2024届人教版高中生物一轮复习素养课兴奋的传导与传递的相关实验探究学案（不定项）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习素养课兴奋的传导与传递的相关实验探究学案（不定项），共12页。


(十四)　兴奋的传导与传递的相关实验探究

1.膜电位的测量及膜电位曲线解读。
(1)膜电位的测量(已知电表指针的偏转方向与电流方向相同)。
测量方法
测量图解
测量结果
电表一极接膜外,另一极接膜内


从膜内到膜外的电位差
电表两极均接膜外(或内)侧


从A到B的电位差
(2)关于膜电位测量的相关曲线分析。
电流计两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧,刺激神经纤维任何一侧,会形成一个波峰,如图1所示。电流计两极均置于神经纤维膜的外侧(或内侧),刺激任何一端,会形成方向相反的两个波峰,如图2、图3所示,图2和图3的判断可根据题中的提示得出。

2.电流表指针偏转方向与次数、幅度的判断。
(1)电流表指针偏转方向与次数的判断(已知电流表指针的偏转方向与电流方向相同)。

图1 图2
刺激点
图1
原因分析
图2
原因分析
a点
两次方向相反的偏转
两极处先后兴奋(b处先兴奋)
两次方向相反的偏转
兴奋可通过突触传递,两极处先后兴奋(b处先兴奋)
e点
两次方向相反的偏转
两极处先后兴奋(b处先兴奋)
c点
不偏转
两极同时兴奋
偏转
一次
兴奋不能逆突触结构传递到左神经元(只有d处兴奋)
cd之间
两次方向相反的偏转
两极处先后兴奋(d处先兴奋)
用相同强度刺激同时处理a、c两点
若ab≥bc,c点产生的兴奋同时传到b、d,a、c产生的兴奋在ab段相遇后传导中断,电流表指针不偏转;若bc>ab,a点产生的兴奋先引起b点兴奋,在bc段与c点产生的兴奋相遇后传导中断,c点产生兴奋后引起d点兴奋,电流表指针偏转两次
若ab=cd,电流表指针偏转一次;若ab≠cd,电流表指针偏转三次
(2)电流表指针偏转幅度的判断。
测量膜电位时,电流表指针偏转的幅度取决于两极间电位差的大小,而细胞外液Na+浓度越低,膜兴奋时内流量越小,动作电位峰值越低,电流表指针偏转幅度也就越小。另外,在未达到阈值的刺激和Na+内流受阻这两种情况下,将不能产生动作电位,即有刺激但无兴奋产生。

1.神经纤维受到刺激时,细胞膜上Na+通道打开,膜外大量Na+顺浓度梯度流入膜内,Na+通道很快就进入失活状态,与此同时,K+通道开放,膜内K+在浓度差和电位差的推动下又向膜外扩散。如图表示用电表测量膜内外的电位差,已知电表指针偏转方向与电流方向相同,下列相关叙述正确的是(　　)

A.神经纤维在静息状态下,电表没有测出电位差
B.神经纤维从受刺激到恢复静息状态,电表指针两次通过0电位
C.神经纤维受刺激时,兴奋传导方向与膜外局部电流方向相同
D.膜外Na+大量流入膜内,兴奋部位膜两侧的电位是外正内负
解析　神经纤维在静息状态下表现为外正内负,电表会测出电位差,A项错误;神经纤维从静息状态受刺激到形成动作电位,电表指针会通过0电位偏转一次,由动作电位恢复到静息电位,电表指针又会通过0电位偏转一次,共两次,B项正确;神经纤维受刺激时,兴奋传导方向与膜内局部电流方向相同,C项错误;由于膜外Na+大量流入膜内,因此兴奋部位膜两侧的电位是外负内正,D项错误。
答案　B
2.(不定项)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,电流计指针偏转方向与电流方向一致)。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的早于电流计②的
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　若适宜刺激神经元a上两微电极的中点a3点,兴奋同时到达两电极,电流计①的两个微电极处将同时兴奋,指针不会发生偏转,A项错误;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项正确;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,故刺激a4点时,电流计①的指针发生第二次偏转的时间要早于电流计②的指针发生第二次偏转的时间,C项正确;兴奋在突触处的信号转化为电信号→化学信号→电信号,D项错误。
答案　BC
3.(2023·湖南模拟)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:

图1

图2　 图3
(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: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的反应。
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的反应。


【典例】　(2018·海南卷)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后,存在于左后趾皮肤上的感受器缺失,则再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾,不会出现屈肌反射。(2)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,说明屈肌反射的发生要求传入神经的结构和功能完整正常。(3)脊髓是脊蛙低级神经反射的神经中枢,因此捣毁乙的脊髓,再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾,则不能出现屈肌。
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

反射弧中兴奋传导与传递的实验探究
1.“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。
2.“电刺激法”探究反射弧中兴奋传导与传递的特点。

(1)探究神经冲动在神经纤维上的传导。
①设计思路:刺激神经纤维上某一点,检测同一神经纤维上刺激点两侧的电位变化或效应器是否反应。
②实验方法:


(2)探究兴奋在神经元之间的传递。
①设计思路:分别刺激反射弧中突触两侧的某一部位,再分别在刺激点的另一侧检测有无兴奋产生。



1.如图为膝跳反射的反射弧结构示意图(①②表示实验处理位点,a、b、c表示检测位点,“+”表示促进,“-”表示抑制),下列相关叙述正确的是(　　)

A.感受器位于伸肌内,效应器位于屈肌内
B.若在①处施加一个有效刺激,则后面的所有神经元按次序产生兴奋
C.若在①处施加一个有效刺激,c处可以检测到动作电位
D.若在②处施加一个有效刺激,b处会维持外正内负的电位
解析　分析题图可知,①上有神经节,为传入神经,故与①相连的伸肌内有感受器,②为传出神经,故与其相连的伸肌内也有效应器,A项错误;据题图分析可知,b处有兴奋性和抑制性两种神经递质类型,故若在①处施加一个有效刺激,则后面的神经元可产生兴奋或抑制,B项错误;与c点所在的神经元相连的突触中的神经递质类型为抑制性神经递质,若在①处施加一个有效刺激,c处无法检测到动作电位,C项错误;兴奋在反射弧中的传递是单向的,若在②处施加一个有效刺激,兴奋无法传递到b处,b处会维持外正内负的静息电位,D项正确。
答案　D
2.(2023·山东淄博模拟)如图为反射弧模式图,A~E表示其组成,①②是置于神经纤维B、D上记录电位变化的电位计。请回答下列问题:

(1)该反射弧中C为　　　　,E的功能是　　　　　　　　　　。
(2)刺激a点能引起A的收缩,该过程　　　　(填“属于”或“不属于”)反射。在　　　　(填“a”“b”或“a和b”)点给予足够强度刺激时,①②两电位计都可记录到电位变化。随后在A中的神经—肌肉接点(突触)处发生的信号变化是　　　　　　　　　　　　,引起上述信号变化的信息分子是　　　　　。
(3)将甲、乙两个蛙心分离出来,并在心脏中充入适量任氏液(主要成分为0.7%NaCl溶液)。电刺激与甲心脏相连的神经,结果心跳加速、加强;随后将甲内的任氏液取出并转移到乙心脏中,也引起乙心脏跳动加速、加强。对乙心脏跳动加速、加强最合理的解释是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中任氏液能维持一段时间内离体蛙心正常的生理功能,任氏液相当于蛙体内的　　　　　　　。
解析　电刺激甲后其产生了兴奋(心跳加速、加强),然后将甲中的任氏液转移到乙心脏中,没有刺激也引起乙心脏跳动加速、加强,说明甲心脏的神经受刺激后释放神经递质并扩散到任氏液中,转移后作用于乙心脏的心肌细胞,使乙心脏跳动加速、加强;该实验中的任氏液相当于蛙体内的组织液。
答案　(1)神经中枢　接受刺激,产生兴奋
(2)不属于　b　电信号→化学信号→电信号　神经递质
(3)甲心脏的神经受刺激后释放神经递质并扩散到任氏液中,转移后作用于乙心脏的心肌细胞,使乙心脏跳动加速、加强　组织液