内容正文:
课时冲关27 神经冲动的产生和传导、
分级调节和人脑的高级功能
[基础对点练]
一、单项选择题
1.(2024·江苏如皋高三调研)外界压力刺激下,大脑“反奖励中心”脑区中的神经元胞外K+浓度下降,引起神经元上N、T通道蛋白活性变化,使神经元输出抑制信号,抑制大脑“奖赏中心”的脑区活动,从而产生抑郁,具体机制如图所示。研究发现,适量的氯胺酮可以阻断N通道的开放,从而缓解抑郁症。下列相关叙述错误的是( )
A.外界压力刺激促进“反奖励中心”神经胶质细胞K+通道蛋白基因表达
B.神经元胞外K+浓度下降引起膜电位变化可能引起N和T通道开放
C.N通道的开放引起的簇状放电是由K+外流导致“奖赏中心”抑制
D.T通道蛋白的抑制剂可以作为治疗抑郁症的药物
解析:C [比较正常状态和抑郁状态的神经胶质细胞可知,外界压力刺激使“反奖励中心”脑区神经元周围的神经胶质细胞的K+通道蛋白数目增加,据此可推测,外界压力刺激促进“反奖励中心”神经胶质细胞K+通道蛋白基因表达增强,A正确;由图可知,神经元胞外K+浓度下降,细胞内的K+外流增加,引起膜电位变化可能引起N和T通道蛋白开放,B正确;外界压力刺激使“反奖励中心”脑区神经元周围的神经胶质细胞K+通道数目增加,使脑区中的神经元胞外K+浓度下降,此时引起N和T通道蛋白开放,导致簇状放电,输出抑制信号增强,抑制大脑“奖赏中心”的脑区活动,从而产生抑郁,C错误;由图可知,抑郁状态时,N、T通道蛋白打开,根据题目信息,适量的氯胺酮可以阻断N通道的开放,从而缓解抑郁症,所以N通道蛋白的抑制剂和T通道蛋白的抑制剂可以作为治疗抑郁症的药物,D正确。]
2.(2024·济宁高三期中)图1表示神经纤维受到刺激时的电位变化,图2是用甲、乙两个电流表(A)研究神经纤维及突触上兴奋产生及传导的示意图。下列叙述正确的是( )
A.B点时的电位为零,膜内外无离子进出
B.BC段主要发生K+不消耗能量地运出细胞
C.适当降低Na+细胞外浓度,在相同条件刺激下图1中C点会上移
D.刺激图2中b点,电流表甲指针维持原状,电流表乙指针偏转一次
解析:D [B点时动作电位形成过程,该时刻Na+通道开放,主要发生Na+内流,A错误;BC段表示动作电位形成,此时主要是Na+内流,方式是借助Na+通道顺浓度梯度的协助扩散,不消耗能量,B错误;C点表示动作电位的峰值,动作电位的产生与Na+内流有关,适当降低Na+细胞外浓度,Na+浓度差变小,Na+内流减少,故在相同条件刺激下图1中C点会下移,C错误;图2中左侧是突触前膜,右侧是突触后膜,由于兴奋只能从突触前膜传递到突触后膜,故刺激图2中b点,兴奋无法传到甲电流表,电流表甲指针维持原状,可传至电流表乙的右侧,故电流表乙指针偏转一次,D正确。]
3.(2024·山东济南历城二中高三联考)2021年诺贝尔生理学或医学奖获得者——David J。Julius发现了产生痛觉的细胞信号机制。辣椒素受体TRPV1是感觉神经末梢上的非选择性阳离子通道蛋白,辣椒素和43 ℃以上的高温等刺激可将其激活,并打开其通道,激活机理如图1、图2,下列叙述错误的是( )
A.TRPV1的加工和转运需要内质网和高尔基体的参与
B.TRPV1被辣椒素激活后造成的Na+内流不消耗ATP
C.TRPV1受体可以容许其他种类阳离子通过
D.某团队研发了一种新型靶点镇痛药物M,作用机理可能是该药物与TRPV1受体结合后促进Ca2+通道打开
解析:D [TRPV1是感觉神经细胞膜上的通道蛋白,因此其加工和转运需要内质网和高尔基体的参与,A正确;钠离子内流是通道蛋白介导的协助扩散,不消耗ATP,B正确;TRPV1受体是位于疼痛感神经末梢的一种非选择性阳离子通道,据此可推测TRPV1受体不只容许与自身结合部位相适应的阳离子通过,C正确;Ca2+进入神经细胞内,会促进神经递质的释放,产生痛觉。镇痛药物与TRPV1受体结合后引起Ca2+通道关闭,从而抑制Ca2+内流,进而抑制神经递质的释放,以阻断痛觉信号的传递,D错误。]
4.人的排尿是一种反射活动,婴幼儿经常尿床,一般成年人可以有意识地控制排尿(如“憋尿”)。下列对此现象的分析,错误的是( )
A.成年人“憋尿”说明低级中枢受高级中枢的调控
B.突触间隙Na+浓度降低有利于排尿反射的快速发生
C.排尿反射过程中兴奋的单向传递与突触结构有关
D.神经纤维上兴奋的传导方向与膜外电流方向相反
解析:B [排尿反射中枢位于脊髓,成年人“憋尿”说明低级中枢受高级中枢的调控,A正确;钠离子内流可形成动作电位,突触间隙Na+浓度降低,不利于动作电位的形成,因此不利于排尿反射的快速发生,B错误;兴奋在突触处只能由突触前膜传递到突触后膜,因此排尿反射过程中兴奋的单向传递与突触结构有关,C正确;静息电位的膜电位为内负外正,动作电位的膜电位为内正外负,电流方向是由正电荷流向负电荷,膜外电流方向是由未兴奋部位流向兴奋部位,而神经纤维上兴奋的传导方向是由兴奋部位传导到未兴奋部位,因此神经纤维上兴奋的传导方向与膜外电流方向相反,D正确。]
5.(2024·广东高三阶段练习)人的味觉感受器是舌头上的味蕾,可感受酸味、甜味、咸味和苦味。当糖分子与味蕾中的味觉细胞膜受体结合后,刺激味觉细胞产生兴奋。通过信号传导途径使味觉细胞膜上的K+通道关闭,Na+通道打开,促进Ca2+流入味觉细胞,进而释放神经递质将味觉冲动传送至神经中枢产生甜觉。下列分析错误的是( )
A.味觉细胞兴奋时,细胞膜两侧的电位表现为外负内正
B.味觉细胞通过化学信号将兴奋传递至大脑皮层产生味觉
C.神经递质在突触间隙扩散到突触后膜的受体附近,与受体特异性结合
D.某些化学药物作用于糖分子受体或神经递质受体均可能引起味觉障碍
解析:B [味觉细胞兴奋时,由于Na+内流,会导致细胞膜两侧的电位表现为外负内正,A正确;味觉细胞位于舌头上的味蕾,其产生的兴奋传递到大脑皮层需要经过突触,兴奋在神经纤维上传导为电信号,兴奋在突触间传递为化学信号,因此需要通过电信号和化学信号才能将兴奋传递至大脑皮层产生味觉,B错误;神经递质在突触间隙扩散到突触后膜的受体附近,与受体特异性结合并引起突触后膜产生兴奋,C正确;某些化学药物作用于糖分子受体或神经递质受体均可导致兴奋不能传递到大脑皮层,从而引起味觉障碍,D正确。]
6.(2024·山东高三联考)“一朝被蛇咬,十年怕井绳”这种现象的产生涉及到了反射的形成和人脑的高级功能,下列有关说法正确的是( )
A.被蛇咬过的人见到井绳会感到恐惧,这是一种非条件反射
B.上述现象中的井绳经历了由非条件刺激转为条件刺激的过程
C.该反射活动的维持可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关
D.该反射活动涉及语言、学习、记忆等人脑特有的高级功能
解析:C [被蛇咬过的人见到井绳会感到恐惧,这是一种条件反射,A错误;上述现象中的,井绳经历了由无关刺激转为条件刺激的过程,B错误;该反射活动的维持可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关,C正确;语言是人脑特有的高级功能,学习和记忆不是,D错误。]
7.(2024·山东济宁高三第一次学业质量检测)科研人员将枪乌贼神经元突起中的细胞质挤出,放在显微镜下观察,发现其中有很多丝状结构。该丝状结构可与双缩脲试剂作用产生紫色反应,当其被破坏后,细胞质中的具膜小泡由原来的有规律运动变为无序移动。下列相关分析错误的是( )
A.该丝状结构的合成需要游离核糖体参与
B.该丝状结构可能与细胞形态的维持有关
C.该丝状结构与神经递质的分泌无关
D.该丝状结构的合成受核内基因的控制
解析:C [由题干信息可知,该丝状结构可与双缩脲试剂作用产生紫色反应,据此推测其含有肽键,核糖体是合成肽链的场所,故该丝状结构的合成需要游离核糖体参与,A正确;当丝状结构被破坏后,细胞质中的具膜小泡由原来的有规律运动变为无序移动,这说明该丝状结构可能与细胞形态的维持有关,B正确;该丝状结构是从神经元突起中的细胞质挤出的,而神经元突起有利于神经递质的释放,据此推测该丝状结构与神经递质的分泌可能有关,C错误;结合题干信息分析可知,该丝状结构含有肽键,而肽键是将氨基酸分子间的氨基和羧基脱水缩合而形成的化学键,故该丝状结构的合成受核内基因的控制,D正确。]
8.科研人员给予突触a、b的突触前神经元相同的电刺激,通过微电极分别测量突触前神经元和突触后神经元的膜电位,结果如图。下列说法不正确的是( )
A.此类神经元静息状态下膜内电位比膜外低约70 mV,与K+由膜内向膜外主动运输有关
B.突触a和突触b分别为兴奋性突触和抑制性突触
C.神经递质由突触前膜释放,发挥作用后立即失活或被回收
D.此神经冲动传递过程经历了电信号→化学信号→电信号的转变,内环境成分的变化可能会影响该过程
解析:A [神经纤维上的静息电位为内负外正,由图知膜内电位比膜外低约70 mV,此电位的产生与K+由膜内向膜外协助扩散有关,A错误;接受刺激后,突触a的后神经元产生的电位变化与静息电位方向相反,说明该突触释放的神经递质是兴奋性递质,而突触b的后神经元产生的电位变化与静息电位方向相同,表现的绝对值更大,说明突触a和b分别为兴奋性突触和抑制性突触,B正确;神经递质释放至突触间隙,作用后立即失活或者被回收,从而保证了神经调节的快速、准确,C正确;图示表示的是兴奋在突触间传递的过程,该过程经历了电信号→化学信号→电信号的转变,内环境成分的变化可能会影响该过程,D正确。]
[素养提升练]
二、不定项选择题
9.(2024·江苏如皋高三调研)在t1、t2、t3时刻分别给予某神经纤维三次强度相同的刺激,测得神经纤维电位变化如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.t1时由于刺激的强度过小,无法引起Na+内流
B.t2、t3两次刺激可以累加导致动作电位的产生
C.适当提高细胞内K+浓度,其静息电位可能在-60 mV左右
D.t4后细胞恢复静息电位需要消耗ATP
解析:BD [t1时的刺激是低于阈值的刺激,虽然不能直接引起动作电位产生,但依旧可以引起Na+通道打开引起Na+内流,A错误;由曲线可知,t2、t3两次刺激可以累加并引起神经纤维产生动作电位,B正确;静息时,K+外流,产生静息电位,细胞膜内外的电荷分布情况是内负外正,适当提高细胞内K+浓度,K+外流速率增大,静息电位变大,其静息电位不可能在-60 mV左右,C错误;
据图可知,t4后细胞恢复静息电位,静息电位的恢复主要发生K+外流,属于协助扩散,不需要消耗ATP,同时需要依赖于钠-钾泵将K+运进细胞,Na+运出细胞,以维持细胞内外K+、Na+浓度差,属于主动运输,需要消耗ATP,D正确。]
10.(2024·河北高三月考)一氧化氮(NO)是最早发现能在人体内起调节作用的气体。NO可增强靶细胞内鸟苷酸环化酶活性,使胞质内cGMP升高,产生生物效应,如血管平滑肌舒张,过程如图。下列相关叙述错误的是( )
A.NO可储存于突触小泡内通过胞吐释放到突触间隙
B.NO与乙酰胆碱均需与细胞膜上受体结合后才能发挥作用
C.NO与乙酰胆碱都能引起突触后膜膜电位变化
D.冠状动脉收缩引起的心绞痛可用NO剂治疗
解析:ABC [由题图可知:NO属于气体分子,不储存于突触小泡中,它的释放不依赖于胞吐作用,而是通过弥散自由扩散,A错误;乙酰胆碱需与细胞膜上受体结合后才能发挥作用,NO不作用于靶细胞膜上的受体蛋白,而是作用于细胞内的鸟苷酸环化酶,B错误;乙酰胆碱能引起突触后膜膜电位变化,而NO不作用于靶细胞膜上的受体蛋白,而是作用于鸟苷酸环化酶,不会引起突触后膜膜电位变化,C错误;NO剂可引起平滑肌舒张,可用于治疗冠状动脉收缩引起的心绞痛,D正确。]
三、非选择题
11.(2024·河南豫东名校高三摸底联考)为揭示神经调节中动作电位产生的生理机制,科学家做了如下实验:将蟾蜍的神经细胞依次浸浴在低、中、高3种浓度的NaCl溶液中,然后给予相同的刺激,记录膜电位变化,结果如图所示。回答下列问题:
(1)______反射使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性,大大提高了动物对复杂环境变化的适应能力。
(2)据图可知,Na+浓度的大小与动作电位的大小的关系是_______________________________。河豚毒素能选择性地与质膜上的某种蛋白质结合。先用河豚毒素处理神经细胞,一段时间后再将神经细胞移至高浓度NaCl溶液中,给予适宜刺激,结果膜电位的变化幅度大幅下降。分析其原因可能是_________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)研究发现,使用Ca2+阻滞剂抑制神经细胞膜Ca2+通道的开放,则能减缓炎症因子引起的疼痛。为探究Ca2+的作用机制,进行了如下实验:
①对照组:对突触前神经纤维施加适宜电刺激,检测神经递质的释放量;
②实验组:______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
结果是实验组神经递质的释放量小于对照组。
解析:(1)反射是神经调节的基本方式。条件反射扩展了机体对外界复杂环境的适应范围,使机体能够识别刺激物的性质,预先作出不同的反应,使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性,大大提高了动物对复杂环境变化的适应能力。
(2)动作电位的产生与Na+内流有关,据图可知,高浓度的NaCl组、中浓度的NaCl组和低浓度的NaCl组的动作电位的幅度逐渐降低,因此推断,外界溶液Na+浓度与动作电位幅度正相关。使用河豚毒素处理后,膜电位的变化幅度大幅下降,说明Na+内流受到抑制,结合河豚毒素能选择性地与质膜上的某种蛋白质结合,而Na+内流需要通道蛋白协助,因此河豚毒素能特异性地与质膜上的Na+通道蛋白结合,抑制Na+进入细胞。
(3)根据实验目的可知,自变量为Ca2+通道阻滞剂有无,因变量为神经递质的释放量。因此实验组的处理为:向突触小体施加适量的Ca2+通道阻滞剂,对突触前神经纤维施加适宜电刺激,检测神经递质的释放量。
答案:(1)条件
(2)外界溶液Na+浓度与动作电位幅度正相关 河豚毒素能特异性地与质膜上的Na+通道蛋白结合,抑制Na+进入细胞
(3)向突触小体施加适量的Ca2+通道阻滞剂,对突触前神经纤维施加适宜电刺激,检测神经递质的释放量
12.兴奋剂原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物,如今是对运动员参赛时禁用药物的统称,种类包含很多。研究表明,某种兴奋剂能干扰多巴胺的回收,增强人的兴奋程度、提高运动速度。如图是神经递质多巴胺的释放和转运机理。请据图分析回答下列问题:
(1)由图可知,轴突末梢的多巴胺以______的方式释放到突触间隙,然后扩散到突触后膜的受体附近,与后膜上的受体结合,此时突触后膜的电位变化是_______________________
_________________________________________________。
(2)据图分析,该兴奋剂的作用机理是___________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
除多巴胺外常见的兴奋性神经递质如________________________(答出2种即可),正常情况下,神经递质发挥作用后会与受体分开,迅速被________________________________,以免持续发挥作用。
(3)使用兴奋剂不仅损害奥林匹克精神,破坏运动竞赛的公平原则,而且严重危害运动员的身体健康。兴奋剂多是作用于突触来增强人的兴奋程度,而兴奋从一个神经元单向传递到另一个神经元的原因是________________________________________________________。
解析:(1)由图可知,轴突末梢的多巴胺是以胞吐的方式释放到突触间隙的,多巴胺扩散到突触后膜的受体附近,与后膜上的受体结合,此时突触后膜的电位由内负外正变为外负内正。
(2)据图分析,该兴奋剂的作用机理是与多巴胺转运体结合,阻止多巴胺回收进入突触前膜,导致突触间隙中多巴胺含量增多,从而增强并延长多巴胺对大脑相关神经元的刺激。除多巴胺以外常见的兴奋性神经递质有乙酰胆碱、谷氨酸等,神经递质发挥作用后会与受体分开,并被迅速降解或回收进细胞,以免持续发挥作用。
(3)兴奋从一个神经元到另一个神经元是单向传递的原因是神经递质只存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜上。
答案:(1)胞吐 由内负外正变为内正外负
(2)与多巴胺转运体结合,阻止多巴胺回收进入突触前膜.导致突触间隙中多巴胺含量增多,从而增强并延长多巴胺对大脑相关神经元的刺激 谷氨酸、乙酰胆碱 降解或回收
(3)神经递质只存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜上
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