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高考生物二輪復(fù)習(xí)專題專練
(20)　興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)與膜電位變化曲線分析
從“高度”上研究高考
[典例]　(2022·浙江6月選考)聽到上課鈴聲，同學(xué)們立刻走進(jìn)教室，這一行為與神經(jīng)調(diào)節(jié)有關(guān)。該過程中，其中一個神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)及其在某時刻的電位如圖所示。下列關(guān)于該過程的敘述，錯誤的是(　 )
A．此刻①處Na＋內(nèi)流，②處K＋外流，且兩者均不需要消耗能量
B．①處產(chǎn)生的動作電位沿神經(jīng)纖維傳播時，波幅一直穩(wěn)定不變
C．②處產(chǎn)生的神經(jīng)沖動，只能沿著神經(jīng)纖維向右側(cè)傳播出去
D．若將電表的兩個電極分別置于③④處，指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)
[解析]　根據(jù)興奮傳遞的方向為③→④，則①處恢復(fù)靜息電位，為K＋外流，②處Na＋內(nèi)流，A錯誤；動作電位沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)時，其電位變化總是一樣的，不會隨傳導(dǎo)距離而衰減，B正確；該反射弧中，興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是單向的，由軸突傳導(dǎo)到軸突末梢，即向右傳播出去，C正確；將電表的兩個電極置于③④處時，由于神經(jīng)沖動會使神經(jīng)上不同點產(chǎn)生電位差，指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D正確。
[答案]　A
從“深度”上提升知能
(一)膜電位的測量
1．膜電位的測量方法
測量方法 測量圖解 測量結(jié)果
電表一極接膜外，另一極接膜內(nèi)
電表兩極均接膜外側(cè)
2.膜電位變化曲線解讀
a點之前 靜息電位：神經(jīng)細(xì)胞膜對K＋的通道開放，Na＋通道關(guān)閉，所以主要表現(xiàn)為K＋外流，使膜電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù)
ac段 動作電位的形成：神經(jīng)細(xì)胞受刺激時，Na＋通道打開，Na＋大量內(nèi)流，導(dǎo)致膜電位迅速逆轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正
cf段 靜息電位的恢復(fù)：Na＋通道關(guān)閉， K＋持續(xù)外流使膜電位恢復(fù)，并在鈉鉀泵的共同作用下維持靜息電位
[特別提醒]
①K＋濃度主要影響靜息電位
②Na＋濃度主要影響動作電位
　　
(二)興奮傳導(dǎo)與電流計指針偏轉(zhuǎn)問題
1．驗證興奮在神經(jīng)纖維上的雙向傳導(dǎo)
2．驗證興奮在神經(jīng)元之間的單向傳遞
從“寬度”上拓展訓(xùn)練
1．(2021·湖北高考)正常情況下，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)K＋濃度約為150 mmol·L－1，胞外液約為4 mmol·L－1。細(xì)胞膜內(nèi)外K＋濃度差與膜靜息電位絕對值呈正相關(guān)。當(dāng)細(xì)胞膜電位絕對值降低到一定值(閾值)時，神經(jīng)細(xì)胞興奮。離體培養(yǎng)條件下，改變神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)液的KCl濃度進(jìn)行實驗。下列敘述正確的是(　 )
A．當(dāng)K＋濃度為4 mmol·L－1時，K＋外流增加，細(xì)胞難以興奮
B．當(dāng)K＋濃度為150 mmol·L－1時，K＋外流增加，細(xì)胞容易興奮
C．K＋濃度增加到一定值(<150 mmol·L－1)，K＋外流增加，導(dǎo)致細(xì)胞興奮
D．K＋濃度增加到一定值(<150 mmol·L－1)，K＋外流減少，導(dǎo)致細(xì)胞興奮
解析：選D　正常情況下，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)K＋濃度約為150 mmol·L－1，胞外液約為4 mmol·L－1，當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)液的K＋濃度為4 mmol·L－1時，和正常情況一樣，K＋外流不變，細(xì)胞的興奮性不變，A錯誤；當(dāng)K＋濃度為150 mmol·L－1時，細(xì)胞外K＋濃度增加，K＋外流減少，細(xì)胞容易興奮，B錯誤；K＋濃度增加到一定值(<150 mmol·L－1，但>4 mmol·L－1)，細(xì)胞外K＋濃度增加，K＋外流減少，導(dǎo)致細(xì)胞興奮，C錯誤，D正確。
2．圖1是測量神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位的裝置，圖2是測得的膜電位變化。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　 )
A．圖1中甲能測出靜息電位的大小，相當(dāng)于圖2中a點的電位
B．若細(xì)胞外Na＋濃度適當(dāng)升高，在適宜條件刺激下圖2中c點上移
C．神經(jīng)纖維的狀態(tài)由甲轉(zhuǎn)變?yōu)橐业倪^程中，膜對Na＋的通透性增大
D．若要畫出如圖2的動作電位，需要多個圖1裝置測量神經(jīng)纖維不同位點的電位變化
解析：選D　靜息時膜電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù)，所以圖1中甲能測出靜息電位的大小，相當(dāng)于圖2中a點的電位，A正確；圖2中c點表示動作電位峰值，是 Na＋ 內(nèi)流所致，所以若細(xì)胞外 Na＋ 濃度適當(dāng)升高，則動作電位會增大，圖2中c點上移，B正確；神經(jīng)纖維的狀態(tài)由甲轉(zhuǎn)變到乙是產(chǎn)生動作電位的過程，膜對 Na＋ 的通透性增大，C正確；圖2表示的是神經(jīng)纖維上一個位點的電位變化，不需要多個圖1裝置測量神經(jīng)纖維不同位點的電位變化，D錯誤。
3．科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，在動作電位形成過程中，電壓門控Na＋通道和電壓門控K＋通道的開放或關(guān)閉依賴特定的膜電位，其中電壓門控K＋通道的開放或關(guān)閉還與時間有關(guān)，對膜電位的響應(yīng)具有延遲性：當(dāng)神經(jīng)纖維某一部位受到一定刺激時，該部位膜電位出現(xiàn)變化到超過閾電位時，會引起相關(guān)電壓門控離子通道的開放，從而形成動作電位。隨著相關(guān)離子通道的開放或關(guān)閉恢復(fù)到靜息電位，該過程中膜電位的變化和相關(guān)離子通道通透性的變化如圖所示。下列說法錯誤的是(　 )
A．靜息電位的維持與電壓門控K＋通道無關(guān)
B．動作電位的形成是電壓門控Na＋通道開放導(dǎo)致的
C．若刺激強度不斷增強，電壓門控Na＋通道的開放程度會增加，進(jìn)而使得動作電位峰值上升
D．d點不能維持較長時間是因為此時的膜電位導(dǎo)致電壓門控Na＋通道快速關(guān)閉，電壓門控K＋通道大量開放
解析：選A　靜息電位時，神經(jīng)細(xì)胞膜對K＋的通透性大，K＋大量外流，形成內(nèi)負(fù)外正的靜息電位，所以靜息電位的維持與電壓門控K＋通道有關(guān)，A錯誤；動作電位是由足夠強度的刺激引起膜電位的變化，導(dǎo)致電壓門控Na＋通道開放，Na＋大量進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)而形成的，因此動作電位的形成是電壓門控Na＋通道開放導(dǎo)致的，B正確；動作電位的峰值與Na＋濃度有關(guān)，若刺激強度不斷增強，引起膜電位的變化，電壓門控Na＋通道的開放程度會增加，Na＋內(nèi)流增多，進(jìn)而使得動作電位峰值上升，C正確；d點不能維持較長時間是因為此時的膜電位導(dǎo)致電壓門控Na＋通道快速關(guān)閉，電壓門控K＋通道大量開放，K＋外流，恢復(fù)為靜息電位，D正確。
[微課微練·一點一評]
1．(2022·全國乙卷)運動神經(jīng)元與骨骼肌之間的興奮傳遞過度會引起肌肉痙攣，嚴(yán)重時會危及生命。下列治療方法中合理的是(　 )
A．通過藥物加快神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)突觸前膜釋放到突觸間隙中
B．通過藥物阻止神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上特異性受體結(jié)合
C．通過藥物抑制突觸間隙中可降解神經(jīng)遞質(zhì)的酶的活性
D．通過藥物增加突觸后膜上神經(jīng)遞質(zhì)特異性受體的數(shù)量
解析：選B　如果通過藥物加快神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)突觸前膜釋放到突觸間隙中，突觸間隙中神經(jīng)遞質(zhì)濃度增加，與突觸后膜上特異性受體結(jié)合增多，會導(dǎo)致興奮過度傳遞引起肌肉痙攣，達(dá)不到治療目的，A不符合題意；如果通過藥物阻止神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上特異性受體結(jié)合，興奮傳遞減弱，會緩解興奮過度傳遞引起的肌肉痙攣，可達(dá)到治療目的，B符合題意；如果通過藥物抑制突觸間隙中可降解神經(jīng)遞質(zhì)的酶的活性，突觸間隙中的神經(jīng)遞質(zhì)不能有效降解，導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的特異性受體持續(xù)結(jié)合，導(dǎo)致興奮傳遞過度引起肌肉痙攣，達(dá)不到治療目的，C不符合題意；如果通過藥物增加突觸后膜上神經(jīng)遞質(zhì)特異性受體的數(shù)量，突觸間隙的神經(jīng)遞質(zhì)與特異性受體結(jié)合增多，會導(dǎo)致興奮傳遞過度引起肌肉痙攣，達(dá)不到治療目的，D不符合題意。
2．如圖表示反射弧的結(jié)構(gòu)，在b、c兩點之間連接有一個電流計。下列敘述錯誤的是(　 )
A．適宜強度刺激a點，電流計的指針會發(fā)生2次偏轉(zhuǎn)
B．在c點的右側(cè)神經(jīng)纖維上給予適宜的刺激，電流計的指針只偏轉(zhuǎn)1次
C．②處神經(jīng)元的活動可能受到大腦皮層的控制
D．在a點處切斷神經(jīng)纖維，刺激Ⅰ、Ⅱ時，該反射弧中仍能發(fā)生反射
解析：選D　分析題圖可知，①是感受器，a是傳入神經(jīng)，②是神經(jīng)中樞，c是傳出神經(jīng)，③是效應(yīng)器。適宜強度刺激a點，興奮先到達(dá)b點，后到達(dá)c點，電流計的指針會發(fā)生2次偏轉(zhuǎn)，A正確；在c點的右側(cè)神經(jīng)纖維上給予適宜的刺激，興奮只能到達(dá)c點，不能到達(dá)b點，電流計的指針只偏轉(zhuǎn)1次，B正確；②處可能是低級神經(jīng)中樞，大腦皮層調(diào)控著低級神經(jīng)中樞的活動，則②處神經(jīng)元的活動可能受到大腦皮層的控制，C正確；在a點處切斷神經(jīng)纖維，刺激Ⅰ、Ⅱ時，效應(yīng)器會發(fā)生作用，但由于沒有通過完整的反射弧，不能發(fā)生反射，D錯誤。
3．(2022·唐山二模)興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)的過程，主要是鈉鉀離子跨膜運輸實現(xiàn)的。鈉離子通過離子通道內(nèi)流形成的跨膜電流稱為內(nèi)向電流，而鉀離子通過離子通道外流形成的跨膜電流則稱為外向電流，如圖所示為興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)時的電流變化。下列說法正確的是(　 )
A．a(chǎn)f段神經(jīng)纖維膜內(nèi)鈉離子濃度均低于膜外
B．a(chǎn)點未檢測到電流，所以a點神經(jīng)纖維沒有離子的跨膜運輸
C．c點時神經(jīng)纖維的膜電位為外正內(nèi)負(fù)
D．ce段鉀離子外流需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量
解析：選A　無論是靜息狀態(tài)還是興奮狀態(tài)，神經(jīng)纖維膜內(nèi)鈉離子濃度均低于膜外，A正確；a點之后，細(xì)胞存在內(nèi)向電流，即鈉離子內(nèi)流，形成動作電位，所以推測a點時神經(jīng)纖維膜沒有受到刺激，處于靜息電位，此時有鉀離子外流，B錯誤；c點前鈉離子不斷內(nèi)流，c點時神經(jīng)纖維處于動作電位，此時膜內(nèi)為正電位，膜外為負(fù)電位，C錯誤；ce段的外向電流是恢復(fù)靜息電位的過程，由鉀離子順濃度梯度外流引起，該過程不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，D錯誤。
4.如圖為膝跳反射模式圖，①～⑥表示細(xì)胞或結(jié)構(gòu)，下列有關(guān)敘述正確的是(　 )
A．結(jié)構(gòu)④⑤是該反射弧的傳出神經(jīng)，興奮在反射弧中可雙向傳導(dǎo)
B．神經(jīng)遞質(zhì)只有在進(jìn)入下一神經(jīng)元內(nèi)與受體結(jié)合后才能發(fā)揮作用
C．抑制性神經(jīng)元釋放的遞質(zhì)會使下一神經(jīng)元靜息電位絕對值減小
D．發(fā)生膝跳反射時，①處肌肉發(fā)生收縮的同時⑥處肌肉發(fā)生舒張
解析：選D　結(jié)構(gòu)④⑤屬于反射弧中的傳出神經(jīng)，興奮在神經(jīng)元之間的傳遞具有單向性，A錯誤。神經(jīng)遞質(zhì)是由突觸前膜釋放，與突觸后膜上的受體結(jié)合后發(fā)揮作用，并不進(jìn)入下一個神經(jīng)元內(nèi)，B錯誤。抑制性神經(jīng)元釋放的遞質(zhì)是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，會使下一神經(jīng)元靜息電位絕對值增大，使下一個神經(jīng)元更難興奮，C錯誤。發(fā)生膝跳反射時，③處釋放興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，④處的傳出神經(jīng)興奮，因此①處肌肉發(fā)生收縮；③處釋放興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，作用到抑制性中間神經(jīng)元，使其釋放抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，⑤處的傳出神經(jīng)被抑制，因此⑥處肌肉發(fā)生舒張，D正確。
二、非選擇題
5．正常人感染某些細(xì)菌或病毒等病原體后會出現(xiàn)發(fā)熱癥狀，發(fā)熱過程分為體溫上升期、高溫持續(xù)期和體溫下降期。下圖為體溫上升期機(jī)體體溫調(diào)節(jié)過程的示意圖，回答下列問題：
(1)據(jù)圖可知，病原體感染機(jī)體并引起機(jī)體發(fā)熱至38.5 ℃時，下丘腦和垂體依次分泌的__________________________________________(填激素名稱)增多。激素b通過體液運輸作用于甲狀腺，使其分泌的甲狀腺激素增多，最終使乙細(xì)胞________增強，產(chǎn)熱增多，從而使機(jī)體體溫上升。
(2)據(jù)圖可知，除了(1)所述途徑外，導(dǎo)致機(jī)體體溫升高的另一條途徑是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)圖中甲、乙細(xì)胞接收的信息分子分別是______________________________。
(4)研究表明當(dāng)機(jī)體溫度達(dá)到高熱(38.5 ℃)及以上水平時，可以激活細(xì)胞遷移的相關(guān)信號通路，從而促進(jìn)T細(xì)胞遷移到淋巴結(jié)和炎癥部位。但體溫過高不利于細(xì)胞代謝甚至?xí)p傷機(jī)體，請?zhí)岢龈邿煌藭r人為降低體溫的幾點措施：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出2點即可)。
解析：(1)據(jù)題圖分析可知，病原體感染機(jī)體并引起機(jī)體發(fā)熱至38.5 ℃時，下丘腦分泌的激素a促甲狀腺激素釋放激素和垂體分泌的激素b促甲狀腺激素增多。激素b促甲狀腺激素通過體液運輸作用于靶器官甲狀腺，使其分泌的甲狀腺激素增多，最終使乙細(xì)胞代謝(或有氧呼吸、即圖中的④⑤過程)增強，產(chǎn)熱增多，從而使機(jī)體體溫上升。(2)據(jù)題圖可知，除(1)所述途徑外，還有一條途徑是下丘腦通過神經(jīng)調(diào)節(jié)，直接作用于甲細(xì)胞(肝細(xì)胞)，促進(jìn)(肝)糖原分解為葡萄糖(即圖中①過程)，使其代謝(有氧呼吸，即圖中的②③過程)增強，產(chǎn)熱增多，導(dǎo)致機(jī)體體溫上升。(3)題圖中甲細(xì)胞接收的信息分子是神經(jīng)細(xì)胞釋放的神經(jīng)遞質(zhì)、乙細(xì)胞接收的信息分子是甲狀腺細(xì)胞分泌的甲狀腺激素。(4)人體主要的散熱方式是通過汗液的蒸發(fā)、皮膚內(nèi)毛細(xì)血管的散熱。據(jù)此原理可用酒精棉球擦拭四肢等部位、用冷水浸泡過的毛巾敷在額頭上等人為降低體溫。
答案：(1)促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素(或TRH和TSH)　代謝(或有氧呼吸、④⑤過程)　(2)通過神經(jīng)調(diào)節(jié)直接作用于甲細(xì)胞，促進(jìn)糖原分解，使其代謝增強，產(chǎn)熱增多；同時皮膚毛細(xì)血管收縮以減少散熱，使體溫上升　(3)神經(jīng)遞質(zhì)、甲狀腺激素　(4)用酒精棉球擦拭四肢等部位、用冷水浸泡過的毛巾敷在額頭上等

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