2024届人教版高考生物一轮复习加强课系列8神经调节的膜电位变化分析与实验探究课件（多项）

这是一份2024届人教版高考生物一轮复习加强课系列8神经调节的膜电位变化分析与实验探究课件（多项），共31页。PPT课件主要包含了甲bc＝cd等内容，欢迎下载使用。
一、膜电位变化的模型构建及应用分析[真题体验](2021·湖南卷)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＋浓度高于膜外解析：选A。由题图可知，TEA处理后，只有内向电流存在，A正确；由题图可知，TEA处理后，阻断了K＋通道，外向电流消失，说明外向电流由K＋通道所介导，B错误；由题图可知，TTX处理后，内向电流消失，C错误；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。
[方法提炼]1．膜电位测量的两种方法
2．电位差变化曲线图的分析图1　　　　　　　图2对于电位差变化曲线的识别与分析，应从以下两点入手。
(1)看起点：如果起点位于横轴上，即起点电位差为0，说明电位仪的两个电极位于神经纤维细胞膜的同侧，如图2所示；如果起点位于纵轴上(一般对应负电位)，说明电位仪的两个电极位于神经纤维细胞膜的两侧，如图1所示。(2)看峰值个数：如图1所示，刺激一次只出现一个峰值(C点)，峰值对应的电位差与初始值(对应A点)刚好位于横轴两侧，说明形成了动作电位；如果A、C位于同侧，则未形成动作电位。
(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
[类题演练]1．(2022·浙江绍兴市模拟)如图甲所示，在神经纤维上安装两个相同的灵敏电表，表1两电极分别在a、b处膜外，表2两电极分别在d处膜的内外侧。在bd的中点c处给予一适宜刺激，相关的电位变化如图乙、丙所示。下列叙述错误的是(　　)
A．表2记录得到图乙所示的电位变化曲线B．图乙①点时Na＋的内流速率比②点时更小C．图丙中④→⑤是恢复静息电位的过程D．图丙曲线处于⑤点时，图甲a处膜外表现为负电位解析：选D。表1两电极分别在a、b处膜外，是测定动作电位的，指针会发生两次方向不同的偏转，因此电位变化如图丙所示，表2两电极分别在d处膜内外，受到刺激时，膜内外电位同时变化，故只会产生1次兴奋，因此电位变化如图乙所示，A正确；图乙②点时是产生动作电位的过程，动作电位与Na＋的内流有关，①点处于静息电位，因此图乙②点时Na＋的内流速率比①点时更大，B正确；图丙中④→⑤是恢复静息电位的过程，K＋以协助扩散的方式外流，不消耗ATP，C正确；图丙曲线处于⑤点时，⑤处于静息电位，兴奋还没有传到a点，a点处于静息电位，a点膜外为正电位，D错误。
2．(2022·广东珠海市模拟)如图中的P是控制鼠膀胱括约肌的传出神经元，E和I是两个刺激电源，单独刺激E或I时，灵敏电表测得的P的膜内电位变化如图所示。a、b表示单独刺激E或I时，有相应的离子进入P的细胞体。下列叙述正确的是(　　)
A．神经递质都由突触前膜释放，通过突触间隙，然后从突触后膜进入下一个神经元B．E所连接的神经元是抑制性神经元，I所连接的神经元是兴奋性神经元C．E和I电源同时开启时，P的膜内电位不会发生变化D．神经递质由突触前膜释放的方式和图中a、b对应的离子通过突触后膜的方式不相同
解析：选D。神经递质在突触间隙中，只与突触后膜上的特异性受体结合，不从突触后膜进入下一个神经元，A错误。据图可知，单独刺激I处，膜电位变小，则I所连接的神经元是抑制性神经元；单独刺激E处，灵敏电流表发生动作电位变化，说明a处流入的离子带正电，故E所连接的神经元是兴奋性神经元，I所连接的神经元是抑制性神经元，B错误。E和I电源同时开启时，既有兴奋性神经递质释放，又有抑制性神经递质释放，P可能不兴奋，也可能兴奋，故E和I电源同时开启时，P的膜内电位可能会发生变化，C错误。神经递质一般通过胞吐方式从突触前膜释放，而图中a、b对应的离子一般通过离子通道以协助扩散方式进入突触后膜，两者方式不同，D正确。
二、神经调节有关的实验分析与探究[真题体验](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为测得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＋通道进行协助扩散)，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＋通道进行协助扩散)，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。因此设计坐标时，横坐标为离子浓度，纵坐标为膜电位，具体如答案所示。(3)①组3的结果分析：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运输，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，主动运输减弱，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)如图溶液K＋、Na＋浓度升高对膜电位影响示意图(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主动运输　减少　③传入和传出
[方法提炼]1．实验的常用方法(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(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)探究冲动在神经纤维上的传导方法设计：电刺激图①处观察A的反应，测②处电位变化结果分析：A有反应，②处电位改变→双向传导A有反应，②处电位未变→单向传导(3)探究冲动在神经元之间的传递方法设计：先电刺激①处，测③处电位变化，再电刺激③处，测①处电位变化
2．解答实验设计题的解题策略(1)明确解答实验设计题的一般思路①确定实验变量，并设置实验变量。实验变量可从题目信息中获得。②遵循单一变量原则，其他条件相同且适宜。③确定实验观察的对象或实验检测指标。④构思实验步骤，语言表达准确(注意实验操作顺序的合理安排)。表述实验步骤的三步曲：分组编号、实验处理、结果观察。⑤记录实验现象，依据实验原理，分析实验结果，得出实验结论。
(2)理清实验设计的关键——设置对照和控制变量对照实验设置正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其他条件的完全相同”等。(3)解题牢记“3”“3”“1”在解题时应明确“3”“3”“1”是什么。第一个“3”指三个变量：自变量、因变量和无关变量。第二个“3”指实验步骤“三步曲”：共性处理、变量处理和实验结果处理。“1”指实验目的只有一个。解答任何实验题，都要牢记程序，不忘“3”“3”“1”，先寻找解题思路，再思考具体问题。
[类题演练]1．用去脑的牛蛙为材料进行①～⑤步骤的反射实验。下列说法正确的是(　　)①浸水的小纸片放右后肢趾尖　②沾有0.5%HCl的小纸片放右后肢趾尖　③沾有0.5%HCl的小纸片放腹部　④剥去右后肢趾尖皮肤后，重复步骤②　⑤破坏脊髓后，重复步骤②、③A．步骤③可观察到牛蛙发生曲腿反射B．步骤②、③、⑤可验证传入神经是反射弧不可缺少的部分C．步骤①、②可说明反射活动的发生需要有适宜的刺激D．步骤④验证了感受器在反射中的重要性，而步骤①是其对照实验
解析：选C。步骤③可观察到牛蛙发生搔扒反射，而不发生曲腿反射，A错误；步骤⑤破坏脊髓，脊髓属于神经中枢，因此步骤②、③、⑤可验证神经中枢是反射弧不可缺少的部分，B错误；以浸水的小纸片作为对照，沾有0.5%HCl的小纸片进行实验，可说明反射活动的发生需要有适宜的刺激，C正确；步骤④剥去右后肢趾尖皮肤，皮肤为感受器，其对照组应该使用右后肢趾尖皮肤完整的牛蛙进行，即步骤②是其对照实验，以验证感受器在反射中的重要性，D错误。
2．(2022·湖北荆门市模拟)阈电位是指使膜上Na＋通道突然大量开放引起动作电位的临界电位值，达到阈电位的刺激强度就是阈强度。图1表示多个神经元之间联系的示意图。现将一示波器的两极连接在D神经元膜内、外侧，用同种强度的电流分别刺激A、B、C，刺激方式不同，结果产生如图2所示波形。Ⅰ表示分别单次阈下刺激A或B。Ⅱ表示连续两个相同强度的阈下刺激A。Ⅲ表示单次刺激C。
图1　　　　　　 　图2　　
(1)A、B、C末端膨大的部分叫______________，图1中有________个突触结构。单次刺激A或B，图1中示波器都出现波形但是未引发动作电位的原因是：刺激强度低，突触前膜释放的神经递质数量__________(填“多”或“少”)，突触后膜__________通道少量开放，导致示波器出现波形，但不能产生超过阈电位的兴奋，不能引起动作电位。(2)单次刺激C，D细胞膜内侧电位为________电位。由图2中所示波形推测，C神经元释放的是______性神经递质，作用于突触后膜，使膜上的______通道打开，引起相应离子内流。
(3)图2中Ⅱ表明：单个同一突触连续两个相同强度的阈下刺激可以叠加引发突触后膜的动作电位。为验证不同突触在相同强度的阈下刺激也能叠加引发突触后膜的动作电位，可利用图1的结构和仪器设计实验：用________________，观察示波器的波形变化，若能引起动作电位，表明不同突触的阈下刺激能叠加引发突触后膜的动作电位。
解析：(1)神经元的轴突末梢经过多次分枝，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫作突触小体，因此A、B、C末端膨大的部分叫突触小体。图中AD、BD、CD共有3个突触。单次电刺激A或B不能在D上记录到动作电位，说明突触前膜释放的神经递质数量少，突触后膜Na＋通道少量开放(动作电位形成的原因是Na＋内流)，导致示波器出现波形，但不能产生超过阈电位的兴奋，不能引起动作电位。(2)静息电位时，细胞膜两侧的电位为内负外正，单次刺激C，静息电位由－70 mV变为更小，D细胞膜内侧仍为负电位。由Ⅲ可知，神经元D的电位低于静息电位的－70 mV，原因是C释放的是抑制性神经递质，与突触后膜上的受体结合，使膜上阴离子通道打开，引起阴离子内流，使内负外正的膜电位增大，抑制了突触后神经元的兴奋。(3)用图示1的结构和仪器设计实验，验证不同突触在相同强度的阈下刺激也能叠加引发突触后膜的动作电位，实验的自变量是同时刺激不同的突触，因