备课素材：神经调节疑点例析-2024——2025学年度第一学期高中生物学选择性必修一

神经调节疑点例析 1、神经元胞外 Na+浓度高而胞内K+ 浓度高 神经元细胞膜外 Na+浓度高而细胞膜内K+ 浓度高,这样的离子分布不仅对维持细胞内外渗透压有重要意义,并为兴奋的传导创造了离子基础。在学习中,学生通常被告知神经元“胞外高Na+胞内高K+”,但是出现这种离子分布的机理与哪种细胞结构有关呢? 例1、钠钾泵又称钠钾 ATP 酶,它会使细胞内的 K+浓度高于细胞外,而细胞外的 Na+ 浓度高于细胞内,作用机制如图1所示。下列相关叙述错误的是 A.通过钠钾泵转运钠钾离子的方式为主动转运 B.该过程为动作电位的产生积累了离子浓度差 C.钠钾泵在转运过程中会发生可逆的形变 D.转运过程不可能造成质膜内外产生电位差 析:题干信息已经给出“胞外高Na+胞内高K+”的原因是细胞膜上存在钠钾泵,它可以吸钾排钠。通过对图示和选项的分析,一方面可以明确钠钾泵的作用机制,即钠钾泵具有 Na+结合位点和K+结合位点当结合位点分别结合 Na+和K+时,钠钾泵(蛋白质)空间构象发生改变,将Na+排出细胞,将K+泵进细胞,且该过程消耗 ATP!;另一方面通过对B选项的分析,可以明确这种离子分布是动作电位产生的基础,这也是 钠钾泵存在的重要意义。 答案:D 2、刺激强度与动作电位的关系 在神经纤维某处给予电刺激,可以引起钠离子通道打开,Na+大量内流,使膜两侧出现电位反转,即产生动作电位。那么,不同大小的电刺激是否都可以引起动作电位的产生? 例2 、如图2表示逐渐增加电刺激强度(S,-S )后,神经细胞膜电位的变化情况。下列叙述错误的是( ) A.刺激强度在S,-S,时,细胞膜上没有产生动作电位 B.刺激强度在 S,-S 时,大量钠离子会从膜外流入膜内 C.刺激达到一定的强度时能使神经细胞产生动作电位 D.在一定范围内,动作电位的强度随刺激强度增加而增强 析:通过图示分析可知,在刺激强度为S-S时,神经膜电位没有变化。较低的刺激不能引起动作电位,只有刺激强度达到一定值才会导致动作电位产生。分布在细胞膜上的钠离子通道属于电压门控通道,当刺激强度达到一定值,钠离子通道开放,引起Na+大量涌入细胞。引起动作电位产生的最小刺激强度称为阈刺激。当神经细胞受到阈刺激或阈上刺激时会引起钠离子通道大量开放,导致Na+大量内流而爆发动作电位!。刺激强度在S、-S,时均产生了动作电位,虽然刺激强度不断增大,动作电位峰值却没有变。说明动作电位的波形和峰值不会随着刺激强度的变化而变化。当刺激强度达到阈刺激,动作电位就会产生,即动作电位具有“全和无”的特点!。 答案:D 3、神经纤维两端同时受到闽上刺激产生动作电位相遇后的结果 在神经纤维上,动作电位以局部电流(电信号)形式传导。当一段神经纤维两端给予阈上刺激后,产生的两个动作电位均向中间传导,它们相遇后会发生什么情况? 例3、若某动物的离体神经纤维在两端同时受到刺激,产生两个神经冲动,两个冲动传导至中点并相遇后会 。 分析:动作电位产生过程中,钠离子通道先是处于激活状态(开放)引起Na+大量涌入。当钠离子内流达到一定值时,钠离子通道失活(关闭)。钠离子通道失活后经过一段时间,才能重新被激活,这段时间内不可能再次产生动作电位,这段时间被称为绝对不应期!。当兴奋部位通过局部电流,刺激相邻未兴奋部位产生动作电位时,原兴奋部位正处于绝对不应期内，不能再对相邻部位局部电流产生反应。因此兴奋只能由兴奋部位向未兴奋部位传导。当电刺激神经纤维两端后,产生两个动作电位向中间传导,在相遇点两边的相邻部位,正处于不应期,因此传导会停止。 答案:停止传导或消失 4、影响静息电位和动作电位峰值大小的因素 在很多练习题中都涉及静息电位大小和动作电位峰值大小,但是不同试题中给出的数值有差异。那么静息电位和动作电位峰值大小是由什么决定的呢? 例4、将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液(溶液S)中,可测得静息电位。给予细胞一个适宜的刺激,膜两侧出现一个暂时性的电位变化,这种膜电位称为动作电位，适当降低溶液S中的N+a浓度,测量该细胞的静息电位和动作电位,可观察到（ ） A.静息电位值减少 B. 静息电位值增大 C.动作电位峰值升高 D.动作电位峰值降低 析:在没有受到任何刺激情况下,神经纤维膜内外电位表现为“内负外正”称作静息电位。神经元膜外侧 Na+浓度高而膜内侧K+浓度高,在安静状态下细胞膜对 K+通透性较高,膜内K+ 外流,使得细胞呈现内负外正的静息电位。细胞内外的K+浓度差决定了静息电位的大小,即K+浓度差越大静息电位就越大。K+外流属于K+通道介导的协助扩散,胞内K浓度较胞外高,K+在这种浓度梯度压力下向外流动。随着K+向外流动,膜外侧阳离子浓度大于内侧,导致内外出现电位差。这时,膜外侧的正电荷又会阻止带正电荷的K+外流。当驱动K+外流的浓度梯度与阻止K+外流的电场力相等时,细胞膜内外侧的电位差就是静息电位大小。所以,静息电位的大小主要与细胞内外K+浓度差相关。动作电位的形成是Na+大量流入细胞内形成的,决定Na+流入的主要是Na+浓度差,所以动作电位的峰值大小主要是细胞内外 Na+浓度差的决定,即内外 Na+浓度差越大,动作电位的峰值越大,反之越小。 答案:D 5、 静息电位和动作电位的测量 神经纤维的膜电位表现为外正内负,静息电位总是负值。不同的神经纤维,其静息电位的值不尽相同，如何测量静息电位? 例5、 图3是测量神经纤维膜内外电位的装置图4是测得的膜电位变化。下列有关叙述错误的是（ ） A. 图3中A能测出静息电位的大小,相当于图 4中A点的电位 B.若细胞外Na+浓度适当升高,在适宜条件刺激下图4中C点上移 C.神经纤维的状态由A转变为B的过程中,膜对钠离子的通透性增大 D.若要画出如图4的动作电位,需要多个图3装置测量神经纤维不同位点的电位变化 析:静息电位的测量得益于20世纪30年代科学家找到了巨大枪乌贼神经纤维--巨轴突,其直径可达1mm。后来发明了微电极技术,让高等动物神经细胞的静息电位测量成为可能。将膜电位测量装置的一个电极置于枪乌贼神经纤维内部,另一个电极置于神经纤维外侧,即可测得膜内外电位差,即静息电位值。在测量过程中,将膜外侧电极接地,这样测得的膜外电位为0mV,因此细胞膜外侧与内侧电位差为负值。当神经纤维兴奋时,可以测得膜两侧电位的变化即为动作电位。 答案:D 6、突触小泡向前膜移动的机制 当兴奋传至轴突末梢时,突触小体内的突触小泡就会向前膜移动,进而以胞吐的形式将神经递质释放到突触间隙。神经递质扩散到突触后膜与后膜上特异性受体结合,引起突触后膜兴奋或抑制。当兴奋传至突触小体后,是如何引起突触小泡向前膜移动的呢? 例6 、图5是神经元之间通过突触传递信息的示意图。当神经冲动传至轴突末梢时,Ca2+通过过程D进入膜内,促进突触小泡向前膜移动并融合,通过过程②释放神经递质。图中①-⑥分别表示发生在膜上的不同过程。据图回答下列问题: (1)活化过程①和⑤的信号刺激分别是 和 (2)过程②与⑥的共同点是 (3)若过程②释放的神经递质活化过程④,突触后膜将不能产生兴奋,原因是 (4)为研究Ca2+对神经冲动的产生及神经元之间的兴奋传递是否必需,研究者做了以下实验:将能迅速结合 Ca2+的药物 BAPTA 注人突触小体内,同时电刺激突触前神经元,若神经递质 ,则说明 Ca2+不影响突触前神经元产生神经冲动:若神经递质 则说明 Ca2+对于神经元之间的兴奋传递是必需的。 析:Ca2+对突触小泡向前膜的移动具有重要作用。当兴奋沿轴突传至轴突末梢时,钙离子通道开放，细胞膜对 Ca2+的通透性增加,大量的 Ca2+进入突触小体。Ca2+进入突触小体后,使突触小泡向前膜移动并以胞吐形式释放。 答案(1)电信号 化学信号 (2)都需要 ATP 提供能量 (3)C1-内流使突触后膜内电位更负,突触后神经元更不容易出现动作电位 (4)释放不释放 学科网（北京）股份有限公司 $$