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第一章 人體穩(wěn)態(tài)維持的生理基礎
素能提升課1　興奮傳導和傳遞
提升點1
01
電位測量與電流計指針偏轉(zhuǎn)問題
提升點2
02
興奮傳導和傳遞特點的實驗探究
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淺仰芹
我仰
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團結(jié)守紀勤學春　電位測量與電流計指針偏轉(zhuǎn)問題
解答有關(guān)神經(jīng)纖維上電位差變化曲線的試題，應從以下兩點入手：
(1)看電極與細胞質(zhì)膜的位置關(guān)系，確定曲線的起點
①若兩電極分別位于細胞質(zhì)膜兩側(cè)，則電位差不為0，曲線起于縱軸的正半軸或負半軸(如圖1所示)；
②若兩電極位于細胞質(zhì)膜同側(cè)(都在內(nèi)側(cè)或都在外側(cè))，則電位差為0，曲線起于橫軸(如圖2、圖3所示)。
(2)根據(jù)刺激位置分析曲線波動次數(shù)，圖4中：
①如果單獨刺激a點、b點或d點，兩個電流計均可以測到兩次電位波動；
②如果刺激c點(c點位于電流計甲兩電極的中點)，電流計甲測不到電位波動，電流計乙測到兩次電位波動；
③如果刺激e點，電流計甲測不到電位波動，電流計乙測到一次電位波動。
圖1　　　　　圖2　　　　　　圖3
圖4
1．(2022·四川綿陽南山中學期中)將電流計的兩個電極分別放置在神經(jīng)纖維外的a、c兩點，c點所在部位的膜已損傷，其余部位均正常。下圖為刺激前后的膜電位變化，以下說法正確的是 (　　)
A．神經(jīng)纖維上損傷部位c點的膜外電位為正電位
B．興奮傳到b點時電流計的指針將向右側(cè)偏轉(zhuǎn)
C．興奮的產(chǎn)生與細胞質(zhì)膜對K＋的通透性增加有關(guān)
D．結(jié)果表明興奮在神經(jīng)纖維上以化學信號的形式傳導
B　[神經(jīng)纖維未受刺激時，膜外(a、c兩點)為正電位，指針應該不偏轉(zhuǎn)，但從圖中可以看出，神經(jīng)纖維未受刺激時，指針向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，說明c點為負電位，A錯誤；興奮傳到b點時，a和c兩點均為初始狀態(tài)，沒有發(fā)生膜電位變化，所以指針應向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，B正確；神經(jīng)纖維受到刺激時，膜對Na＋的通透性增加，Na＋大量內(nèi)流，產(chǎn)生興奮，C錯誤；根據(jù)刺激前后電流計指針的偏轉(zhuǎn)情況可推測興奮在神經(jīng)纖維上以電信號的形式傳導，D錯誤。]
2．測量與記錄蛙坐骨神經(jīng)受刺激后的電位變化過程如圖①→⑤所示，其中②、④的指針偏轉(zhuǎn)到最大。
①　　 ②　　 ③　　 ④ 　　⑤
下列敘述正確的是(　　)
A．對神經(jīng)施加刺激，刺激點位于圖①甲電極的左側(cè)
B．圖②中甲電極處的細胞質(zhì)膜發(fā)生去極化，乙電極處的細胞質(zhì)膜的Na＋內(nèi)流屬于被動運輸
C．圖④中甲電極處的細胞質(zhì)膜發(fā)生去極化，乙電極處的細胞質(zhì)膜處于極化狀態(tài)
D．處于圖⑤狀態(tài)時，細胞質(zhì)膜發(fā)生的K＋內(nèi)流是順濃度梯度進行的
C　[靜息狀態(tài)下，神經(jīng)纖維上的電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負，動作電位時為外負內(nèi)正，指針偏向負電位一側(cè)，②中指針偏向右側(cè)，說明刺激點位于乙電極的右側(cè)，A錯誤；圖②中甲電極處的膜處于極化狀態(tài)，B錯誤；圖④中甲電極處的膜發(fā)生去極化，乙電極處的膜處于極化狀態(tài)，C正確；處于圖⑤狀態(tài)時，膜發(fā)生的K＋外流是順濃度梯度進行的，D錯誤。]
3．如圖是用甲、乙兩個電流表研究神經(jīng)纖維及突觸上興奮產(chǎn)生及傳導的示意圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A．靜息狀態(tài)下，甲指針偏轉(zhuǎn)，乙指針不偏轉(zhuǎn)
B．刺激a處時，甲指針偏轉(zhuǎn)一次，乙指針偏轉(zhuǎn)兩次
C．刺激b處時，甲指針維持原狀，乙指針偏轉(zhuǎn)一次
D．清除c處的神經(jīng)遞質(zhì)后，再刺激a處時，甲指針偏轉(zhuǎn)一次，乙指針不偏轉(zhuǎn)
D　[甲電流表的兩極分別位于膜外和膜內(nèi)，乙電流表的兩極均位于膜外，靜息狀態(tài)下，甲電流表膜外為正電位，膜內(nèi)為負電位，甲指針偏轉(zhuǎn)，而乙電流表兩極沒有電位差，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A正確；刺激a處時，興奮傳到甲電流表處時，指針偏轉(zhuǎn)一次，興奮分別傳至乙電流表兩極時，乙電流表發(fā)生兩次方向不同的偏轉(zhuǎn)，B正確；刺激b處時，由于興奮在突觸處傳遞的單向性，興奮無法傳遞到左邊的神經(jīng)細胞，甲指針維持原狀，乙指針偏轉(zhuǎn)一次，C正確；清除c處的神經(jīng)遞質(zhì)后，再刺激a處時，興奮無法傳到右側(cè)神經(jīng)細胞，甲指針偏轉(zhuǎn)一次，乙指針偏轉(zhuǎn)一次，D錯誤。]
4．(2022·江蘇揚州中學月考)如圖甲所示，在離體神經(jīng)纖維上安裝兩個完全相同的靈敏電表，電表1的兩電極分別接在a、b處膜的外側(cè)，電表2的兩電極分別接在d處膜的內(nèi)、外兩側(cè)。在bd中點c處給予適宜刺激，相關(guān)的電位變化曲線如圖乙、圖丙所示。下列分析錯誤的是(　　)
甲
乙　　　　　　　　丙
A．由電表1記錄得到的電位變化曲線如圖丙所示
B．圖乙曲線中②點時膜外Na＋內(nèi)流速率比①點時大
C．圖乙曲線中③點對應圖丙曲線中⑤點
D．圖丙曲線處于④點時，圖甲a處正處于靜息狀態(tài)
C　[根據(jù)表中分析，電表1測得的電位變化可用圖丙表示，電表2測得的電位變化可用圖乙表示，A正確；圖乙曲線上升段由Na＋內(nèi)流引起，②點時曲線斜率比①點時大，所以②點時Na＋內(nèi)流速率比①點時大，B正確；圖乙曲線中③點對應興奮向右傳至d處時形成的動作電位，由于bc＝cd，所以此時興奮向左傳導至b處，對應圖丙曲線中④點；這一時刻a處仍處于靜息狀態(tài)，C錯誤、D正確。]
　興奮傳導和傳遞特點的實驗探究
1．基本思路
選刺激和測量的部位——在神經(jīng)纖維上選一刺激點，用A表示，測量部位應選在刺激點兩側(cè)，用B和C表示。若在傳出神經(jīng)纖維上，可通過觀察效應器的變化和另一側(cè)的電位測量儀來確定傳導方向；若在神經(jīng)細胞之間，則在傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)上各選一點，用A′、B′表示，在A′處刺激，在B′處測電位變化，然后再反過來進行，通過兩次結(jié)果來確定傳遞方向。
2．實驗設計
(1)探究興奮在神經(jīng)纖維上的傳導
①方法設計：電激上圖中a處，觀察A的變化，同時測量b處的電位有無變化。
②結(jié)果分析：若A有反應，且b處電位改變，說明興奮在神經(jīng)纖維上的傳導是雙向的；若A有反應而b處無電位變化，則說明興奮在神經(jīng)纖維上的傳導是單向的。
(2)探究興奮在神經(jīng)細胞之間的傳遞
①方法設計：先電激圖中a處，測量c處的電位變化；再電激圖中c處，測量a處的電位變化。
②結(jié)果分析：若兩次實驗的檢測部位均發(fā)生電位變化，則說明興奮在神經(jīng)細胞間的傳遞是雙向的；若只有一處發(fā)生電位變化，則說明興奮在神經(jīng)細胞間的傳遞是單向的。
5．如圖為神經(jīng)細胞特殊的連接方式，圖中①、②、③表示神經(jīng)細胞，電流計M、N連接在神經(jīng)細胞表面。請據(jù)圖回答：
(1)若圖中的神經(jīng)細胞在興奮時均釋放興奮性神經(jīng)遞質(zhì)。在B處給予一個適宜刺激，N的指針將偏轉(zhuǎn)______________(填“一次”“兩次”或“多次”)。
(2)請利用圖中標注的A、B、C三個位點，請設計實驗證明某藥物只能阻斷興奮在神經(jīng)細胞之間的傳遞，而不能阻斷興奮在神經(jīng)纖維上的傳導。
簡要設計思路：____________________________________________________
____________________________________________________________________。
預期實驗現(xiàn)象：___________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　(1)分析圖解可知，圖中①②或①②③都首尾相接，即產(chǎn)生的興奮可以循環(huán)傳導。若圖中的神經(jīng)細胞在興奮時均釋放興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，在B處給予一個適宜的刺激，N的指針將偏轉(zhuǎn)多次。
(2)利用圖中標注的A、B、C三個位點，設計實驗證明某藥物只能阻斷興奮在神經(jīng)細胞之間的傳遞，而不能阻斷興奮在神經(jīng)纖維上的傳導。可以把某藥物分別放在B、C兩處，在A處給予一個適宜的刺激，觀測電流計N的指針能否偏轉(zhuǎn)。預期實驗現(xiàn)象：把藥物放在C處，N的指針不偏轉(zhuǎn)；把藥物放在B處，N的指針偏轉(zhuǎn)。
[答案]　(1)多次　(2)把某藥物分別放在B、C兩處，在A處給予一個適宜的刺激，觀測電流計N的指針能否偏轉(zhuǎn)　把藥物放在C處，N的指針不偏轉(zhuǎn)；把藥物放在B處，N的指針偏轉(zhuǎn)
6．如圖是神經(jīng)細胞網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖，圖中神經(jīng)細胞①、②、③都是興奮性神經(jīng)細胞，且這些神經(jīng)細胞興奮時都可以引起下一級神經(jīng)細胞或肌肉細胞的興奮。和神經(jīng)細胞一樣，肌肉細胞在受到適宜刺激后，也能引起細胞質(zhì)膜電位的變化。圖中B處表示神經(jīng)肌肉接頭，其結(jié)構(gòu)和功能與突觸類似。請回答：
(1)給神經(jīng)細胞①一個適宜刺激，在A處能記錄到膜電位的變化。這是因為刺激使神經(jīng)細胞①興奮，引起其神經(jīng)末梢釋放的________進入________，隨后與突觸后膜上的______________結(jié)合，導致神經(jīng)細胞②興奮。
(2)若給骨骼肌一個適宜刺激，在A處________(填“能”或“不能”)記錄到膜電位的變化，原因是________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)若在A處給予一個適宜刺激，在C處________(填“能”或“不能”)記錄到膜電位的變化，原因是_____________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　(1)給神經(jīng)細胞①一個適宜刺激后，神經(jīng)細胞①興奮，引起其神經(jīng)末梢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)進入突觸間隙，隨后與突觸后膜上的特異性受體結(jié)合，導致神經(jīng)細胞②興奮。(2)若給骨骼肌一個適宜刺激，在A處不能記錄到膜電位的變化，原因是神經(jīng)遞質(zhì)只能由突觸前膜釋放，然后作用于突觸后膜，而不能反向傳遞。(3)興奮在神經(jīng)細胞之間的傳遞可以從一個神經(jīng)細胞的軸突傳到下一個神經(jīng)細胞的胞體，因此若在A處給予一個適宜刺激，在C處能記錄到膜電位的變化。
[答案]　(1)神經(jīng)遞質(zhì)　突觸間隙　特異性受體　(2)不能　由肌細胞產(chǎn)生的興奮在神經(jīng)肌肉接頭處不能逆向傳遞　(3)能　興奮從A處傳到神經(jīng)細胞③，再傳到神經(jīng)細胞①，故在C處能測到膜電位的變化
7．將蛙腦破壞，保留脊髓，做蛙心靜脈灌注，以維持蛙的基本生命活動。暴露蛙左后肢屈反射的傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)，分別連接電位計 和 。將蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，電位計 和 有電位波動，出現(xiàn)屈反射。如圖為該反射弧的結(jié)構(gòu)示意圖。
(1)用簡單的實驗驗證興奮能在神經(jīng)纖維上雙向傳導，而在反射弧中只能單向傳遞。
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)若在灌注液中添加某種藥物，將蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，電位計 有波動，電位計 未出現(xiàn)波動，左后肢未出現(xiàn)屈反射，其原因可能有：①___________________；②____________。
[解析]　解答(1)小題時，首先要明確該實驗是驗證性實驗，再結(jié)合圖中的電位計的位置和作用進行實驗設計。(2)小題只能從興奮在突觸處的傳遞特點進行分析，因為題中已經(jīng)明確電位計 有波動，說明藥物不影響興奮在神經(jīng)纖維上的傳導。(1)該實驗的目的有兩個：一是驗證興奮能在神經(jīng)纖維上雙向傳導，二是驗證興奮在整個反射弧中只能單向傳遞。用0.5%的硫酸溶液刺激電位計 與骨骼肌之間的某個點，可以觀察到左后肢屈腿，電位計 有波動，電位計 無波動，證明興奮在神經(jīng)纖維上可以雙向傳導，但在整個反射弧上只能是單向傳遞(題干中已經(jīng)有硫酸刺激左后肢趾尖，電位計 和 有波動的信息)。(2)據(jù)題意可知，所添加的藥物不影響興奮在神經(jīng)纖維上的傳導，所以該反射不能發(fā)生的原因可能是藥物影響了興奮在突觸處的傳遞，具體的原因可能是抑制了遞質(zhì)的釋放，也可能是抑制了遞質(zhì)與突觸后膜上受體的特異性結(jié)合。
[答案]　(1)方法和現(xiàn)象：刺激電位計 與骨骼肌之間的傳出神經(jīng)。觀察到電位計 有電位波動和左后肢屈腿，電位計 未出現(xiàn)電位波動　(2)突觸前膜釋放的遞質(zhì)不能與突觸后膜上的特異性受體結(jié)合　突觸前膜不能釋放遞質(zhì)

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