内容正文:
人体稳态维持的生理基础
第一章
重点突破练(一)
[对点训练]
题组一 动作电位的产生和传导
1.已知神经细胞质膜两侧离子分布不平衡是一种常态现象,细胞不受刺激时,膜外有较多的正电荷,而膜内则相反,如图所示。如果在电极a的左侧给予离体神经纤维适当刺激,则下列说法正确的是( )
A.受刺激部位K+内流,形成内正外负的动作电位
B.兴奋在神经纤维上的传导方向与膜外局部电流
方向相同
C.兴奋可以在神经纤维上由“兴奋点”向两端传导
D.图示电流表的指针会发生一次偏转
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C
神经细胞质膜外Na+浓度高于膜内,膜内K+浓度高于膜外,受刺激后,Na+内流,形成内正外负的动作电位,A错误;兴奋在神经纤维上的传导方向与膜外局部电流方向相反,与膜内局部电流方向相同,B错误;兴奋传至电极a时,电流表指针偏转一次,传至电极b时,电流表指针偏转一次,共发生两次偏转,D错误。
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2.听到上课铃声,同学们立刻走进教室,这一行为与神经调节有关。该过程中,其中一个神经细胞的结构及其在某时刻的电位如图所示。
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下列关于该过程的叙述,错误的是( )
A.此刻①处Na+内流,②处K+外流,且两者
均不需要消耗能量
B.神经细胞众多的树突和较长的轴突有利
于接受信息和传递信息
C.②处产生的神经冲动,只能沿着神经纤维向右侧传播出去
D.若将电表的两个电极分别置于③④处,指针会发生偏转
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A
①处即将恢复静息电位,②处即将产生动作电位,故此时①处K+外流,②处Na+内流,A错误;神经细胞众多的树突和较长的轴突有利于接受信息和传递信息,B正确;②处产生的神经冲动只能沿着神经纤维向右侧传播出去,C正确;若将电表的两个电极分别置于③④处,兴奋传至③④处时指针会发生偏转,D正确。
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3.(多选)如图表示有髓神经纤维的局部,被髓鞘细胞包裹的轴突区域(b、d)Na+、K+不能进出细胞,裸露的轴突区域(a、c、e)Na+、K+进出不受影响。下列叙述正确的是( )
A.c区域处于兴奋状态时,膜内有阴离子存在
B.e区域处于静息状态时,膜对Na+的通透性较大
C.b和d区域不能产生动作电位
D.局部电流在轴突内的传导方向为c→a和c→e
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ACD
神经纤维无论处于静息状态还是兴奋状态,膜内都有阴离子存在,A正确;e区域处于静息状态时,膜对K+的通透性较大,B错误;由题意可知,被髓鞘细胞包裹的轴突区域(b、d)Na+、K+不能进出细胞,所以b、d区域不会出现电位变化,不产生动作电位,C正确;动作电位在神经纤维上是双向传导的,且局部电流的方向是由正电位传向负电位,即为c→a和c→e,D正确。
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4.(多选)利用某海洋动物离体神经为实验材料,进行实验得到如图所示结果。图甲表示动作电位产生过程,其中字母代表相关过程。图乙、丙表示动作电位传导过程(箭头表示兴奋传导方向),其中数字代表相关过程。下列有关叙述错误的是( )
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A.过程d、②⑨中K+外流不需要消耗能量
B.过程b、②⑦主要发生Na+的内流
C.甲、乙、丙中c、③⑧点时细胞质膜外
侧Na+浓度低于细胞质膜内侧
D.若将离体神经纤维放在高于正常海水
Na+浓度的溶液中,甲中的a处虚线将下移
答案:BCD
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静息电位恢复过程中K+外流属于协助扩散,不消耗能量,过程d、②⑨表示正在恢复静息电位,A正确;动作电位产生时,Na+内流,所以图甲、乙、丙中发生Na+内流的过程分别是b、④⑦,B错误;图甲、乙、丙中c、③⑧点时,膜电位为外负内正,但整个细胞质膜外侧Na+浓度仍高于细胞质膜内侧,C错误;若将离体神经纤维放在高于正常海水Na+浓度的溶液中,细胞质膜内外钠离子浓度差增大,但a处是静息电位,大小受K+浓度影响,甲中的a处虚线将不变,D错误。
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题组二 电流表指针偏转分析
5.如图1表示神经纤维上某点受到刺激后对膜外电位的测量,图2表示神经纤维某部位在受到一次刺激前后膜内外的电位变化。下列相关叙述正确的是( )
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A.在没有接受刺激时,图1中的电位计可测量到静息电位的大小
B.图2中从A到C段,Na+大量内流需要载体蛋白的协助,消耗能量
C.受刺激后,膜内局部电流的方向与兴奋传导方向相反
D.如果神经纤维膜外的Na+含量较低,则图2中C的电位将下降
答案:D
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在没有接受刺激时,图1中的电位计测量到电位是零电位,不能测量到静息电位的大小,A错误;图2中从A到C是动作电位形成的过程,是由Na+经协助扩散内流形成的,该过程不消耗能量,B错误;受刺激后,膜内局部电流的方向与兴奋传导方向相同,C错误;如果将神经纤维膜外的Na+浓度降低,则Na+内流减少,动作电位的峰值降低,即图2中C的电位将下降,D正确。
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6.如图是用甲、乙两个电流表研究神经纤维及突触上兴奋产生及传导的示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.静息状态下,甲指针偏转,乙指针不偏转
B.刺激b处时,甲指针维持原状,乙指针偏转一次
C.刺激a处时,甲指针相对初始位置偏转一次,乙指针偏转两次
D.清除c处的神经递质,再刺激a处时,甲指针相对初始位置偏转一次,乙指针不偏转
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D
甲电流表的两极分别位于膜外和膜内,乙电流表的两极均置于膜外。静息状态下,甲电流表膜外为正电位,膜内为负电位,甲指针偏转,而乙电流表两极均为正电位,乙不发生偏转,A正确;刺激b处时,兴奋无法传到左边神经细胞,因此甲指针维持原状,对于乙电流表,兴奋无法传到电流表左边电极,乙指针偏转一次,B正确;刺激a处时,对于甲电流表,兴奋传到电极处,膜外为负电位,膜内为正电位,甲指针偏转一次,对于乙电流表,兴奋先传到乙电流表的左边电极,然后传到右边电极,乙指针偏转两次,C正确;清除c处的神经递质,再刺激a处时,兴奋无
法传到右边神经细胞,甲指针偏转一次,乙指
针偏转一次,D错误。
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7.(多选)如图甲为某一神经纤维示意图,将a、b两电极置于膜外,连接一电表,在X处给予适宜刺激,测得电位变化如图乙所示。下列有关叙述正确的是( )
A.未受刺激时,电表测得的为静息电位
B.兴奋传导过程中,a、b间膜内电流的
方向为a→b
C.在图乙中的t3时刻,兴奋传导至b电极处
D.t1~t2、t3~t4电位的变化分别是Na+内流和K+外流造成的
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BC
未受刺激时,神经细胞质膜两侧的电位表现为内负外正,称为静息电位,测量静息电位时两电极应分别接在膜内侧和外侧,而图甲所示两电极都接在膜外,A错误;兴奋的传导方向和膜内侧的局部电流方向一致,所以兴奋传导过程中,a、b间膜内电流的方向为a→b,B正确;在图乙中的t3时刻,兴奋传导至b电极处,并开始产生电位变化,C正确;t1~t2、t3~t4电位的变化都是Na+内流和K+外流造成的,
D错误。
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题组三 神经冲动在神经细胞之间的传递
8.研究表明,抑郁症与单胺类神经递质传递效能下降有关。单胺氧化酶是一种单胺类神经递质的降解酶,其抑制剂(MAOI)是一种常用的抗抑郁药。如图是突触结构的局部放大示意图,下列叙述正确的是( )
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A.细胞X的膜上存在化学信号转变为电信号的过程
B.单胺类神经递质会通过蛋白M进入细胞Y引起兴奋
C.抗抑郁药MAOI的作用原理是分解单胺类神经递质
D.抑郁症患者体内单胺类神经递质的释放没有受到影响
答案:D
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根据题图可知,细胞X的膜是突触前膜,存在电
信号转变为化学信号的过程,A错误;单胺类神
经递质与受体蛋白M结合后引起突触后膜的
膜电位变化,不会进入细胞Y,B错误;分析题意
可知,单胺氧化酶是一种单胺类神经递质的降
解酶,而MAOI能抑制单胺氧化酶的活性,使神经递质不能被酶解,进而造成突触间隙的单胺类神经递质浓度增加,C错误;据图可知,抑郁症患者体内单胺类神经递质的释放没有受到影响,其释放后被酶降解导致单胺类神经递质传递效能下降,D正确。
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9.(多选)神经递质多巴胺可引起突触后神经细胞兴奋,参与奖赏、学习、情绪等脑功能的调控,毒品可卡因能对脑造成不可逆的损伤。如图是突触间隙中的可卡因作用于多巴胺转运蛋白后干扰人脑兴奋传递的示意图(箭头越粗表示转运速率越快,反之则慢)。下列有关说法错误的是( )
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A.多巴胺发挥作用后被多巴胺转运蛋白回收到突触小体
B.多巴胺作用于突触后膜,使其对Na+通透性减弱
C.多巴胺通过多巴胺转运蛋白的协助释放到突触间隙
D.可卡因可阻碍多巴胺被回收,使脑有关中枢持续兴奋
答案:BC
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据图分析可知,多巴胺发挥完作用后,被多巴胺转运蛋白回收至突触小体,A正确;多巴胺是一种兴奋性神经递质,作用于突触后膜,Na+通道蛋白打开,引发突触后膜产生动作电位,B错误;多巴胺是通过胞吐的方式释放到突触间隙的,不是协助扩散,C错误;毒品可卡因通过与多巴胺转运蛋白结合,降低突触间隙中多巴胺的回收速率,达到较长时间持续兴奋突触后膜的作用,D正确。
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[综合强化]
10.如图1表示测量神经纤维膜内外电位的装置,图2表示测得的动作电位变化。请回答下列问题。
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(1)图1状态下测得的电位相当于图2中的 区段的电位,此状态主要是K+ (填“内”或“外”)流维持的。
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AB
外
(2)图2中,表示Na+内流引起的膜电位变化的是 区段。据此,有人提出动作电位的幅度与细胞外的Na+浓度有关,请利用提供的实验材料和用具,完成下列实验。
实验材料和用具:生理状况一致的有活性的蛙离体坐骨神经标本若干,电位测量装置若干,不同浓度的NaCl溶液(不影响神经的活性),电刺激设备,培养皿若干。
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BC
实验步骤:
①将 连接制成如图1所示状态,制作若干组;
②将上述神经标本置于 ;
③用电刺激设备分别刺激各标本的神经;
④记录指针右偏的最大值。
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有活性的蛙离体坐骨神经标本与电位测量装置
等量不同浓度的NaCl溶液中
11.电压门控钙通道是位于突触小体细胞质膜上、通过感受电信号控制Ca2+进入细胞的蛋白质。钙通道可将细胞质膜两侧的电信号变化转变为细胞内部的化学信号,引起一系列反应,钙通道是重要的药物作用靶点,与疼痛、心血管系统疾病等都密切相关。请据图回答下列问题。
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(1)由图1、2可知,炎症物质可 (填“促进”或“抑制”)神经递质的释放。
(1)图1显示,炎症物质可促进Ca2+内流,而图2显示,Ca2+内流能促进神经递质的释放,据此可推测炎症物质能促进神经递质的释放,进而促进兴奋的传递。
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促进
(2)研究表明,Ca2+会抑制Na+内流,从而影响神经细胞兴奋性。据此分析低血钙引起肌肉抽搐的原因是低血钙 (填“增大”或“减少”)对Na+内流的抑制作用,使神经细胞兴奋性 (填“持续”或“减弱”)。
(2)由于Ca2+会抑制Na+内流,从而影响神经细胞兴奋性。当血钙浓度过低时,对Na+内流的抑制作用减弱,进而促进了动作电位的产生,使神经细胞兴奋性“持续”,因而表现为肌肉抽搐。
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减少
持续
(3)止痛药(如“杜冷丁”)能阻断神经冲动的传导,但并不损伤神经细胞的结构,同时检测到突触间隙中神经递质(乙酰胆碱)的量也不变,据此推测止痛药的作用机制可能是______________________________________
_______________________。
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影响神经递质与突触后膜上的受体结合或
与乙酰胆碱竞争受体
(3)止痛药(如“杜冷丁”)能阻断神经冲动的传导,但并不损伤神经细胞的结构,说明不影响兴奋在神经纤维上的传导,由于同时检测到突触间隙中神经递质(乙酰胆碱)的量也不变,则推测止痛药的作用机制可能是通过影响神经递质与受体的结合进而实现了兴奋的传递过程,也可能是止痛药与乙酰胆碱竞争受体导致乙酰胆碱与受体的结合效率下降,进而对兴奋的传递作用造成影响。
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12.图1表示由甲、乙、丙三种神经细胞构成的突触结构,神经细胞兴奋时,Ca2+通道开放,使Ca2+内流,Ca2+使突触小泡前移并释放神经递质。图2是图1中丁部位的放大图。图3表示神经细胞某部位受刺激前后膜电位变化情况。回答下列相关问题。
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(1)图1中,Ca2+通道开放,使Ca2+内流,甲神经细胞与乙神经细胞组成的突触结构发生的信号转换为 (用文字和箭头表示)。兴奋在突触处传递是单向的,原因是_____________________
。
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膜释放并作用于突触后膜
神经递质只能由突触前
膜释放并作用于突触后膜
(1)图1中,Ca2+通道开放,使Ca2+内流,甲神经细胞与乙神经细胞组成的突触结构发生的信号转换为电信号→化学信号→电信号。兴奋在突触处传递是单向的,原因是神经递质只存在于轴突末端突触小体内的突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜。
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(2)甲神经细胞释放神经递质后,乙神经细胞 (填“兴奋”或“抑制”),丙神经细胞 (填“兴奋”或“抑制”),丙神经细胞的膜电位
(填“发生”或“不发生”)变化。
(2)甲神经细胞释放兴奋性神经递质(乙酰胆碱)作用于乙,乙神经细胞兴奋,乙神经细胞释放抑制性神经递质作用于丙,丙神经细胞抑制,丙神经细胞的膜电位发生变化,但仍然是外正内负。
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兴奋
抑制
发生
(3)图2中A测量的电位是 电位,与图3中 点的电位对应,其产生的原因主要是 。B测量的电位是 电位。
(3)图2中A测量的电位是静息电位,神经细胞质膜电位为外正内负,原因是K+外流,与图3中C点的电位对应。图2中的B的两个电极一个在膜内,一个在膜外,测量的是动作电位。
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静息
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K+外流
动作
(4)若抑制甲神经细胞质膜上Ca2+通道的开放,刺激甲神经细胞,乙神经细胞 (填“能”或“不能”)测到如图3所示电位变化,原因是
。
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不能
甲神经细胞质膜上Ca2+通道被抑制,其神经递质不能释放,不会使乙神经细胞质膜电位发生变化
(4)若抑制甲神经细胞质膜上Ca2+通道的开放,刺激甲神经细胞,乙神经细胞不能测到如图3所示电位变化,原因是甲神经细胞质膜上Ca2+通道被抑制,其神经递质不能释放,不会使乙神经细胞的膜电位发生变化。
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