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高考生物一轮复习重难点专项 专题35 神经调节的探究实验
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这是一份高考生物一轮复习重难点专项 专题35 神经调节的探究实验,文件包含专题35神经调节的探究实验教师版docx、专题35神经调节的探究实验学生版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共111页, 欢迎下载使用。
高考一轮生物复习策略
1、落实考点。
一轮复习时要在熟读课本、系统掌握基础知识、基本概念和基本原理后,要找出重点和疑点;通过结合复习资料,筛选出难点和考点,有针对地重点复习。这就需要在掌握重点知识的同时,要善于进行知识迁移和运用,提高分析归纳的能力。
2、注重理论联系实际,高三生物的考试并不仅仅是考概念,学会知识的迁移非常重要,并要灵活运用课本上的知识。
不过特别强调了从图表、图形提取信息的能力。历年高考试题,图表题都占有比较大的比例。那些图表题虽不是教材中的原图,但它源于教材而又高于教材,是对教材内容和图表的变换、深化、拓展,使之成了考查学生读图能力、综合分析能力、图文转换能力的有效途径。
3、一轮复习基础知识的同时,还要重点“攻坚”,突出对重点和难点知识的理解和掌握。
这部分知识通常都是学生难于理解的内容,做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题,重点其实就是可拉开距离的重要知识点。
4、学而不思则罔,思而不学则殆。
这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。
专题35 神经调节的探究实验
一、兴奋传递中电流表指针的偏转问题
1.在神经纤维上的电流表偏转问题
(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。
2.在神经元之间的电流表偏转问题
(1)刺激b点(ab=bd),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点可以兴奋,电流表指针只发生一次偏转。
二、兴奋传导和传递的探究实验题
1.探究兴奋在神经纤维上传导的实验
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:若A有反应,且②处电位改变,说明兴奋在神经纤维上的传导是双向的;若A有反应而②处无电位变化,则说明兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
2.探究兴奋在神经元之间传递的实验
方法设计:先电刺激图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:若两次实验的测量部位均发生电位变化,说明兴奋在神经元之间的传递是双向的;若只有一处电位改变,则说明兴奋在神经元之间的传递是单向的。
解题技巧
“五看”法解决实验方案设计与评价题
一、单选题
1.取出枪乌贼的粗大神经纤维,进行如图所示的实验:将电表的两个微型电极a、b分别置于神经纤维上,在c处给予一个适宜刺激,电表的指针( )
A.不会发生偏转 B.发生两次方向相同的偏转
C.发生一次偏转 D.发生两次方向相反的偏转
【答案】D
【分析】
静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子大量内流,形成内正外负的动作电位。静息时,神经细胞膜外为正电位,膜内为负电位。
【详解】
在c处给予一个适宜刺激,靠近刺激端的电极b处先变为负电位,接着恢复;然后另一电极a处又变为负电位,接着恢复,此过程中电表的指针发生两次方向相反的偏转,D正确,ABC错误。
故选D。
2.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
【答案】B
【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。在突触处,信号的转换模式为电信号→化学信号→电信号,神经递质存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜,因此兴奋只能从一个神经元的轴突传递给另一个神经元的细胞体或树突。
【详解】
A、若刺激两微电极的中点a3点,兴奋同时到达两电极,电流计①的两个微电极将同步发生兴奋,指针不会发生偏转,A错误;
B、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;
C、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;
D、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。
故选B。
3.取两个新鲜的坐骨神经腓肠肌标本,进行如图所示连接,图中①②分别指控制右肌肉和左肌肉的坐骨神经。对S点的适宜刺激可引起图中右肌肉收缩,左肌肉随后也收缩。a点是电流表甲与神经接触的点。下列叙述正确的是( )
A.刺激增强,肌肉收缩增强,说明神经纤维的电位变化随刺激强度的变化而变化
B.给a点适宜强度的刺激,左、右肌肉均收缩,电流表乙的指针能发生两次方向不同的偏转
C.给a点小于能引起兴奋的刺激,两电流表的指针均不发生偏转,左、右肌肉也均不收缩
D.在S点给予适宜强度刺激,电流表乙的指针先向右偏一次,后向左偏两次
【答案】C
【分析】
1、兴奋在神经纤维上进行的是兴奋的传导,在神经元与神经元之间、神经元与效应器之间进行的是兴奋的传递。
2、兴奋传递到哪一块肌肉,就可以使那一块肌肉产生电位差,进而引起肌肉收缩。
3、图中①②指的分别是控制右肌肉和左肌肉的坐骨神经。
【详解】
A、兴奋产生后,神经纤维的电位变化不随刺激强度的变化而变化,A错误;
B、给a点适宜强度的刺激,左、右肌肉均收缩,电流表乙的指针不偏转,B错误;
C、在a点给予小于能引起兴奋的刺激,两电流表的指针均不发生偏转,左、右肌肉也均不收缩,C正确;
D、在S点给予适宜强度刺激,电流表乙的指针先向右偏一次,后向左偏一次,D错误。
故选C。
4.取新鲜的蛙坐骨神经腓肠肌标本(实验期间用生理盐水湿润标本),设计成下面的实验装置图(C点位于两电极中心)。在图中A、B、C、D四点分别给予适宜的刺激,下列有关说法错误的是( )
A.刺激A点,肌肉可以收缩,说明神经冲动可以传到肌肉
B.刺激B点,当兴奋传导至D处时,A处的膜电位为外负内正
C.刺激C点,电流计指针将不会发生偏转,但肌肉可以收缩
D.刺激D点,当兴奋传导至B处时,B处将处于反极化状态
【答案】B
【分析】
静息电位(极化状态)表现为外正内负,动作电位(反极化状态)表现为外负内正,神经纤维上的传导具有双向性的特点。
【详解】
A、肌肉发生收缩,说明刺激产生的神经冲动可以传导效应器,A正确;
B、由于BD的距离大于AB,所以刺激B点,当兴奋传导至D处时,A处已恢复为静息电位,B错;
C、由于C点位于两电极中心,所以刺激C点,电流表不偏转,C正确;
D、刺激产生的神经冲动就是动作电位,表现为外负内正,D正确。
故选B。
5.利用不同的处理使神经纤维上膜电位产生不同的变化,处理方式及作用机理如下:①利用药物Ⅰ阻断Na+通道;②利用药物Ⅱ阻断K+通道;③利用药物Ⅲ打开Cl-通道,导致Cl-内流;④将神经纤维置于稍低浓度的Na+溶液中。上述处理方式与下列可能出现的结果对应正确的是( )
A.甲——①,乙——②,丙——③,丁——④
B.甲——④,乙——①,丙——②,丁——③
C.甲——③,乙——①,丙——④,丁——②
D.甲——④,乙——②,丙——③,丁——①
【答案】B
【分析】
静息电位与动作电位:
(1)静息电位:静息状态时,细胞膜两侧的电位表现为外正内负;产生原因:K+外流,使膜外阳离子浓度高于膜内。
(2)动作电位:受到刺激后,细胞两侧的电位表现为外负内正;产生原因:Na+内流,使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧。
(3)兴奋部位与未兴奋部位之间由于电位差的存在,形成了局部电流。将兴奋向前传导,后方又恢复为静息电位。
【详解】
①利用药物Ⅰ阻断Na+通道,膜外Na+不能内流,导致不能形成动作电位,对应乙;
②利用药物Ⅱ阻断K+通道,膜内K+不能外流,产生动作电位后不能恢复静息电位,对应丙;
③利用药物Ⅲ打开Cl-通道,导致Cl-内流,使膜两侧电位差变大,对应丁;
④将神经纤维置于稍低浓度的Na+溶液中,Na+内流量减少,形成的动作电位峰值变小,对应甲。
综上所述,ACD错误,B正确。
故选B。
6.取两个新鲜的坐骨神经腓肠肌标本,按如图所示方式连接,图中①②指的分别是控制右肌肉和左肌肉的坐骨神经。对S点的适宜刺激可引起图中右肌肉收缩,左肌肉随后也收缩。a点是表甲与神经接触的点。下列叙述正确的是( )
A.未受刺激时,坐骨神经处于静息状态,此时没有离子进出
B.适宜的刺激会引起坐骨神经产生动作电位,动作电位传播到肌纤维导致肌肉收缩
C.刺激增强,肌肉收缩增强,说明神经纤维的电位变化随刺激强度的变化而变化
D.给a点适宜强度的刺激,左、右肌肉均收缩,两表指针均能发生两次方向不同的偏转
【答案】B
【分析】
据题意、题图分析:兴奋在神经纤维上可双向传导,但在突触处只能单向传递。①②分别表示控制右肌肉和左肌肉的坐骨神经,a点是表甲与神经接触的点。刺激控制右肌肉的坐骨神经上的S点,右肌肉收缩,左肌肉随后也收缩,说明兴奋的传递方向是由右向左。
【详解】
A、未受刺激时,坐骨神经处于静息状态,此时有K+外流,A错误;
B、适宜的刺激会引起坐骨神经产生动作电位,动作电位传导到肌纤维,导致肌肉收缩,B正确;
C、对于一个神经细胞来说,当受到的刺激强度超过适宜刺激的强度时,神经纤维的电位变化不会随刺激强度改变,受到适宜刺激后,神经纤维膜电位总是由外正内负变为外负内正,C错误;
D、兴奋在神经纤维上可双向传导,在突触处只能单向传递,给a点适宜强度的刺激,产生的兴奋能够传到左、右肌肉,导致左、右肌肉均收缩,但兴奋不能传到控制右肌肉的坐骨神经处,所以表乙指针不能发生偏转,D错误。
故选B。
7.图甲所示为三个神经元及其联系,图乙为突触结构,在a、d两点连接一个灵敏电流计,ab=bd,下列说法错误的是( )
A.刺激图甲中④处,在③⑤⑥可以测到电位变化
B.一个神经元最多可以形成两个突触
C.刺激图乙b、c点,灵敏电流计指针各偏转2、1次
D.若抑制图乙细胞的呼吸作用,会影响兴奋的传递
【答案】B
【分析】
据图分析:图甲为三个神经元及其联系,图中共有3个突触,且均为轴突-树突型,由于神经递质只能从突触前膜释放作用于突触后膜,因此兴奋在神经元之间只能单向传递。图乙表示突触结构,刺激b点,a、b、c、d点均兴奋,刺激c点,d点兴奋。
【详解】
A、兴奋在突触处的传递只能由一个神经元的轴突传递到另一神经元的细胞体或树突,但在一个神经元中的传导是双向的,因此刺激图甲中④处,在③⑤⑥可以测到电位变化,A正确;
B、分析题图甲可知,一个神经元有可能形成3个突触,B错误;
C、刺激图乙b点,产生的兴奋先到达a点、后到达d点,灵敏电流计指针偏转2次,刺激图乙c点,产生的兴奋不能到达a点、可到达d点,灵敏电流计指针偏转1次,C正确;
D、神经递质以胞吐的方式通过突触前膜,需要消耗能量,故兴奋的传递需要细胞呼吸提供能量,若抑制图乙细胞的呼吸作用,则会影响神经兴奋的传递,D正确。
故选B。
8.图甲表示置于生理盐水中的离体神经纤维,受刺激前后膜两侧电位变化情况;图乙表示用电流计测定神经纤维膜外电位差的装置。下列叙述正确的是( )
A.在A、B之间的任意一点,给予适宜强度的电刺激,电流计指针将会发生2次方向相反的偏转
B.该离体神经纤维未受到刺激时,膜两侧的电位表现为外正内负,原因是钠离子内流
C.实验过程中,若提高生理盐水中钠离子浓度,则图中c点对应的膜电位将会增大,若用KCl溶液代替生理盐水,则给予神经纤维相同强度刺激时能产生神经冲动
D.在图乙M处滴加适量的某种药物,N处给子适宜强度的电刺激,若电流计指针发生1次偏转,则说明该药物能阻断神经冲动在神经纤维上的传导
【答案】D
【分析】
静息状态时,膜主要对K+有通透性,造成K+外流,使膜外阳离子浓度高于膜内,膜两侧的电位表现为内负外正;当神经纤维某一部位受到刺激时,膜对Na+的通透性增加,Na+内流,使膜内阳离子浓度高于膜外,膜两侧的电位表现为内正外负;兴奋向前传导,受刺激处恢复为静息电位,即内负外正。
【详解】
A、若在A、B两电极中点位置,给予适宜强度的电刺激,兴奋双向传导同时到达A、B两两电极,电流表两电极的电位相等,电流表不发生偏转;故在A、B之间的任意一点,给予适宜强度的电刺激,电流计指针不一定会发生2次方向相反的偏转,A错误;
B、该离体神经纤维未受到刺激时,膜主要对K+有通透性,造成K+外流,使膜外阳离子浓度高于膜内,膜两侧的电位表现为外正内负,B错误;
C、钠离子内流属于协助扩散,若提高生理盐水中钠离子浓度,钠离子内流速度增大,动作电位增强,图中c点为动作电位的峰值,因此峰值电位将会增大;钾离子外流形成静息电位,与动作电位没有关系,因此若用适宜浓度的KC1溶液代替生理盐水,将不会产生动作电位,给予神经纤维相同强度刺激时,不能产生神经冲动,C错误;
D、在图乙M处滴加适量的某种药物,如果该药物能阻断神经冲动在神经纤维上的传导,刺激N,当兴奋传导到电极B处,电位发生改变,电流计偏转1次,随后B处恢复静息电位,但兴奋不能传到A处,故电流计不再偏转,D正确。
故选D。
9.多巴胺是一种兴奋性神经递质,在脑内能传递兴奋及愉悦的信息,毒品可卡因是最强的天然中枢兴奋剂。为探究多巴胺和可卡因联合使用对神经系统的影响及作用机制,科研人员利用某品系大鼠若干只进行相关实验,一组大鼠先注射多巴胺+溶剂M,1小时后再注射可卡因+溶剂N;另一组大鼠先注射可卡因+溶剂N,1小时后再注射多巴胺+溶剂M。实验结果表明多巴胺和可卡因联合使用时注射先后顺序对突触传递效率的影响效果存在明显差异。为使实验结论的得出更加严谨,应完善的实验方案是( )
①一组大鼠先注射多巴胺+溶剂N,1小时后再注射等量溶剂M
②一组大鼠先注射溶剂N,1小时后再注射等量多巴胺+溶剂M
③另一组大鼠先注射可卡因+溶剂N,1小时后再注射等量溶剂M
④另一组大鼠先注射溶剂N,1小时后再注射等量可卡因+溶剂M
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
【答案】D
【分析】
由题干分析可得到:
1、实验目的:多巴胺和可卡因联合使时的使用顺序对突触传递效率的影响效果;
2、实验自变量:注射多巴胺和可卡因时的使用顺序;
3、实验结果:巴胺和可卡因联合使用时注射先后顺序对突触传递效率的影响效果存在明显差异。
【详解】
由于实验过程中使用了溶剂N和溶剂M,为了遵循单一变量原则,避免溶剂N和溶剂M对实验结果造成影响,使实验结果仅由多巴胺和可卡因的使用顺序不同导致,因此单独设置方案②和③,来排除溶剂N和溶剂M对实验结果造成的影响。
方案③“另一组大鼠先注射可卡因+溶剂N,1小时后再注射等量溶剂M”与题干“一组大鼠先注射可卡因+溶剂N,1小时后再注射多巴胺+溶剂M”对照,这时候多巴胺为单一变量,排除溶剂M对实验结果造成的影响;方案②“一组大鼠先注射溶剂N,1小时后再注射等量多巴胺+溶剂M”与题干“一组大鼠先注射可卡因+溶剂N,1小时后再注射多巴胺+溶剂M对照”,这时候可卡因为单一变量,排除溶剂N对实验结果造成的影响。
故选D。
【点睛】
实验题一定要弄清楚实验目的,从实验目的中分析出自变量、因变量,从而根据题意准确找出实验方案。
10.为了研究河豚毒素对神经元之间兴奋传递过程的影响,选用某动物的神经组织进行实验,处理及结果见下表,已知河豚毒素对于突触后膜识别信息分子的敏感性无影响。
实验组号
处理
微电极刺激突触前神经元测得动作电位(mV)
0.5ms后测得突触后神经元动作电位(mV)
I
未加河豚毒素
(对照)
75
75
II
浸润在河豚毒素中
5min后
65
65
III
10min后
50
25
IV
15min后
40
0
下列叙述错误的是( )
A.第I组神经元兴奋产生的动作电位主要由Na+内流引起,且膜外比膜内电位高75mV
B.实验中刺激突触前神经元0.5ms后才测得突触后神经元动作电位,原因之一是兴奋在神经元之间的信号转换需要时间
C.从II、III、IV组推断,突触后神经元动作电位的降低可能是作用于突触后膜的神经递质数量减少引起
D.由实验可知河豚毒素对神经兴奋传递起抑制作用,可用于开发麻醉药、镇痛剂等药物
【答案】A
【分析】
分析表格:其中实验I是对照组,与其相比,使用河豚毒素后,突触后神经元动作电位降低,且随着时间的推移,降低的效果越明显。
【详解】
A、第I组神经元兴奋产生的动作电位主要由Na+内流引起,兴奋时,膜电位表现为外负内正,膜外比膜内电位低75mV,A错误;
B、兴奋在神经元之间靠神经递质传递,会发生电信号变成化学信号,再变成电信号的转换,其信号转换需要时间,因此实验中刺激突触前神经元0.5ms后才测得突触后神经元动作电位,B正确;
C、由于河豚毒素对于突触后膜识别信息分子的敏感性无影响,从II、III、IV组推断,突触后神经元动作电位的降低可能是作用于突触后膜的神经递质数量减少引起,C正确;
D、由于河豚毒素对于突触后膜识别信息分子的敏感性无影响,从II、III、IV组推断,突触后神经元动作电位的降低可能是作用于突触后膜的神经递质数量减少直接引起的,由此可知河豚毒素对神经兴奋的传递起抑制作用,可用于开发麻醉药、镇痛剂等药物,D正确。
故选A。
11.从蛙体内分离出坐骨神经-腓肠肌标本,放在适宜溶液中固定后,在相距较远的a、b两点膜外连接一个灵敏电流计,然后在图中①位置给予一适宜强度的电刺激,在某一时刻可观察到电流计指针发生有规律的偏转,腓肠肌会收缩。下列有关叙述中,错误的是( )
A.刺激①位置,当b点钠离子内流时,a点处于极化状态
B.若在a、b两点同时给予相同适宜强度的电刺激,电流计指针不会偏转
C.在①位置给予高频的阈值以下刺激,电流计指针不会偏转
D.给予腓肠肌适宜强度的电刺激,电流计指针不会偏转,原因是兴奋在②处的传递是单向的
【答案】C
【分析】
静息时,K+外流,造成膜两侧的电位表现为内负外正;受刺激后,Na+内流,造成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,在神经纤维上双向传导。
【详解】
A、极化状态即为静息状态,刺激①位置,当b点钠离子内流时,b点处于动作电位状态,a点处于静息状态,A正确;
B、若在a、b两点同时给予相同适宜强度的电刺激,a、b两点同时由外正内负转为外负内正,电流计指针不会偏转,B正确;
C、要发生电位变化,必须要有适宜的刺激,故刺激强度小于阈值,则电表的指针不偏转,但高频的刺激,会导致电流表指针的偏转,C错误;
D、给予腓肠肌适宜强度的电刺激,电流计指针不会偏转,原因是兴奋在②处的传递是单向的,因为突触小泡内的神经递质只能有突触前膜释放,作用于突触后膜,D正确。
故选C。
12.下图为蛙坐骨神经腓肠肌标本在生理盐水中进行的相关操作,下列关于实验操作及对应的现象和结论的叙述,错误的是( )
A.逐次增强A点刺激强度并观察甲电流表的偏转幅度,可证明坐骨神经由许多神经纤维构成
B.在A点给予一个适宜强度的刺激,可观察甲、乙电流表都可发生偏转但时间不一致
C.在B点给予一个适宜强度的刺激,可观察到乙电流表发生偏转的同时腓肠肌收缩
D.若将标本放入低钠的生理盐水中重复实验,电流表的偏转幅度和速度将变小变慢
【答案】C
【分析】
神经调节的基本方式是反射,其结构基础是反射弧,由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分构成。静息时,K+外流,造成膜两侧的电位表现为内负外正;受刺激后,Na+内流,造成膜两侧的电位表现为内正外负。根据题意和图示分析可知:图中与腓肠肌相连的为传出神经,所以坐骨神经属于反射弧的传出神经部分。
【详解】
A、逐次增强刺激A点,发现甲电流表的偏转幅度逐步增大,证明坐骨神经由许多神经纤维构成,A正确;
B、在A点给予一个适宜强度的刺激,兴奋在神经纤维上双向传导,故甲、乙电流表都可发生偏转,由于甲乙两电流表距离刺激点不同,发生偏转的时间不一致,B正确;
C、B点位于肌肉上,在B点给予一个适宜强度的刺激,腓肠肌会收缩,但乙电流表不会发生偏转,C错误;
D、在低钠溶液中,钠离子内流减少,兴奋性降低,电流表的偏转幅度和速度将变小变慢,D正确。
故选C。
13.下图表示通过突触相连接的神经元,电流计的电极均连接于神经纤维外表面,A、B、C 为可以选择的刺激位点,X 处有无突触未知。下列分析正确的是( )
A.刺激 B 点,兴奋就以局部电流的形式传到 A 点
B.刺激 A 点,①指针先向左偏,后向右偏
C.未受刺激时,神经元细胞膜内外没有离子进出
D.刺激 B 点,观察②指针的偏转次数,可以判断 X 处有无突触
【答案】D
【分析】
1、神经纤维未受到刺激时,K+外流,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,其膜电位变为外负内正。
2、由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜,使下一个神经元产生兴奋或抑制,因此兴奋在神经元之间的传递只能是单向的。
3、分析题图:题图表示通过突触相连接的神经元,电流计的电极均连接在神经纤维膜的外表面,A、B、C为可供选择的刺激位点,分析可知若刺激位点是A,则①电流计偏转2次而②电流计不偏转。
【详解】
A、AB之间存在突触,刺激 B 点,兴奋就以化学信号神经递质的形式传到 A 点,A错误;
B、当A点受刺激时,兴奋会依次经电流计①的两个电极,靠近A的膜外先变为负,指针先右偏,而后传到电流计的另一端,指针向左偏,所以电流计①的指针将发生两次方向相反的偏转,B错误;
C、未受到刺激时,神经细胞的膜电位为外正内负,其细胞内的K+外流,C错误;
D、刺激B点后若电流计②的指针偏转2次说明X处无突触,刺激B点后若电流计②的指针偏转1次说明X处有突触,D正确。
故选D。
14.下图为部分神经兴奋传导通路示意图,相关叙述错误的是( )
A.①、②或④处必须受到足够强度的刺激才能产生兴奋
B.①处产生的兴奋可传导到②和④处,但电位大小不一定相等
C.通过结构③,兴奋可以从细胞a传递到细胞b
D.细胞外液的变化可以影响①处兴奋的产生,但不影响③处兴奋的传递
【答案】D
【分析】
1、神经冲动的含义:兴奋以电信号的形式沿着神经纤维传导,这种电信号也叫做神经冲动。
2、兴奋在神经纤维上的传导:以电信号的形式沿着神经纤维的传导,传导是双向的。
3、兴奋在神经元之间的传递——突触,过程:轴突→突触小体→突触小泡→神经递质→突触前膜→突触间隙→突触后膜(与突触后膜受体结合)→另一个神经元产生兴奋或抑制;神经递质是指神经末梢释放的特殊化学物质,它能作用于支配的神经元或效应器细胞膜上的受体,从而完成信息传递功能。
4、题图分析:a、b是两个神经元,其中①②是a神经元轴突上的两个位点,④是b神经元轴突上的位点,③是a、b两神经元形成的突触结构。
【详解】
A、当刺激强度大于该神经细胞的阈强度时才能产生兴奋,故①、②或④处的刺激必须达到一定强度才能产生兴奋,A正确;
B、由图可知,①处产生的兴奋可以传到②处;也可传导到③处,如果③释放的神经递质是抑制性神经递质,则④不能产生兴奋,若③释放的神经递质是兴奋性神经递质,则④能产生兴奋,但②和④处的电位大小不一定相等,B正确;
C、神经递质只能从突触前膜释放作用于突触后膜,故通过结构③,兴奋可以从细胞a传递到细胞b,C正确;
D、细胞外液的变化可能影响钠离子的内流和神经递质的活性或扩散,故细胞外液的变化既可以影响①处兴奋的产生,也可以影响③处兴奋的的传递,D错误。
故选D。
15.破坏蛙脑保留脊髓,获得脊蛙,暴露该脊蛙左后肢屈反射的传入神经元和传出神经元。如图为该脊蛙屈反射的反射弧结构示意图,a和b为电流计。下列说法正确的是( )
A.刺激该脊蛙左后肢趾皮肤就可引起屈反射
B.骨骼肌的收缩过程中,肌膜上并不形成动作电位
C.刺激a点和b点都可引起该脊蛙发生屈反射
D.在该反射弧上某处进行1次刺激,可验证兴奋的传导是双向的,传递是单向的
【答案】D
【分析】
图中a位于传入神经,b位于传出神经。神经调节的基本方式为反射,反射的结构基础是反射弧,完成反射过程必须要有完整的反射弧和适宜的刺激。
【详解】
A、完成反射需要具备完整的反射弧和适宜的刺激(包括适宜的强度和适宜的时间),因此刺激该脊蛙左后肢趾皮肤,若是刺激强度不够,不会引起屈反射,A错误;
B、骨骼肌的收缩过程中,肌膜上也会形成动作电位,B错误;
C、反射活动的完成必须经过完整的反射弧,刺激a、b均未经过完整的反射弧,不属于反射,C错误;
D、刺激电流计b与骨骼肌之间的传出神经元,观察到电流计b有电位波动和左后肢屈腿,电流计a未出现电位波动,即可验证兴奋能在神经纤维上双向传导,而在整个反射弧中只能单向传递,D正确。
故选D。
16.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.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
B.神经元胞外K+浓度下降引起的膜电位变化可能引起N和T通道开放
C.“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
D.N通道蛋白的激活剂可以作为治疗抑郁症的药物
【答案】D
【分析】
神经冲动的产生过程:静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子大量内流,形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去。
【详解】
AB、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+大量进入神经胶质细胞,同时N、T通道蛋白打开,使细胞输出抑制信号增强,故神经元胞外K+浓度下降引起的膜电位变化可能引起N和T通道蛋白开放,A、B正确;
C、兴奋在神经元上以电信号的形式传导,所以“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,C正确;
D、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通道蛋白的抑制剂可以作为治疗抑郁症的药物,D错误。
故选D。
17.为研究交感神经和副交感神经对心脏的支配作用,分别测定狗在正常情况、阻断副交感神经和阻断交感神经后的心率,结果如表所示。下列分析不正确的是( )
实验处理
心率(次/分)
正常情况
90
阻断副交感神经
180
阻断交感神经
70
A.副交感神经兴奋引起心脏搏动减慢
B.对心脏支配占优势的是副交感神经
C.交感神经和副交感神经的作用是相互协同的
D.正常情况下,交感神经和副交感神经均处于工作状态
【答案】C
【分析】
表格分析,阻断副交感神经,心率大幅度提高,说明副交感神经对心脏搏动起抑制作用。阻断交感神经心率降低,说明交感神经对心脏搏动起促进作用;副交感神经与交感神经的作用相互拮抗。
【详解】
A、分析题表可知,阻断副交感神经后心率大幅度提高,说明副交感神经对心脏搏动起抑制作用,A正确;
B、阻断副交感神经后心率大幅度提高,阻断交感神经后心率降低的变化相对并不明显,由此推知对心脏支配占优势的是副交感神经,B正确;
C、阻断副交感神经,心率大幅度提高,说明副交感神经对心脏搏动起抑制作用;阻断交感神经心率降低,说明交感神经对心脏搏动起促进作用;副交感神经与交感神经的作用相互拮抗,C错误;
D、阻断副交感神经和交感神经,心率均有变化,说明正常情况下副交感神经与交感神经均处于工作状态,D正确。
故选C。
18.在蛙坐骨神经b、c处放置两个电极,并且将这两个电极连接到一个灵敏电位计上,在a处给予适宜刺激。下列叙述不正确的是( )
A.刺激a处后,a处膜外为负电位
B.a处的神经冲动离开c处后,c处膜外为正电位
C.刺激a处后电位计指针发生的两次偏转幅度明显不同
D.刺激前电位计指针不偏转,说明b、c两处电位相等
【答案】C
【分析】
兴奋在神经纤维上的传导形式是电信号,速度快;神经纤维未受到刺激时,K+外流,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,其膜电位变为外负内正。
【详解】
A、在a处给予刺激,a处会兴奋,产生动作电位,膜外会变为负电位,A正确;
B、神经冲动离开c处后,c处恢复静息状态,膜外为正电位,B正确;
C、刺激a处后产生的兴奋先传到b然后再传到c,电位计指针发生两次偏转,且偏转幅度相同,但方向相反,C错误;
D、刺激前,电位计指针不偏转,说明b、c两处无电位差,即两处电位相等,D正确。
故选C。
19.灵敏电表接在蛙坐骨神经M、N两点,如图甲所示,测量与记录蛙坐骨神经受电刺激后的电位变化如图乙所示,下列分析正确的是( )
A.图乙为图甲中坐骨神经受到刺激后电表测得的电位的双向变化
B.图乙中上、下波峰高度可分别代表图甲电表指针向左、向右偏转角度
C.图乙中上、下波峰高度不同是由M、N两电极距离较远引起的
D.图甲中刺激强度越大,则图乙中上、下波峰高度越高
【答案】A
【分析】
结合题图可知,电表发生了两次方向相反的偏转。
【详解】
A、坐骨神经受刺激后,电流依次经过灵敏电流计的左右电极,电流计指针会发生反向的两次偏转。电位出现双向变化,A正确;
B、通过观察图甲电表的偏转绘制得出图乙,其中的上下波峰高度代表指针偏转的最大角度,但是据图无法得出偏转方向,B错误;
C、图乙上下波峰高度不同是由于蛙坐骨神经细胞膜对钠离子的通透性不同,C错误;
D、刺激达到阈强度即引起神经兴奋,再提高刺激强度对兴奋程度无影响,D错误。
故选A。
20.如图的神经纤维上有A、B、C、D四个点,且AB=BC=CD,现将一个电流计连接到神经纤维细胞膜的表面①AB,②BD,③AD之间,若在C处给一强刺激,其中电流计指针能够发生两次相反方向偏转的有( )
A.①②
B.①③
C.②③
D.①②③
【答案】B
【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。兴奋在神经纤维上的传导形式是电信号,兴奋的传导方向和膜内侧的电流传导方向一致,与膜外侧的电流传导方向相反。兴奋在神经纤维上双向传导,刺激C点,若电流计连接到神经纤维细胞膜的AB之间、AD之间,指针发生两次相反方向的偏转;若电流计连接到神经纤维细胞膜的BD之间,电流计不发生偏转。
【详解】
①将电流计依次连接到神经纤维膜表面的A、B两点,若在C处给一强刺激,兴奋先后经过B、A两点,电流计指针能够发生两次相反方向偏转,①正确;
②将电流计依次连接到神经纤维膜表面的B、D两点,若在C处给一强刺激,由于BC=CD,B、D两点同时兴奋,故电流计指针不发生偏转,②错误;
③将电流计依次连接到神经纤维膜表面的A、D两点,若在C处给一强刺激,兴奋先后经过D、A两点,电流计指针能够发生两次相反方向偏转,③正确。
故选B。
21.如图为膝反射示意图,下列叙述中错误的是( )
A.一根神经纤维可与一个肌细胞之间形成多个神经肌肉接点
B.⑤处释放的是抑制性神经递质,中间神经元能产生兴奋
C.刺激③处,电流表指针发生两次反向偏转,可引起伸肌收缩
D.伸肌和屈肌协调配合,一起收缩完成膝反射
【答案】D
【分析】
图可知,①为传入神经,②为突触,③为传出神经,④传出神经,⑤为突触。
【详解】
A、由图可知,一根神经纤维末梢有多个突触小体,可以与一个肌细胞形成过个神经肌肉接点,A正确;
B、中间神经元兴奋,⑤处释放的是抑制性神经递质,抑制传出神经元的兴奋,B正确;
C、刺激③处,电流表两极先后兴奋,故指针会发生两次反向偏转,会引起伸肌收缩,C正确;
D、伸肌和屈肌协调配合,伸肌收缩,屈肌舒张完成膝反射,D错误。
故选D。
22.图甲为研究神经细胞膜电位变化的实验装置,两个神经元以突触联系,并连有电表I(电极分别在Q点细胞内外侧)、Ⅱ(电极分别在R、S点的细胞外侧),下列分析正确的是( )
A.静息时,若升高细胞外K+浓度,则电表I的指针右偏幅度增大
B.刺激P点,电表I和电表Ⅱ记录到的电位变化波形分别为图乙和图丙
C.刺激P点,电表Ⅰ记录到②处电位值时,Q点膜内Na+浓度可能高于膜外
D.若S点电极移至膜内,再刺激P点,电表Ⅱ记录到的电位变化波形与图乙相似
【答案】D
【分析】
1.神经纤维未受到刺激时,K+外流,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,其膜电位变为外负内正。
2.由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜,使下一个神经元产生兴奋或抑制,因此兴奋在神经元之间的传递只能是单向的。
【详解】
A、静息时,若升高细胞外K+浓度,K+外流减少,则电表Ⅰ的指针右偏幅度减小,A错误;
B、由于兴奋在神经元之间的传递是单向的,只能由突触前膜到突触后膜,所以刺激P点,兴奋只能传到Q点、R点,不能传到S点,所以电表Ⅰ、Ⅱ的指针均只能发生1次偏转,电表Ⅰ记录到的电位变化波形与图乙基本相同,电表Ⅱ记录到的电位变化波形与图丙的④基本相同,不发生⑤,B错误;
C、刺激P点,Na+内流产生动作电位,电表Ⅰ记录到②处电位值时,Q点膜外Na+浓度仍高于膜内,C错误;
D、若S点电极移至膜内,则电表Ⅰ、Ⅱ的电极所处位置相同,再刺激P点,根据B项分析,电表Ⅱ记录到的电位变化波形与电表Ⅰ的图乙相似,D正确。
故选D。
二、多选题
23.突触小泡与突触前膜的相互作用有两种情况,如图1所示。Syt7基因与图示中两种方式有关,科学家检测了野生型(WT)和Syt7基因敲除(Syt7-KO)的细胞两种神经递质(CA和ATP)的释放量,结果如图2所示。下列说法正确的是( )
A.CA和ATP由突触前膜释放作用于后膜,因而神经元间的兴奋传递是单向的
B.同一种递质不同释放方式的释放量是相同的
C.Syt7基因缺失不影响神经递质ATP的释放量
D.可推测CA囊泡融合方式在WT中为全部融合而在Syt7-KO中为接触后离开
【答案】ACD
【分析】
突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成。构成突触前膜部分的神经元轴突末梢呈球形膨大,形成突触小体,内有大量的突触小泡,小泡内贮存有神经递质。递质是神经末梢释放的、具有传递信息功能的特殊化学物质。在突触后膜上有能与相应递质相结合的受体,由于神经递质只能由突触前膜释放通过突触间隙作用于突触后膜,因而兴奋在突触间的传递是单向的。
【详解】
A、CA和ATP作为神经递质,只能由突触前膜释放作用于后膜,因而神经元间的兴奋传递是单向的,A正确;
B、如图1所示Syt7基因与图示中两种方式有关,两种方式对同一种递质释放量不同,接触后离开释放量更少,而全部融合释放量更多,因此同一种递质不同释放方式的释放量是不相同的,B错误;
C、图2中右边曲线结果显示,神经递质ATP在野生型(WT)和Syt7基因敲除(Syt7-KO)的细胞中神经递质的释放量的曲线几乎重合,因此Syt7基因缺失对神经递质ATP的释放量基本无影响,C正确;
D、图2左边曲线结果显示,CA在野生型(WT)和Syt7基因敲除(Syt7-KO)的细胞中神经递质的释放量不同,WT细胞中释放量的最大值更大,产生的电流强度最大值也更大。据此可推测CA囊泡融合方式在WT中为全部融合而在Syt7-KO中为接触后离开,D正确。
故选ACD。
24.心脏的搏动受交感神经和副交感神经的控制,其中副交感神经释放乙酰胆碱,作用于心肌细胞膜上的M型受体,使心肌细胞的收缩受到抑制,心率减慢;交感神经释放的去甲肾上腺素可以和心肌细胞膜上的β-肾上腺素受体结合,使心率加快。但交感神经和副交感神经对心脏的作用强度不是等同的。利用心得安和阿托品进行如下实验(心得安是β-肾上腺素受体的阻断剂,阿托品是M型受体的阻断剂)。对两组健康青年分别注射等量的阿托品和心得安各4次,给药次序和测得的平均心率如下图所示。有关叙述不正确的是( )
A.每一组的每位健康青年共进行了8次心率的测定
B.注射阿托品后交感神经的作用加强,副交感神经作用减弱
C.乙酰胆碱与M型受体结合,使得心肌细胞的静息电位绝对值减小
D.副交感神经对心跳的抑制作用远超过交感神经对心跳的促进作用
【答案】AC
【分析】
1、阿托品是M型受体的阻断剂,注射阿托品会阻断乙酰胆碱与心肌细胞膜上的M型受体结合,使心肌细胞收缩受到的抑制作用减弱,心率加快;心得安是β-肾上腺素受体的阻断剂,注射心得安会阻断去甲肾上腺素和心肌细胞膜上的β-肾上腺素受体结合,使心率减慢。
2、分析图可知:注射阿托品和心得安前后对比可知,注射阿托品使心率加快,注射心得安使心率减慢,且减慢的幅度小于加快的幅度,说明副交感神经对心跳的抑制作用远超过交感神经对心跳的促进作用。
【详解】
A、据曲线图可知,加上对照组,每一组的每位健康青年共进行了9次心率的测定,A错误;
B、注射阿托品后心率加快,说明交感神经的作用加强,副交感神经作用减弱,B正确;
C、乙酰胆碱与M型受体结合,使心肌细胞的收缩受到抑制,心率减慢,说明心肌细胞的静息电位绝对值增大,C错误;
D、图中最后一次测得的心率比对照组高,说明副交感神经对心跳的抑制作用远超过交感神经对心跳的促进作用,D正确。
故选AC。
三、综合题
25.如图是反射弧结构模式图,a、b分别是放置在传出神经和骨骼肌上的电极,用于刺激神经和骨骼肌;c是放置在传出神经上的电表,用于记录神经特定部位是否受损,有电流表示未受损,无电流表示受损;神经上的信号可经过d引起骨骼肌收缩。
(1)若在图中用a刺激神经,由该刺激引起的反应___________(填“属于”或“不属于”)反射。理由是_________________________________。
(2)正常情况下,用a刺激神经会引起骨骼肌收缩;传出神经的某处受损时,用a刺激神经,骨骼肌不再收缩。根据本题条件,完成下列实验:
①如果______________________,表明传出神经受损。
②如果______________________,表明骨骼肌损。
③如果____________________________________________,表明d部位受损。
【答案】不属于 没有经过完整的反射弧 用a刺激神经,c(电表)记录不到电流 用b刺激骨骼肌,骨骼肌不收缩 用a刺激神经,c(电表)记录到电流,骨骼肌不收缩;用b刺激骨骼肌,骨骼肌收缩
【分析】
试题分析:本题考查神经调节,考查对反射概念、反射弧组成及各部分功能的理解和兴奋传导、传递的实验设计。解答此类问题可根据电位计指针是否发生偏转或效应器是否发生反应判断反射弧的某部分是否受损。
【详解】
(1)用a刺激神经,产生的兴奋未经过神经中枢,传到骨骼肌引起的收缩不属于反射。
(2)效应器是指传出神经末梢及其支配的肌肉或腺体,该反射弧中,效应器应为d神经—肌肉突触和b骨骼肌。
(3)已知正常情况下,用a刺激神经会引起骨骼肌收缩;传出神经的某处受损时,用a刺激神经,骨骼肌不再收缩。
①如果传出神经受损,则用a刺激神经,在c处不能记录到电位;
②骨骼肌和神经细胞相似,受到电极刺激后可以产生兴奋,表现为收缩。如果骨骼肌受损,则用b刺激骨骼肌,骨骼肌不收缩;
③如果部位d受损,则用a刺激神经,在c处可以记录到电位,单骨骼肌不收缩;用b刺激骨骼肌,骨骼肌收缩。
【点睛】
本题主要考查神经条件的相关知识,其中准确理解兴奋的传到和传递,是解题的关键。
26.海马体(H区)是大脑边缘系统的一部分,与人的学习和记忆功能密切相关。为了研究学习和记忆的机制,研究人员利用小鼠进行了下图所示实验。分析回答问题:
(1)由图示可知,在小鼠H区的神经纤维上施加单脉冲电刺激后,突触前膜释放____________,经过突触间隙与突触后膜上的A受体结合,使突触后膜产生兴奋,兴奋部位的膜外电位表现为___________。上述过程中兴奋是__________方向传递的。
(2)在小鼠H区的神经纤维上施加高频电刺激后,突触后膜上的______被激活,导致Ca2+内流,引起突触后神经元发生系列变化,最终导致突触后膜上_______数量增加,形成持续一段时间的电位增强,这种现象称为长时程增强(LTP)。
(3)科学家通常采用隐藏平台水迷宫任务来测试小鼠的记忆能力,即让小鼠在一个装满水的不透明的圆缸内游泳来寻找隐藏在水面下的平台。经过相同的训练次数后,可根据小鼠找到隐藏平台所需的时间长短来评价小鼠的记忆能力。请利用以下实验材料设计实验验证海马区依赖于N受体的LTP参与小鼠记忆的形成。
实验材料:生理状况相同的小鼠若干、N受体阻断剂—AP5、隐藏平台水迷宫装置等。实验思路:__________________________。
【答案】谷氨酸 负电位 单 N受体 A受体 将小鼠等分为两组:一组小鼠注射适量的AP5,另一组小鼠注射等量的生理盐水;一段时间后将两组小鼠同时进行隐藏平台水迷宫任务的测试,记录两组小鼠找到隐藏平台所需要的时间
【分析】
据图分析,在单脉冲电刺激作用下,突触前膜释放的谷氨酸(神经递质)只能作用于突触后膜上的A受体,引起钠离子内流产生兴奋;在高频电刺激作用下,突触前膜释放的谷氨酸不仅可以作用于A受体,引起突触后膜兴奋,还可以作用于N受体,引起钙离子内流,经过一系列过程产生过更多的A受体并移动到突触后膜上。
【详解】
(1)据图分析可知,在单脉冲电刺激作用下,突触前膜释放了谷氨酸,并与突触后膜上的A受体结合,引起突触后膜兴奋,兴奋部位膜内为正电位、膜外为负电位。由于神经递质只能由突触前膜释放并作用于突触后膜,因此上述过程中兴奋是单向传递的。
(2)据图分析可知,在高频电刺激作用下,突触前膜释放了谷氨酸并作用于N受体,激活了N受体,导致钙离子内流,经过一系列变化最终导致突触后膜上的A受体数目增加。
(3)根据题意分析,该实验是验证性实验,目的是验证海马区依赖于N受体的LTP参与小鼠记忆的形成,结合实验设计的基本原则和提供的实验材料设计实验:将小鼠等分为两组,一组小鼠注射适量的AP5(N受体阻断剂),另一组小鼠注射等量的生理盐水;一段时间后将两组小鼠同时进行隐藏平台水迷宫任务的测试,记录两组小鼠找到隐藏平台所需要的时间。
【点睛】
解答本题的关键是掌握神经调节的相关知识点,了解突触的结构以及作用机理,能够根据图示分析单脉冲电刺激和高频电刺激作用下突触前膜释放的谷氨酸(神经递质)作用的受体类型和引起的一系列变化,进而结合题干要求分析答题。
27.下图为从蛙体内剥离出的一个神经肌肉标本,如果该神经是传人神经,则肌肉中分布着该神经的末梢,可以感受刺激;如果是传出神经,则神经与肌肉间的接头可以看成突触。回答下列问题:
(1)若刺激神经,肌肉未收缩,则反射弧的五部分中该标本有______________。
(2)若图中神经是传出神经,则与肌肉相连的部分是神经元的___________(填“树突”或“轴突”),该结构兴奋后,膜内Na+的浓度____________(填“高于”“等于”或“低于”)膜外Na+的浓度。
(3)若图中神经是传出神经,某同学利用该神经肌肉标本做了以下实验。请完善实验步骤、结果及结论。
实验目的:探究肌肉收缩的直接能源物质是ATP还是葡萄糖。
实验步骤:第一步:将两个相同的这种标本浸人任氏液(可保持标本的生物活性)中,用电极反复刺激神经,直到肌肉不再收缩为止。(“反复刺激直到肌肉不再收缩为止”的目的是___________________。)
第二步:将第一步中的标本分成A、B两组,A组加入一定量的ATP溶液,B组加入________。
第三步:再用电极刺激神经,观察肌肉是否收缩。
预期结果:在较短的时间内,_______________________。
实验结论:肌肉收缩的直接能源物质是ATP。
【答案】感受器、传入神经 轴突 低于 耗尽肌肉细胞中已有的ATP和葡萄糖 等量的葡萄糖溶液 A组肌肉收缩,B组肌肉不收缩
【分析】
1、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。兴奋在突触处传递的信号转换是电信号→化学信号→电信号。
2、传递过程为:兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时,突触小泡释放神经递质,神经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。
【详解】
(1)反射弧五部分包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。刺激神经,肌肉不收缩,说明兴奋不能从神经传递到肌肉,因此该标本有传入神经和感受器。
(2)若图中是传出神经,则与肌肉相连的应该是神经元的轴突。不管该结构兴奋与否,膜内Na+浓度始终低于膜外Na+浓度。
(3)实验前反复刺激标本直到不收缩,目的是消耗细胞内部已有的ATP和葡萄糖,避免干扰后续实验。由题意知,实验目的为探究直接能源物质是ATP还是葡萄糖,因此B组应加等量的葡萄糖溶液。细胞内,ATP是直接能源物质,因此,短时间内,A组肌肉收缩,B组肌肉不收缩。
【点睛】
本题综合考查神经调节的基本方式反射及反射弧结构、兴奋在神经元之间传递及突触结构,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的能力;能运用所学知识与观点,实验问题进行解释、推理,做出合理的判断或得出正确的结论的能力。
28.蛙坐骨神经常作为研究反射和动作电位变化的材料。请回答下列问题:
(1)坐骨神经受到适宜刺激后膜电位表现为________;
(2)科学家研究发现生理溶液中Na+浓度升高会使蛙坐骨神经纤维动作电位增大。现提供3种浓度的生理溶液:A,Na+浓度正常,B、C的Na+浓度在A的基础上等差递增。请设计实验证明上述结论:
①实验思路:_________________________;
②预测实验结果_________________________;
③分析结果出现的原因___________________。
【答案】外负内正 将生理状态相同的蛙坐骨神经纤维分别置于A、B、C三种生理溶液中,给与相同的适宜刺激,测定其刺激后的动作电位 动作电位的大小为:A<B<C 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
【分析】
1、静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去。
2、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。
【详解】
(1)坐骨神经受到适宜刺激后会产生动作电位,动作电位的膜电位表现为外负内正。
(2)①为验证生理溶液中Na+浓度升高会使蛙坐骨神经纤维动作电位增大。实验自变量为生理溶液中Na+浓度,因变量为动作电位的大小,除自变量外其余变量应控制成相同且适宜。故实验思路为:将生理状态相同的蛙坐骨神经纤维分别置于A、B、C三种生理溶液中,给与相同的适宜刺激,测定其刺激后的动作电位大小。
②据题可知,Na+浓度升高会使蛙坐骨神经纤维动作电位增大,由于A、B、C三种生理溶液中的Na+浓度递增,则动作电位会增大,因此三组实验的结果表现出的动作电位的大小为:A<B<C。
③动作电位是由Na+内流引起的,其运输方式为协助扩散,由于细胞外Na+浓度提高,导致膜内外的钠离子浓度差增大,兴奋时,Na+通过Na+通道内流加快,导致动作电位增大。因此动作电位的大小为:A<B<C。
【点睛】
本题考查神经调节的相关知识,意在考查学生对所学知识的理解与掌握程度,培养了学生分析实验、获取信息、解决问题的综合应用的能力。
29.某兴趣小组以“脊蛙”为材料进行实验,请完善下列实验思路、预测结果及结论。材料和用具:头部挂在铁支架上在左后肢大腿背面暴露出坐骨神经的“脊蛙”一只,小烧杯,1%的硫酸溶液,清水,剪刀,药用棉,电位计等。
(1)①用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”左侧后肢趾部,两侧后肢都会出现屈腿反射;用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,两侧后肢都出现__________;
②用__________清洗刺激部位;
③剪断左大腿背面已暴露的坐骨神经;
④待“脊蛙”__________后,用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”__________侧后肢趾部,左右侧后
肢都不出现屈腿反射;用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”__________侧后肢趾部,实验现象为__________。
⑤上述实验证明了坐骨神经是__________。
(2)另取一“脊蛙”,用手术暴露蛙左后肢屈反射的传入神经和传出神经,连接电位计ⓐ和ⓑ(如下图),用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”左侧后肢趾部。实验显示,电位计ⓐ和ⓑ都有电位波动,并出现屈腿反射。
①如用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,预测电位计ⓐⓑ情况__________。
②若在蛙心灌注液中添加某种药物,一段时间后,再次刺激蛙左后肢趾尖,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(写出2个):_____________________;_________________。
【答案】屈腿反射 清水 恢复正常 左 右 右侧后肢出现屈腿反射,左侧后肢不出现屈腿反射 混合神经 电位计ⓐ不出现波动,ⓑ有波动 突触前膜不能释放神经递质 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(或突触后膜上的特异性受体损伤)
【分析】
图示表示反射弧结构,包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。兴奋在神经纤维上双向传导,但在神经元之间单向传递。
【详解】
(1)①用1%的硫酸溶液刺激“脊娃”左侧后肢趾部,两侧后肢都会出现屈腿反射;用1%的硫 酸溶液刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,两侧后肢都会出现屈腿反射,说明“脊蛙”屈腿反射的反射弧结构完整;
②用清水清洗刺激部位;
③剪断左大腿背面已暴露的坐骨神经,再给予刺激,观察;
④若用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”左侧后肢趾部,左右侧后肢都不出现屈腿反射;用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,右侧后肢出现屈腿反射,左侧后肢不出现屈腿反射,说明“脊蛙”的坐骨神经既有传入神经又有传出神经,是混合神经。所以待“脊蛙”平静后,用1%的硫酸溶液刺激“脊蛙”左侧后肢趾部,然后再用其刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,并观察记录现象。
⑤上述实验证明了坐骨神经既有传入神经又有传出神经,是混合神经。
(2)①兴奋在神经元之间单向传递,只能由突触前膜形成突触小泡经胞吐方式分泌到突触间隙,与突触后膜的受体蛋白结合,引起下一个神经细胞兴奋或抑制,因此刺激“脊蛙”右侧后肢趾部,观察到电位计b有电位波动和左后肢屈腿,电位计a未出现电位波动。
②灌注某种药物后a电位计能记录到电位波形,在b电位计能记录到电位波形,说明该药物并非抑制神经纤维膜上电压门控钠离子通道,而是抑制突触兴奋的传递,因此该药物的作用可能是使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,也可能是使突触前膜不能释放递质。
【点睛】
本题考查反射弧及兴奋的产生和传导的相关知识,要求考生具备验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析、处理的能力。
30.阿尔兹海默症(AD)主要病理特征为脑部海马区内β淀粉样蛋白过量产生和异常聚集。研究表明,多年生草本植物虎杖根和茎的醇提物能改善AD模型小鼠学习记忆能力。欲进一步研究虎杖醇提物对β淀粉样蛋白含量的影响,请根据提供的实验材料和用具,设计并完善实验过程。
材料:8周龄质量相同的小鼠若干,虎杖醇提物,0.5%羧甲基纤维素钠(0.5%CMC-Na溶液,溶解虎杖醇提物),盐酸多萘齐片溶液(适用于轻度或中度的AD症状的治疗),生理盐水,Aβ25-35(用于建立AD实验模型)
(要求与说明:以β淀粉样蛋白水解产物Aβ1-40、Aβ1-42含量为实验检测指标,检测具体方法不做要求)
(1)实验思路:
①建立AD样模型小鼠:给8周龄质量相同的若干正常小鼠侧脑注射经老化处理的Aβ25-35,获得AD模型小鼠;保留一部分正常小鼠,侧脑注射______,称为假手术组。随机抽取各组部分小鼠测定脑内Aβ1-40、Aβ1-42含量并记录。
②AD样模型小鼠分组处理:将AD模型小鼠若干,随机均分为3组,其中__________________,最后一组与假手术组均给予等量____________。
③各组小鼠按20mL/kg剂量灌胃给药,1次/天,相同且适宜条件下饲养小鼠,每7天测定各组小鼠脑内Aβ1-40、Aβ1-42含量并记录。实验持续21天。
④统计处理实验所得数据。
(2)绘制记录实验数据的表格____________。
(3)分析与讨论:
①研究表明,虎杖醇提物能显著降低脑内Aβ的产生,同时也能有效清除Aβ,防止其在脑内______。
②后续研究发现,Aβ还可通过干扰一种神经营养因子BDNF在突触处的含量,影响记忆功能。结合所学分析,BDNF最可能是神经系统中______细胞分泌的。
【答案】生理盐水 第一组注射适量的盐酸多萘齐片溶液(作为对照),第二组注射等量的0.5%羧甲基纤维素钠溶解的虎杖醇提物 生理盐水 过量产生和异常聚集 大脑皮层海马区
【分析】
实验目的是“研究虎杖醇提物对β淀粉样蛋白含量的影响”,自变量是加入AD样模型小鼠的试剂种类,因变量以β淀粉样蛋白水解产物Aβ1-40、Aβ1-42含量为实验检测指标。
实验遵循单一变量和对照原则,
【详解】
(1)①正常的老鼠进行假手术,可以向侧脑注射生理盐水。
②实验目的是研究虎杖醇提物对β淀粉样蛋白含量的影响,所以自变量是有无虎杖醇提物,因变量是β淀粉样蛋白水解产物Aβ1-40、Aβ1-42含量,所以将AD模型鼠分为三组,第一组注射适量的盐酸多萘齐片溶液(作为对照),第二组注射等量的0.5%羧甲基纤维素钠溶解的虎杖醇提物,最后一组和假手术组给予等量的生理盐水。
③各组小鼠按20mL/kg剂量灌胃给药,1次/天,相同且适宜条件下饲养小鼠,每7天测定各组小鼠脑内Aβ1-40、Aβ1-42含量并记录。实验持续21天。
④统计处理实验所得数据。
(2)实验数据用表格记录如下:
(3)①根据题干信息“阿尔兹海默症(AD)主要病理特征为脑部海马区内β淀粉样蛋白过量产生和异常聚集”,所以虎杖醇提物能显著降低脑内Aβ的产生,同时也能有效清除Aβ,防止其在脑过量产生和异常聚集。
②根据题干信息“Aβ还可通过干扰一种神经营养因子BDNF在突触处的含量,影响记忆功能”,而在人脑中与记忆有关的是大脑皮层海马区,所以BDNF最可能是神经系统中大脑皮层海马区细胞分泌的。
【点睛】
本题考查学生对实验的掌握情况,考生需要掌握实验的原则,结合实验目的分析自变量和因变量进行分析解答。
31.1909年,动物学家威廉姆斯(L.W.Williams)在解剖枪乌贼的时候,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。下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__________________________________。
【答案】枪乌贼的神经纤维比较粗大,取材容易,操作方便,便于观察 组织液 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,观察电流表指针是否偏转 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
【分析】
1、静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋传导的方向与膜内电流方向一致。
2、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。
【详解】
(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,并不能说明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,测得的动作电位值有所下降了,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。
【点睛】
解答本题的关键是掌握兴奋的产生、传递与传导的相关知识点,弄清楚静息电位和动作电位的产生机理,并能够设计实验证明兴奋在神经纤维上是双向传导的。
32.阅读下列材料,回答有关问题:
材料1:切断运动神经元,其支配的肌肉内糖原合成下降、蛋白质分解加快,肌肉逐渐萎缩;将神经元缝合,经神经元再生,所支配的肌肉内糖原与蛋白质合成加快,肌肉逐恢复;持续用局部麻醉药阻断动作电位传导,并不能使所支配的肌肉发生内在的代谢改变。
材料2:1921年Otto.Loewi设计了一种心脏灌流装置,让灌流液先流经供液心脏,再流经受液心脏。刺激供液心脏的迷走神经,首先引起供液心脏心搏抑制,随之受液心脏也停止搏动,实验装置及结果如图。
(1)材料1实验结果表明,肌肉组织内在的代谢活动受到运动神经元_____(填:“产生的动作电位”或“分泌的营养性因子”或“释放的神经递质”)影响。
(2)材料2中设置受液心脏的实验目的是________________。请结合您所学的知识,推测停止电极刺激后供液心脏_________(能或不能)立刻开始搏动,原因是_________________。
【答案】分泌的营养因子 验证(证明)迷走神经是通过分泌某种化学物质传递信息 不能 化学物质传递信号速度较慢
【分析】
1、神经纤维要实现其兴奋传导的功能,就要求其在结构上和生理功能上都是完整的。如果神经纤维被切断,兴奋即不可能通过断口进行传递;如果神经纤维在麻醉剂或低温作用下发生功能的改变,破坏了生理功能的完整性,则兴奋的传导也会发生阻滞。
2、生物实验遵循的一般原则是对照原则、等量原则、单一变量原则和控制无关变量原则。
【详解】
(1)由题意可知,切断运动神经元,其支配的肌肉内糖原合成下降、蛋白质分解加快,肌肉逐渐萎缩;将神经元缝合,经神经元再生,所支配的肌肉内糖原与蛋白质合成加快,肌肉逐渐恢复;持续用局部麻药阻断动作电位传导,并不能使所支配的肌肉发生代谢改变,说明肌肉组织内在的代谢活动不是受到神经元的动作电位或者释放的神经递质的影响,因此肌肉组织内在的代谢活动是受运动神经元分泌的营养性因子的影响。
(2)生物实验遵循的一般原则是对照原则、等量原则、单一变量原则和控制无关变量原则。故设置受液心脏的实验目的是验证(证明)迷走神经是通过分泌某种化学物质传递信息的。因为神经递质的释放传递需要时间,所以停止电极刺激后供液心脏不能立即开始搏动。
【点睛】
本题主要考查兴奋的产生与传递的相关的实验,旨在强化学生对实验的分析和相关知识的识记、理解与运用。
33.用电流刺激蛙的交感神经会使蛙的心跳加快,对此研究人员提出以下两种假设:
假设一:交感神经受电流刺激后,电信号直接传导造成心脏跳动加快;
假设二:交感神经分泌某种化学物质造成心脏跳动加快。
某同学为了探究哪种假设正确,设计了以下实验步骤:
①制备若干带交感神经的搏动的离体蛙心,用插管插入蛙心的心室腔中,插管内有任氏液(能够维持蛙心跳动的生理溶液),心脏内的血液已被任氏液代替(如图所示)。
②取两个制备好的蛙心分别置于盛有等量且适量任氏液的容器A、B中,测量A、B中蛙心的心率(分别记为A1、B1)。
③刺激A中蛙心的交感神经,测量蛙心的心率(记为A2)。
④随后将容器A中适量的溶液转移到容器B中,测量B组蛙心的心率(记为B2)。
(1)根据上述实验步骤,该同学预期的实验结果和结论是:
若_________________,说明交感神经受电流刺激后,电信号直接传导造成心脏跳动加快;
若_________________,说明交感神经分泌某种化学物质造成心脏跳动加快。
(2)步骤④中________(填“能”或“不能”)刺激B中蛙心的交感神经后,再观察测量蛙心的心率,原因是_________________。
(3)进一步研究发现,交感神经释放的神经递质与肾上腺素均可控制心脏的收缩,这两种物质发挥作用时的共同特点是_____________(答出一点即可)。
(4)人受到惊吓刺激时,心跳短时间内迅速加快,说明该过程中主要的调节方式是________。受到惊吓后,需较长一段时间后才能慢慢平静下来,其原因是__________。
【答案】A1小于A2,B1等于B2 A1小于A2,B1小于B2 不能 若先刺激蛙心的交感神经再测量蛙心的心率,则无论电信号直接传导还是分泌某种化学物质形式从传出神经传到效应器,都会使蛙心的心率加快 都要与相应受体结合才能发挥作用 神经调节 体液调节作用时间比较长
【分析】
神经调节作用途径是反射弧,反应速度迅速,作用范围准确、比较局限,作用时间短暂。体液调节作用途径是体液运输,反应速度较缓慢,作用范围较广泛,作用时间比较长。
【详解】
(1)若交感神经受电流刺激后,电信号直接传导造成心脏跳动加快,则B组由于没有电流刺激,心率不加快,而A组因为存在电信号刺激,心率加快,即A1小于A2,B1等于B2。若交感神经分泌某种化学物质造成心脏跳动加快,则B组中含有A容器中的溶液,也含有该化学物质,故两组的心率都会加快,即A1小于A2,B1小于B2。
(2)若先刺激蛙心的交感神经再测量蛙心的心率,则无论电信号直接传导还是分泌某种化学物质形式从传出神经传到效应器,都会使蛙心的心率加快,所以步骤④中不能刺激B中蛙心的交感神经后,再观察测量蛙心的心率。
(3)神经递质和肾上腺素作为信号分子发挥作用时,都要与相应受体结合才能发挥作用,且发挥作用后都会被分解。
(4)神经调节速度快,而体液调节速度慢,人受到惊吓刺激时,心跳短时间内迅速加快,说明该过程中主要的调节方式是神经调节。受到惊吓后,需较长一段时间后才能慢慢平静下来,其原因是体液调节作用时间比较长。
【点睛】
本题考查研究交感神经对心脏收缩的控制作用,要求学生理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用;并对实验现象和结果进行解释、分析、处理。
34.感知外界环境中潜在的危险信息,快速躲避天敌并作出最适宜的防御反应是动物生存所需具备的重要能力。为探究本能恐惧内在的大脑运作机制,研究人员开展了如下实验。
(1)将小鼠置于如图1的装置中,用黑色圆盘在小鼠的上视野产生阴影模拟小鼠被上空中的天敌(如老鹰)捕食的场景,阴影刺激了小鼠视网膜,引起视神经细胞产生,传至末梢,释放作用于突触后膜上的受体,最终诱发小鼠产生逃跑至遮蔽物中的防御行为。
(2)研究人员将光敏感的通道蛋白特异性表达在某一特定神经元中,并通过特定波长的光刺激来调控神经元活动。神经元未受刺激时细胞膜的静息电位为,当蓝光刺激光敏蛋白C时,会导致Na+内流使所在神经元兴奋,当黄光刺激光敏蛋白N时,会导致Cl-内流使所在神经元,应用此技术设计实验,验证诱发小鼠逃跑行为的必要条件是某一特定类型的神经元激活,而不是阴影刺激。请从A~H中选择字母填入下表,将实验组的实验方案及相应结果补充完整。
分组
实验动物
实验条件
实验结果
实验组一
①_______
黄光、②_________
③__________
实验组二
能表达光敏蛋白C的特定神经元的小鼠
④________、⑤_______
⑥___________
A.能表达光敏蛋白C的特定神经元的小鼠B.能表达光敏蛋白N的特定神经元的小鼠C.阴影刺激 D.无阴影刺激 E.黄光 F.蓝光 G.未见逃跑行为 H.迅速逃跑躲避
【答案】B C G F D H
【分析】
静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,因此形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去,但在神经元之间以神经递质的形式传递。
【详解】
分析题图:图1中,用黑色圆盘在小鼠的上视野产生阴影模拟小鼠被上空中的天敌(如老鹰)捕食的场景,阴影刺激了小鼠视网膜感受器,引起视神经细胞产生神经冲动,传至神经末梢,释放神经递质作用于突触后膜上的受体,最终诱发小鼠产生逃跑至遮蔽物中的防御行为。结合题意可知,当蓝光刺激光敏蛋白C时,会导致Na+内流使所在神经元兴奋,当黄光刺激光敏蛋白N时,会导致Cl-内流使所在神经元兴奋抑制。故实验组的实验方案及相应结果如下表:
根据实验设计的对照原则与单一变量原则可知,实验组一的动物为能表达光敏蛋白N的特定神经元的小鼠(B),实验组一的条件应为黄光、阴影刺激(C),因Cl-内流使所在神经元兴奋抑制,故预期是实验结果为未见逃跑行为(G);实验组二能表达光敏蛋白C的特定神经元的小鼠,应与第一组实验形成对照,故实验条件为蓝光(F)、无阴影刺激(D),因此类条件会导致Na+内流使所在神经元兴奋,故预期结果为迅速逃跑躲避(H)。
【点睛】
本题的知识点是兴奋在神经纤维上的传导方式,静息电位的产生和维持,兴奋在神经元之间传递的过程,对大脑的功能的理解与实验设计的分析是解题的关键。
35.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-70mV,兴奋时动作电位从去极化到反极化达+30mV。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____________________。
【答案】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 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
【分析】
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。
【详解】
(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,可推断组2测得的是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-70mV,动作电位的峰值是+30mV。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(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,[1]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。结果如图所示:
(3)①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,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。
【点睛】
本题的关键是根据实验目的确定实验的自变量和因变量,进而进行实验设计及相关的分析和判断。
36.已知在一定刺激强度范围内,肌肉张力随刺激强度增大而增大。为验证刺激强度与肌张力的关系,某同学利用如图所示装置进行了相关实验。完善实验思路,预测实验结果并进行分析(要求与说明:腓肠肌肌张力大小的具体测量不作要求,实验条件适宜)
(1)实验思路
①制作蛙坐骨神经腓肠肌标本,按图示连接电表,并检测标本活性。
②________________________。
③_________________________。
④___________________________。
⑤___________________________。
(2)预测实验结果(设计一个坐标,用曲线图表示电表指针偏转大小和肌张力大小)________。
(3)分析与讨论
①坐骨神经是由结缔组织包裹了许多神经纤维形成的,接受刺激后会形成__________(填“单向”或“双向”)传导的动作电位。
②刺激强度太小坐骨神经______(填“能”或“不能”)产生动作电位,原因是_____________。
【答案】以一定强度电刺激坐骨神经,观察电表的偏转情况,测量腓肠肌张力大小,并记录 改变电刺激的强度,用相同的时间刺激坐骨神经,观察电表的偏转情况,测量腓肠肌张力大小,并记录 重复步骤③ 对获得的实验数据进行统计分析 双向 不能 刺激强度太小,去极化程度低,不足以使神经细胞产生兴奋
【分析】
要验证在一定刺激强度范围内,肌肉张力随刺激强度增大而增大,实验的自变量应该是不同强度的刺激,因变量是电表的偏转情况及腓肠肌张力大小。
【详解】
(1)为验证在一定刺激强度范围内,肌肉张力随刺激强度增大而增大,可设计如下实验:①制作蛙坐骨神经-腓肠肌标本,按图示连接电表,并检测标本活性。②以一定强度电刺激坐骨神经,观察电表指针的偏转情况,测量腓肠肌张力大小,并记录。③改变电刺激的强度,用相同的时间刺激坐骨神经,观察电表指针的偏转情况,测量腓肠肌张力大小,并记录。④重复步骤③。⑤对获得的实验数据进行统计分析。
(2)电表指针偏转大小和肌张力大小的变化关系如图所示:
(3)分析与讨论:①坐骨神经是由结缔组织包裹了许多神经纤维形成的,接受刺激后会形成双向传导的动作电位。②若刺激强度太小,去极化程度低,不足以使神经细胞产生兴奋,坐骨神经不能产生动作电位。
【点睛】
本题的关键是如何设计实验,需要考生根据实验目的确定变量,再进行相关的分析和判断。
37.肌萎缩侧索硬化(ALS)也被称为渐冻症,是一种很罕见的神经性疾病,会影响大脑和脊髓的神经细胞,临床上表现为骨骼肌肉萎缩、无力、甚至因呼吸麻痹而死亡。下图表示“渐冻症”患者的某反射弧。
(1)若刺激Ⅰ处,在①处检测不到动作电位,则_____________(填“能”或“不能”)判断此反射弧的运动神经元已受损,原因是_______________________________________________________________________________。
(2)兴奋性递质谷氨酸能使突触后膜的膜电位发生_______________的变化,研究发现“渐冻症”的病因之一是神经元之间谷氨酸过度堆积,引起突触后膜通透性增强,导致神经细胞涨破,其原因是_______________________________。
(3)研究表明,新发明的药物AMX0035可显著减缓ALS的发展进程。为验证AMX0035能减少由谷氨酸积累而造成的神经细胞死亡,请设计简单实验验证并对结果进行预测。
实验材料:小鼠离体脑神经细胞,高浓度谷氨酸溶液,脑神经细胞培养液,AMXO035溶液。
实验思路:________________________________。
结果预测:____________________________________。
【答案】不能 因为在突触中兴奋只能单向传递,无论运动神经元是否正常,①处也检测不到动作电位 由外正内外到外负内正 突触后膜通透性增加,引起Na+大量进入神经细胞,使细胞内液渗透压升高,细胞大量吸水涨破 将小鼠离体脑神经元随机分为三组,编号甲、乙、丙。在甲、乙、丙三组中加入等量的脑神经细胞培养液,乙组加入适量高浓度谷氨酸溶液,丙组加入等量高浓度谷氨酸溶液和适量AMX0035溶液。培养一段时间后,统计并计算三组脑神经细胞死亡率 乙组死亡率高于丙组,丙组高于甲组
【分析】
1、根据②突触可以判断II是感受器,能感受刺激,产生兴奋;①为传入神经,能传导兴奋;I为传出神经,也能传导兴奋。
2、突触前膜释放的神经递质经扩散到突触后膜,与突触后膜上的特异性受体发生结合,使下一个神经元兴奋或抑制。神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,因此兴奋在神经元之间的传递是单向的。
【详解】
(1)兴奋在神经元之间的传递是单向的,因为神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,若刺激Ⅰ处,在①处检测不到动作电位,则不能判断此反射弧的运动神经元已受损,是因为:在突触中兴奋只能单向传递,无论运动神经元是否正常,①处也检测不到动作电位。
(2)兴奋性递质谷氨酸可使突触后膜兴奋,兴奋时钠离子内流,故突触后膜的膜电位变化为外正内负到外负内正;若神经元之间谷氨酸过度堆积,则突触后膜通透性增强,引起Na+大量进入神经细胞,使细胞内液渗透压升高,细胞大量吸水涨破。
(3)分析题意可知,本实验目的为“验证AMX0035能减少由谷氨酸积累而造成的神经细胞死亡”,实验的自变量为AMX0035的有无,因变量为神经细胞的死亡率,实验设计应遵循对照原则与单一变量原则,故可设计实验如下:
将小鼠离体脑神经元随机分为三组,编号甲、乙、丙(无关变量一致);在甲、乙、丙三组中加入等量的脑神经细胞培养液,乙组加入适量高浓度谷氨酸溶液,丙组加入等量高浓度谷氨酸溶液和适量AMX0035溶液(单一变量原则);培养一段时间后,统计并计算三组脑神经细胞死亡率。
因AMX0035能减少由谷氨酸积累而造成的神经细胞死亡,故结果预测为:乙组死亡率高于丙组,丙组高于甲组。
【点睛】
本题考查反射弧的结构和功能、兴奋传导的相关知识,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和解决问题的能力。
38.根据所学知识及以下实验回答相关问题
(1)科学实验证明,电刺激与心脏相连的交感神经,心跳加快;电刺激与心脏相连的副交感神经,心跳减慢。这说明心跳快慢(心率)受________调节。
(2)某研究者用电刺激支配肾上腺髓质的交感神经,心跳也加快,推测是由于电刺激交感神经后引起肾上腺髓质产生了某种物质,通过血液循环运送到心脏,促进心跳加快。现有甲、乙两只小白兔,其中甲兔已剥离出支配肾上腺髓质的交感神经(但未切断),请你设计实验验证上述推测。
①分别测定甲、乙两只小白兔的____________,并记录。
②电刺激甲兔支配肾上腺髓质的____________,立刻用等渗溶液提取甲兔的肾上腺髓质组织液并制成提取液。
③将___________________________________________________________,检测心率,若乙兔心跳加快,则推测正确。
(3)与神经调节相比,体液调节在作用途径及范围上的特点是__________________。
【答案】神经 心跳快慢(或心率) 交感神经 上述提取液注射到乙兔体(或静脉)内 通过体液运输、作用范围较广泛
【分析】
根据题意分析,(1)实验说明心脏的跳动受神经系统的支配,交感神经使心跳加快,副交感神经使心跳减慢。(2)实验说明心跳快慢受交感神经的支配,还受肾上腺髓质产生了某种物质的调节,说明心跳快慢(心率)受神经-体液调节。
【详解】
(1)电刺激与心脏相连的交感神经,心跳加快;电刺激与心脏相连的副交感神经,心跳减慢,说明心脏的跳动受神经系统的支配。
(2)实验说明心跳加快受交感神经的支配,也受肾上腺髓质分泌物质的调节,如果要对该推测进行验证需设计实验:①实验之前首先测定甲乙两只小白兔的心率作为标准(对照)。②然后刺激家兔支配肾上腺髓质的交感神经,此时引起甲兔心率加快,迅速提取甲兔肾上腺髓质的组织液。③将以上提取液注射到乙兔体内,观察乙兔心率的变化。由于该实验为探究性实验,实验结果和结论有两种。若乙兔心跳加快,则推测正确。若乙兔心跳没有加快,则推测不正确,此实验过程中,心跳快慢(心率)受神经-体液调节。
(3)与神经调节相比,体液调节在作用途径及范围上的特点通过体液运输、作用范围较广泛。
【点睛】
心跳快慢既受交感神经和副交感神经的支配又受肾上腺髓质产生激素的调节,调节方式属于神经-体液调节。
39.大鼠膈肌收缩过程受呼吸中枢发出的传出神经M和N支配。为了研究某种蛇毒阻遏神经传递的机理,研究者切断N,保留完整的M(如下图)进行了下列实验,并记录两种不同处理下a处传出神经表面和b处膈肌表面的放电频率,实验处理及结果如下表。
实验处理
记录位置
放电频率
不注射蛇毒
a点
b点
注射蛇毒
a点
b点
注:放电频率是指单位时间内记录到的兴奋次数
(1)大鼠膈肌收缩反射过程中的效应器是_____。实验中切断N,b点仍可记录到放电频率的原因是_____。
(2)设置不注射蛇毒组的目的是_____。注射蛇毒后,a点的放电频率_____,b点无放电,此时直接电刺激膈肌仍可记录到放电频率,推测蛇毒可能阻遏了兴奋在_____或M与膈肌间的_____传递。
(3)为进一步确定蛇毒阻遏M与膈肌间的具体位点,研究者用蛇毒处理传出神经-肌肉标本,刺激神经,直至不再引起_____时,用乙酰胆碱(兴奋性递质)溶液处理肌肉。肌肉收缩,则说明蛇毒作用于_____。
【答案】传出神经末梢及其所支配的膈肌 呼吸中枢通过神经M使b兴奋 作为整个实验的对照组 降低 神经纤维 突触 肌肉收缩 突触前膜或突触间隙
【分析】
神经调节的基本方式是反射,其结构基础是反射弧,由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分构成。神经递质存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜,因此兴奋只能从一个神经元的轴突传递给另一个神经元的细胞体或树突。
【详解】
(1)①效应器指传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等,所以这里的效应器是传出神经末梢及其所支配的膈肌。由于M保持完整,呼吸中枢可通过神经M使b兴奋,所以切断N,b点仍可记录到放电频率。
(2)不注射蛇毒时,a点的放电频率与b点的放电频率无显著差异,不作实验处理的一组作为整个实验的对照组,与对照组比较可知,注射蛇毒后,a点的放电频率会降低,而b点无放电,此时直接电刺激膈肌仍可记录到放电频率,说明a处的神经纤维能传递兴奋,推测蛇毒可能阻遏了兴奋在神经纤维或M与膈肌间的突触传递。
(3)为进一步确定蛇毒阻遏M与膈肌间的具体位点,用蛇毒处理传出神经-肌肉标本,直至刺激神经不再引起肌肉收缩时,再用乙酰胆碱(兴奋性递质)溶液处理肌肉,若肌肉收缩,则蛇毒作用于突触前膜或突触间隙,若肌肉不收缩,则蛇毒作用于突触后膜。
【点睛】
熟知反射弧的结构及兴奋在反射弧中的传递过程是解答本题的关键,正确解读题中的信息是解答本题的前提,掌握兴奋在神经纤维以及神经元之间的传递过程是解答本题的另一关键。
40.人体排尿是一个复杂的生理过程,如图甲所示。请回答下列问题:
(1)当膀胱充盈,感受器产生的兴奋由①②路径传递到大脑皮层并产生尿意,该过程不属于反射活动,原因是__________________________。
(2)图中“某神经中枢”位于_________________________。若该中枢与大脑皮层之间的联络中断,则成人也会出现小便失禁现象,由此说明_________________________。
(3)神经元③能接受来自不同神经元释放的神经递质,直接原因是____________________。
(4)据图乙分析,刺激神经元④时,逼尿肌并没有收缩,原因可能是_____________________。
(5)位于膀胱中的相应感受器产生的兴奋在神经元之间的传递方向是________ 的,原因是______________。
【答案】反射弧不完整 脊髓 大脑皮层的高级中枢对脊髓中相应的低级中枢有调控作用 神经元③的细胞膜上含有相应神经递质的特异性受体 刺激强度低于S5,不足以引起膜电位的变化 单向的 神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜
【分析】
1.神经调节的基本方式是反射,反射是在中枢神经系统的参与下,人和动物体对体内和外界环境的各种刺激所发生的规律性的反应。完成反射的结构基础是反射弧,反射弧通常由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器组成。传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等组成效应器,感觉神经末梢,或传入神经末梢组成感受器。兴奋在神经纤维上的传导是双向的。在神经元之间的传递是单向的,因为神经递质只存在于突触小体的突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜,使下一个神经元产生兴奋或抑制,因此兴奋在神经元之间的传递只能是单向的。机体所有的感觉都是由大脑皮层做出的。
2.兴奋在神经纤维上的传导形式是电信号,速度快;兴奋在神经元之间的传递需经过电信号→化学信号→电信号之间的转变过程,存在时间上的延搁,速度较慢。
【详解】
(1)感受器产生的兴奋由①②路径传递到大脑皮层并产生尿意,该过程不属于反射活动,原因是在大脑皮层产生感觉,没有效应器和传出神经,即反射弧不完整,不属于反射。
(2)人体排尿反射的神经中枢在脊髓,即图中的某神经中枢,若该中枢与大脑皮层之间的联络中断,则成人也会出现小便失禁现象,由此说明大脑皮层的高级中枢对脊髓中相应的低级中枢有调控作用,这是神经调节的分级调节过程。
(3)神经递质与突触后膜上的特异性受体结合发挥作用,神经元③能接受来自不同神经元释放的神经递质,直接原因是神经元③的细胞膜上含有相应神经递质的特异性受体。
(4)兴奋的产生必须要有适宜的刺激,刺激强度较弱,不会产生兴奋,所以刺激神经元④时,逼尿肌并没有收缩,原因可能是刺激强度较弱(低于图中的S5),不足以引起膜电位的变化。
(5)位于膀胱中的相应感受器产生的兴奋在神经元之间的传递方向是单向的,这是因为反射弧中存在突触结构,在突触中神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,而不能反向传递。
【点睛】
熟知兴奋的传导和传递过程是解答本题的关键,掌握神经调节的特点以及分级调节的过程是解答本题的另一关键,兴奋产生的条件也是本题的考查点。
41.研究发现,若来自海兔鳃部的喷水管皮肤感受器的信息沿传入神经传导,传递给一个运动神经元L7,会引起鳃肌收缩,产生缩鳃动作(如图 l)。请回答下列问题:
(1)控制缩鳃动作的神经系统中,感觉神经元的____________与运动神经元 L7 的胞体相接触,共同构成_____,从而建立神经元之间的联系。离体实验条件下,鳃肌的收缩是否必须具备完整的反射弧?__________(填“是”或“否”)。
(2)研究发现,当海兔的喷水管重复受到温和的喷水刺激时,缩鳃动作的幅度会越来越小,即产生了习惯化。推断其产生习惯化的原因可能有:①皮肤感觉神经元对水流的敏感性下降;②感觉神经元与运动神经元之间的传递效率降低。科研人员用重复电刺激的方法刺激控制缩鳃动作的感觉神经元,用微电极记录感觉神经元的动作电位和运动神经元 L7 的反应,结果如图 2 所示,据此推测习惯化产生的原因可能为上述第________ 种可能性,依据是_____。
(3)从突触结构的角度分析,图 2 中运动神经元 L7 产生该膜电位变化的可能原因______________。(答出两点)
【答案】轴突末端(膨大形成的突触小体) 突触 否 ② 重复刺激喷水管皮肤、感觉神经元等部位,感觉神经元动作电位持续产生且稳定,运动神经元动作电位逐渐减弱,肌肉收缩程度逐渐减弱, 突触后膜电位逐渐减弱的原因可能有突触前膜释放的神经递质减少,导致与突触后膜上受体结合的神经递质减少,突触后膜的膜电位减弱;也可能是突触后膜上的受体对神经递质的反应性降低或可能是受体数目减少等原因引起。
【分析】
兴奋传导和传递的过程
1.静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去。
2.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。
题图分析:参与缩腮反射的神经元至少有感觉神经元和运动神经元。重复刺激喷水管皮肤、感觉神经元等部位,感觉神经元动作电位持续产生,运动神经元动作电位逐渐减弱,肌肉收缩程度逐渐减弱,故海兔重复受到温和喷水刺激产生习惯化是由于兴奋在感觉神经元和运动神经元之间的突触部位传递减弱或受阻引起的。
【详解】
(1)神经元的轴突末梢经过多次分支,最后每个分枝末端膨大形成突触小体,突触小体与其他神经元的细胞体、树突等相接触,共同形成突触。图中控制缩鳃动作的神经系统中,感觉神经元的轴突末端膨大形成的突触小体与运动神经元 L7 的胞体相接触,共同构成突触结构,从而可以完成神经元之间兴奋的传递,即通过突触建立神经元之间的联系。离体实验条件下,鳃肌的收缩未必需要完整的反射弧,但缩鳃反射的完成需要完整的反射弧。
(2)刺激控制缩鳃动作的感觉神经元,用微电极记录感觉神经元的动作电位和运动神经元 L7 的反应,结果如图 2 所示,结果显示,重复刺激喷水管皮肤、感觉神经元等部位,感觉神经元动作电位持续产生,运动神经元动作电位逐渐减弱,肌肉收缩程度逐渐减弱,故海兔重复受到温和喷水刺激产生习惯化是由于兴奋在感觉神经元和运动神经元之间的突触部位传递减弱或受阻引起的,即习惯化产生的原因可能为上述第② 种可能性。
(3)习惯化产生的原因是重复电刺激感觉神经元,导致突触后膜电位逐渐减弱。从突触结构角度分析,突触后膜电位逐渐减弱的原因可能有突触前膜释放的神经递质减少,导致与突触后膜上受体结合的神经递质减少,突触后膜的膜电位减弱;也可能是突触后膜上的受体对神经递质的反应性降低或可能是受体数目减少等原因引起。
【点睛】
熟知反射的概念以及反射弧的结构及其作用特点是解答本题的关键,能正确分析图中的相关信息并能结合所学进行合理分析并作答是解答本题的另一关键。掌握兴奋在突触间传递的机理是解答本题的前提。
42.刺激是指引起细胞兴奋的内外环境因素的变化。从刺激的物理性质可分为机械刺激、化学刺激、电刺激等。在如图所示的神经肌肉标本上,定时滴加一定浓度的任氏液(也称复方氯化钠,含有钠离子、钾离子、钙离子等,类似肌肉和神经元的内环境),给予电刺激以探究刺激引起肌肉兴奋需要满足的条件。回答下列问题:
(1)人工剥离坐骨神经,电刺激达到一定强度才能引起神经纤维的兴奋,该强度称为阈强度,此时神经纤维产生的动作电位,是由于________引起的,受刺激部位膜内电位表现为________电位;强于阈强度的电刺激,神经纤维上的灵敏电流计偏转的角度并没有变大,说明动作电位的大小主要受________影响。
(2)坐骨神经末梢与腓肠肌通过________(填结构名称)相联系。当P在可变电阻上由A点向B点移动时,作用于坐骨神经上的电刺激强度随AP距离的增大而增强。P在B点时刚刚引起腓肠肌反应,如果将P缓慢地由A点移到B点,甚至越过B点也不会引起肌肉的反应,这说明影响腓肠肌兴奋的因素除了刺激的强度外,还有________。若P快速越过B点后,随着AP距离的增大,腓肠肌收缩力越大,说明________。
(3)在生理学实验中,常用电刺激来研究组织或细胞的兴奋,从实验方法的选择上分析其优点是:________________(至少答出两点)。
【答案】Na+内流 正 (任氏液中)Na+的浓度 突触 刺激强度变化的时间(刺激变化的频率) 在一定强度范围内,肌肉组织的兴奋性与刺激强度呈正相关 电刺激后,肌肉标本可以快速恢复原始状态;电刺激对肌肉标本损伤小,可以重复使用;电刺激强度变化容易控制;电刺激强度大小变化容易观察与测量
【分析】
1、神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧,反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器,反射弧只有保持结构和功能的完整性,才能完成反射活动。
2、兴奋在突触处的传导过程:轴突末端兴奋,突触小泡释放神经递质到突触间隙,作用于突触后膜上的受体,引起突触后膜对离子的透性发生改变,突触后膜电位发生变化,突触后神经元兴奋或抑制。
【详解】
(1)神经纤维产生的动作电位,是由于钠离子内流引起的,受刺激部位膜内电位表现为正电位;强于阈强度的电刺激,神经纤维上的灵敏电流计偏转的角度并没有变大,说明动作电位的大小主要受任氏液中钠离子浓度影响,而与刺激强度无关。
(2)据图示可知,坐骨神经末梢与腓肠肌之间形成突触结构相联系。当P在可变电阻上由A点向B点移动时,作用于坐骨神经上的电刺激强度随AP距离的增大而增强。P在B点时刚刚引起腓肠肌反应,如果将P缓慢地由A点移到B点((刺激变化的频率变慢),甚至越过B点也不会引起肌肉的反应。这说明影响腓肠肌兴奋的因素除了刺激的强度外,还与刺激强度变化的时间(刺激变化的频率)有关,若P快速越过B点后,随着AP距离的增大,排肠肌收缩力越大,说明在一定强度范围内,肌肉组织的兴奋性与刺激强度呈正相关。
(3)在生理学实验中,常用电刺激来研究组织或细胞的兴奋,其优点是:电刺激后,肌肉标本可以快速恢复原始状态;电刺激对肌肉损伤小,可以重复使用;电刺激强度变化容易控制;电刺激强度大小变化容易观察和测量。
【点睛】
本题的知识点是反射弧的结构和功能、兴奋的产生和传导途径,考查学生理解所学知识的要点,把握知识的内在联系,形成知识网络,并学会应用相关知识结合题干信息进行推理、综合解答问题。
43.帕金森病是一种影响中枢神经系统的慢性神经退行性疾病,主要影响运动神经系统。它的症状通常随时间推移而缓慢出现,早期明显的症状为静止性震颤、肌肉僵直、运动迟缓和步态异常,也可能有认知和行为问题。
(1)正常情况下,在突触小体内,多巴胺的储存场所是________
(2)有一种观点认为,帕金森病的致病机理是脑部多巴胺能神经元的变性死亡,而引起死亡的原因之一是多巴胺能神经元胞外多巴胺的浓度过高。请结合图中的两种载体对多巴胺能神经元的这一死亡原因作进一步阐释:________
(3)传统中药人参中的人参皂苷Rgl可以有效缓解帕金森病。某同学以小鼠作为实验材料,设计了如下方案,最终通过技术手段统计多巴胺能神经元细胞的死亡数目。
模型组
人参皂苷Rgl治疗组
步骤1
注射1ml溶于生理盐水的MPTP,注射4次,每次间隔2小时
注射1ml生理盐水,注射4次,每次间隔2小时
步骤2
每天注射1ml生理盐水,连续3天
每天注射1ml溶于生理盐水的人参皂苷Rgl,连续3天
注:MPTP能诱导多巴胺能神经元的变性死亡,使患者出现帕金森病症状。科学家常用MPTP诱导帕金森动物模型
①该实验方案有两处错误,请你加以修正:(简要写出修正思路即可)
修正一:________________;
修正二:________________。
②本实验的预期实验结果是________________。
【答案】突触小泡 多巴胺运载体被抑制,单胺运载体功能正常,导致突触间隙多巴胺浓度过高,引起多巴胺能神经元的变性死亡 设置一组健康鼠作为对照 人参皂苷Rgl治疗组步骤1应与模型组相同 多巴胺能神经元细胞的死亡数目:模型组>人参皂苷Rgl治疗组>对照组
【分析】
1、兴奋在神经纤维上的传导是以电信号都形式进行传导的,神经纤维在静息状态下的电位是外正内负,兴奋时变成外负内正,兴奋部位和未兴奋部位存在电位差,形成局部电流,兴奋以局部电流的形式由兴奋部位向未兴奋部位进行传导。
2、兴奋在神经元之间的传递是通过突触完成的,突触包括突触前膜、突触后膜和突触间隙,突触前膜内的突触小泡含有神经递质,神经递质以胞吐的形式分泌到突触间隙,作用于突触后膜上的受体,引起突触后膜所在神经元兴奋或抑制;由于神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜上的受体,因此兴奋在神经元之间的传递是单向的。
【详解】
(1)多巴胺是神经递质,正常情况下,多巴胺储存在突触小泡中。
(2)当体内产生多巴胺时,单胺运载体会将多巴胺运载到囊泡内,并将其释放到突触间隙,释放到突触间隙的多巴胺经过多巴胺经过多巴胺运载体运输回突触前膜内,从而导致多巴胺能神经元胞外多巴胺浓度过高导致多巴胺能神经元死亡。从图中可以看两种运载体可以将多巴胺运出突出前膜,并再次运回突触前膜,从而导致多巴胺能神经元胞外多巴胺浓度过高。
(3)该实验是探究人参皂苷Rgl对帕金森病的缓解作用,表格中设置了两组实验,其中模型组是构建出现帕金森病症状的小鼠,然后不进行治疗处理;治疗组应该先构建出现帕金森病症状的小鼠,然后进行注射人参皂苷Rgl进行治疗处理;故其中一个错误修正是人参皂苷Rgl治疗组步骤1应与模型组相同。另外该实验中没有设置空白对照组,即另外一个错误修正是设置一组健康鼠作为对照。预期实验结果是多巴胺能神经元细胞的死亡数目:模型组>人参皂苷Rgl治疗组>对照组。
【点睛】
本题考查神经调节的相关知识,要求考生识记神经冲动的产生过程,掌握神经冲动在神经元之间的传递过程;识记免疫调节的具体过程,能结合所学的知识准确判断各选项。
44.肉毒碱是一种氨基酸衍生物,能抑制兴奋在神经一肌肉接点处的传递,使肌肉松弛。为了研究肉毒碱抑制兴奋传递的作用机制,研究人员提出了以下实验思路,请以肌肉收缩幅度(mm)为观测指标,预测实验结果并进行分析。
(要求与说明:肌肉收缩幅度的具体测量方法与过程不作要求;突触中的乙酰胆碱酯酶可催化乙酰胆碱分解:实验条件适宜)
实验思路:
(1)分离家兔胫骨前肌及其相连的神经,获得生理状况一致的3组神经一肌肉接点标本,分别编号为A、B、C;
(2)用适宜强度的电流刺激标本A的神经,记录肌肉的收缩曲线;
(3)在标本B的突触处注射适量的肉毒碱溶液,用相同强度的电流刺激神经,记录肌肉的收缩曲线;
(4)在标本C的突触处注射等量的肉毒碱溶液后,再注射适量的乙酰胆碱酯酶抑制剂,用相同强度的电流刺激神经,记录肌肉的收缩曲线。
请回答下列问题:
(1)用适宜强度的电流刺激标本A的神经,能引起肌细胞膜产生动作电位,其机理是乙酰胆碱与肌细胞膜上的________结合后,导致肌细胞膜的________。
(2)若用弱电流刺激标本A的神经________(“能”“不能”“无法确定”)引起神经细胞释放乙酰胆碱;若在标本A的突触处注射适量的乙酰胆碱酯酶抑制剂后,用适宜强度的电流刺激其神经,可观察到________现象。
(3)预测A、B两组实验结果________(以曲线图形式表示实验结果)。
(4)若标本C的实验结果与标本B相近,说明肉毒碱可能抑制了________,从而抑制了兴奋在细胞间的传递;若标本C的实验结果与标本A相近,说明肉毒碱可能促进了________,从而抑制了兴奋在细胞间的传递。
(5)实验过程中发现,在一定的电流强度范围内,随着刺激电流增强,肌肉收缩幅度增大,分析其原因是________。
【答案】受体 去极化(Na+通道开放,Na+大量内流,使膜电位由外正内负变为外负内正) 不能 肌肉持续收缩 乙酰胆碱与受体结合(乙酰胆碱的释放) 乙酰胆碱的分解(乙酰胆碱酯酶的活性) 神经由多条神经纤维组成,一定范围内刺激电流增强,兴奋的神经纤维数量增多
【分析】
根据题意,为了探究肉毒碱抑制神经-肌肉接头处兴奋传递的作用机制,需要先分离出家兔胫骨前肌及其相连的神经,检测肌肉张力,以及受到一定强度刺激后肌肉收缩曲线的变化情况,并实验肉毒碱对肌肉收缩曲线的影响。据此设计了实验步骤。
【详解】
(1)用适宜强度的电流刺激标本A的神经,轴突末梢释放乙酰胆碱,与肌细胞膜受体结合,使肌细胞膜Na+通道开放,Na+大量内流,使膜电位由外正内负变为外负内正。
(2)若用弱电流刺激标本A的神经,刺激强度微小时不能引起神经细胞释放乙酰胆碱;若在标本A的突触处注射适量的乙酰胆碱酯酶抑制剂后,神经细胞释放乙酰胆碱无法被分解,可观察到肌肉持续收缩现象。
(3)预测A组肌肉收缩幅度大于B组,曲线图附后。
(4)由第2问可知,标本B肉毒碱可能抑制了乙酰胆碱的释放,标本A肉毒碱可能促进了乙酰胆碱的分解,所以若标本C的实验结果与标本B相近,说明肉毒碱可能抑制了乙酰胆碱的释放,从而抑制了兴奋在细胞间的传递;若标本C的实验结果与标本A相近,说明肉毒碱可能促进了乙酰胆碱的分解,从而抑制了兴奋在细胞间的传递。
(5)神经由多条神经纤维组成,一定范围内刺激电流增强,兴奋的神经纤维数量增多,所以在一定的电流强度范围内,随着刺激电流增强,肌肉收缩幅度增大。
【点睛】
本题考查神经兴奋传递的相关知识,意在考查学生的识图能力、分析图表的能力和判断能力,运用所学知识综合分析问题的能力。
45.如图为缩手反射受大脑皮层控制的反射弧示意图,其中字母表示反射弧中的部位,I、Ⅱ、Ⅲ表示三个电流计(实验开始时,只连接电流计I、Ⅱ),据图回答下列问题:
(1)若要验证兴奋在神经纤维上双向传导,而在反射弧中单向传导,可先刺激A处,发现电流计I、Ⅱ指针都发生偏转,D处肌肉收缩;再刺激_____________(填“B”“C”或“D”)处,出现的实验现象是______________________________。
(2)大脑皮层发出的某些神经可释放兴奋性神经递质,促进突触后膜发生Na+的内流;另一些神经可释放抑制性神经递质,促进突触后膜发生Cl-的内流。为探究由大脑皮层发出的N处所在的神经释放的神经递质类型,先按图示方式连接电流计Ⅲ,此时电流计指针发生如图所示的偏转;刺激N处,若发生__________现象,则N处所在神经释放的是兴奋性神经递质;若发生__________现象,则N处所在神经释放的是抑制性神经递质。
【答案】C D处肌肉收缩,电流计Ⅱ指针发生偏转,而电流计I指针不发生偏转 电流计指针向右偏转 电流计指针向左偏转,且幅度增大
【分析】
1、反射弧包括感受器、传入神经、神经中抠、传出神经、效应器五部分。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。
2、突触是指神经元与神经元之间相互接触并传递信息的部位。由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜,使下一个神经元产生兴奋或抑制,因此兴奋在神经元之间的传递只能是单向的。
3、根据题意和图示分析可知:A是感受器,B是传入神经,C是传出神经,D是效应器。
【详解】
(1)实验的目的是验证兴奋在神经纤维上双向传导,而在反射孤中单向传导。先刺激A处,兴奋可以传到肌肉,所以电流计I、Ⅱ指针都发生偏转,D处肌肉收缩;再刺激C处,兴奋可以传到肌肉和电流计Ⅱ的电极两端,但是不能通过突触传到传入神经,即不能传到电流计I,因此D处肌肉收缩,电流计Ⅱ指针发生偏转,而电流计I指针不发生偏转。
(2)根据题意分析,该实验的目的是探究由大脑皮层发出的N处所在的神经释放的神经递质类型,先按图示方式连接电流计Ⅲ,此时电流计指针向左偏转;若N处所在神经释放的是兴奋性神经递质,则刺激N处,电流计Ⅲ指针应该向右偏转;若N处所在神经释放的是抑制性神经递质,则刺激N处,电流计Ⅲ指针应该仍然向左偏转,且幅度增大。
【点睛】
本题考查反射弧结构、神经传导的相关知识,要求考生能够识记反射弧的各个组成部分,并能够在模式图中进行有关判断,掌握兴奋在神经纤维和神经元之间的传导过程,理解神经调节过程中的分级调节,再结合题意准确分析。
46.离子的跨膜运输是神经兴奋传导与传递的基础。兴奋在突触处传递的过程中,突触前膜、突触后膜内外离子的移动如图所示。
请回答下列问题:
(1)当兴奋传导到突触前膜时,引起突触前膜对Na+通透性的变化趋势为___________________。在此过程中Na+的跨膜运输方式是______________。
(2)图中①至④表示兴奋引发的突触传递过程。图中过程②表示________________________________。
(3)为研究细胞外Na+浓度对膜电位变化的影响,适度增大细胞外液中Na+浓度,当神经冲动再次传来时,膜电位变化幅度增大,原因是__________________________________________。
(4)在突触部位细胞内的Ca2+主要来自细胞外。某实验小组为证明细胞内Ca2+浓度可影响神经递质的释放量,提出可供实验的两套备选方案。
方案一:施加Ca2+通道阻断剂,然后刺激突触前神经元,检测神经递质的释放量。再在该实验体系中适度增大细胞外液中的Ca2+浓度,然后刺激突触前神经元,检测神经递质的释放量。
方案二:适度增大细胞外液中的Ca2+浓度,然后刺激突触前神经元,检测神经递质的释放量。另取一组实验材料施加Ca2+通道阻断剂,然后刺激突触前神经元,检测神经递质的释放量。
比较上述两个方案的优劣,并陈述理由:_______________________________________________。
【答案】突然增加,达到一定水平后迅速降低 易化扩散 进入到细胞内的Ca2+会促进突触小泡内的神经递质释放到突触间隙 膜两侧Na+浓度差增加,通过膜的Na+数目增加 方案二优于方案一。方案一:施加Ca2+通道阻断剂后,刺激突触前神经元,检测神经递质的释放量,能够反映细胞内Ca2+浓度较低时对神经递质释放量的影响。而在Ca2+通道阻断剂存在的条件下,增大细胞外液的Ca2+浓度无法改变细胞内的Ca2+浓度,不能反映细胞内Ca2+浓度较高时对神经递质释放量的影响,实验方案有缺陷。方案二:能反映细胞内Ca2+浓度较高和较低时对神经递质释放量的影响,实验方案设计较全面,实验结果较准确
【分析】
据图分析,兴奋传导至突触小体时,引起钠离子通道的开放,使钠离子内流引起膜电位变化。进而导致钙离子通道打开钙离子内流,细胞内钙离子增多促进突触小泡与突触前膜融合向突触间隙释放神经递质。神经递质与突触后膜上的受体分子结合使钠离子通道打开,引起下一神经元兴奋。
【详解】
(1)Na+通道的开闭是十分迅速的,兴奋传来时迅速打开,传过后又会迅速关闭。兴奋过程中Na+内流不消耗能量,但需要通道蛋白,运输方式为易化扩散。
(2)据分析可知,过程②表示进入到细胞内的Ca2+促进突触小泡与突触前膜融合,向外释放神经递质。
(3)Na+内流的动力是膜两侧Na+的浓度差。细胞外液Na+浓度增大,浓度差变大,单位时间内流的Na+增多,膜电位变化幅度增大。
(4)实验目的是验证细胞内Ca2+浓度可影响神经递质的释放量。为了充分证明该结论,需要高浓度Ca2+和低浓度Ca2+两组。方案二优于方案一。方案一:施加Ca2+通道阻断剂后,刺激突触前神经元,检测神经递质的释放量,能够反映细胞内Ca2+浓度较低时对神经递质释放量的影响。而在Ca2+通道阻断剂存在的条件下,增大细胞外液的Ca2+浓度无法改变细胞内的Ca2+浓度,不能反映细胞内Ca2+浓度较高时对神经递质释放量的影响,实验方案有缺陷。方案二:能反映细胞内Ca2+浓度较高和较低时对神经递质释放量的影响,实验方案设计较全面,实验结果较准确
【点睛】
本题主要考查神经冲动的产生和传导等相关知识,意在考查识图能力和并结合主要所学知识要点,把握知识间内在联系,形成知识网络结构的能力。
47.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:
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_________。
【答案】用1%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 兴奋在神经元上的传导需要时间 兴奋通过突触的传递需要时间 组成该反射弧的神经元比屈腿反射的多 感受器受损
【分析】
1.神经调节的基本方式是反射,反射是指在神经系统的参与下,动物体或人体对内外环境变化做出的规律性应答。完成反射的结构基础是反射弧,反射弧通常由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器组成。传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等组成效应器,感觉神经末梢,或传入神经末梢组成感受器。最简单的反射弧也由两个神经元组成。
2.兴奋在神经纤维上的传导方式是电信号、局部电流或神经冲动的形式,在神经元之间是通过突触传递的,在突触间传递时经过了电信号→化学信号→电信号的转变过程,需要的时间长,故兴奋在反射弧中的传导速度由突触的数目决定。
【详解】
(1)反射活动的发生需要完整的反射弧,为验证脊蛙屈腿反射(属于屈反射)的反射弧是完整的,则需要给予刺激,观察是否有反射活动发生,根据所给材料,选用1%H2SO4溶液刺激该蛙一侧后肢的趾尖,若有反射发生,说明反射弧完整,然后进行后续的实验,为验证刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的操作为:在上述实验的基础上,用1%H2SO4溶液刺激蛙一侧后肢的趾尖,测定开始刺激感受器和出现屈腿的时间,如果二者有时间差,则可证明刺激感受器与产生屈腿不是同时发生的,根据兴奋在在反射弧中的传导过程可知,导致二者不同时发生的主要原因为兴奋在神经元上的传导需要时间、兴奋通过突触的传递也需要时间。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,其主要原因是组成该反射弧的神经元比屈腿反射的多。若先用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,可能是因为5%H2SO4溶液刺激使感受器受损,因而无法产生反应。
【点睛】
熟知反射弧的结构和功能以及兴奋在反射弧上的传导过程是解答本题的关键,掌握兴奋传导和传递的相关实验设计是解答本题的另一关键。
48.图甲中a部位为神经纤维与肌细胞接头(突触的一种),图乙是a部位的放大图。乙酰胆碱(ACh)与肌肉细胞膜上的受体结合,会引起肌肉收缩。将2个微电极置于图中b、c两处神经细胞膜外,并与灵敏电流计正负两极相连。
(1)刺激e处,肌肉收缩且电流计指针偏转,说明e点位于反射弧________上,此时电流计的偏转情况为________。在b、c、d、e、f点处施加刺激,能够证明兴奋在神经纤维上双向传导的是点________。
(2)实验证实,只刺激肌肉,肌肉也会收缩,此时电流计指针________(填“能”或“不能”)发生偏转,原因是________。
(3)图乙中的部分结构会被自身产生的抗体攻击而导致重症肌无力。如果刺激e处,电流计指针发生偏转,但肌肉无反应,若要通过实验进一步探究损伤部位是肌肉还是a处,请写出实验思路:________________。预期结果和结论________________。
【答案】传出神经 发生2次方向相反的偏转 b 不能 兴奋在突触处只能单向传递 在 f 处刺激,观察肌肉是否收缩。 若肌肉收缩,说明损伤部位是 a 处;若肌肉不收缩,说明损伤的是肌肉
【分析】
据图分析:a表示神经-肌肉接头,b、c、e位于传出神经上,d位于传入神经上,f是肌肉,动作电位产生时膜电位由外正内负转变为外负内正,兴奋在神经纤维上是可以双向传导的,兴奋在神经元之间是单向传递的,经过突触时有突触延搁,速度会变慢。
【详解】
(1)刺激e处,肌肉收缩且电流计指针偏转,说明兴奋可以从神经纤维传导至肌肉,传出神经末梢及其支配的肌肉属于效应器,则e点位于传出神经上,刺激e点先是c点兴奋,然后是b点兴奋,所以指针发生方向相反的两次偏转。刺激b处,兴奋向左传递通过神经-肌肉接头使肌肉发生收缩,兴奋向右传导先后经过左右两电极,使电流表发生两次方向相反的偏转,所以能够证明兴奋在神经纤维上双向传导。
(2)a表示神经-肌肉接头,刺激肌肉相当于刺激突触后膜,由于兴奋在突触处只能单向传递,因此兴奋不会从突触后膜传向突触前膜,电流表也就不会发生偏转。
(3)若要通过实验进一步探究损伤部位是肌肉还是a处,实验思路为:在 f 处刺激,观察肌肉是否收缩;预期结果和结论:在f处刺激,若肌肉收缩,说明肌肉是正常的,损伤部位是a处,若肌肉不收缩,说明损伤的是肌肉。
【点睛】
本题结合图示主要考查兴奋的产生和传递过程,理解兴奋在神经纤维上传导和在神经元之间传递的过程,难点是实验的设计,要找准自变量和因变量。
49.某种药物可以阻断青蛙的屈肌反射活动,但是不知道该药物是抑制神经纤维上兴奋的传导还是抑制突触间隙兴奋性神经递质的传递。图中a~e点可作为投药或者刺激的位点,请据图回答问题。
(1)电刺激e点,检测肌肉是否具有生理机能,若出现肌肉收缩,则这种现象____________(填“属于”或“不属于”)反射。
(2)将药物投放在b处,刺激____________点,肌肉无反应,刺激c点,____________(填“出现”或“不出现”)肌肉收缩,可证明药物抑制突触间隙兴奋性神经递质的传递。
(3)将药物投放在d处,刺激____________点,肌肉无反应,刺激____________点,肌肉收缩,可证明药物抑制神经纤维上兴奋的传导。
【答案】不属于 a 出现 c e
【分析】
1、反射必须有完整的反射弧参与,刺激传出神经和效应器,都能使效应器产生反应,但却不是反射。
2、图示a为传入神经上的一个位点,c、d、e为传出神经上的3个位点,b为突触。
【详解】
(1)反射必须有完整的反射弧参与,刺激传出神经能使效应器产生反应,但却不是反射。所以电刺激e点出现肌肉收缩不属于反射。
(2)将药物投放在b(突触间隙)处,目的是判断药物是否抑制突触间隙兴奋性神经递质的传递,而兴奋在突触间单向传递,因而要想达到实验目的应刺激a处。若刺激a点,肌肉无反应,刺激c点,肌肉收缩,则可证明药物抑制突触间隙兴奋性神经递质的传递。
(3)将药物投放在d处,刺激c点,肌肉无反应,刺激e点,肌肉收缩,可证明药物抑制神经纤维上兴奋的传导。
【点睛】
对于反射的概念和结构基础、兴奋的产生和传导过程的理解、把握知识点间的内在联系是解题的关键,应用所学知识补充和完善实验步骤、验证实验某些结论的能力是本题考查的重点。
50.下图甲表示反射弧模式图, 图乙是图甲中某一结构的亚显微结构模式图。请分析回答:
(1)甲图A结构是___________,甲图B结构是______,乙图是_________结构。
(2)当神经纤维的某处受刺激产生兴奋时,细胞膜内的电位变化为_______________。
(3)神经元之间兴奋的传递方向只能是单方向的,即只能从乙图结构中的_________(填字母)传导到________(填字母);A中囊泡内的物质是____________,以________方式释放到突触间隙。
(4)图甲中,假设A是一块肌肉,现阻断B处。分别用足够强的电流刺激D、C两处,则发生的情况是:刺激C处,肌肉____________;刺激D处,肌肉____________。(填写“收缩”或者“不收缩”)
【答案】效应器 神经中枢 突触 由负到正 A B 神经递质 胞吐 收缩 不收缩
【分析】
分析图甲可知,图甲表示反射弧的相关结构,由于神经节位于传入神经上,故可判断其中E是感受器、D是传入神经、B是神经中枢、C表示传出神经、A表示效应器;乙图中A表示突触小体、B表示突触后膜。由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜,使下一个神经元产生兴奋或抑制,因此兴奋在神经元之间的传递只能是单向的。
【详解】
(1)根据以上分析知,甲图中A表示效应器,B表示神经中枢,乙图表示突触。
(2)神经纤维在未受到刺激时,细胞膜的电位表现外正内负;当神经纤维的某处受刺激产生兴奋时,表现为外负内正。因此当神经纤维的某处受刺激产生兴奋时,细胞膜内的电位变化为由负电位到正电位。
(3)乙图是突触结构,兴奋在突触处是单向传递的,只能由突触前膜到突触后膜;A中的囊泡为突触小泡,内含神经递质,释放到突触后膜的方式为胞吐。
(4)若效应器是一块肌肉,现阻断神经中枢,刺激传入神经D时,由于神经中枢被阻断,故效应器不收缩;刺激传出神经C处,兴奋能传到效应器,故肌肉收缩。
【点睛】
解答本题的关键是根据神经节的位置判断图甲中各个字母代表的反射弧的结构名称,并能够分析突触和反射弧中兴奋单向传递的原因。
51.神经调节在人体内环境稳态的维持中起着重要作用,如图为人体神经元结构模式图。请回答下列问题:
(1)若刺激图中A点,产生兴奋后,该处细胞膜内电位由负变正,这种变化主要与________的跨膜运输有关;兴奋沿该神经元传导过程中,电流计B的指针将偏转________次。
(2)兴奋在突触处的传递过程中,突触前膜以胞吐方式释放神经递质体现了细胞膜具有________;突触后膜上的受体与神经递质结合体现了细胞膜具有_________。现要通过刺激A点和C点及测量两点电位变化情况来验证兴奋在突触处的传递特点,请简要说明操作流程及测量结果和结论:_____。
(3)若图示神经元是参与缩手反射的传出神经,则刺激图中A点引起肌肉收缩________(填“属于”或“不属于”)反射活动。某人无意间手指被针扎后会发生缩手反射,但化验取指血用针扎手指时该人可主动不把手缩回,这说明缩手反射受________的调控。
【答案】Na+ 2 流动性 信息传递的功能 刺激A点,测量C点有电位变化;再刺激C点,测量A点没有电位变化,说明兴奋在突触处的传递具有单向性,即兴奋只能由突触前膜传递到突触后膜 不属于 大脑皮层(或高级中枢)
【分析】
1.静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。
2.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。
题图分析,刺激A处,产生的兴奋可以向两侧传导,导致电流计将偏转2次;由于兴奋在突触上的传导只能是单向的,即只能由突触前膜达到突触后膜,因此刺激C处不会引起电流计的偏转。
【详解】
(1)若刺激图中A点,此处产生兴奋后,即膜电位由外正内负的静息电位变成外负内正的动作电位,该处细胞膜内电位由负变正,这种变化主要与Na+的大量内流有关;兴奋沿该神经元传导过程中,刺激A点会引起兴奋的双向传导,因此,电流计B的指针将偏转两次,且方向相反。
(2)兴奋在突触处的传递过程中,突触前膜以胞吐方式释放神经递质依赖细胞膜的流动性;突触后膜上的受体与神经递质结合完成兴奋的传递过程,体现了细胞膜的信息传递功能。现要通过刺激A点和C点及测量两点电位变化情况来验证兴奋在突触处的传递特点,则需要分别刺激A点和C点,然后检测相关部位的电位变化即可,具体做法是:刺激A点,测量C点有电位变化;再刺激C点,测量A点没有电位变化,说明兴奋在突触处的传递具有单向性,即兴奋只能由突触前膜传递到突触后膜。
(3)若图示神经元是参与缩手反射的传出神经,则刺激图中A点引起肌肉收缩不属于反射活动。因为反射需要经过完整的反射弧,某人无意间手指被针扎后会发生缩手反射,但化验取指血用针扎手指时该人可主动不把手缩回,这说明缩手反射受大脑皮层相应中枢(或高级中枢)的调控,这是神经调节存在分级调节的表现。
【点睛】
熟知神经调节的过程以及兴奋的传导和传递是解答本题的关键,能正确分析图示的信息是解答本题的前提,掌握 神经调节的分级调节过程以及相关的实验设计是解答本题的另一关键。
52.如图表示接种新冠疫苗时兴奋在反射弧中的传导模式图,据图回答有关问题:
(1)图甲中①~⑤代表反射弧的组成部分,⑤一般由________组成。
(2)刺激图甲中的④,结合图乙分析此处膜内外发生的电位变化是由________引起的,电流表A的指针发生________次偏转。
(3)为验证兴奋在③处的传递是单向的,可分别刺激m、n处,观察A、B电流表的指针偏转情况。若________________,则说明③处兴奋是单向传递的,反之则不能。
(4)若某人因病产生了某种抗体,而破坏了图丙中某一结构,导致其兴奋传递功能障碍,研究发现图丙5中的神经递质的量与正常人相同,说明该抗体是破坏了________(用图中的标号表示)处的结构。从免疫的角度来看,该病是________________病。
【答案】传出神经末梢及其所支配肌肉或腺体 Na+内流 1 刺激m时,电流表B指针不偏转(A指针偏转);刺激n时,电流表A指针偏转或A、B指针都偏转 6 自身免疫
【分析】
分析题图:图甲是反射弧的结构组成,其中①是感受器,②是传入神经,③是神经中枢,④是传出神经,⑤是效应器;图乙是传出神经在静息状态和动作状态膜两侧的电位情况的放大,静息电位表现为外正內负,动作电位表现为外负内正;图丙是突触结构图,其中1是突触小体,2是线粒体,3是突触小泡,4是突触前膜,5是突触间隙,6是突触后膜。
【详解】
(1)图甲中①~⑤代表反射弧的组成部分,⑤是效应器,一般由传出神经末梢及其所支配肌肉或腺体组成。
(2)刺激图甲中的④,根据图乙可知,④处由静息状态转变为兴奋状态,膜内外的电位由外正內负转变为外负内正,形成了动作电位,原因是发生了Na+内流。由于兴奋在神经元之间只能单向传递,故电流表A的指针发生1次偏转。
(3)为验证兴奋在③突触处的传递是单向的,可分别刺激m、n处,观察A、B电流表的指针偏转情况。若刺激m时,电流表B指针不偏转(A指针偏转);刺激n时,电流表A指针偏转或A、B指针都偏转,则说明③处兴奋是单向传递的,反之则不能。
(4)若某人因病产生了某种抗体,而破坏了图丙中某一结构,导致其兴奋传递功能障碍,研究发现图丙5中的神经递质的量与正常人相同,说明该抗体不影响神经递质的释放,可能是破坏了突触后膜上受体6,从而不能使兴奋传递到下一个神经元。从免疫的角度来看,该病是由于抗体破坏了自身的结构,属于自身免疫病。
【点睛】
本题考查神经调节和免疫调节,要求考生能够识记反射弧的各个组成部分,并能够在模式图中进行有关判断,掌握兴奋在神经纤维上的传导和神经元之间的传递及自身免疫病的概念等是解答本题的关键。
53.科研人员以大鼠神经元为材料,研究细胞外ATP对突触传递的作用。
(1)在突触前神经元上给予一个电刺激时,产生__________传至突触小体,引起神经递质释放,递质与突触后膜上的__________结合,引起突触后膜的电位变化。
(2)Glu是大鼠神经元的一种神经递质,科研人员分别用Glu受体抑制剂、ATP处理离体培养的大鼠神经元,检测突触后膜电位变化,结果如图1所示。实验结果表明,ATP对突触传递具有________________作用。
(3)科研人员用Glu和Glu+ATP分别处理突触后神经元,检测发现两组突触后神经位变化无差异。由此推测ATP对突触__________(结构)没有直接的作用。
(4)科研人员给予突触前神经元细胞一个电刺激时,能够引起细胞膜上Ca2+通道的开放,Ca2+流入细胞,使__________与__________融合,递质释放。由图2所示实验结果分析,ATP能够通过抑制__________,从而抑制突触传递。
【答案】兴奋(或“神经冲动”) 受体 (部分)抑制 后膜(或“后膜上的受体”) 突触小泡 突触前膜 Ca2+内流(抑制神经递质释放)
【分析】
1、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,所以兴奋在神经元之间的传递是单向的,突触可完成“电信号→化学信号→化学信号”的转变。
2、分析图1:Glu是大鼠神经元的一种神经递质,Glu受体抑制剂处理组,能阻碍兴奋的传递;AIP处理组能减弱突触后膜的电位变化,表明AIP能抑制神经递质的传递,从而减弱兴奋的传递。分析图2:用ATP处理,使得Ca2+通道电流相对值降低,故ATP能够抑制Ca2+内流。
【详解】
(1)在突触前神经元上给予一个电刺激时,产生兴奋传至突触小体,突触小体中的神经递质通过胞吐的形式释放到突触间隙中,递质与突触后膜上的特异性受体结合,引起突触后膜的电位变化,使后一个神经元的兴奋或抑制。
(2)观察图1可知:用ATP处理离体培养的大鼠神经元,突触后膜电位变化比对照组变化小,说明ATP对突触传递产生(部分)抑制作用。
(3)因为Glu是受体抑制剂,能抑制突触后膜上的受体,用Glu和Glu+ATP分别处理突触后神经元,检发现两组突触后神经元的电位变化无差异,说明ATP对突触后膜上的受体没有作用。
(4)神经递质储存在突触小泡中,当神经递质释放时,是要靠突触小泡与突触前膜融合,才能释放出神经递质,Ca2+流入细胞,促进神经递质的释放;由图2可知,加了ATP后,Ca2+通道电流减少,说明ATP能抑制Ca2+内流,从而抑制神经递质释放,抑制突触传递。
【点睛】
本题主要考查细胞膜内外在各种状态下的电位情况相关知识,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的能力。
54.图甲中闰绍细胞接收运动神经元1的兴奋后,又对运动神经元1、2进行抑制。在图乙A处注入不同浓度的乙酰胆碱(Ach),B处给予恒定刺激,C、D处为测量点(轴突中已除去了原有的突触小泡),以研究Ach浓度对兴奋的传导和传递的影响。回答下列问题:
(1)根据突触中神经递质的类型,可将突触分为兴奋性突触和抑制性突触,图甲中运动神经元1的侧支与闰绍细胞体间的突触、闰绍细胞的轴突与运动神经元1的细胞体间的突触,分别属于_____、_____。
(2)闰绍细胞能使运动神经元1的活动受抑制,这是一种__________机制;若使用破伤风毒素破坏闰绍细胞的功能,将会导致骨骼肌___________________________________。
(3)图乙所示实验中,在轴突中除去原有突触小泡的目的是____________________________。
(4)下表为在图乙中A处注入不同浓度的Ach,刺激B点后,C、D两处感受信号所用的时间,C处数据说明了_________________________,D处数据说明了______________。
Ach浓度(mmol/mL)
C处(ms)
D处(ms)
0.1
5.00
5.56
0.2
5.00
5.48
0.3
5.00
5.31
【答案】兴奋性突触 抑制性突触 反馈 持续收缩 排除突触小泡中原有的神经递质对实验结果的干扰 Ach的浓度变化不影响兴奋神经纤维上的传导 Ach的浓度变化影响兴奋在神经元之间的传递速度,随Ach浓度的升高,传递速度加快
【分析】
突触是由突触前膜,突触间隙和突触后膜构成的,突触小体含有突触小泡,内含神经递质,神经递质有兴奋性和抑制性两种,受到刺激以后神经递质由突触小泡运输到突触前膜与其融合,递质以胞吐的方式排放到突触间隙,作用于突触后膜,引起突触后膜的兴奋或抑制。
【详解】
(1)闰绍细胞接收运动神经元1的兴奋后,又对运动神经元1、2进行抑制,据图可知,图甲中运动神经元1的侧支与闰绍细胞体间的突触释放出的神经递质能促进闰绍细胞,因此是兴奋性突触。闰绍细胞的轴突与运动神经元1的细胞体间的突触释放出的神经递质能抑制运动神经元1,因此是抑制性突触。
(2)闰绍细胞接收运动神经元1的兴奋后,又对运动神经元1、2进行抑制,说明闰绍细胞能使中枢神经元的活动受抑制是一种(负)反馈调节;若使用破伤风毒素破坏闰绍细胞的功能,闰绍细胞不能抑制运动神经元兴奋,因此会导致骨骼肌持续收缩(痉挛)。
(3)该实验的目的是研究神经细胞中乙酰胆碱(Ach)的含量与神经细胞信息传递之间的关系。由于突触小泡产生神经递质,为了排除突触小泡中原有递质对实验结果的影响,需在轴突中除去原有突触小泡,因此图乙所示实验中,在轴突中除去原有突触小泡的目的是排除突触小泡中原有的神经递质对实验结果的干扰。
(4)注入不同浓度的Ach,刺激B点,C处感受信号,说明兴奋在神经纤维上传导,刺激B点,D点感受信号,说明兴奋在神经元间传递,根据表格中数据显示C处感受兴奋的时间不变,说明不同浓度的Ach不影响兴奋在神经纤维上的传导;D处感受兴奋的时间变短,说明随Ach浓度的升高,兴奋在神经元之间的传递速度加快.
【点睛】
本题考查突触的结构以及兴奋在神经元间的传递的相关知识,意在考查学生的识图和理解能力,属于中档题。
55.图为蟾蜍的屈肌反射实验装置,A~E表示其反射弧的组成。请回答:
(1)该反射弧的感受器是___________(填字母),其功能是_______________________。
(2)刺激a点引起A的收缩,该过程_______(填“属于”或“不属于”)反射,原因是_______________________ 。
(3)在b点给予足够强度的刺激,此处神经纤维膜内电位的变化是_________(用“电位+箭头”的形式填空),随后在C中的突触处发生的信号变化是 _________________ (用“信号+箭头”的形式填空)。
(4)已知药物X能阻断蟾蜍的屈肌反射活动,但不知是阻断神经纤维上的兴奋传导,还是阻断神经元之间的兴奋传递,或是两者都能阻断。某兴趣小组利用该实验装置进行了如下实验。
实验步骤:①将药物X放于_______点处,再刺激b点,观察记录肌肉收缩情况。
②将药物X放于______点处,再刺激b点,观察记录肌肉收缩情况。
实验结果预测及相应结论:
Ⅰ.若①处理后肌肉收缩,②处理后肌肉不收缩,则说明药物X是阻断神经元之间的兴奋传递。
Ⅱ.若_________________,则说明药物X是阻断神经纤维上的兴奋传导。
Ⅲ.若 ________________,则说明药物X是两者都能阻断。
【答案】E 接受刺激,产生兴奋 不属于 (刺激a点能引起A的收缩)没有经过完整的反射弧 负电位→正电位→负电位 电信号→化学信号→电信号 D C ①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉收缩 ①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉也不收缩
【分析】
1、根据题意和图示分析可知:E为感受器,D为传入神经,C为突触,B为传出神经,A为效应器。
2、兴奋在神经纤维上的传导是双向的,在神经元之间的传递是单向的;突触的结构决定了反射弧结构中的兴奋总是沿“感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器“单向传递的。
【详解】
(1)据图可知,D所在神经有神经节,为传入神经,故与其相连的E为感受器;感受器的功能是接受刺激,产生兴奋。
(2)刺激位于传出神经纤维上的a点,效应器A可以产生反应,但是不属于反射,因为没有经过完整的反射弧。
(3)在b点给予足够强度的刺激,该部位先产生兴奋后恢复静息,故神经纤维膜内电位的变化是负电位→正电位→负电位;C突触处受到刺激后突触前膜释放神经递质作用于突出后膜,此过程中实现电信号到化学信号再到电信号的转化,即电信号→化学信号→电信号。
(4)本实验的目的是为了探究药物作用的部位,而药物可以放在突触处,也可以放在神经纤维上,因此实验步骤为:①将药物X放于D点,再刺激b点;观察记录肌肉收缩情况;②将药物X放于C点,再刺激b点;观察记录肌肉收缩情况。
实验结果预测及相应结论:
I.若①处理后肌肉收缩,②处理后肌肉不收缩,则说明药物X是阻断神经元之间的兴奋传递。
Ⅱ.若①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉收缩,则说明药物X是阻断神经纤维上的兴奋传导。Ⅲ.若 ①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉也不收缩,则说明药物X是两者都能阻断。
【点睛】
本题综合考查反射弧结构、兴奋在神经纤维上传导和神经元之间传递的相关知识,意在考查学生理解所学知识的要点、识图分析能力和综合运用所学知识分析问题的能力,具备设计简单生物学实验的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析的能力。
56.肌萎缩侧索硬化(ALS)也被称为渐冻症,是一种很罕见的神经性疾病,会影响大脑和脊髓的神经细胞,临床上表现为骨骼肌肉萎缩、无力、甚至因呼吸麻痹而死亡。下图表示“渐冻症”患者的某反射弧。
(1)若刺激Ⅰ处,在①处检测不到动作电位,则_____________(填“能”或“不能”)判断此反射弧的运动神经元已受损,原因是__________________________。若刺激Ⅱ处,在②处可以检测到神经递质的释放,说明感觉神经元功能_______________(填“正常”或“不正常”)。
(2)兴奋性递质谷氨酸能使突触后膜的膜电位发生_______________的变化,研究发现“渐冻症”的病因之一是神经元之间谷氨酸过度堆积,引起突触后膜通透性增强,导致神经细胞涨破,其原因是_______________________________________。
(3)研究表明,新发明的药物AMX0035可显著减缓ALS的发展进程。为验证AMX0035能减少由谷氨酸积累而造成的神经细胞死亡,请设计简单实验验证并对结果进行预测。
实验材料:小鼠离体脑神经细胞,高浓度谷氨酸溶液,脑神经细胞培养液,AMXO035溶液。
实验思路:__________________________________________________________________。
结果预测:__________________________________________________________________。
【答案】不能 因为在突触中兴奋只能单向传递,无论运动神经元是否正常,①处也检测不到动作电位 正常 由外正内负到外负内正 突触后膜通透性增强引起Na+大量进入神经细胞,使细胞内液渗透压升高,细胞大量吸水涨破 将小鼠离体脑神经元随机分为三组,编号甲、乙、丙。在甲、乙、丙三组中加入等量的脑神经细胞培养液,乙组加入适量高浓度谷氨酸溶液,丙组加入等量高浓度谷氨酸溶液和适量AMX0035溶液。培养一段时间后,统计并计算三组脑神经细胞死亡率 乙组死亡率高于丙组,丙组高于甲组
【分析】
1、根据②突触可以判断II是感受器,能感受刺激,产生兴奋;①为传入神经,能传导兴奋;I为传出神经,也能传导兴奋。
2、突触前膜释放的神经递质经扩散到突触后膜,与突触后膜上的特异性受体发生结合,使下一个神经元兴奋或抑制。神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,因此兴奋在神经元之间的传递是单向的。
【详解】
(1)兴奋在神经元之间的传递是单向的,因为神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,若刺激Ⅰ处,在①处检测不到动作电位,则不能判断此反射弧的运动神经元已受损,是因为:在突触中兴奋只能单向传递,无论运动神经元是否正常,①处也检测不到动作电位;若刺激Ⅱ处(传入神经),在②处可以检测到神经递质的释放,说明感觉神经元功能正常,能正常感受和传导兴奋,促使②释放神经递质。
(2)兴奋性递质谷氨酸可使突触后膜兴奋,兴奋时钠离子内流,故突触后膜的膜电位变化为外正内负到外负内正;若神经元之间谷氨酸过度堆积,则突触后膜通透性增强,引起Na+大量进入神经细胞,使细胞内液渗透压升高,细胞大量吸水涨破。
(3)分析题意可知,本实验目的为“验证AMX0035能减少由谷氨酸积累而造成的神经细胞死亡”,实验的自变量为AMX0035的有无,因变量为神经细胞的死亡率,实验设计应遵循对照原则与单一变量原则,故可设计实验如下:
将小鼠离体脑神经元随机分为三组,编号甲、乙、丙(无关变量一致);
在甲、乙、丙三组中加入等量的脑神经细胞培养液,乙组加入适量高浓度谷氨酸溶液,丙组加入等量高浓度谷氨酸溶液和适量AMX0035溶液(单一变量原则);
培养一段时间后,统计并计算三组脑神经细胞死亡率。
因AMX0035能减少由谷氨酸积累而造成的神经细胞死亡,故结果预测为:乙组死亡率高于丙组,丙组高于甲组。
【点睛】
本题考查反射弧的结构和功能、兴奋传导的相关知识,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和解决问题的能力。
57.冠心病是指给心脏供血的冠状动脉发生粥样硬化,使血管腔狭窄或闭塞,导致心肌缺血缺氧或坏死而引起的心脏病,心肌缺血缺氧引发心前区疼痛,导致心率加快,可通过受体阻断药来治疗。预防冠心病,要注意低脂饮食。
(1)研究发现,高血脂沉积在损伤内皮下形成斑块,斑块长大甚至破裂,使血管完全堵塞导致心梗,产生胸痛感甚至心搏骤停,产生胸痛感的中枢位于________,舌下含服硝酸甘油可松弛血管平滑肌,使血管________,改善心脏供血进行临时急救。
(2)心率活动的调节如图示,属于_________调节方式。NE是_________(兴奋性/抑制性)神经递质。
(3)为证实神经一心肌突触传递的是化学信号进行如下实验:取蛙保持活性的心脏A和 B,并切除心脏B的副交感神经,将二者置于相同的营养液中;刺激心脏A的副交感神经后,其心率变化是________;取适量心脏A的营养液注入心脏B的营养液中,推测心脏B心率变化是_______。
(4)受体阻断药可选择性结合受体,阻止相应信号的作用。现以狗为实验对象,据图选择作用于心肌细胞的受体阻断药(假定给药过程不影响心率),通过检测心率证明:交感神经和副交感神经对心率的调节具有拮抗作用。
实验思路:________________ 。
预期结果:______________________。
【答案】大脑皮层 扩张 神经一体液 兴奋性 减慢 减慢 实验思路:取甲、乙两组狗,先测定正常安静状态下的心率,然后甲组用适量M3受体阻断药处理,乙组用等量α和β型受体阻断药处理,再分别检测心率进行比较。 预期结果:甲组心率升高,乙组心率降低。
【分析】
分析图形:1、副交感神经释放Ach,激活N1受体进一步释放Ach,进而激活心肌细胞上的M3受体,使心肌收缩减弱,心率减慢。Ach为神经递质,属于神经调节;
2、交感神经的调节有两个路径:
(1)交感神经释放Ach,激活N1受体进一步释放NE,进而激活心肌细胞上的α和β型受体,使心肌收缩加强,心率加快。Ach和NE都为神经递质,属于神经调节;
(2)交感神经释放Ach,激活N2受体,使肾上腺髓质释放Adr、NE,经体液循环进而激活心肌细胞上的α和β型受体,使心肌收缩加强,心率加快。Adr是肾上腺素,故属于神经-体液调节。
【详解】
(1)人体的所有感觉中枢都位于大脑皮层。血管壁平滑肌松弛会导致血管扩张,血流量加大,进而改善心脏的供血。
(2)如图所示:交感神经、副交感神经通过Ach、NE这些神经递质的调节方式为神经调节,而肾上腺素(Adr)的调节需要通过血液运输属于体液调节,所以心率活动的调节属于神经—体液调节。
(3)据图可知,刺激心脏A的副交感神经会产生Ach,经N1、N3受体依次识别,使心肌收缩减弱,心率减慢。Ach是神经递质,要从突触前膜通过胞吐作用释放到细胞外,所以心脏A的培养液中含有Ach,因此将其注入心脏B后也会导致心脏B心率变减慢。
(4)验证“交感神经和副交感神经对心率的调节具有拮抗作用”的实验,自变量是分别刺激交感神经和副交感神经,因变量是检测心率的变化。由于题干要求使用受体阻断药来控制自变量,图中M3受体为副交感神经反射弧中的激素受体,α和β型受体为交感神经反射弧中的激素受体,所以用适量M3受体阻断药处理代表阻断副交感神经,用等量α和β型受体阻断药处理代表阻断交感神经,检测心率变化即可。根据图中信息副交感神经导致心率减慢、心肌收缩减缓,交感神经导致心率加快、心肌收缩加强,可以预测甲组因副交感神经被阻断,导致心率升高,乙组因交感神经被阻断,导致心率降低。
【点睛】
以细胞间的信息传递方式的特点为突破口,熟练掌握神经调节和体液调节的异同,结合背景信息解题。
58.用微电极记录细胞膜上的电位变化是研究神经冲动产生、传导和在突触间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。
(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)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2所示。已知K+和Cl-通道都参与了IPSP的形成,IPSP产生的原理是 __________________ 。
(3)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】向突触前膜移动,与突触前膜融合并释放神经递质 突触后膜上的受体与神经递质结合,引发突触后膜电位变化 K+通道开放导致K+外流,Cl-通道开放导致Cl-内流 在神经轴突上选取两点,插入微电极记录设备,用刻度尺测量两微电极之间的距离,用刺激器刺激两微电极同一侧的轴突某点,分别计时微电极测得动作电位的时间,用微电极间的距离除以二者产生动作电位的时间差即为动作电位在神经轴突上的传导速度
【分析】
据图分析:图1表示突触结构,神经递质以胞吐的方式释放到突触间隙,神经递质作用于突触后膜上的特异性受体而发挥作用。动作电位是钠离子内流形成的,静息电位是钾离子外流形成的。
【详解】
(1)微电极M记录到动作电位时,即兴奋传至轴突末梢时,突触小泡会向突触前膜移动,与突触前膜融合并释放神经递质到突触间隙,神经递质与突触后膜上相应受体结合,引发突触后膜电位变化。
(2)由图2可知,抑制性突触后电位的负值增加,即静息电位增大,K+和Cl-通道都参与了IPSP的形成,IPSP产生的原理是K+通道开放导致K+外流,Cl-通道开放导致Cl-内流引起的。
(3)精确测量动作电位在神经轴突上的传导速度具体过程为:在神经轴突上选取两点,插入微电极记录设备,用刻度尺测量两微电极之间的距离,用刺激器刺激两微电极同一侧的轴突某点,分别计时微电极测得动作电位的时间,用微电极间的距离除以二者产生动作电位的时间差即为动作电位在神经轴突上的传导速度。
【点睛】
本题以微电极测量电位为载体,考察神经冲动产生、传导和突触传递的相关知识,主要考查学生运用知识分析问题和解决问题的能力,尤其是每一小问都涉及一些新情境,能够有效考察学生提取信息、利用信息的水平,最后的实验设计更能考察学生科学思维和科学探究的素养。
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