Ⅱ过程，进而使细胞膜上的A受体数量增加，由此推知：H区神经细胞产生“记忆”可能是A受体在细胞膜上的数量增多所致，D正确。]

神经系统的分级调节与人脑的高级功能

1．神经系统各级中枢及功能

2．神经系统的分级调节

(1)大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢。

(2)位于脊髓的低级中枢受脑中相应高级中枢的调控。

(3)神经中枢之间相互联系，相互调控。

3．人脑的高级功能

(1)对外部世界的感知。

(2)控制机体的反射活动。

(3)具有语言、学习、记忆和思维等方面的高级功能。

4．大脑皮层言语区及损伤症

5．学习和记忆

(1)学习和记忆涉及脑内神经递质的作用以及某些种类蛋白质的合成。

(2)短期记忆主要与神经元的活动及神经元之间的联系有关，尤其是与大脑皮层下的一个形状像海马的脑区有关。

(3)长期记忆可能与新突触的建立有关。

1．脑干中有许多维持生命活动的必要中枢，如呼吸中枢。(√)

2．分泌促甲状腺激素是哺乳动物下丘脑的功能。(×)

[提示]　下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素。

3．“植物人”脑干、脊髓的中枢仍然能发挥调控作用。 (√)

4．短期记忆可能与新突触的建立有关。(×)

[提示]　长期记忆可能与新突触的建立有关。

5．人憋尿的现象说明，高级神经中枢可以控制由低级神经中枢控制的反射。

(√)

6．言语区的S区发生障碍，不能讲话。(√)

常见生理或病理现象及参与或损伤的神经中枢

神经系统的分级调节及人脑的高级功能分析

1．为探究运动对海马脑区发育和学习记忆能力的影响，研究者将实验动物分为运动组和对照组，运动组每天进行适量的有氧运动(跑步/游泳)。数周后，研究人员发现运动组海马脑区发育水平比对照组提高了1.5倍，靠学习记忆找到特定目标的时间缩短了约40%。根据该研究结果可得出(　　)

A．有氧运动不利于海马脑区的发育

B．规律且适量的运动促进学习记忆

C．有氧运动会减少神经元间的联系

D．不运动利于海马脑区神经元兴奋

B　[由题意可知，运动组每天进行适量的有氧运动(跑步/游泳)，数周后，研究人员发现运动组海马脑区发育水平比对照组提高了1.5倍，因此，有氧运动有利于海马脑区的发育，A错误；运动组海马脑区发育水平高，且靠学习记忆找到特定目标的时间缩短了约40%，因此，规律且适量的运动促进学习记忆，B正确；有氧运动有利于学习记忆，而短期记忆主要与神经元的活动及神经元之间的联系有关，因此，有氧运动会增加神经元之间的联系，C错误；据题意可知，运动组海马脑区发育水平高，且学习记忆能力增强，不运动不利于海马脑区神经元兴奋，D错误。]

2．(2019·深圳市高三二模)给脑桥(位于大脑和小脑之间)注射能阻止γ－氨基丁酸与相应受体结合的物质后，小鼠的排尿阈值(引起排尿反射的最低尿量值)降低。下列相关推理正确的是(　　)

A．脑桥释放的γ－氨基丁酸能抑制排尿

B．γ－氨基丁酸使高位截瘫患者排尿顺畅

C．人体排尿反射的低级中枢位于脑桥

D．不同年龄段的人排尿阈值都是相同的

A　[由题干信息可知，脑桥释放的γ－氨基丁酸能抑制排尿，A正确；γ－氨基丁酸不能使高位截瘫患者排尿顺畅，B错误； 人体排尿反射的低级中枢位于脊髓，C错误； 不同年龄段的人排尿阈值是不同的，D错误。 ]

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2018·全国卷Ⅲ)神经细胞处于静息状态时，细胞内外K＋和Na＋的分布特征是(　　)

A．细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内

B．细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内

C．细胞外K＋浓度高于细胞内，Na＋相反

D．细胞外K＋浓度低于细胞内，Na＋相反

D　[静息状态时，神经细胞膜两侧电位为外正内负，此时细胞膜内K＋浓度比膜外高很多倍，而Na＋浓度的分布与K＋相反，因此A、B、C错误，D正确。]

2．(2016·全国卷Ⅰ)下列与神经细胞有关的叙述，错误的是(　　)

A．ATP能在神经元线粒体的内膜上产生

B．神经递质在突触间隙中的移动消耗ATP

C．突触后膜上受体蛋白的合成需要消耗ATP

D．神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP

B　[神经元线粒体的内膜上进行有氧呼吸的第三阶段，有氧呼吸的第三阶段是[H]和氧结合形成水，同时生成大量的ATP，故A项正确；神经递质在突触间隙中的移动属于扩散，不消耗ATP，故B项错误；蛋白质的合成都需要消耗ATP，故C项正确；神经细胞兴奋后恢复为静息状态时，将Na＋排出细胞，是主动运输的过程，需要消耗ATP，故D项正确。]

3．(2020·山东等级考模拟)用微电极记录细胞膜上的电位变化是研究神经冲动产生、传导和突触传递原理的常用方法。根据以下实验方法和结果，分析和解决相关问题。

图1　　　　　　　　图3

(1)当图1中的微电极M记录到动作电位时，突触小泡将依次产生的反应是______________，突触后膜上将依次产生的反应是_________________________。

(2)研究表明，在突触小体未产生动作电位的情况下，微电极N上也会记录到随机产生的、幅度几乎相等的微小电位变化，如图2所示。结合突触的结构和突触传递的过程，分析导致该电位变化产生的原因：__________________________。

(3)在某些突触中，突触小体产生动作电位后，微电极N上记录到电位负值增大的抑制性突触后电位(IPSP)，如图3所示。已知K＋和Cl－通道都参与了IPSP的形成，IPSP产生的原理是____________________________________。

(4)已知从刺激开始到动作电位产生有一短暂的延迟，且与刺激强度有关。为了规避该延迟对测量精度的影响，请利用微电极记录技术设计实验，精确测量动作电位在神经轴突上的传导速度。(实验仪器：微电极记录设备、刺激器、计时器、刻度尺等。)

[答案]　(1)向突触前膜移动，与突触前膜融合，释放神经递质　神经递质与突触后膜上的受体结合，突触后膜电位发生变化

(2)单个突触小泡随机性地与突触前膜融合，释放的微量神经递质与突触后膜的受体结合，引起少量Na＋内流，在突触后膜上产生微小电位变化

(3)K＋外流，Cl－内流

(4)方法1：将微电极置于神经轴突的两个不同位点内，测量位点间的距离L。在两个位点的一侧刺激神经使其产生动作电位，测量两个位点间动作电位出现的时间差Δt，计算动作电位传导速度：V＝L/Δt。

方法2：安放刺激器和微电极，测量刺激器与微电极之间的距离L1，刺激神经并测量从刺激开始到记录到动作电位所需的时间t1；将微电极安放在距离刺激器更远的位置，重复上述实验得到L2和t2。计算动作电位传导速度：(L2－L1)/(t2－t1)。

图示说明或其他合理的测量方式均可得分

4．(2010·山东高考)为了更好地揭示人体生理功能的调节机制，可用猴进行科学实验(如下图)。请回答下列问题：

(1)实验猴右手指受到电刺激时，会产生缩手反应。在此反射的反射弧中，神经冲动是_____________向传递的。头部电极刺激大脑皮层某区域引起猴右手运动，其兴奋传递过程是中枢兴奋→传出神经兴奋→神经末梢释放→___________→___________→后膜电位变化→右手部肌肉收缩。若某动物离体神经纤维在两端同时受到刺激，产生两个同等强度的神经冲动，两冲动传导至中点并相遇后会____________。

(2)试验猴受到寒冷刺激，皮肤温度传感器兴奋，经传入神经引起___________兴奋，导致________分泌增加，机体产热增多以维持体温稳定。此调节方式为____________。

(3)试验猴对屏幕上呈现的某些影像会产生明显的应激反应。在受到多次此类影像刺激后，猴出现应激性高血糖症。产生这一结果的直接原因是___________导致了糖代谢异常。

(4)猴大脑皮层下的某区域出现病理性损伤后，表现为日排尿量异常增多、饮水剧增。推测脑内___________区域被损伤，引起了____________缺乏。

[解析]　(1)在反射弧中，由于突触的存在，决定了神经冲动是单向传递的。在突触处，神经末梢释放神经递质，神经递质由突触间隙扩散到突触后膜，与突触后膜上的受体结合，引起突触后膜发生电位变化。若同等强度的神经冲动相遇，两个反方向的局部电流会相互抵消，使神经冲动停止传导。(2)寒冷刺激下，传入神经引起下丘脑体温调节中枢兴奋，甲状腺激素分泌增多，促进产热，此过程是神经—体液调节。(3)影像刺激导致应激性高血糖症是因为在出现应激反应时，胰岛素分泌减少和胰高血糖素分泌增加，若刺激过多会导致血糖调节发生紊乱。(4)猴的症状是抗利尿激素分泌不足引起的，抗利尿激素由下丘脑分泌、垂体释放，所以可能是下丘脑或垂体出现病理性损伤。

[答案]　(1)单　神经递质(或乙酰胆碱)　与(后膜特异性)受体结合　 停止传导(或消失、抵消)

(2)下丘脑体温调节中枢　甲状腺激素(或甲状腺激素和肾上腺素)　神经—体液调节

(3)胰岛素分泌减少和胰高血糖素分泌增加

(4)下丘脑或(神经)垂体　 抗利尿激素(或ADH)