2021-2022学年新人教版生物选择性必修1 第2章 微专题1 膜电位变化曲线图分析与神经调节相关的实验探究 学案

微专题1 膜电位变化曲线图分析与神经调节相关的实验探究

一、膜电位变化曲线图分析

重难突破

1.静息电位的形成机制

2.动作电位的形成机制

3.膜电位的解读与分析

4.细胞外液中 浓度改变对电位的影响

针对训练

1.（2021山东德州一中高二期中）在 时刻分别给予某神经纤维三次强度相同的甲刺激,测得神经纤维电位变化如图所示,请据图判断,以下说法正确的是(     )

A.甲刺激强度过小,无法引起神经纤维上 通道打开

B.适当提高细胞内 浓度,测得的静息电位可能位于

C.一定条件下的甲刺激可以累加并引起神经纤维产生动作电位

D. 时间段,细胞 通道打开,利用ATP将 运出细胞恢复静息状态

答案： C

解析： 时刻的甲刺激可以引起 通道打开,产生局部电位,但无法产生动作电位,其属于一种于一种磅;

静息电位时,神经纤维膜对 通透性较大, 外流产生静息电位,适当提高细胞内 浓度会增加 外流,使测得的静息电位数值变小,绝对值变大,B错误;

由题图可知 两次强度相同的甲刺激由于相隔时间较长无法累加 两次强度相同的甲刺激由于相隔时间较短可以累加并引起神经纤维产生动作电位,C正确;

时间段内是静息电位恢复的过程,此时主要是 外流, 外流不消耗ATP,D错误。

2.（2020陕西西安中学适应性考试）如图表示枪乌贼离体神经纤维在 浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。下列描述错误的是(     )

A.曲线a代表正常海水中膜电位的变化

B.两种海水中神经纤维的静息电位相同

C.低 海水中神经纤维静息时,膜内 浓度高于膜外

D.正常海水中神经纤维受刺激时,膜外 浓度高于膜内

答案： C

解析：分析题图曲线可知,曲线a受刺激后膜内电位上升超过横轴,变为正值,后又变为负值,完全符合动作电位曲线图,代表正常海水中膜电位的变化,A正确;

分析题图可知,ab两条曲线的起点与终点的膜电位值相同,则说明两种海水中神经纤维的静息电位相同,B正确;

不论是在低钠海水中,还是在正常海水中,静息状态都是膜外 浓度高于膜内,C错误;

正常海水中神经纤维受刺激时,膜外 浓度高于膜内,D正确。

3.科研人员给予突触a和突触b的突触前神经元以相同的电刺激,通过微电极分别测量突触前、后两神经元的膜电位,结果如图所示。据此判断不合理的是(     )

A.静息状态下膜内电位比膜外低约

B.突触a的突触后神经元出现了阳离子内流

C.突触a和b分别为兴奋性突触和抑制性突触

D.兴奋在突触前后两神经元的传递没有延迟

答案：D  

解析：据图可知神经纤维静息电位约为 ,就是指膜内电位比膜外电位低约 正确。刺激突触a时,其突触后神经元电位由 变为 ,再恢复原状,在此过程中,膜电位绝对值变小,说明发生了阳离子内流,并且也说明了突触a为兴奋性突触;而刺激突触b时,突触后电位由 变为 ,再恢复原状,在此过程中,膜电位绝对值变大,说明发生了阳离子外流,并且说明了突触b是抑制性突触,B、C正确。据图可知,突触a、b的突触后神经元的膜电位经过一段时间才发生变化,说明兴奋在突触前后两神经元间的传递存在延迟,D错误。

二、兴奋的传导与传递相关实验分析题

重难突破

1.基本思路

选刺激和测量的部位——在神经纤维上选一刺激点,用A表示,测量部位应选在刺激点两侧,用B和C表示。若在传出神经纤维上,可通过观察效应器的变化和另一侧的电位测量仪来确定传导方向;若在神经元之间,则在传入和传出神经上各选一点,用 表示,先在 处刺激, 处测电位变化,再反过来进行,通过两次结果来确定传递方向。

2.实验设计

（1）切断实验法判断传入神经和传出神经

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（靠近中枢的位置）,肌肉收缩,则切断的为传入神经,反之则为传出神经。

（2）探究兴奋在神经纤维上的传导

①方法设计：电刺激上图a处,观察A的变化,同时测量b处的电位有无变化。

②结果分析：若A有反应,且b处电位改变,说明冲动在神经纤维上的传导是双向的;若A有反应而b处无电位变化,则说明冲动在神经纤维上的传导是单向的。

（3）探究兴奋在神经元之间的传递

①方法设计：先电刺激a处,测量c处的电位变化;再电刺激c处,测量a处的电位变化。

②结果分析：若两次实验的检测部位均发生电位变化,说明冲动在神经元间的传递是双向的;若只有一处电位改变,则说明冲动在神经元间的传递是单向的。

针对训练

4.下图为某反射弧结构的模式图,其中乙表示神经中枢,甲、丙未知。神经元A、B上的1、2、3、4为四个实验位点。现欲探究A是传出神经元还是传入神经元,某研究小组将微电流计的两个电极分别搭在位点2和位点3的神经纤维膜外侧。下列说法错误的是(     )

A.刺激位点4,若微电流计指针偏转2次,则A为传入神经元

B.刺激位点4,若微电流计指针偏转2次,则A为传出神经元

C.刺激位点1,若微电流计指针偏转2次,则A为传入神经元

D.刺激位点1,若微电流计指针偏转1次,则A为传出神经元

答案： A

解析：将微电流计的两个电极分别搭在位点2和位点3的神经纤维膜外侧,刺激位点4,若微电流计指针偏转2次,说明兴奋可由B传向A,则A为传出神经元,A错误,B正确;

刺激位点1,若微电流计指针偏转2次,说明兴奋可由A传向B,则A为传入神经元,C正确;

刺激位点1,若微电流计指针偏转1次,说明兴奋不能从A传向B,则A为传出神经元,D正确。

5.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。如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  。

答案：（1）用0.5%的硫酸溶液刺激电位计ⓑ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）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 ;

突触前膜不能释放神经递质

解析：（1）该实验的目的有两个：一是验证兴奋能在神经纤维上双向传导,二是验证兴奋在整个反射弧中只能单向传递。用0.5%的硫酸溶液刺激电位计ⓑ与骨骼肌之间的某个点,可以观察到左后肢屈腿,电位计ⓑ有波动,电位计ⓐ无波动,证明兴奋在神经纤维上可以双向传导,但在整个反射弧上只能是单向传递（题干中已经有硫酸刺激左后肢趾尖,电位计ⓐ和ⓑ有波动的信息）。

（2）据题意可知,电位计ⓐ有波动,说明所添加的药物不影响兴奋在神经纤维上的传导,所以该反射不能发生的原因可能是药物影响了兴奋在突触处的传递,具体的原因可能是抑制了神经递质的释放,也可能是抑制了神经递质与突触后膜上受体的特异性结合。

6.（2021山东德州高二期中）科学工作者为研究兴奋在神经纤维上传导及突触间传递的情况,设计如图所示实验。图中c点位于灵敏电流计①两条接线的中点,且X=Y。请回答下列问题：

（1）在a点受刺激时,膜外电位为  电位。若刺激b点,电流计①指针将  （填偏转方向和次数）;若刺激c点,电流计①指针将  。

（2）若利用电流计②验证兴奋在突触间只能单向传递。请设计实验进行证明（请注明刺激的位点、指针偏转情况）：

Ⅰ.  ,说明兴奋可以从A传向B;

Ⅱ.  ,说明兴奋不能从B传向A。

（3）请利用电流计①、②设计一个简单实验,证明兴奋在神经纤维上的传导速度大于其在突触间的传递速度：

实验思路：  。

结果预测：  。

答案：（1）负; 发生2次方向相反的偏转 ; 不偏转

（2）Ⅰ.刺激d（或a或b或c）点,电流计②指针发生2次方向相反的偏转

Ⅱ.刺激e点,电流计②指针偏转1次

（3）刺激d点,观察电流计①、②指针发生第二次偏转的先后顺序 ; 电流计①指针发生第二次偏转的时间早于电流计②

解析： （1）神经纤维未受刺激时,钾离子外流形成内负外正的静息电位,因此膜外电位为正电位;受到刺激时,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。因此,在a点受刺激时,膜外电位为负电位。若刺激b点,由于兴奋在神经纤维上的传导是双向的,且b点不是电流计①两条接线的中点,因此导致电流计的两极不同步兴奋,电流计①指针将发生两次相反方向的偏转;若刺激c点,电流计①的两个电极将同步发生兴奋,故指针不会发生偏转。

（2）Ⅰ.刺激d(或a或b或c)点,电流计②指针发生2次方向相反的偏转,说明兴奋可以由A传向B;Ⅱ.刺激e点,电流计②偏转1次,说明兴奋不能由B传向A。

（3）根据已知条件X=Y,可以刺激d点,观察电流计①、②指针发生第二次偏转的先后顺序,若电流计①指针第二次先偏转,则可证明兴奋在神经纤维上的传导速度大于其在突触间的传递速度。