高中生物2022届新教材一轮复习人教版 核心素养微专题之科学思维（七）膜电位的测定 课件

这是一份高中生物2022届新教材一轮复习人教版 核心素养微专题之科学思维（七）膜电位的测定 课件，共44页。
命题方向1　膜电位的变化原理与测量【思维能力形成】【典例】如图表示用电表测量神经纤维某部位在受到一次刺激前后膜内外的电位变化,下列有关说法正确的是(　　)
A.神经纤维在静息状态下膜内外的电位差为30毫伏B.甲图装置测得的电位对应乙图中B点的电位C.神经纤维受刺激后再次恢复到静息状态,电表指针两次通过0电位D.兴奋在神经纤维上的传导是单向的
【能力支撑】1.分析推断能力:考生要具备根据题目中“刺激前后”“膜内外的电位变化”等关键条件,结合知识储备,分析题图中膜电位的变化曲线,推断造成膜电位发生变化的原因的能力。即要具备依据题干中有关条件和现象,分析推断问题实质和原因的能力。
2.信息转化能力:考生要理解题图中膜电位变化曲线所反映的静息电位到动作电位再次恢复到静息状态的电位变化过程,进而具有将这一信息转化成兴奋在神经纤维上传导的过程的能力。即具有将文字信息、图表信息等转化成解题信息的能力。
【思路点拨】1.时间0 ms神经纤维膜电位为-60 mV→在静息状态下膜内外的电位差为60 mV;2.甲图神经纤维膜电位“内负外正”→静息电位→装置测得的电位对应乙图中的A点;3.神经纤维受刺激后再次恢复到静息状态→膜电位变化:静息电位(内负外正)到动作电位(内正外负)再次恢复到静息电位(内负外正)→电表指针两次通过0电位。答案:C
【思维能力提升】能力提升点1.膜电位的测量膜电位的概念:细胞膜内外两侧的电位差。
静息电位指神经纤维处于静息状态下膜两侧的电位差;动作电位指兴奋时膜两侧的电位差。
注意:若将电表两极均置于神经纤维膜的外侧,在神经纤维受到刺激时也能测出电位变化(如图),但此时测得的不是动作电位。
能力提升点2.膜电位变化曲线分析(膜外正电位为参考零点位,受到刺激后,细胞膜内外两侧的电位差的变化)离体神经纤维某一部位受到适宜刺激时,受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化,产生神经冲动。图示该部位受刺激前后,膜两侧电位差的变化。
曲线解读:a点及之前——静息电位,膜电位是外正内负,此时K+通道开放,K+外流,运输方式为协助扩散。b点——0电位,动作电位形成过程中,Na+通道开放,Na+内流,运输方式为协助扩散。bc段——动作电位,Na+通道继续开放。cd段——静息电位恢复,K+通道开放,使K+外流。de段——Na+—K+泵活动加强,排Na+吸K+,运输方式为主动运输,使膜内外离子分布恢复到最初静息水平。
【思维能力检验】1.(2021·洛南模拟)如图表示一个完整反射弧结构,其中腓肠肌既与传入神经相连,又与传出神经相连,且传出神经末梢与腓肠肌细胞接触部分类似突触称为“神经—肌肉接头”。以下分析正确的是(　　)
A.大脑既能接受兴奋,又能传递兴奋,故反射弧中兴奋的传递是双向的B.突触小体可完成“电信号→化学信号→电信号”的转变C.刺激腓肠肌,电流表指针将发生两次相反方向的偏转D.刺激M点电流计指针发生两次相同方向的偏转
【解析】选C。反射弧中兴奋的传递是单向的,A错误;兴奋传到突触前膜时发生的信号转换为电信号→化学信号,到突触后膜时发生的信号转换为化学信号→电信号,B错误;刺激腓肠肌兴奋传入神经→大脑(神经中枢)→M点→电流计左电极(指针偏转一次)→电流计右电极(指针又发生一次方向相反的偏转)→腓肠肌,因此该过程中电流表指针将发生两次相反方向的偏转,C正确;刺激M点电流计指针发生两次相反方向的偏转,D错误。
2.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
【解析】选C。神经纤维形成静息电位的主要原因是钾离子通道打开,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,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。
3.科学家用枪乌贼的神经纤维进行实验(如图甲,电流左进右出为+),记录在钠离子溶液中神经纤维产生兴奋的膜电位(如图乙),其中箭头表示施加适宜刺激,阴影表示兴奋区域。若将记录仪的微电极均置于膜外,其他条件不变,则测量结果是(　　)
【解析】选B。由题干和图解可知,电极所示是膜外电位变化,未兴奋之前,两侧的电位差为0;刺激图中箭头处,左侧电极先兴奋,左侧膜外变为负电位,而右侧电极处膜外仍为正电位,因此两侧的电位差为负值;由于两点中左侧先兴奋,右侧后兴奋,并且两点之间具有一定的距离,因此中间会出现延迟;当兴奋传导到右侧电极后,电位差与之前的相反,因此测量结果为B项图所示。
4.兴奋性是指细胞接受刺激产生兴奋的能力。为探究不同缺氧时间对神经细胞兴奋性的影响,研究人员利用体外培养的大鼠神经细胞进行了实验,结果如图所示。下列分析不正确的是(　　)A.静息电位的维持需要消耗ATPB.缺氧25 min内,神经细胞的K+外流受到抑制C.缺氧处理20 min后细胞内外电位差逐渐变小D.缺氧处理20 min与10 min相比,神经细胞的兴奋性低
【解析】选B。静息电位的维持需要钠钾泵参与,属于主动运输,需要消耗ATP,A正确;由图可知,缺氧25 min内,神经细胞的静息电位绝对值先逐渐增大,后又逐渐减小,说明K+外流先逐渐增多,然后又减少,B错误;由曲线图可知,缺氧处理20 min后细胞内外电位差逐渐变小,C正确;由曲线图可知,缺氧处理20 min与10 min相比,神经细胞的静息电位绝对值较大,即兴奋性低,D正确。
命题方向2　膜电位变化与电流表指针偏转问题【思维能力形成】【典例】如图为神经元结构模式图,电流计A1和A2的两极a和c、d和e分别接在神经纤维外膜上,分别在b、f两点给予适宜强度的刺激,则电流计的偏转情况为(　　)注: 代表神经元细胞体, 代表神经轴突末梢,且ab=bc、ac=de。
A.分别在b点与f点刺激时,A1、A2各偏转两次,且方向相反B.在b点刺激时,A1偏转两次,A2偏转一次;在f点刺激时,A1不偏转,A2偏转一次C.在b点刺激时,A1不偏转,A2偏转一次;在f点刺激时,A1不偏转,A2偏转一次D.在b点刺激时,A1不偏转,A2偏转两次;在f点刺激时,A1不偏转,A2偏转一次
【能力支撑】1.分析推断能力:考生要具备根据题目信息和条件,推测b点兴奋产生后能否传导至a、c电极;f点兴奋产生后能否传至d、e电极,推测兴奋到达各个电极的时间先后的能力。即要具备依据题干中有关条件和现象,分析推断并解决问题的能力。
2.信息转化能力:考生要把图中神经元结构模式与题干信息进行结合并进行转化,如a、b、c均位于神经纤维上,ab=bc,刺激b产生兴奋会同时到达a、c两电极;d、e位于不同神经元,刺激f产生兴奋不能到达d。即具有将文字信息、图表信息等转化成解题信息的能力。
【思路点拨】点拨:(1)刺激b(中点)→动作电位→a、c膜外同时变为负电位→a、c无电位差→A1电流计不偏转。(2)刺激b(中点)→动作电位→d点膜外变为负电位,此时e点膜外为正电位→电流由e向d→A2电流计向左偏转1次→兴奋通过突触传至e点,e点膜外为负电位→d点恢复膜外正电位→电流由d向e→A2向右偏转1次,合计2次,方向相反。
(3)刺激f点→兴奋传至e点,e点膜外为负电位→d点膜外正电位→电流由d向e→A2电流计向右偏转1次→兴奋不能传至a、c、d点→A2偏转1次,A1不偏转。答案:D
【思维能力提升】能力提升点.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”时灵敏电流计的指针变化细化图:
(2)在神经纤维上电流表指针偏转问题:
①刺激a点,b点先兴奋,d点后兴奋,电流表指针发生两次方向相反的偏转。②刺激c点(bc=cd),b点和d点同时兴奋,电流表指针不发生偏转。
(3)在神经元之间电流表指针偏转问题:
①刺激b点,由于兴奋在突触间的传递速度小于在神经纤维上的传导速度,a点先兴奋,d点后兴奋,电流表指针发生两次方向相反的偏转。②刺激c点,兴奋不能传至a点,a点不兴奋,d点兴奋,电流表指针只发生一次偏转。
【思维能力检验】1.将电流计的两个电极分别放置在神经纤维膜外的a、c两点,c点所在部位的膜已损伤,其余部位均正常,如图为刺激前后的电位变化,以下说法错误的是(　　)
注:图中黑色区域为兴奋部位,阴影区域为损伤部位。
A.兴奋传到b点时记录仪的指针将向左侧偏转B.损伤部位c点的膜外电位为负电位C.兴奋的产生与细胞膜对Na+的通透性改变有关D.结果表明兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导
【解析】选A。当兴奋传至a点时,膜外电位为负电位,此时电流计指针不偏转,说明a、c两点的膜外电位相同,则c点膜外电位也为负电位,B正确;当兴奋传到b点时,a点的膜外电位为正电位,c点的膜外电位为负电位,则此时指针向右偏转,A错误;兴奋的产生是细胞膜对Na+的通透性增大,导致Na+内流造成的;电流计指针的偏转情况证明了在神经纤维上兴奋是以电信号的形式传导的。
2.图甲表示将电表的两个电极置于蛙坐骨神经的外表面(m为损伤部位,膜为全透),指针向右偏转。给予S点适宜刺激后,电表记录的动作电位(M)如图乙所示。若改变电极Ⅱ的位置为n位点的外表面,则电表记录的动作电位为N。下列叙述错误的是(　　)
A.静息时Ⅰ处的K+协助扩散到膜外,导致膜外为正电位B.图甲装置下,若刺激点为 n,电表检测不到动作电位C.图乙电位为a时,图甲电表指针向左偏转D.N的传导速度变慢,电位双向变化
【解析】选D。静息时Ⅰ处的K+通道开放,K+扩散到膜外,导致膜外为正电位,A正确;若刺激点为 n,信号传导到m处,m处膜损伤,膜全透,无法引起离子的进出细胞的运动,电表检测不到动作电位,B正确;图乙电位为a时,Ⅰ电极处正在形成动作电位,所以电表指针向左偏转,C正确;N的传导速度不会变慢,电位只有一次单向变化,D错误。
3.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点未受刺激时,膜外电位为________电位;受到刺激产生动作电位时,其电位变化主要是由________的跨膜运输引起的。 (2)已知兴奋在神经纤维上可以双向传导,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________(填偏转方向和次数)。 
(3)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传到B;Ⅱ. , 说明兴奋不能从B传到A。
(4)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: 。 
【解析】(1)神经纤维未受刺激时,K+外流,使细胞膜电位表现为外正内负;神经纤维受到刺激产生动作电位时,Na+内流,使膜电位表现为外负内正。(2)由于兴奋在神经纤维上可双向传导,故刺激b点,电流计①指针将发生2次方向相反的偏转;由于图中c点位于灵敏电流计①两条接线的中点,故刺激c点,电流计①指针不偏转。(3)欲利用电流计②验证兴奋在突触间只能单向传递,必须获得两个方面的证据,即兴奋能从A传到B,而不能从B传到A,前者可刺激a、b、c、d中的任一点,电流计②指针将发生2次方向相反的偏转;后者可刺激e点,电流计②指针只发生1次偏转。(4)依题意,X=Y,刺激d点,电流计①和②指针发生第二次偏转的时间不同,电流计①指针发生第二次偏转的时间早于电流计②,即可说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。
答案:(1)正　Na+　(2)发生2次方向相反的偏转　不偏转　(3)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　(4)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