五年2018-2022高考生物真题按知识点分类汇编57-膜电位的变化及相关曲线、兴奋的传导和传递实验、药物对兴奋传导和传递的影响(含解析)
展开这是一份五年2018-2022高考生物真题按知识点分类汇编57-膜电位的变化及相关曲线、兴奋的传导和传递实验、药物对兴奋传导和传递的影响(含解析),共21页。试卷主要包含了单选题,多选题,实验题,综合题等内容,欢迎下载使用。
五年2018-2022高考生物真题按知识点分类汇编57-膜电位的变化及相关曲线、兴奋的传导和传递实验、药物对兴奋传导和传递的影响(含解析)
一、单选题
1.(2022·浙江·高考真题)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
2.(2021·湖南·统考高考真题)研究人员利用电压钳技术改变枪乌贼神经纤维膜电位,记录离子进出细胞引发的膜电流变化,结果如图所示,图a为对照组,图b和图c分别为通道阻断剂TTX、TEA处理组。下列叙述正确的是( )
A.TEA处理后,只有内向电流存在
B.外向电流由Na+通道所介导
C.TTX处理后,外向电流消失
D.内向电流结束后,神经纤维膜内Na+浓度高于膜外
3.(2020·海南·统考高考真题)下列关于神经调节的叙述,正确的是( )
A.神经细胞在静息状态时,Na+外流使膜外电位高于膜内电位
B.神经细胞受到刺激产生兴奋时,兴奋部位与未兴奋部位之间形成局部电流
C.神经递质在载体蛋白的协助下,从突触前膜释放到突触间隙
D.从突触前膜释放的神经递质只能作用于神经细胞
4.(2018·江苏·统考高考真题)如图是某神经纤维动作电位的模式图,下列叙述正确的是
A.K+的大量内流是神经纤维形成静息电位的主要原因
B.bc段Na+大量内流,需要载体蛋白的协助,并消耗能量
C.cd段Na+通道多处于关闭状态,K+通道多处于开放状态
D.动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大
5.(2022·全国·统考高考真题)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
二、多选题
6.(2021·辽宁·统考高考真题)短期记忆与脑内海马区神经元的环状联系有关,如图表示相关结构。信息在环路中循环运行,使神经元活动的时间延长。下列有关此过程的叙述错误的是( )
A.兴奋在环路中的传递顺序是①→②→③→①
B.M处的膜电位为外负内正时,膜外的Na+浓度高于膜内
C.N处突触前膜释放抑制性神经递质
D.神经递质与相应受体结合后,进入突触后膜内发挥作用
三、实验题
7.(2020·浙江·高考真题)欲研究生理溶液中K+浓度升高对蛙坐骨神经纤维静息电位的影响和Na+浓度升高对其动作电位的影响。请完善以下实验思路,预测实验结果,并进行分析与讨论。
(要求与说明:已知蛙坐骨神经纤维的静息电位为-70 mV,兴奋时动作电位从去极化到反极化达+30 mV。测量的是膜内外的电位变化。K+、Na+浓度在一定范围内提高。实验条件适宜)
回答下列问题:
(1)完善实验思路:
组1:将神经纤维置于适宜的生理溶液a中,测定其静息电位和刺激后的动作电位,并记录。
组2:__________。
组3:将神经纤维分别置于Na+浓度依次提高的生理溶液d、e中,测定其刺激后的动作电位,并记录。
对上述所得的实验数据进行分析与处理。
(2)预测实验结果____(设计一个坐标,以柱形图形式表示实验结果):
(3)分析与讨论
①简要解释组3的实验结果:____。
②用放射性同位素24Na+注入静息的神经细胞内,不久在生理溶液中测量到放射性,24Na+的这种转运方式属于__________。用抑制酶活性的药物处理神经细胞,会使24Na+外流量__________。
③刺激脊蛙的坐骨神经,除了在反射中枢测量到动作电位外,还观察到腓肠肌收缩,说明坐骨神经中含有__________神经。
8.(2022·河北·统考高考真题)皮肤上的痒觉、触觉、痛觉感受器均能将刺激引发的信号经背根神经节(DRG)的感觉神经元传入脊髓,整合、上传,产生相应感觉。组胺刺激使小鼠产生痒觉,引起抓挠行为。研究发现,小鼠DRG神经元中的PTEN蛋白参与痒觉信号传递。为探究PTEN蛋白的作用,研究者进行了相关实验。回答下列问题:
(1)机体在________产生痒觉的过程________(填“属于”或“不属于”)反射。兴奋在神经纤维上以________的形式双向传导。兴奋在神经元间单向传递的原因是________。
(2)抓挠引起皮肤上的触觉、痛觉感受器________,有效________痒觉信号的上传,因此痒觉减弱。
(3)用组胺刺激正常小鼠和PTEN基因敲除小鼠的皮肤,结果如下图。据图推测PTEN蛋白的作用是________机体对外源致痒剂的敏感性。已知PTEN基因敲除后,小鼠DRG中的TRPV1蛋白表达显著增加。用组胺刺激PTEN基因和TRPV1基因双敲除的小鼠,据图中结果推测TRPV1蛋白对痒觉的影响是________。
四、综合题
9.(2022·海南·统考高考真题)人体运动需要神经系统对肌群进行精确的调控来实现。肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种神经肌肉退行性疾病,患者神经肌肉接头示意图如下。回答下列问题。
(1)轴突末梢中突触小体内的Ach通过____________方式进入突触间隙。
(2)突触间隙的Ach与突触后膜上的AchR结合,将兴奋传递到肌细胞,从而引起肌肉____________,这个过程需要____________信号到____________信号的转换。
(3)有机磷杀虫剂(OPI)能抑制AchE活性。OPI中毒者的突触间隙会积累大量的__________,导致副交感神经末梢过度兴奋,使瞳孔_________。
(4)ALS的发生及病情加重与补体C5(一种蛋白质)的激活相关。如图所示,患者体内的C5被激活后裂解为C5a和C5b,两者发挥不同作用。
①C5a与受体C5aR1结合后激活巨噬细胞,后者攻击运动神经元而致其损伤,因此C5a-C5aR1信号通路在ALS的发生及病情加重中发挥重要作用。理论上使用C5a的抗体可延缓ALS的发生及病情加重,理由是__。
②C5b与其他补体在突触后膜上形成膜攻击复合物,引起Ca2+和Na+内流进入肌细胞,导致肌细胞破裂,其原因是____________________________。
10.(2019·浙江·统考高考真题)以实验动物蛙为材料,开展神经系统结构与功能的研究。(要求与说明:简要写出实验思路,具体实验操作过程不作要求,实验条件适宜)
回答下列问题:
(1)关于反射弧分析的实验及有关问题如下:为验证脊蛙屈腿反射(属于屈反射)的反射弧是完整的,实验思路是用1%H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖,出现屈腿,说明反射弧完整。验证刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的实验思路是_________________________。刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的主要原因有__________、__________。若某反射从刺激感受器到效应器出现反应的时间比屈腿反射的长,其主要原因是____________________。若用5%H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖后,再用1%H2SO4溶液刺激该趾尖,没有观察到屈腿,其原因是___________。
(2)神经细胞和肌肉细胞的细胞内Na+浓度均低于细胞外,K+浓度均高于细胞外,但这两种细胞内的Na+浓度不同,K+浓度也不同。实验证明蛙下肢的一条肌肉直接与该肌肉相连的神经接触,引起该肌肉收缩,其主要原因是___________。若取上述一段神经,用某种药物处理阻断了Na+通道,然后刺激该神经,其动作电位将___________。
(3)将蛙坐骨神经纤维置于生理溶液中,测得其静息膜电位为–70mv。若在一定范围内增加溶液中的K+浓度,并测量膜电位变化。预测实验结果(坐标曲线图形式表示实验结果)。___________。
11.(2021·浙江·统考高考真题)为探究酒精对动物行为的影响,某中学生物兴趣小组进行了以下系列实验。
实验材料:蟾蜍坐骨神经-腓肠肌标本,间脑蟾蜍,小滤纸片,任氏液,0.1% 、0.2%和 1%酒精,去甲肾上腺素(noradrenaline,NA),酚妥拉明(phentolamine,PT),1%硫酸溶液等。
(要求与说明:间脑蟾蜍是指切除了大脑和部分间脑、相关机能正常的蟾蜍;任氏液为两栖类的生理盐水;3 种酒精浓度分别对应人血液中轻度、中度和重度酒精中毒的浓度;酒精、NA和 PT均用任氏液配制;NA是一种神经递质;PT是NA受体的抑制剂。实验条件适宜)
实验过程与结果或结论:
过程
结果或结论
实验1
①取蟾蜍坐骨神经-胖肠肌标本,分别检测动作电位大小、动作电位传导速率和肌肉收缩张力;②以1%酒精连续滴加标本5min 后,再分别检测上述指标。
结果:
结论:________________________。
实验2
①用1%硫酸刺激间脑蟾蜍一侧后肢的中趾趾端,测定屈反射时长,然后用任氏液清洗后肢和间脑断面;②分别用含有50 μL的任氏液、不同浓度酒精的小滤纸片处理间脑断面,每次处理后重复①。
结果的记录表格:________________。
结论:酒精会显著延长屈反射时长,其数值随酒精浓度升高而变大。
为了进一步研究酒精延长屈反射时长的机理,选取实验2中某一浓度的酒精用于实验3。
实验3
①取5组间脑蟾蜍,用任氏液、NA、PT 和酒精等处理;②用1%硫酸刺激间脑蟾蜍一侧后肢的中趾趾端,测定屈反射时长
结论:NA 与其受体结合,显著延长间脑蟾蜍的屈反射时长;酒精通过NA受体参与的途径,显著延长间脑蟾蜍的屈反射时长。
回答下列问题:
(1)实验1结果可得出的结论是_________________。
(2)设计用于记录实验2 结果的表格______________________
(3)依据实验2、3 的结论,实验3 的分组应为;
A组:任氏液;
B组:_____________________;
C组:_________________________;
D组:______________________;
E组:________________________。
(4)酒后驾车属于危险的驾驶行为,由本实验结果推测其可能的生物学机理是__________。
12.(2021·湖北·统考高考真题)神经元是神经系统结构、功能与发育的基本单元。神经环路(开环或闭环)由多个神经元组成,是感受刺激、传递神经信号、对神经信号进行分析与整合的功能单位。动物的生理功能与行为调控主要取决于神经环路而非单个的神经元。
秀丽短杆线虫在不同食物供给条件下吞咽运动调节的一个神经环路作用机制如图所示。图中A是食物感觉神经元,B、D是中间神经元,C是运动神经元。由A、B和C神经元组成的神经环路中,A的活动对吞咽运动的调节作用是减弱C对吞咽运动的抑制,该信号处理方式为去抑制。由A、B和D神经元形成的反馈神经环路中,神经信号处理方式为去兴奋。
回答下列问题:
(1)在食物缺乏条件下,秀丽短杆线虫吞咽运动___________(填“增强”“减弱”或“不变”);在食物充足条件下,吞咽运动___________(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(2)由A、B和D神经元形成的反馈神经环路中,信号处理方式为去兴奋,其机制是___________。
(3)由A、B和D神经元形成的反馈神经环路中,去兴奋对A神经元调节的作用是___________。
(4)根据该神经环路的活动规律,___________(填“能”或“不能”)推断B神经元在这两种条件下都有活动,在食物缺乏条件下的活动增强。
13.(2022·浙江·统考高考真题)坐骨神经由多种神经纤维组成,不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅值(即大小变化幅度)可以叠加;单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。
欲研究神经的电生理特性,请完善实验思路,分析和预测结果(说明:生物信号采集仪能显示记录电极处的电位变化,仪器使用方法不要求;实验中标本需用任氏液浸润)。
(1)实验思路:
①连接坐骨神经与生物信号采集仪等(简图如下,a、b为坐骨神经上相距较远的两个点)。
②刺激电极依次施加由弱到强的电刺激,显示屏1上出现第一个动作电位时的刺激强度即阈刺激,记为Smin。
③____________,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax。
(2)结果预测和分析:
①当刺激强度范围为____________时,坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。
②实验中,每次施加电刺激的几乎同时,在显示屏上都会出现一次快速的电位变化,称为伪迹,其幅值与电刺激强度成正比,不影响动作电位(见图)。伪迹的幅值可以作为___________的量化指标;伪迹与动作电位起点的时间差,可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上__________所需的时间。伪迹是电刺激通过________传导到记录电极上而引发的。
③在单根神经纤维上,动作电位不会因传导距离的增加而减小,即具有__________性。而上述实验中a、b处的动作电位有明显差异(如图),原因是不同神经纤维上动作电位的__________不同导致b处电位叠加量减小。
④以坐骨神经和单根神经纤维为材料,分别测得两者的Smin和Smax。将坐标系补充完整,并用柱形图表示两者的Smin和Smax相对值。__________
参考答案:
1.A
【分析】神经纤维未受到刺激时,细胞膜内外的电荷分布情况是外正内负,当某一部位受刺激时,其膜电位变为外负内正。在反射弧中,兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
【详解】A、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;
B、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;
C、反射弧中,兴奋在神经纤维的传导是单向的,由轴突传导到轴突末梢,即向右传播出去,C正确;
D、将电表的两个电极置于③④处时,由于会存在电位差,指针会发生偏转,D正确。
故选A。
2.A
【分析】据图分析可知,TTX阻断钠通道,从而阻断了内向电流,说明内向电流与钠通道有关;TEA阻断钾通道,从而阻断了外向电流,说明外向电流与钾通道有关。
【详解】A、据分析可知,TEA处理后,阻断了外向电流,只有内向电流存在,A正确;
B、据分析可知,TEA阻断钾通道,从而阻断了外向电流,说明外向电流与钾通道有关,B错误;
C、据分析可知,TTX阻断钠通道,从而阻断了内向电流,内向电流消失,C错误;
D、据分析可知,内向电流与钠通道有关,神经细胞内,K+浓度高,Na+浓度低,内向电流结束后,神经纤维膜内Na+浓度依然低于膜外,D错误。
故选A。
【点睛】
3.B
【分析】神经纤维未受到刺激时,K+外流,维持静息电位,细胞膜内外的电荷分布情况是外正内负;当某一部位受刺激时,Na+内流,产生动作电位,其膜电位变为外负内正。
【详解】A、神经细胞在静息状态时,K+通道打开,K+外流,维持细胞膜外正内负的电位,A错误;
B、神经细胞受到刺激后,神经纤维膜对钠离子通透性增加,使得刺激点处膜两侧的电位表现为内正外负,该部位与相邻部位产生电位差而发生电荷移动,形成局部电流,B正确;
C、神经递质通过胞吐从突触前膜释放到突触间隙,不需要载体蛋白的协助,C错误;
D、在神经-肌肉突触中,突触前膜释放的递质可作用于肌肉细胞,D错误;
故选B。
4.C
【分析】静息电位的产生和维持是由于钾离子通道开放,钾离子外流,使神经纤维膜外电位高于膜内,表现为外正内负;动作电位的产生和维持机制是钠离子通道开放,钠离子内流,使神经纤维膜内电位高于膜外,表现为外负内正。
【详解】神经纤维形成静息电位的主要原因钾离子通道打开,钾离子外流,A错误;
bc段动作电位产生的主要原因是细胞膜上的钠离子通道开放,Na+内流造成的,属于协助扩散,不消耗能量,B错误;
cd段是动作电位恢复到静息电位的过程,该过程中Na+通道多处于关闭状态,K+通道多处于开放状态,C正确;
在一定范围内,动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大,而刺激强度较小时是不能产生动作电位的,D错误。
【点睛】本题考查神经细胞膜电位变化的相关知识,意在考查学生的识图能力和判断能力,运用所学知识综合分析问题的能力,对于静息电位和动作电位的产生和维持机制的理解是本题考查的重点。
5.B
【分析】兴奋在两个神经元之间传递是通过突触进行的,突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成,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,进入突触间隙,作用于突触后膜上的特异性受体,引起下一个神经元兴奋或抑制。
【详解】A、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;
B、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;
C、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;
D、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。
故选B。
6.ACD
【分析】兴奋在神经元之间的传递是单向,只能由突触前膜作用于突触后膜。突触的类型包括轴突—树突型和轴突—细胞体型。
【详解】A、兴奋在神经元之间的传递方向为轴突到树突或轴突到细胞体,则图中兴奋在环路中的传递顺序是①→②→③→②,A错误;
B、M处无论处于静息电位还是动作电位,都是膜外的Na+浓度高于膜内,B正确;
C、信息在环路中循环运行,使神经元活动的时间延长,则N处突触前膜释放兴奋性神经递质,C错误;
D、神经递质与相应受体结合后发挥作用被灭活,不进入突触后膜内发挥作用,D错误。
故选ACD。
【点睛】
7. 将神经纤维分别置于K+浓度依次提高的生理溶液b、c中,测定其静息电位,并记录
溶液K*、Na*浓度升高对膜电位影响示意图 细胞外Na+浓度提高,膜内外的浓度差增大,兴奋时,Na+通过Na+通道内流加快,导致动作电位增大 主动转运 减少 传入和传出
【分析】静息电位是指细胞膜未受刺激时,存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差。动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。动作电位的形成条件:①细胞膜两侧存在离子浓度差,细胞膜内钾离子浓度高于细胞膜外,而细胞外钠离子、钙离子、氯离子高于细胞内,这种浓度差的维持依靠离子泵的主动转运。(主要是钠-钾泵(每3个Na+流出细胞, 就有2个K+流入细胞内。即:Na+∶K+ =3∶2)的转运)。②细胞膜在不同状态下对不同离子的通透性不同,例如,安静时主要允许钾离子通透,而去极化到阈电位水平时又主要允许钠离子通透。
【详解】(1)本实验的自变量是钾离子和钠离子的浓度,因变量是静息电位和动作电位的影响,因此,本实验需要有前测(如组1),组2:将神经纤维分别置于钾离子浓度依次提高的生理溶液b、c中,测定其静息电位,并记录。组3:将神经纤维置于钠离子浓度依次提高的生理溶液d、e中,测动作电位,并记录。
(2)实验结果要求以柱状图的形式呈现。画图要求:注意横纵坐标的标识,横坐标为离子浓度,纵坐标为膜电位(mV),柱状图应该有图的名称和图例,另外注意标注组别(a、b、c、d、e)。结果分析:溶液中钾离子浓度提高,静息电位的绝对值下降,溶液中钠离子浓度提高,动作电位的峰值上升,结果如图所示。
(3)①组3的结果分析:细胞外钠离子浓度提高,膜内外的浓度差增大,兴奋时,钠离子通过钠离子通道内流加快,导致动作电位增大。
②神经细胞在兴奋时钠离子内流(易化扩散),能够产生动作电位,因此,神经细胞始终要维持膜外钠离子浓度高、膜内钠离子浓度低的状态,现将放射性24Na+注入静息的神经细胞内,在生理溶液中检测到放射性,因此,这种转运方式属于主动转运。用抑制酶活性的药物处理神经细胞,会抑制细胞中载体蛋白的合成和能量的释放,因此会使24Na+外流量减少。
③刺激蛙的坐骨神经,在反射中枢检测到动作电位,观察到腓肠肌收缩,说明坐骨神经中含有传入神经和传出神经,传至腓肠肌引起肌肉收缩。
【点睛】本题要求学生在理解静息电位和动作电位产生原理的基础上进行实验设计,要求学生有一定的实验设计能力,并能预测、分析实验结果,意在培养学生严密的科学思维和严谨的科学态度。
8.(1) 大脑皮层 不属于 电信号(神经冲动) 神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜
(2) 兴奋 抑制
(3) 减弱 促进痒觉的产生
【分析】1、神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,故兴奋在神经元之间只能单向传递。
2、分析题意,本实验的目的是探究PTEN蛋白的作用,则实验的自变量是PTEN等基因的有无,因变量是小鼠的痒觉,可通过抓挠次数进行分析。
(1)
所有感觉的形成部位均是大脑皮层,故机体在大脑皮层产生痒觉;反射的完成需要经过完整的反射弧,机体产生痒觉没有经过完整的反射弧,不属于反射;兴奋在神经纤维上以电信号(神经冲动)的形式双向传导;由于由于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,故兴奋在神经元之间只能单向传递。
(2)
抓挠行为会引起皮肤上的触觉、痛觉感受器兴奋,有效抑制痒觉信号的上传,因此痒觉减弱。
(3)
分析题意,本实验的自变量是PTEN和TRPV1基因的有无,因变量是30分钟内抓挠次数,据图可知,与正常小鼠相比,PTEN基因敲除小鼠的抓挠次数明显增加,说明PTEN基因缺失会增加小鼠的抓挠次数,即增加小鼠对痒觉的敏感性,据此推测PTEN基因控制合成的PTEN蛋白是减弱机体对外源致痒剂的敏感性,进而抑制小鼠的痒觉;而PTEN基因和TRPV1基因双敲除的小鼠与正常小鼠差异不大,说明TRPV1基因缺失可减弱PTEN缺失基因的效果,即会抑制小鼠痒觉的产生,即TRPV1基因控制合成的TRPV1蛋白可促进痒觉的产生。
9.(1)胞吐
(2) 收缩 化学 电
(3) Ach 收缩加剧
(4) C5a的抗体能与C5a发生特异性结合,从而使C5a的抗体不能与受体C5aR1结合,不能激活巨噬细胞,减少对运动神经元的攻击而造成的损伤 Ca2+和Na+内流进入肌细胞,会增加肌细胞内的渗透压,导致肌细胞吸水增强,大量吸水会导致细胞破裂
【分析】兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递,突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜,其具体的传递过程为:兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时,突触小泡释放递质(化学信号),递质作用于突触后膜,引起突触后膜产生膜电位(电信号),从而将兴奋传递到下一个神经元。由于递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,因此神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。
(1)
突触小体内的Ach存在突触小泡内,通过胞吐的方式进入突触间隙。
(2)
Ach为兴奋性递质,突触间隙的Ach与突触后膜上的AchR结合,将兴奋传递到肌细胞,从而引起肌肉收缩,这个过程中可将Ach携带的化学信号转化为突触后膜上的电信号。
(3)
AchE能将突触间隙中的Ach分解,若有机磷杀虫剂(OPI)能抑制AchE活性,则导致突触间隙中的Ach分解速率减慢,使突触间隙中会积累大量的Ach,导致副交感神经末梢过度兴奋,使瞳孔收缩加剧。
(4)
①C5a的抗体可与C5a发生特异性结合,使C5a不能与受体C5aR1结合,进而不能激活巨噬细胞,降低对运动神经元的攻击而导致的损伤,因此可延缓ALS的发生及病情加重。
②C5b与其他补体在突触后膜上形成膜攻击复合物,引起Ca2+和Na+内流进入肌细胞,大量离子的进入导致肌细胞渗透压增加,从而吸水破裂。
10. 用l%H2SO4溶液刺激该蛙一侧后肢的趾尖,测定刺激感受器开始到出现屈腿的时间,有时间差,说明不是同时发生的 兴奋通过突触的传递需要时间 兴奋在神经元上的传导需要时间 组成该反射弧的神经元级数比屈腿反射的多 感受器受损 神经和肌肉是两种不同的组织,存在电位差 无法产生
【分析】1、兴奋在神经纤维上的传导的过程
①静息状态时,Na+通道关闭,K+通道打开,K+外流(导致膜外阳离子多),产生外正内负的膜电位。
②兴奋时,Na+通道打开,K+通道关闭,Na+内流(导致膜内阳离子多)产生内正外负的膜电位变化。
③神经元的兴奋部位和未兴奋部位之间由于存在电势差而形成局部电流,局部电流又刺激临近未兴奋部位产生一次兴奋。
2、兴奋传递的过程
兴奋传导至突触小体,使突触前膜内的突触小泡释放神经递质进入突触间隙,神经递质与突触后膜上的特异性受体结合,导致突触后膜产生一次膜电位的变化。
【详解】(1)要验证刺激感受器与产生屈腿不是同时,可测定刺激感受器(1%H2SO4溶液刺激该蛙一侧后肢的趾尖)到效应器出现反应(屈腿)的时间,有时间差说明不是同时发生。由于兴奋在神经纤维上的传导以电信号的形式,而兴奋在神经元间的传导通过突触的传递,传递速度相对较慢,兴奋在反射弧中的传递需要时间。因此,从刺激感受器与产生屈腿存在时间差。由上一个问题的分析可知,组成反射弧的神经元数量越多,兴奋传递所需要的时间越长。因此,根据“若某反射从刺激感受器到效应器出现反应的时间比屈腿反射的长”可推测该反射的反射弧的神经元级数比屈腿反射的多。提高H2SO4溶液的浓度,再恢复H2SO4溶液的浓度,不再出现屈腿现象,可推测感受器受损。
(2)由“这两种细胞内的Na+浓度不同,K+浓度也不同”可知,神经组织和肌肉组织间存在电位差。用药物处理阻断了Na+通道,刺激该神经时,Na+通道无法打开,阻断了Na+内流,因此无法产生动作电位。
(3)静息状态时,Na+通道关闭,K+通道打开,K+外流(导致膜外阳离子多),产生外正内负的膜电位。若在一定范围内增加溶液中的K+浓度,细胞内外的浓度差减小,K+外流减少,静息膜电位绝对值减少。实验结果如下图所示:
【点睛】掌握反射弧的结构、兴奋在神经纤维和神经元间的传导和传递过程,结合题意进行分析解答。
11. 离体条件下,施加1%酒精,对神经肌肉接点、肌肉收缩功能没有显著影响 表 不同浓度酒精对间脑蟾蜍屈反射时长的影响
处理因素
空白对照
任氏液
0.1%酒精
0.2%酒精
1% 酒精
屈反射时长
NA PT NA +PT 酒精+ PT 酒精显著延长屈反射时长,酒后驾车导致司机反应迟钝
【分析】蛙的坐骨神经-腓肠肌标本维持其离体组织正常活动所需的理化条件比较简单,易于建立和控制。因此,在实验中常用蟾蜍或蛙的坐骨神经-腓肠肌标本来观察兴奋与兴奋性、刺激与肌肉收缩等基本生命现象和过程。
【详解】(1)从实验1的结果直方图中可以看出,对蟾蜍坐骨神经-腓肠肌标本使用1%酒精连续滴加标本5min处理后,动作电位大小、动作电位传导速率、肌肉收缩张力的相对值与处理前的相对值基本相同。说明在离体条件下,施加1%酒精,对神经肌肉接点、肌肉收缩功能没有显著影响。
(2)根据实验2的结论“酒精会显著延长屈反射时长,其数值随酒精浓度升高而变大”,可以推导出实验2的自变量是不同浓度酒精,因变量是间脑蟾蜍屈反射的时长。由于题干明确3种浓度的酒精均用任氏液配置,所以除空白对照外,还应增加一组使用任氏液的实验,以排除任氏液的影响。表格设计如下:
(3)因为酒精、NA和PT均用任氏液配制,所以实验应设置只使用任氏液作为对照组,屈反射时间短;同时还要设置使用NA(神经递质)、PT(NA受体抑制剂)和NA+PT的三个实验组,当实验结果为NA组屈反射时间长,PT组屈反射时间短。而NA、PT同时使用屈反射时间也较短,可能是由于PT是NA受体的抑制剂,会导致PT与NA受体结合,使NA无法起到作用。这样才能得出“NA与其受体结合,显著延长间脑蟾蜍的屈反射时长”的结论。还要再设置酒精+PT的实验组,若实验结果与NA+PT组相同,这才能说明酒精具有类似NA的作用,进而才能得出“酒精通过NA受体参与的途径,显著延长间脑蟾蜍的屈反射时长”的结论。
(4)根据实验3的结论“酒精通过NA受体参与的途径,显著延长间脑蟾蜍的屈反射时长”所以酒后驾车会导致司机反应迟钝,属于危险的驾驶行为。
【点睛】动物生理的实验设计最能够考查考生的生物学素养,要通过对比分析实验结果(因变量)的差距,分析自变量的作用。不光要具备由“结果推导出结论的能力”,同时还要具备逆推的能力,能够“由结论反推实验的设计”。
12.(1) 减弱 增强
(2)A神经元的活动对B神经元有抑制作用,使D神经元的兴奋性降低,进而使A神经元的兴奋性下降
(3)抑制
(4)能
【分析】据图可知,在食物充足条件下,A神经元对B神经元抑制作用增强,B神经元活动减弱,B神经元使C、D兴奋作用弱,从而使C、D神经元活动增强,C神经元能使吞咽运动抑制作用弱,因此吞咽运动进行。在食物缺乏条件下,A神经元对B神经元抑制作用弱,B神经元活动增强,B神经元使C、D兴奋作用弱,从而使C、D神经元活动减弱,C神经元能使吞咽运动抑制作用弱,因此吞咽运动被抑制,吞咽运动减弱。
【详解】(1)据分析可知,在食物缺乏条件下,A的活动增强C对吞咽运动的抑制,因此秀丽短杆线虫吞咽运动减少。在食物充足条件下,A的活动减弱C对吞咽运动的抑制,吞咽运动增强。
(2)据图可知,由A、B和C神经元形成的吞咽运动增强或者减弱时,需要对其进行调节,去兴奋实际上属于一种反馈调节,A神经元的活动对B神经元有抑制作用,使C神经元兴奋性降低的同时也使D神经元的兴奋性降低,进而使A神经元的兴奋性下降,从而使吞咽运动向相反方向进行。
(3)据(2)分析可知,由A、B和D神经元形成的反馈神经环路中,最终使A神经元的兴奋性下降,也就是去兴奋对A神经元调节的作用是抑制。
(4)据分析可知,在食物充足条件下,A神经元对B神经元抑制作用增强,B神经元活动减弱,在食物缺乏条件下,A神经元对B神经元抑制作用弱,B神经元活动增强,因此可以推断B神经元在这两种条件下都有活动,在食物缺乏条件下的活动增强。
【点睛】本题考查神经调节的等知识,意在考查考生能理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系,能从材料中获取有效的生物学信息,运用所学知识与观点,通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理,做出合理判断或得出正确结论的能力;具有对一些生物学问题进行初步探究的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。
13.(1)在阈刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激
(2) 小于Smax且不小于Smin 电刺激强度 Na+通道开放 任氏液 不衰减 传导速率
【分析】1、神经干是多根神经纤维组成的神经纤维束,神经干细胞的动作电位是多个细胞电变化的代数叠加。而每根神经纤维的兴奋性不同,引起它们兴奋所需的阈强度不同,刺激强度较小时兴奋性高的神经首先被兴奋,随着刺激强度的增大兴奋性较低的神经也逐渐被兴奋,在一定范围内改变刺激强度会改变被兴奋的神经根数,它们叠加到一起的动作电位幅值就会改变。
2、单根神经纤维所产生的动作电位,反映出"全或无"定律,即动作电位不论以何种刺激方式产生,但刺激必须达到一定的阈值方能出现;阈下刺激不能引起任何反应——"无",而阈上刺激则不论强度如何,一律引起同样的最大反应——"全"。
(1)
据题意可知,本实验要研究神经的电生理特性,坐骨神经由多种神经纤维组成,在一定范围内改变刺激强度会改变被兴奋的神经根数,它们叠加到一起的动作电位幅值就会改变,因此在阈刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax。
(2)
①是出现第一个动作电位时的刺激强度即阈刺激,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax,因此当刺激强度范围为小于Smax且不小于Smin时,坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。
②实验中,每次施加电刺激的几乎同时,在显示屏上都会出现一次快速的电位变化,称为伪迹,伪迹的幅值可以作为电刺激强度的量化指标。受到刺激时,神经纤维膜上钠离子的通道开放,会出现动作电位,伪迹与动作电位起点的时间差,可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上钠离子通道开放所需的时间。实验中的标本需要任氏液浸润,因此伪迹是电刺激通过任氏液传导到记录电极上而引发的。
③在单根神经纤维上,动作电位不会因传导距离的增加而减小,即具有不衰减性。不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,上述实验中a、b处的动作电位有明显差异,原因是不同神经纤维上动作电位的传导速率不同导致b处电位叠加量减小。
④坐骨神经是由多种神经纤维组成,不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅值(即大小变化幅度)可以叠加;单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。因此坐骨神经的Smin和Smax不同,单根神经纤维的Smin和Smax相同,即:
【点睛】本题考查兴奋传导的实验的相关知识,意在考查学生能从题干中提取有效信息并结合这些信息,运用所学知识与观点,通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理,做出合理的判断或得出正确结论的能力。
相关试卷
这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第八章动物和人体生命活动的调节微专题11兴奋传导与传递的相关实验探究题型3兴奋传导和传递的实验探究,共3页。试卷主要包含了电刺激法探究兴奋的传导和传递,药物阻断法探究兴奋的传导和传递等内容,欢迎下载使用。
这是一份2023届高考生物二轮复习兴奋传导与传递的相关实验探究作业含答案,共13页。试卷主要包含了在神经纤维等内容,欢迎下载使用。
这是一份五年2018-2022高考生物真题按知识点分类汇编56-神经调节-兴奋在神经元之间的传递(含解析),共38页。试卷主要包含了单选题,多选题,综合题,实验题等内容,欢迎下载使用。