内容正文:
第3讲 神经冲动的产生和传导、分级调节和人脑的高级功能
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命
观念
通过分析静息电位和动作电位的产生与传导,神经冲动在突触处的传递,建立结构与功能相统一的观点
科学
思维
分析位于脊髓的低级中枢和脑中的相应高级中枢的相互联系、相互协调,共同调控器官和系统的活动。
简述语言活动和条件反射是由大脑皮层控制的高级神经活动
考点1 神经冲动的传导和传递
[必备知识·整合]
1.兴奋在神经纤维上的传导
2.兴奋的传递
(1)突触的结构和类型
(2)兴奋的传递过程
①过程
②信号变化:电信号→ 化学信号 →电信号。
(3)神经递质与受体
(4)兴奋传递的特点
3.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
(1)兴奋剂和毒品大多是通过 突触 起作用的。
(2)作用机制
①促进神经递质的 合成与释放 。
②干扰神经递质与 受体 的结合。
③影响分解神经递质的 酶 的活性。
1.神经递质在突触间隙中的移动消耗ATP。( × )
2.神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP。( √ )
3.兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na+大量内流。( √ )
4.神经递质与突触后膜上的受体结合,也可能抑制下一神经元。( √ )
5.神经纤维的兴奋以局部电流的形式在神经元之间单向传递。( × )
1.(选择性必修1P29“相关信息”)列举神经递质的种类。
答案:乙酰胆碱、氨基酸类、5羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。
2.(选择性必修1P30“思考·讨论”节选)服用可卡因为什么会使人上瘾?
答案:多巴胺是一种能使大脑产生愉悦感的神经递质。在正常情况下,多巴胺发挥作用后会被突触前膜上的转运蛋白从突触间隙回收。吸食可卡因后,可卡因会使转运蛋白失去回收多巴胺的功能,于是多巴胺就留在突触间隙持续发挥作用,导致突触后膜上的多巴胺受体减少。当可卡因药效失去后,由于多巴胺受体已减少,机体正常的神经活动受到影响,服药者就必须服用可卡因来维持这些神经元的活动,于是形成恶性循环,毒瘾难戒。
(情景探究)图1是神经元之间形成的一种环状连接方式,在图示位置给予一定强度的刺激后,测得膜内外电位变化如图2所示;图3中A、B代表两个神经元的局部放大。据图分析。
(1)兴奋在神经纤维上以________形式传导,若将离体神经纤维放于高浓度海水中,图2中B点的值将会________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)图1中共有________个完整突触,若图1中环状结构内各突触生理性质大体一致,则兴奋经该结构传递后持续时间将________ (填“延长”“缩短”或“不变”)。
(3)在图3中,当神经元上Y点受到刺激产生兴奋时,细胞膜内外电位表现为 ____________,兴奋在两个神经元间的传递方向是________ (用字母、箭头表示)。
答案:(1)电信号 变大 (2)3 延长 (3)内正外负 A→B
[关键能力·提升]
◆[提升点1] 结合静息电位和动作电位的特点及成因,考查科学思维能力
1.听毛细胞是内耳中的一种顶端具有纤毛的感觉神经细胞。声音传递到内耳中引起听毛细胞的纤毛发生偏转,使位于纤毛膜上的K+通道打开,K+内流而产生兴奋。兴奋通过听毛细胞底部传递到听觉神经细胞,最终到达大脑皮层产生听觉。下列说法错误的是( )
A.静息状态时纤毛膜外的K+浓度低于膜内
B.纤毛膜上的K+内流过程不消耗ATP
C.兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导
D.听觉的产生过程不属于反射
解析:A [根据题意可知,听毛细胞受到刺激后使位于纤毛膜上的K+通道打开,K+内流而产生兴奋,因此推知静息状态时纤毛膜外的K+浓度高于膜内,A错误;纤毛膜上的K+内流方式为协助扩散,协助扩散不消耗细胞代谢产生的ATP,B正确;兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导,C正确;听觉的产生过程没有经过完整的反射弧,因此不属于反射,D正确。]
2.(2024·广州模拟)图表示受刺激后,某时刻神经纤维上①~⑨连续9个位置的膜电位,已知静息电位为-70 mV。下列叙述正确的是( )
A.兴奋沿神经纤维由①向⑨传导
B.测膜电位时,电表的电极应放在细胞膜外侧
C.⑨处K+外流,膜外为正电位,膜内为负电位
D.③⑧处Na+的运输均需要消耗能量
解析:C [通过分析可知①②⑨均为-70 mV,为静息电位,③膜电位绝对值变小,④膜电位为0,⑤⑥为动作电位,⑦正恢复静息电位,⑧为超级化,⑨为静息电位,这样我们可以认为兴奋沿神经纤维由⑨向①传导,这样⑨已经回复静息电位的时候⑧处于超级化状态,而⑦⑥⑤处于恢复静息电位的不同时刻,①②是兴奋还未传到的区域,A错误;测电位时,电表的两极放在膜的内外两侧,B错误;⑨处为静息电位,与K+的外流有关,膜内外电位为内负外正,C正确;③处Na+出入细胞膜靠离子通道,运输方式为协助扩散,不耗能,⑧处要开始恢复到静息电位,靠钠-钾泵,运输方式是主动运输,需要消耗能量,D错误。]
1.静息电位和动作电位的产生机制
(1)静息电位的产生
(2)动作电位的产生
◆[提升点2] 通过膜电位的变化考查理解能力和读图能力
3.图1表示神经纤维在静息和兴奋状态下K+跨膜运输过程,甲为载体蛋白,乙为通道蛋白,该通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道。图2表示兴奋在神经纤维上传导过程。下列相关叙述正确的是( )
A.图1M侧为神经细胞膜的内侧,N侧为神经细胞膜的外侧
B.图2②处K+通道开放;④处Na+通道关闭
C.图2兴奋传导过程中,兴奋传导方向与膜外电流方向一致
D.图2③处膜内为正电位,Na+浓度膜外大于膜内
解析:D [神经纤维在静息时膜电位是由K+外流造成的,K+从N侧运输到M侧是通过离子通道完成的,不消耗能量,所以N侧为神经细胞膜的内侧,M侧为神经细胞膜的外侧,A错误;图2中②处K+通道开放以恢复静息电位,④处Na+通道开放以形成动作电位,B错误;图2兴奋传导过程中,膜外电流方向与兴奋传导方向相反,C错误;图2中③为动作电位,③处膜内为正电位,Na+浓度膜外仍然大于膜内,D正确。]
1.膜电位变化曲线解读
2.Na+、K+与膜电位变化关系的判断
(1)细胞内K+浓度
影响静息电位
(2)细胞外Na+浓度
影响动作电位
◆[提升点3] 通过神经冲动的传递考查综合分析问题、解决问题的能力
4.(不定项)(2024·天津市宁河区一模)芬太尼作为一种强效镇痛药在临床上被广泛应用,但长期使用芬太尼会使快感阈值升高(维持相应的神经兴奋水平需要更多的药物),其镇痛机制如图所示,相关叙述不正确的是( )
A.伤害性刺激能引起痛觉感受器兴奋并使之产生痛觉
B.神经递质与突触后膜受体结合,使下一神经元被抑制
C.芬太尼促进K+外流,抑制Ca2+内流以减少递质释放
D.芬太尼因镇痛效果佳可作为治疗药物长期反复使用
解析:ABD [所有感觉的产生部位均在大脑皮层,故伤害性刺激能引起痛觉感受器兴奋并在大脑皮层产生痛觉,A错误;据题图可知,神经递质与突触后膜的受体结合后,可引起Na+内流,故该递质属于兴奋性神经递质,下一个神经元会兴奋,B错误;据图可知,Ca+内流可促进神经递质释放,而芬太尼可促进(+)K+外流,抑制(-)Ca+内流,故递质释放减少,C正确;长期使用芬太尼会使快感阈值升高(维持相应的神经兴奋水平需要更多的药物),导致成瘾,故不能长期反复使用,D错误。]
5.(2024·北京海淀区一模)造血干细胞(HSC)在骨髓中产生,可分化和发育为血细胞和免疫细胞。当受到某些细胞因子刺激后,骨髓中的HSC释放到外周血中,此过程称为HSC动员。收集外周血中的HSC,可用于干细胞移植及血液疾病治疗。
(1)图1表示HSC动员的机制。由图可知,粒细胞集落刺激因子(G-CSF)刺激骨髓中的伤害性感受神经元,促进神经纤维末梢中的________________________融合,释放神经肽(CGRP),CGRP作为一种________可作用于HSC________上的受体,促进HSC迁移至血管中。
图1
(2)研究人员用RTX药剂使小鼠的伤害性感受神经元失活,未处理的小鼠为对照组,实验处理及检测结果如下表所示。
组别
注射物质
CGRP
相对量
外周血中
HSC的相
对量
RTX组
溶剂
Ⅴ
Ⅰ
3
RTX组
CGRP
Ⅱ
10
对照组
溶剂
Ⅲ
10
对照组
CGRP
Ⅳ
20
表中实验结果支持了图1中的过程,请完善表格,Ⅴ处为注射 ________ 刺激小鼠,Ⅰ~Ⅳ处数据依次为 ______ (选填数字“0、6、15、6”)
(3)R蛋白是HSC上受体的组分之一。为研究HSC动员对骨髓造血的影响,研究人员以野生型小鼠及敲除编码R蛋白基因的小鼠为实验材料,实验处理及检测结果如图2和图3所示。
①图2结果表明R蛋白是受体响应CGRP信号所必须的,依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②图3结果说明________________________________________________________。
③综合图2和图3实验数据可知,G-CSF刺激后,野生型小鼠体内HSC总量明显高于敲除组,推测原因是____________________________________________。
(4)辣椒中富含辣椒素,辣椒素也可作用于伤害性感受神经元。为探究其能否增强由G-CSF刺激引起的造血干细胞动员,研究人员给野生型小鼠分别喂食含辣椒素的辛辣食物及普通食物,检测并比较两组小鼠体内CGRP含量。请补充完善上述实验方案 ______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
解析:(1)根据题中图示可以看出G-CSF刺激突触前膜后,引起了神经纤维末梢中的突触小泡与突触前膜融合,释放神经肽,因此可判定CGRP为一种神经递质(或信号分子),可作用于HSC细胞膜上的受体,促进HSC迁移至血管中。
(2)题干描述该实验的结果支持图1的过程,而图1中的过程需要G-CSF刺激突触前膜,引起前膜释放CGRP,作用于HSC,而单纯用RTX药剂会让伤害性神经元失活,所以RTX组和对照组相比,自变量为伤害性神经元是否有活性,因此在两个RTX组中要设置是否有G-CSF刺激,因此可确定Ⅴ为注射G-CSF刺激小鼠;根据该机制的过程,RTX组伤害性神经元失活,用G-CSF刺激也不会引起CGRP释放,因此Ⅰ为0,外周血中HSC的相对量也最低,Ⅱ和Ⅲ对应的组别中,一个是被RTX处理但被注射了CGRP,另一个是没有注射CGRP,且两组外周血中HSC的相对量相同,因此可推测两组的CGRP相对量都为6;而Ⅳ的神经元正常,且加入CGRP,其外周血中HSC的相对量也最高,因此确定Ⅳ的值为15。
(3)①图2中注射G-CSF后,对照组(野生型)可以引起外周血中HSC的相对量升高,与之相比,敲除了R基因的敲除组外周血中HSC的相对量较少,可确定R基因表达的R蛋白是受体响应CGRP信号所必须的。
②图3中可以看出无论是否注射G-CSF,以及是否有R基因的表达产物,单位体积骨髓中HSC存储数量基本不变,因此可确定HSC动员对骨髓中HSC的存储量无影响。
③综合图2和图3实验数据可知,G-CSF刺激后,野生型小鼠体内HSC总量明显高于敲除组,可以推测该机制可能是受G-CSF刺激后,HSC迁移至外周血导致骨髓中HSC增殖,维持骨髓中HSC的储存量,从而使体内HSC总量增加。
(4)该实验的实验目的为探究辣椒素能否增强由G-CSF刺激引起的造血干细胞动员,因此自变量为是否喂食辣椒素,因变量为造血干细胞动员程度,但该过程需要由G-CSF刺激,因此需要对喂食辛辣食物与普通食物的野生型小鼠分别注射G-CSF,而因变量需要检测两组小鼠外周血中HSC的数量,题中实验方案需补充完善2点:1.实验处理:需要对喂食辛辣食物与普通食物的野生型小鼠分别注射G-CSF。2.检测指标:需要检测两组小鼠外周血中HSC的数量。
答案:(1)突触小泡与突触前膜 神经递质(或“信号分子”) 细胞膜 (2)G-CSF 0、6、6、15
(3)①注射G-CSF刺激后,敲除组外周血中HSC数量显著低于野生型 ②HSC动员对骨髓中HSC的存储量无影响 ③HSC迁移至外周血导致骨髓中HSC增殖,维持骨髓中HSC的储存量,从而使体内HSC总量增加 (4)需补充2点:1.实验处理:需要对喂食辛辣食物与普通食物的野生型小鼠分别注射G-CSF;2.检测指标:需要检测两组小鼠外周血中HSC的数量
1.抑制性突触后电位的产生机制
(1)电位变化示意图
(2)产生机制
突触前神经元轴突末梢兴奋,引起突触小泡释放抑制性递质,抑制性递质与后膜受体结合后,提高了后膜对Cl-、K+的通透性,Cl-进细胞或K+出细胞(抑制性突触后电位的产生主要与Cl-内流有关)
(3)结果
使膜内外的电位差变得更大,突触后膜更难以兴奋。
2.兴奋传递过程中出现异常的情况分析
考点2 神经系统的分级调节和人脑的高级功能
[必备知识·整合]
1.神经系统的分级调节
(1)神经系统对躯体运动的分级调节
①脑表面的大脑皮层主要由 神经元胞体及其树突 构成,大脑通过 脑干 与脊髓相连。
②大脑皮层的中央前回即 第一运动 区,有躯体各部分运动机能的代表区,这些代表区的位置与躯体各部分的关系是 倒置 的。
③躯体运动的最高级中枢在 大脑皮层 ,低级中枢在 脊髓 ,中间由 脑干 等连接。
(2)神经系统对内脏活动的分级调节
①神经系统对内脏活动的调节方式是 反射 ,神经中枢在 脊髓、下丘脑、脑干和大脑 等。
②排尿反射的低级中枢在 脊髓 ,受自主神经支配, 副交感神经 兴奋会导致膀胱缩小。人有意识排尿,是因为 大脑皮层对脊髓进行着调控 。
2.人脑的高级功能
(1)大脑皮层的言语区及各区功能障碍
(2)学习、记忆与情绪
①学习和记忆不是单一脑区控制的,而是由多个脑区和 神经通路 参与。
②记忆过程分四个阶段,即 感觉性 记忆,第一级记忆、第二级记忆和 第三级记忆 。
③长时记忆可能与 突触 形态及功能的改变以及 新突触 的建立有关。
④当人们开心、兴奋、对生活充满信心时会产生积极情绪;当失落、沮丧、对事物失去兴趣时会产生消极情绪。当消极情绪达到一定程度时会产生 抑郁 。
1.大脑皮层的复杂沟回大大增加了表面积。( √ )
2.对内脏活动调节的神经中枢都不在大脑。( × )
3.学习能力是人脑特有的高级功能。( × )
4.学习和记忆过程可能涉及脑内某些种类蛋白质的合成。( √ )
5.人的情绪波动要完全靠自己适应和调节恢复稳定。( × )
1.(选择性必修1P34“思考·讨论”节选)在资料1中老人的上肢、下肢和脊髓都没有受伤,为什么不能运动呢?这说明大脑与脊髓之间有什么关系?
答案:资料1中的老人上肢、下肢和脊髓都没有受伤,但大脑某区受损伤,肢体失去了大脑的控制,所以不能运动。这说明脊髓控制的运动受到大脑的调控。
2.(选择性必修1P35“思考·讨论” 节选)成人可以有意识地控制排尿,婴儿却不能,二者控制排尿的神经中枢的功能有什么差别?
答案:脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经系统支配的。成年人之所以能有意识地控制排尿,是因为大脑皮层对脊髓进行着调控;而婴儿大脑皮层发育不完善,还不能对脊髓排尿反射中枢进行有效的控制。
3.(选择性必修1P39“旁栏思考”)在学习过程中,老师经常强调要动用多种器官。这有什么道理?
答案:学习的过程是一个信息获取和加工的过程,在获取信息的过程中需要多种器官的共同参与;学习与记忆不是由单一脑区控制的,而是有多个脑区和神经通路的参与。
(情景探究)如图是排尿反射的示意图,据图分析:
(1)婴儿会尿床,也就是膀胱内尿满了就会排出,没有控制的意识,那么婴儿的排尿反射的过程是____________________ (用字母表示)。
答案:a→b→c→d→e
(2)成年人在医院尿检时能主动排尿,其过程是____________________ (用字母表示)。
答案:g→h→c→d→e
(3)上述例子说明低级神经中枢和高级神经中枢之间有什么关系?
答案:低级神经中枢受相应的高级神经中枢的调控。
[关键能力·提升]
◆[提升点1] 通过神经系统的分级调节考查获取信息能力
1.与神经系统的分级调节功能有关的现象是( )
A.膝跳反射
B.针刺皮肤产生痛觉
C.被护士针刺手指取血时不缩手
D.受寒冷剌激不由自主地打寒颤
解析:C [神经系统的分级调节功能是指低级中枢受脑中相应的高级中枢的调控。膝跳反射和受寒冷剌激不由自主地打寒颤均为非条件反射,它们的神经中枢均在脊髓,都不能说明神经系统的分级调节功能,A、D错误;痛觉的形成部位是大脑皮层,因此针刺皮肤产生痛觉不能说明神经系统的分级调节功能,B错误;被护士针刺手指取血时不缩手,说明位于脊髓的低级中枢受脑中高级中枢的调控,C正确。]
2.(2024·湖南长沙市一模)神经科医生常对患者做如下检査:手持钝物自足底外侧从后向前快速轻划至小趾根部,再转向拇趾侧。成年人的正常表现是足趾向跖面屈曲,称巴宾斯基征阴性。如出现趾背屈,其余足趾呈扇形展开,称巴宾斯基征阳性,是一种病理性反射。婴儿以及成年人在深睡状态也都可出现巴宾斯基征阳性。下列有关推理分析正确的是( )
A.巴宾斯基征阴性有完整的反射弧,但巴宾斯基征阳性没有
B.巴宾斯基征的初级控制中枢位于下丘脑,同时受大脑皮层的控制
C.正常人巴宾斯基征阴性反应中存在兴奋在神经纤维上的双向传导过程
D.推测巴宾斯基征阳性成年人患者可能是大脑皮层相关区域有损伤
解析:D [不论是阴性还是阳性,都由完整的反射弧构成,A错误;初级控制中枢在脊髓,但受到大脑皮层高级中枢的调控,B错误;兴奋在反射弧中的神经纤维上是单向传导,C错误;阳性成年人患者可能是大脑区域受损,大脑皮层失去了对脊髓的控制导致的,D正确。]
大脑皮层在神经系统中对躯体运动的分级调节的作用
◆[提升点2] 通过神经系统对內脏活动的调节考查科学思维和综合判断能力
3.下列关于神经系统对内脏活动的调节,叙述错误的是( )
A.小脑中无调节内脏活动的中枢
B.脊髓对膀胱的控制是由自主神经系统控制的
C.下丘脑和脊髓都是调节内脏活动的低级中枢
D.自主神经系统不能完全自主控制内脏活动
解析:C [调节内脏活动的中枢在大脑、脑干、下丘脑和脊髓,小脑起协调运动、维持身体平衡的作用,A正确;脊髓对膀胱的控制是由自主神经系统支配的,B正确;下丘脑是调节内脏活动的较高级中枢,C错误;大脑皮层对各级中枢的活动起调控作用,使得自主神经系统不能完全自主,D正确。]
神经系统对内脏活动的调节图解
◆[提升点3] 通过人脑的高级功能考查科学思维和综合判断能力
4.同声翻译是译员在不打断讲话者演讲的情况下,不停地将其讲话内容传译给听众的一种口译方式。在上述过程进行时,直接参与的高级神经中枢主要有( )
①下丘脑 ②H 区(听觉性语言中枢) ③S 区(运动性语言中枢) ④V 区(视觉性语言中枢) ⑤W 区(书写性语言中枢)
A.①③ B.④⑤
C.②④ D.②③
解析:D [同声翻译是译员在不打断讲话者演讲的情况下,不停地将其讲话内容传译给听众的一种口译方式,故译员主要是翻译及听讲,因此其参与的高级神经中枢主要有大脑皮层S区(运动性语言中枢)和大脑皮层H区(听觉性语言中枢),故②③符合题意。]
◆[提升点2] 科学思维和综合判断能力
5.请回答下列有关神经调节的问题。
(1)经研究,人的记忆分__________、第一级记忆、第二级记忆和第三级记忆。前两段相当于短时记忆,后两个阶段相当于长时记忆,其中短期记忆与_______________________ 有关,尤其是与大脑皮层下一个____________有关。长期记忆可能与________________有关。
(2)一般情况下,小鼠的神经元在出生后便不再分裂,但其大脑海马体中的神经干细胞即使在出生后也能分裂产生新的神经元,这可能与学习和记忆等脑的高级功能有关。现已研究证明,某些神经递质可以促进海马体中神经元的增殖,若令小鼠在转轮上运动,海马体中神经元的增殖也会加快。为了探究运动导致神经元再生的原因,对4组小鼠分别进行了如下处理,并统计了每组小鼠正在分裂中的神经细胞数目,如下表所示。
组别
实验处理
每只小鼠正在分裂中
的神经元数目(平均值)
Ⅰ
不施加任何药物,在配有转轮的环境下饲养
720
Ⅱ
不施加任何药物,在没有转轮的环境下饲养
298
Ⅲ
178
Ⅳ
施加神经递质功能抑制剂,在没有转轮的环境下饲养
172
①请列举出两种神经递质的名称: ____________、____________。
②第Ⅲ组的实验处理是___________________。
③该实验的结论是_______________________。
解析:(1)人类的记忆过程分成四个阶段,即感觉性记忆、第一级记忆、第二级记忆和第三级记忆。前两段相当于短时记忆,后两个阶段相当于长时记忆;短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有关,尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关。
(2)①神经递质在突触传递中是担当“信使”的特定化学物质,常见的神经递质有乙酰胆碱、肾上腺素和多巴胺等。
②根据实验的单一变量原则,第Ⅲ组的实验处理应该是施加神经递质功能抑制剂,并在配有转轮的环境下饲养。
③Ⅱ与Ⅳ对照说明神经递质能够促进神经元的增殖;Ⅰ与Ⅱ对照说明运动通过促进神经递质的释放,进而促进海马体中神经元的增殖。
答案:(1) 感觉性记忆 神经元之间即时的信息交流 形状像海马的脑区 突触形态及功能的改变以及新突触的建立 (2)①乙酰胆碱 肾上腺素 ②施加神经递质功能抑制剂,并在配有转轮的环境下饲养 ③运动通过促进神经递质的释放,促进海马体中神经元的增殖
1.人体部分生理(或病理)现象的生物学解释
生理或病
理现象
参与(损伤)神经中枢
考试专心
答题时
大脑皮层V区和W区(高级中枢)参与
聋哑人学
习舞蹈
大脑皮层视觉中枢、言语区的V区和躯体运动中枢参与
植物人
大脑皮层损伤、小脑功能退化,但下丘脑、脑干、脊髓功能正常
高位截瘫
脊椎受损伤,大脑皮层、小脑等功能正常
2.图解学习和记忆功能
3.关注情绪问题
教师用书独具
[易错点1] 误认为神经递质的作用只会引起突触后神经元的兴奋
点拨 神经递质的作用效果有兴奋和抑制两类。当神经递质作用于突触后膜时,若能使Na+通道打开,则会引起突触后神经元的兴奋;若不能打开Na+通道,而是提高膜对K+、Cl-,尤其是Cl-的通透性,从而导致膜内外电位内负外正局面加剧,进而表现为突触后神经元活动被抑制。
[易错点2] 突触小体≠突触
点拨 (1)组成不同:突触小体是上一个神经元轴突末端的膨大部分,其上的膜构成突触前膜,是突触的一部分;突触由两个神经元构成,包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。
(2)信号转变不同:在突触小体上的信号变化为电信号→化学信号;在突触中完成的信号变化为电信号→化学信号→电信号。
[易错点3] 视觉中枢≠视觉语言中枢
点拨 (1)部位不同:
视觉语言中枢位于顶下小叶的角回,靠近视觉中枢,而视觉中枢则位于上方的楔回和下方的舌回上。
(2)功能不同:损伤后一个是语言障碍,一个是视觉障碍。
1.静息电位表现为内负外正,主要是由K+外流形成的;动作电位表现为内正外负,主要是由Na+内流形成的。
2.神经冲动是以局部电流的形式沿神经纤维传导的,神经冲动传导的方向与膜内局部电流的方向一致,与膜外局部电流的方向相反。
3.兴奋在突触中传递的信号转换方式为:电信号→化学信号→电信号。
4.人类的语言功能与大脑皮层的某些区域有关,这些区域叫做言语区。
5.当皮层中央前回底部之前(S区)受到损伤时,病人能够看懂文字和听懂别人的谈话。但却不会讲话,也就是不能用词语表达自己的思想(能看、能听、不能说),即运动性失语症。
6.当皮层颞上回后部(H区)受到损伤时,病人会讲话,会书写,也能看懂文字,但却听不懂别人的谈话(能看、能写、不会听),即听觉性失语症。
[真题研析]——浸润素养
[例](2023·山东高考)神经细胞的离子跨膜运输除受膜内外离子浓度差影响外,还受膜内外电位差的影响。已知神经细胞膜外的Cl-浓度比膜内高。下列说法正确的是( )
A.静息电位状态下,膜内外电位差一定阻止K+的外流
B.突触后膜的Cl-通道开放后,膜内外电位差一定增大
C.动作电位产生过程中,膜内外电位差始终促进Na+的内流
D.静息电位→动作电位→静息电位过程中,不会出现膜内外电位差为0的情况
解析:AB [静息电位状态下,K+外流导致膜外为正电,膜内为负电,膜内外电位差阻止了K+的继续外流,A正确;静息电位时的电位表现为内负外正,突触后膜的Cl-通道开放后,Cl-内流,导致膜内负电位的绝对值增大,则膜内外电位差增大,B正确;动作电位产生过程中,膜内外电位差促进Na+的内流,当膜内变为正电时则抑制Na+的继续内流,C错误;静息电位→动作电位→静息电位过程中,膜电位的变化为,由内负外正变为内正外负,再变为内负外正,则会出现膜内外电位差为0的情况,D错误。]
[信息破题]
信息
信息转化能力
信息1
神经细胞的离子跨膜运输除受膜内外离子浓度差影响外
信息2
神经细胞膜外的Cl-浓度比膜内高
[考向分析] 教师用书独具
23年已考考向
未考考向
1.兴奋在神经纤维上的传导
1.神经系统的分级调节
2.兴奋在神经元之间的传递
2.人脑的高级功能
3.膜电位的变化及相关曲线
4.兴奋传导和传递的相关实验
5.药物对兴奋传导和传递的影响
[真题品悟]——厚积素养
[考向1] 神经冲动通过突触的传递
1.(2023·辽宁高考)下面是兴奋在神经元之间传递过程的示意图,图中①~④错误的是( )
A.① B.② C.③ D.④
解析:C [突触小泡包裹着神经递质运动到突触前膜,突触小泡膜与突触前膜融合,释放神经递质,该方式为胞吐,A正确;图中释放的神经递质与突触后膜受体结合引起Na+通道打开,Na+内流使突触后膜神经元产生兴奋,B正确,C错误;神经递质与突触后膜上的相关受体结合,形成递质—受体复合物,从而改变突触后膜对离子的通透性,引发突触后膜电位变化,随后,神经递质与受体分开,并迅速被降解或回收进细胞,D正确。]
[考向2] 药物对神经传递的影响
2.(2023·海南高考)药物W可激活脑内某种抑制性神经递质的受体,增强该神经递质的抑制作用,可用于治疗癫痫。下列有关叙述错误的是( )
A.该神经递质可从突触前膜以胞吐方式释放出来
B.该神经递质与其受体结合后,可改变突触后膜对离子的通透性
C.药物W阻断了突触前膜对该神经递质的重吸收而增强抑制作用
D.药物W可用于治疗因脑内神经元过度兴奋而引起的疾病
解析:C [该神经递质可从突触前膜以胞吐方式释放出来,胞吐过程依赖膜的流动性实现,A正确;该神经递质与其受体结合后,可改变突触后膜对离子的通透性,导致阴离子内流,进而使静息电位的绝对值更大,表现为抑制作用,B正确;药物W可激活脑内某种抑制性神经递质的受体,进而增强了该神经递质的抑制作用,即药物W不是通过阻断突触前膜对该神经递质的重吸收而增强抑制作用的,C错误;药物W可激活脑内某种抑制性神经递质的受体,增强该神经递质的抑制作用,因此,药物W可用于治疗因脑内神经元过度兴奋而引起的疾病,D正确。]
[真题变式]——迁移能力
(2023·江苏高考)糖尿病显著增加认知障碍发生的风险。研究团队发现在胰岛素抵抗(IR)状态下,脂肪组织释放的外泌囊泡(AT-EV)中有高含量的miR-9-3p(一种miRNA),使神经细胞结构功能改变,导致认知水平降低。图1所示IR鼠脂肪组织与大脑信息交流机制。请回答下列问题。
(1)当神经冲动传导至①时,轴突末梢内的______移至突触前膜处释放神经递质,与突触后膜的受体结合,使______打开,突触后膜电位升高。若突触间隙K+浓度升高,则突触后膜静息电位绝对值________。
(2)脂肪组织参与体内血糖调节,在胰岛素调控作用下可以通过______降低血糖浓度,IR状态下由于脂肪细胞的胰岛素受体______,降血糖作用被削弱。图1中由②释放的③经体液运输至脑部,miR-9-3p进入神经细胞,抑制细胞内______。
(3)为研究miR-9-3p对突触的影响,采集正常鼠和IR鼠的AT-EV置于缓冲液中,分别注入b、c组实验鼠,a组的处理是________。2周后检测实验鼠海马突触数量,结果如图2。分析图中数据并给出结论: ________。
(4)为研究抑制miR-9-3p可否改善IR引起的认知障碍症状,运用腺病毒载体将miR-9-3p抑制剂导入实验鼠。导入该抑制剂后,需测定对照和实验组miR-9-3p含量,还需通过实验检测________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
解析: (1)当神经冲动传导至①时,轴突末梢内的突触小泡移至突触前膜处释放神经递质,与突触后膜的受体结合,引发Na+通道开放,Na+内流,突触后膜电位升高;神经细胞膜内的K+浓度高于细胞膜外,静息时K+外流,若突触间隙K+浓度升高,则细胞内外K+浓度差变小,K+外流减少,突触后膜静息电位绝对值变小。
(2)胰岛素是机体中唯一降低血糖的激素,该过程中脂肪组织参与体内血糖调节,在胰岛素调控作用下可以通过葡萄糖转化为甘油三酯降低血糖浓度;胰岛素属于激素,需要与相应受体结合后发挥作用,分析题意,胰岛素抵抗(IR)状态下,使神经细胞结构功能改变,导致认知水平降低,胰岛素受体的数量减少,结构异常,导致胰岛素无法与其结合而发挥作用,降血糖作用被削弱;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,miR-9-3p是一种miRNA,能够与mRNA结合导致mRNA不能作为模板起翻译作用,从而抑制相关基因的表达。
(3)分析题意,本实验的目的是研究miR-9-3p对突触的影响,则实验的自变量是小鼠类型及miR-9-3p的有无,实验设计应遵循对照与单一变量原则,据题图可知,图中的a是对照组,b、c组是注射溶于缓冲液的AT-EV,则a对照组应是注射等量的缓冲液;据题图可知:b组与a组相比,正常鼠AT-EV不影响突触数量;c组与b组相比,IR鼠的AT-EV会使突触数量减少。说明IR状态下高含量的miR-9-3p能使突触数量减少
(4)结合(3)可知,IR状态下突触数量等均会改变,故为研究抑制miR-9-3p可否改善IR引起的认知障碍症状,需测定对照和实验组miR-9-3p含量,还需通过实验检测对照和实验组突触数量、认知水平。
答案:(1)突触小泡 Na+通道 变小
(2)葡萄糖转化为甘油三酯 数量减少,结构异常 相关基因表达
(3)注入等量的缓冲液 IR状态下高含量的miR-9-3p能使突触数量减少
(4)突触数量,认知水平
►[改形式]
神经元的轴突末梢可与另一个神经元的树突或胞体构成突触。通过微电极测定细胞的膜电位,PSP1和PSP2分别表示突触a和突触b的后膜电位,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.突触a、b前膜释放的递质,分别使突触a后膜通透性增大、突触b后膜通透性降低
B.PSP1和PSP2由离子浓度改变形成,共同影响突触后神经元动作电位的产生
C.PSP1由K+外流或Cl-内流形成,PSP2由Na+或Ca2+内流形成
D.突触a、b前膜释放的递质增多,分别使PSP1幅值增大、PSP2幅值减小
解析:B [据题图可知,突触a释放的递质使突触后膜上膜电位增大,推测可能是递质导致突触后膜的通透性增大,突触后膜上Na+通道开放,Na+大量内流;突触b释放的递质使突触后膜上膜电位减小,推测可能是递质导致突触后膜的通透性增大,突触后膜上Cl-通道开放,Cl-大量内流,A错误;图中PSP1中膜电位增大,可能是Na+或Ca2+内流形成的,PSP2中膜电位减小,可能是K+外流或Cl-内流形成的,共同影响突触后神经元动作电位的产生,B正确,C错误; 细胞接受有效刺激后,一旦产生动作电位,其幅值就达最大,增加刺激强度,动作电位的幅值不再增大,推测突触a、b前膜释放的递质增多,可能PSP1、PSP2幅值不变,D错误。]
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