内容正文:
5.神经调节膜电位的测量与相关的实验探究
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一轮· 生物学
一、膜电位的测量及电表指针偏转的判断
(2021·湖南卷,11)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
( )
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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
答案:A
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解析:对比图a和图c可知,TEA处理阻断钾通道后,只有内向电流存在,A正确;对比图a和图b可知,TTX处理阻断钠通道后,只有外向电流存在,再结合图c,可推断外向电流由K+通道所介导,而内向电流由Na+通道所介导,B、C错误;内向电流(Na+内流)结束后,神经纤维膜外
Na+浓度仍高于膜内,D错误。
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1.膜电位的测量及膜电位的曲线解读
(1)膜电位测量的两种方法
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(2)电位差变化曲线图的分析
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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。
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(2)在神经纤维上电表指针偏转问题
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(3)在神经元之间电表指针偏转问题
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1.研究神经纤维上的兴奋传导时,进行如图所示实验,获得显示屏所示结果。下列相关分析正确的是( )
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A.位置①和②先后产生动作电位,因而神经纤维上兴奋单向传导
B.位置①和②的峰值由K+内流导致,此时膜外电位低于膜内
C.兴奋以电信号的形式传递到突触后膜,引起下一个神经元兴奋
D.神经纤维的电位变化,是细胞膜的离子通透性发生改变造成的
答案:D
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解析:由于刺激点在位置①的左侧,兴奋在神经纤维上的传导需要时间,故位置①和②先后产生动作电位,并不能据此证明神经纤维上兴奋单向传导,A错误;位置①和②的峰值与Na+内流有关,Na+内流会形成外负内正的动作电位,膜外电位低于膜内,B错误;由于神经递质有兴奋性和抑制性两种,故兴奋以化学信号的形式传递到突触后膜,引起下一个神经元兴奋或抑制,C错误;神经纤维的电位变化,是细胞膜对于
Na+或K+的通透性发生改变造成的,D正确。
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2.(多选)(2023·辽宁名校联盟)为研究兴奋的传导,某研究小组以枪乌贼的粗大神经纤维为材料进行了相关实验,甲、乙是实验材料和电表连接方式的示意图,在两组神经纤维的左侧分别给予适当强度的刺激,其中一组测得的实验结果如图丙。下列相关叙述正确的是( )
A.受刺激后,甲、乙中的电表均能记录到电位变化
B.图丙是乙接受刺激后所测得的实验结果
C.甲、乙均能测出神经纤维的静息电位大小
D.电信号能在甲、乙中的神经纤维上传导离不开神经递质的作用
AB
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解析:受刺激后,甲、乙中的电表均偏转,能记录到电位变化,A正确;图乙在静息状态下电表指针偏转,有示数,图甲静息状态下电表指针不偏转,示数为0,故图丙是乙接受刺激后所测得的实验结果,B正确;静息电位是指神经纤维在静息状态下细胞膜内外具有浓度差,故只有一电极置于膜内,一电极置于膜外才能测得膜内外的电位差,故图甲不能测出神经纤维的静息电位大小,C错误;电信号的传导过程不需要递质的参与,细胞间的传递才需要,故电信号在甲、乙中的神经纤维上传导不需要神经递质的作用,D错误。
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3.图1表示多个神经元之间的联系。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,不同刺激方式(Ⅰ表示分别单次电刺激A或B,Ⅱ表示连续电刺激A,Ⅲ表示单次电刺激C)产生的结果如图2 所示(注:阈电位表示能引起动作电位的临界电位
值)。下列叙述正确的是( )
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A.图1中三种刺激方式下突触处均发生化学信号→电信号→化学信号的转变
B.A、B神经元释放的是抑制性神经递质,C神经元释放的是兴奋性神经递质
C.单个突触连续多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
D.用相同强度的阈下刺激同时刺激A和B,示波器上一定能产生动作电位
答案:C
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解析:图1中三种刺激方式下