2024届高考生物一轮总复习第八单元动物生命活动的调节第5讲神经调节中膜电位变化分析与相关实验探究教师用书
展开第 5 讲 神经调节中膜电位变化分析与相关实验探究
神经调节是高考的高频考点,其中膜电位的测定和膜电位变化分析,设计实验探究兴奋在神经纤维上或神经元之间的传导与传递特点,构建模型判断反射弧中的传入和传出神经以及探究反射弧中各部分的作用等,都是高考的重要命题点,在历年高考中都有所呈现。本讲针对这些常考点予以深入研析,有助于考生贯通知识联系,提高考生的综合分析能力。
1.(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:选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;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。
2.(2020·浙江7月选考)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。
解析:根据题干信息可知,本实验研究神经细胞膜外K+浓度升高对静息电位的影响和Na+浓度升高对动作电位的影响。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则等。(1)实验思路中,组1(生理溶液编号为a)是对照组,测得神经纤维的静息电位和刺激后的动作电位;组3是实验组,测得Na+浓度提高(生理溶液编号为d、e)情况下刺激后的动作电位;因此推断,组2测得K+浓度提高情况下的静息电位,生理溶液的编号应该为b、c。(2)依据题干信息可知,a组的静息电位是-70 mV,动作电位的峰值是+30 mV。静息电位的产生依靠K+外流(K+通过K+通道进行易化扩散),当溶液中的K+浓度升高时,膜内外的K+浓度差变小,静息电位的绝对值变小,因此相对于生理溶液a,生理溶液b、c中神经纤维的静息电位绝对值逐渐减小;动作电位的去极化和反极化过程依靠Na+内流(Na+通过Na+通道进行易化扩散),当溶液中的Na+浓度升高时,膜内外的Na+浓度差变大,兴奋时,Na+内流的量相对增多,动作电位峰值变大,因此相对于生理溶液a,生理溶液d、e中神经纤维的动作电位峰值逐渐增大。(3)②生理溶液中的Na+浓度大于神经细胞内的浓度,放射性同位素24Na+逆浓度梯度从神经细胞内进入生理溶液,该跨膜运输方式是主动转运,需要载体蛋白的参与和消耗能量。用抑制酶活性的药物处理神经细胞,会使细胞呼吸强度下降,产生的ATP减少,主动转运减弱,24Na+外流量减少。③刺激脊蛙的坐骨神经,在反射中枢测到动作电位,说明其具有传入神经,观察到腓肠肌收缩,说明其具有传出神经。因此,坐骨神经中有传入和传出神经。
答案:(1)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
(2)如图:
(3)①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 ②主动转运 减少 ③传入和传出
3.(2018·海南高考)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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)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,则说明________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)捣毁乙的脊髓,再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾,________(填“能”或“不能”)出现屈肌反射,原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(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。其原因是剥去皮肤导致反射弧的感受器缺失。(2)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,则说明传入神经结构和功能完整是完成反射活动所必需的。(3)捣毁乙的脊髓,再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾,不能出现屈肌反射,原因是反射弧的神经中枢被破坏。
答案:(1)剥去皮肤导致反射弧的感受器缺失
(2)传入神经结构和功能完整是完成反射活动所必需的 (3)不能 反射弧的神经中枢被破坏
知能集成(一) 膜电位变化与电流表指针偏转的模型构建及应用
1.膜电位测量的两种方法
2.电流表指针的偏转问题
(1)电流表指针偏转的原理。
图中a点受刺激产生动作电位“”,动作电位沿神经纤维传导依次通过“a→b→c右侧”时灵敏电流表的指针变化细化图:
(2)在神经纤维上电流表指针偏转问题。
(3)在神经元之间电流表指针偏转问题。
[典例] 神经细胞外的Ca2+对Na+的内流具有竞争性抑制作用,称为膜屏障作用,该机制能使神经细胞保持正常的兴奋性。研究小组展开相关研究工作,请回答下列问题:
(1)血钙较低,肌肉易抽搐痉挛,其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为验证膜屏障作用,研究小组首先用含有Ca2+、Na+、K+等离子的培养液培养蛙的坐骨神经—腓肠肌标本,对坐骨神经施加一定刺激,获得膜电位变化的模型(图1)。然后降低培养液中Ca2+的浓度,其他条件不变,重复实验。
①图1曲线的获得,应采取图2中________所示的连接方式。若是图2中另一种连接方式,请画出理论上所获得的膜电位变化曲线。
②为达实验目的,实验过程中,研究小组还需要测定____________________________。
(3)验证膜屏障作用后,研究小组去除培养液中全部的Ca2+,其他条件不变,然后对坐骨神经施加一定刺激,结果虽然神经纤维上能发生动作电位,但是腓肠肌未收缩。对轴突末梢的研究发现,其膜上有Ca2+的运输通道,突触小体中也有一定数量的突触小泡。据此推测Ca2+的作用是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] (1)血钙较低,肌肉易抽搐痉挛,其原因是Ca2+较少,对Na+内流的抑制作用减弱,神经细胞的兴奋性过强,很容易产生兴奋而使肌肉收缩。(2)①由图1可知,应采取图2中的Ⅱ所示的连接方式。如果是图2中另一种连接方式,刚开始时电位差为0,后来发生两次膜电位的偏转,所获得的膜电位变化曲线具体见答案。②为达实验目的,实验过程中,研究小组还需要测定膜内Na+含量的变化。Na+的变化是动作电位形成的标志。(3)据题干信息可推测Ca2+的作用是促进突触小泡和突触前膜融合,以释放神经递质。
[答案] (1)Ca2+较少,对Na+内流的抑制作用减弱,神经细胞的兴奋性过强,很容易产生兴奋而使肌肉收缩 (2)①Ⅱ 如图所示 ②膜内Na+含量的变化 (3)促进突触小泡和突触前膜融合,以释放神经递质
在电流表两个指针都放在膜外或膜内的情况下,若两个电极先后兴奋,则电流表指针发生两次方向相反的偏转;若两个电极同时兴奋,则电流表指针不发生偏转;若两个电极只有一个发生兴奋,则电流表指针发生一次偏转。
[针对训练]
1.某生物实验小组研究兴奋在神经纤维上的传导以及在神经元a、b之间传递的情况(说明:L1和L2距离相等,电流计①两微电极的中点为a3,电流计②两微电极分别位于a、b神经元上)。下列相关叙述正确的是( )
A.分别适宜刺激神经元a上的四点,电流计①的指针均发生2次方向相反的偏转
B.分别适宜刺激神经元a上的四点,电流计②的指针均发生2次方向相反的偏转
C.适宜刺激a4点时,指针发生第二次偏转的时间为电流计①的晚于电流计②
D.a1点受适宜刺激后,兴奋在神经元a与b之间发生电信号→化学信号的转化
解析:选B 若刺激电流计①两微电极的中点a3点,兴奋同时到达两微电极,电流计①的两个微电极将同时发生兴奋,指针不会发生偏转,A错误;兴奋在神经
元之间是单向传递的,分别刺激神经元a上的四点,电流计②的指针均发生2次方向相反的偏转,B正确;由于兴奋在神经纤维上传导的速度快于兴奋在神经元之间的传递速度,刺激a4点时,电流计①的指针发生第二次偏转的时间一般要早于电流计②,C错误;兴奋在神经元之间以化学信号进行传递,兴奋在突触处的转化为电信号→化学信号→电信号,D错误。
2.制备蛙的坐骨神经腓肠肌标本,在坐骨神经b,c处分别放置一个电极,将它们连接到同一电表上,如图甲所示,在a处给予适宜强度的电刺激,记录到电位变化如图乙所示。以下叙述正确的是( )
A.图乙可以证明b,c两处存在静息电位
B.图乙d处电位表示图甲b处膜内外电位差为零
C.图乙记录了图甲b处的Na+流至c处的过程
D.图乙反映兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导
解析:选D 图乙不能证明b,c两处静息电位的存在,A错误;图乙d处电位表示图甲b处膜内外电位差为负值(静息电位),B错误;图乙记录了图甲a处给予适宜强度的电刺激,电流计指针会发生反向的两次偏转,C错误;图乙反映出刺激a处产生动作电位并沿神经纤维传导的过程,D正确。
知能集成(二) 与神经调节有关的实验分析和探究
1.“切断实验法”判断传入神经与传出神经
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。
2.“药物阻断”实验
探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上传导,还是阻断在突触处传递,可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处,依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。
3.“电刺激法”探究反射弧中兴奋传导的特点
模型图示 | |
(1)兴奋在神经纤维上传导的探究。 [方法设计] 电刺激图中①处,观察A的变化,同时测量②处的电位有无变化。 [结果分析] 电刺激①处→A有反应 (2)兴奋在神经元之间传递的探究。 [方法设计] 先电刺激图中①处,测量③处电位变化;再电刺激③处,测量①处的电位变化。 [结果分析] ①③都有电位变化→双向传递;只有①处电位有变化→单向传递(且传递方向为③→①) |
[典例] 神经系统及体液在人体内环境稳态的维持中起重要作用,请回答下列问题:
(1)②为____________(填“传入神经”或“传出神经”),判断的理由是________________________________________________________________________。
(2)反射活动中反射弧中兴奋的传递是单向的,这一方向性由图中________(填序号)所决定。
(3)体内CO2浓度升高时会使人体呼吸中枢兴奋而导致呼吸加快,属于______________调节。
(4)人体感染某些病毒后经常出现发热症状,原因之一是细胞因子刺激了下丘脑的____________中枢,使有关腺体分泌的肾上腺素和______________的量增加,从而使产热增加。
(5)图中,如果用a电极刺激,c处无电位变化,骨骼肌不收缩,则表明____________一定受损;如果用b电极刺激,骨骼肌不收缩,则表明____________受损。
[解析] (1)②是传入神经,因为上面有神经节,且脊髓灰质内的突触结构能得出信号是从②传到④。(2)兴奋在反射弧中传递是单向的,原因是兴奋在突触处传递是单向的,突触前膜释放神经递质到突触间隙,神经递质与突触后膜上的受体结合,使突触后膜发生电位变化,由图中的③所决定。(3)CO2浓度升高时会刺激脑干中的呼吸中枢,使呼吸加快,排出多余的CO2,该过程的调节方式是神经—体液调节。(4)人体感染病毒后经常出现发热症状,是因为细胞因子刺激了下丘脑的体温调节中枢,使有关腺体分泌的肾上腺素和甲状腺激素增加,产热增加。(5)据图可知,①②③④⑤分别是感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。用a电极刺激,电流表指针不变化,骨骼肌不收缩,说明传出神经受损,若用b电极刺激时骨骼肌不收缩,说明骨骼肌受损。
[答案] (1)传入神经 有神经节、根据脊髓灰质内的突触结构、根据脊髓灰质结构 (2)③ (3)神经—体液 (4)体温调节 甲状腺激素 (5)传出神经 骨骼肌
[针对训练]
将蛙脑破坏,保留脊髓,做蛙心静脉灌注,以维持蛙的基本生命活动。暴露蛙左后肢屈反射的传入神经和传出神经,分别连接电位计ⓐ和ⓑ。将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后,电位计ⓐ和ⓑ有电位波动,出现屈反射。下图为该反射弧结构示意图。
(1)用简便的实验验证兴奋能在神经纤维上双向传导,而在反射弧中只能单向传递。
(2)若在灌注液中添加某种药物,将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后,电位计ⓐ有波动,电位计ⓑ未出现波动,左后肢未出现屈反射,其原因可能有①______________________________________;②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)设计实验可以应用图中的已有信息进行逆向思考,即在神经纤维的哪个位置给予足够强度的刺激,该位置两侧都能够观察到相应的电位变化(或肌肉收缩),而另一神经纤维上没有电位变化。(2)某药物处理后,电位计ⓐ有波动,说明该药物不会阻止神经纤维上的兴奋传导,电位计ⓑ未出现波动,说明没有兴奋传递到电位计ⓑ,那么问题应该出现在电位计ⓐ和ⓑ之间的环节,可能是突触前膜不能释放神经递质,也可能是突触前膜释放的神经递质不能与突触后膜上的特异性受体结合。
答案:(1)方法和现象:刺激电位计ⓑ与骨骼肌之间的传出神经。观察到电位计ⓑ有电位波动和左后肢屈腿,电位计ⓐ未出现电位波动。 (2)①突触前膜释放的递质不能与突触后膜上的特异性受体结合 ②突触前膜不能释放神经递质
[课时验收评价]
1.利用蛙坐骨神经进行相关实验,结果如图所示,以下叙述正确的是( )
A.图1中a、b点均无离子跨膜运输
B.图2指针偏转是由a端K+外流速率增大引起的
C.图4中a端K+内流与b端Na+内流速率相等,使指针不偏转
D.图3指针偏转是由于b端Na+内流使a、b两点间存在电位差
解析:选D 图1中a、b点处于静息电位,有离子跨膜运输,A错误;图2指针偏转是由a端Na+内流引起的,B错误;图4中a端K+外流与b端K+外流速率相等,C错误;图3指针偏转是由于b端Na+内流使a、b两点间存在电位差,D正确。
2.如图表示神经纤维在离体培养条件下,受到刺激时产生动作电位及恢复过程中的电位变化,有关分析错误的是( )
A.图中显示的是膜外电位变化
B.ab段神经纤维处于静息电位
C.bc段主要是Na+外流的结果
D.若受到刺激后,导致Cl-内流,则b点将上移
解析:选C 曲线表示受到刺激时,膜电位由正变为负,说明显示的是膜外电位变化,A正确;ab段表示未受到刺激时的膜电位,所以此时神经纤维处于静息电位,B正确;bc段主要是受刺激后,Na+内流的结果,C错误;若受到刺激后,导致Cl-内流,则膜外正电位增大,导致b点上移,D正确。
3.研究人员对突触a、b的突触前神经元给予相同的电刺激,通过微电极测量两突触前、后神经元的电位变化,结果如图。下列分析合理的是( )
A.静息状态下膜电位不为0是Na+外流所致
B.刺激后突触a的突触后神经元出现的小动作电位,是突触前神经元的电信号衰减的结果
C.突触b的突触前神经元自身可产生动作电位,却抑制突触后神经元兴奋
D.该微电极的两极均位于神经元的膜外
解析:选C 静息状态下膜两侧存在一定的电位差是K+外流所致,A错误;由图可知突触a的突触后神经元出现了一个小的动作电位,该动作电位的产生是Na+内流的结果,B错误;由图分析可知,突触b为抑制性突触,即自身可产生动作电位抑制突触后神经元兴奋,C正确;该微电极的一极位于神经元的膜外,另外一极位于膜内,D错误。
4.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。刺激a点,该部位Na+内流,其膜外电位由正变负,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处是反射弧的神经中枢,大脑皮层调控着低级中枢的活动,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。
5.在外界压力刺激下,大脑“反奖励中心”脑区中的神经元胞外K+浓度下降,引起神经元上N、T通道蛋白活性变化,使神经元输出抑制信号,抑制大脑“奖赏中心”的脑区活动,从而产生抑郁,具体机制如图所示。研究发现,适量的氯胺酮可以阻断N通道的开放,从而缓解抑郁症。下列相关叙述不正确的是( )
A.“反奖励中心”脑区的神经元可以电信号方式向“奖赏中心”脑区输出抑制信号
B.神经元胞外K+浓度下降引起膜电位变化可能引起N和T通道开放
C.外界压力刺激使“反奖励中心”脑区神经元周围的神经胶质细胞K+通道数目增加
D.T通道蛋白的激活剂可以作为治疗抑郁症的药物
解析:选D 比较正常状态和抑郁状态的神经胶质细胞可知,外界压力刺激使“反奖励中心”脑区神经元周围的神经胶质细胞的K+通道蛋白数目增加,引起K+外流增加,同时N、T通道蛋白打开,使细胞输出抑制信号增强,A正确;由图可知,神经元胞外K+浓度下降,细胞内的K+外流增加,引起膜电位变化可能引起N和T通道蛋白开放,B正确;外界压力刺激使“反奖励中心”脑区神经元周围的神经胶质细胞K+通道数目增加,使脑区中的神经元胞外K+浓度下降,C正确;由图可知,抑郁状态时,N、T通道蛋白打开,根据题目信息,适量的氯胺酮可以阻断N通道的开放,从而缓解抑郁症,所以N通道蛋白的抑制剂和T通道蛋白的抑制剂可以作为治疗抑郁症的药物,D错误。
6.大鼠神经元单独培养时,其轴突侧支返回细胞体,形成自突触,如图1。电极刺激这些形成了自突触的神经元胞体引起兴奋,电位变化结果如图2。部分神经元电位变化为曲线①,其余神经元为曲线②。若用谷氨酸受体抑制剂处理上述所有神经元后,再进行相同刺激,测定结果为曲线③。
下列叙述不正确的是( )
A.若提高培养液中的钾离子浓度,静息电位绝对值将变小
B.图2表明部分神经元受到电极刺激后,会产生连续两次神经冲动
C.比较曲线①②③,说明曲线②神经元自突触处不存在谷氨酸受体
D.谷氨酸神经递质,可以使突触后膜发生阳离子内流产生兴奋
解析:选C 若提高培养液中的钾离子浓度将影响钾离子外流形成静息电位,使静息电位绝对值变小,A正确;图2曲线出现两个波峰,表明这些神经元受到电极刺激后,会产生连续两次神经冲动,B正确;用谷氨酸受体抑制剂处理上述所有神经元后,再进行相同刺激,测定结果为曲线③,③与②比较电位下降,说明发生曲线②变化的神经细胞膜上存在谷氨酸受体,C错误;由C项分析可知,谷氨酸可以使突触后膜发生阳离子内流产生兴奋,因此谷氨酸可作为兴奋性递质,D正确。
7.1909年,动物学家威廉姆斯在解剖枪乌贼时,发现在枪乌贼外套膜下生长着一种无比粗壮的神经纤维,这种神经纤维甚至大到用肉眼便能看清楚,他将这种新发现的神经纤维命名为巨大轴突。如图是枪乌贼的神经纤维示意图。将一电流表的两个接线头分别接于神经纤维P、Q两处的细胞膜外表面,当在P的左侧给予神经纤维一适当刺激,可迅速引发此处兴奋产生和传导。请分析回答:
(1)使用枪乌贼的神经纤维作为实验材料的优点是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为了更好保持神经纤维的活性,将该神经纤维置于一种盐溶液中,该盐溶液的化学成分与枪乌贼的__________(填一种体液的名称)相似。
(3)若在P的左侧施加刺激后,电流表指针发生两次方向相反的偏转。据此能否得出兴奋在神经纤维上可以双向传导的结论。如能,请说明理由;如不能,请提出简单的验证方案。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若实验所用神经纤维先经过了24小时5 ℃的低温处理,测得动作电位峰值较处理前有所下降,分析其原因可能是_____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)枪乌贼的神经纤维比较粗大,取材容易,操作方便,便于观察,是作为该实验的好材料。(2)枪乌贼的神经细胞生活的液体环境是组织液,因此该实验中神经纤维生活的盐溶液的化学成分应该与枪乌贼的组织液相似。(3)图中电流表的两极接线头分别接于神经纤维P、Q两处的细胞膜外表面,若在P的左侧施加刺激后,电流表指针发生两次方向相反的偏转,说明兴奋先后传到P、Q,只能说明兴奋向右传导,并不能得出兴奋在神经纤维上可以双向传导的结论;若要得到该结论,应该在P、Q两点之间(除P、Q之间的中间点之外)施加适宜的刺激,观察电流表指针是否偏转两次。(4)根据题意分析,所用神经纤维经过一定时间的低温处理后,测得的动作电位值较处理前有所下降,而动作电位产生的机理是钠离子通道打开,钠离子内流,因此其原因可能是低温使钠离子通道活性降低(细胞膜对Na+的通透性降低),使神经兴奋时钠离子内流量减少;也可能是低温使钠钾泵的活性和能量供应减少,细胞膜两侧的Na+浓度差减小。
答案:(1)枪乌贼的神经纤维比较粗大,取材容易,操作方便,便于观察 (2)组织液 (3)不能。实验方案:在P、Q两点之间(除P、Q之间的中间点之外)施加适宜的刺激,观察电流表指针的偏转次数 (4)低温使钠离子通道活性降低(细胞膜对Na+的通透性降低),使神经兴奋时钠离子内流量减少;低温使钠钾泵的活性和能量供应减少,细胞膜两侧的Na+浓度差减小
8.高等哺乳动物最主要的突触接触形式根据突触接触的部位可以分为轴突—胞体突触、轴突—树突突触和轴突—轴突突触。图1表示神经元M外的两个轴突的分布,图2和图3表示对特定的轴突进行一定强度的刺激后,通过连接在M细胞膜内外的电极检测到的电位变化。回答下列问题:
(1)图1中包括的突触类型有____________________________________,在轴突3处给予神经元M一定强度的刺激,电极之间的电表指针将________(填“会”或“不会”)发生偏转。
(2)根据图2分析,单独刺激轴突1,神经元M________(填“能”或“不能”)产生动作电位,理由是________________________________________________________________。根据图3分析,轴突2对轴突1的作用是________(填“升高”或“降低”)神经元M的兴奋,可能的原因是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)请利用本实验中的材料,设计实验探究刺激轴突1能否引起轴突2发生反应,写出实验思路和预期结果。
解析:(1)由图1可知,图中有轴突—胞体突触和轴突—轴突突触两种类型。在轴突3处给予神经元M一定强度的刺激,兴奋可以由轴突传递到细胞体,因此电极之间的电表指针将会发生偏转。(2)由图2曲线可知,单独刺激轴突1,神经元M不能产生动作电位,因为神经元M的膜内电位没有变成正电位。根据图3分析,轴突2对轴突1的作用是降低神经元M的兴奋,可能的原因是刺激轴突2影响了轴突1神经递质的释放量,导致神经元M中Na+内流相对减少,膜电位峰值降低。(3)实验思路及预期结果参见答案。
答案:(1)轴突—胞体突触和轴突—轴突突触 会
(2)不能 神经元M的膜内电位没有变成正电位(或神经元M的膜电位没有变为外负内正) 降低 刺激轴突2影响了轴突1神经递质的释放量,导致神经元M中Na+内流相对减少,膜电位峰值降低
(3)实验思路:将电极两端连接在轴突2的膜外,刺激轴突1。 预期结果:若电极之间的电表指针发生偏转,则刺激轴突1能引起轴突2发生反应,若电极之间的电表指针不发生偏转,则刺激轴突1不能引起轴突2发生反应。