内容正文:
第12讲 动物生命活动调节
考向1 神经调节
【通考源·知识奠基】
一、自主神经系统的作用
【提醒】
交感神经对内脏器官并不全是抑制作用;副交感神经也并不全是促进作用。
二、厘清反射与反射弧的关系
三、兴奋的产生机制
【提醒】
(1)K+浓度只影响静息电位。膜外K+浓度升高,静息电位绝对值减小。
(2)Na+浓度只影响动作电位。膜外Na+浓度升高,动作电位峰值升高。
四、兴奋的传导与传递
【提醒】
(1)离体神经纤维上兴奋的传导可以是双向的。
(2)生物体内,兴奋在神经纤维上是沿反射弧单向传导的。
五、神经递质的释放、类型和特点
【提醒】神经递质的四个易混点
(1)突触间隙中神经递质的去向:①迅速被酶分解失活;②被突触前膜重吸收后贮存于突触小泡;③扩散离开突触间隙而停止作用。
(2)神经递质在突触间隙内的扩散及与突触后膜上受体的结合不耗能。
(3)神经递质的化学本质并不都是有机物,如NO是无机物。
(4)神经递质的释放并不都是胞吐,如NO作为神经递质时以自由扩散方式释放。
六、明确神经系统的分级调节
1.对躯体运动的分级调节:
2.对内脏活动的分级调节:
参与调节的结构
【研考题·方法领悟】
1.(2025·江苏高考)脂肪细胞分泌的生物活性蛋白Leptin可使兴奋性递质5-羟色胺的合成和释放减少,阻碍神经元之间的兴奋传递,如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.脂肪细胞通过释放Leptin使5-羟色胺的合成减少属于体液调节
B.Leptin直接影响突触前膜和突触后膜的静息电位
C.Leptin与突触前膜受体结合,影响兴奋在突触处的传递
D.5-羟色胺与突触后膜受体结合减少,导致Na+内流减少
[识破命题陷阱]
难点
B项
C项
命题
陷阱
误解直接影响还是间接影响
易混淆5-羟色胺、突触后膜受体与Na+内流的关系
答题
攻略
Leptin与突触前膜受体结合,可使兴奋性递质5-羟色胺的合成和释放减少,阻碍神经元之间的兴奋传递,间接影响突触前膜和突触后膜的静息电位
当神经冲动传到神经末梢时,突触小体内的突触小泡膜与突触前膜融合,将神经递质以胞吐的方式释放到突触间隙,突触间隙内的神经递质,经扩散通过突触间隙与突触后膜上的受体结合,引发突触后膜电位变化,使下一个神经元产生兴奋或抑制
【解析】选B。脂肪细胞分泌的Leptin通过体液运输作用于相关细胞,使5-羟色胺的合成减少,这种调节方式属于体液调节,A正确。由题干和图示信息可知,Leptin与突触前膜受体结合,可使兴奋性递质5-羟色胺的合成和释放减少,阻碍神经元之间的兴奋传递,间接影响突触前膜和突触后膜的静息电位,B错误,C正确。5-羟色胺是兴奋性递质,当它与突触后膜受体正常结合时,会引起突触后膜兴奋。当5-羟色胺与突触后膜受体结合减少,突触后膜对Na+的通透性降低,Na+内流相应减少,D正确。
【加固训练】
(2025·安徽高考)正常情况下,神经产生的动作电位个数与所支配的骨骼肌收缩次数一致,乙酰胆碱递质的释放依赖于细胞外液中的钙离子。下图是蛙坐骨神经—腓肠肌标本示意图。刺激a处,电表偏转,腓肠肌收缩。对细胞外液分别进行4种预处理后,再进行以下实验,其中符合细胞外液中去除钙离子预处理的实验现象是( )
选项
刺激a处
滴加乙酰胆碱
刺激b处
电表偏转
腓肠肌收缩
腓肠肌收缩
腓肠肌收缩
A
是
-
+
+
B
是
-
-
+
C
否
-
-
-
D
是
+++
+++
+
说明:“+”表示收缩;“-”表示无收缩;“+++”表示持续性收缩。
【解析】选A。根据题干信息“神经产生的动作电位个数与所支配的骨骼肌收缩次数一致,乙酰胆碱递质的释放依赖于细胞外液中的钙离子”,所以除去钙离子后,神经元将不会释放乙酰胆碱递质,所以刺激a处,兴奋沿着神经纤维的传导不依赖于钙离子,兴奋可以在神经纤维上传导,电表会发生偏转,由于细胞外液缺乏钙离子,神经元不会释放乙酰胆碱,所以腓肠肌不收缩,如果滴加乙酰胆碱,即补充了神经递质,肌肉细胞接受神经递质,会收缩,刺激b处,是直接刺激肌肉细胞,肌肉会收缩,B、C、D错误。
2.(2025·黑吉辽内蒙古高考)躯干四肢疼痛信息需依次经脊髓背根神经节、脊髓、丘脑三级神经元,传递至大脑躯体感觉皮层产生痛觉(如图1)。回答下列问题。
(1)局部组织损伤时,会释放致痛物质(缓激肽等),使感受器产生电信号。该信号沿图1所示通路传至大脑躯体感觉皮层产生痛觉的过程________(填“是”或“不是”)反射;该信号传递至下一级神经元时,需经过的信号转换是___________________;该信号也可以从传入神经纤维分叉处传向另一末梢分支,引起P物质等的释放,加强感受器活动,通过__________(填“正反馈”或“负反馈”)调节造成持续疼痛。
【解析】(1)反射需要完整的反射弧(感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器)。痛觉产生仅到大脑躯体感觉皮层(神经中枢部分环节),无传出神经和效应器参与,所以躯体感觉皮层产生痛觉的过程不是反射;神经元间通过突触传递信号,电信号传到突触前膜,引发神经递质释放(化学信号),作用于突触后膜再转换为电信号,因此该信号传递至下一级神经元时,需经过的信号转换是电信号→化学信号→电信号;该信号从传入神经纤维分叉处传向另一末梢分支,释放P物质等加强感受器活动,使疼痛持续且加剧,是正反馈调节(正反馈是使生理过程不断加强、偏离原有平衡状态)。
答案:(1)不是 电信号→化学信号→电信号 正反馈
(2)电针疗法是用带微弱电流的针灸针刺激特定穴位的镇痛疗法。背根神经节中表达的P2X蛋白在痛觉信号传入中发挥重要作用,为探究电针疗法的镇痛效果及其机制,进行的动物实验处理(表)及结果(图2)如下:
动物模型
分组
治疗处理
对照组:在正常大鼠足掌皮下注射生理盐水
A
不治疗
疼痛模型组:在正常大鼠足掌皮下注射等体积致痛物质诱导剂
B
不治疗
C
电针治疗
设置A组作为对照组的具体目的是____________________________________和______________________________________________。疼痛阈值与痛觉敏感性呈负相关,由结果推测电针疗法可能通过抑制P2X的表达发挥一定的镇痛作用,依据是__________________________________________________。
【解析】(2)实验有正常大鼠(对照组)和疼痛模型大鼠(疼痛模型组),A组(正常大鼠不治疗),一是排除正常大鼠自身生理状态(如正常神经调节等)对实验结果的影响,二是作为空白对照,与疼痛模型组(B、C组)对比,突出疼痛模型及电针治疗的作用;由题意可知,疼痛阈值与痛觉敏感性呈负相关(疼痛阈值越高,痛觉越不敏感)。C组(电针治疗疼痛模型大鼠)与B组(未治疗疼痛模型大鼠)相比,C组疼痛阈值高于B组,但P2X相对表达水平低于B组,说明电针疗法可能通过抑制P2X表达,提高疼痛阈值,发挥镇痛作用。
答案:(2)排除正常大鼠自身生理状态(如正常神经调节等)对实验结果的影响 作为空白对照,与疼痛模型组(B、C组)对比,突出疼痛模型及电针治疗的作用 C组疼痛阈值高于B组,但P2X相对表达水平低于B组
(3)镇痛药物通常分为麻醉性药(长期或超量使用易成瘾)和非麻醉性药。从痛觉传入通路的角度分析,药物镇痛可能的作用机理有__________、________________和抑制突触信息传递。若某人患有反复发作的中轻度颈肩痛,以上镇痛药物中,不宜选择__________________________。
【解析】(3)从痛觉传入通路(感受器→传入神经→神经中枢)的角度看,药物镇痛可能的作用机理有抑制痛觉感受器的兴奋产生、阻断痛觉信号的神经传导、抑制突触信息传递;麻醉性镇痛药长期或超量使用易成瘾,对于反复发作的中轻度颈肩痛,不宜选择麻醉性镇痛药,避免成瘾风险。
答案:(3)抑制痛觉感受器的兴奋产生 阻断痛觉信号的神经传导 麻醉性镇痛药
【练考向·素养提升】
1.为研究低氧应激条件下交感神经对脾淋巴细胞增殖的影响,研究人员以大鼠为实验材料做了三组实验,结果如图所示。下列分析错误的是( )
A.对照组为正常大鼠且未经低氧应激处理
B.低氧应激处理能够抑制大鼠脾淋巴细胞增殖
C.交感神经对大鼠脾淋巴细胞增殖具有促进作用
D.该实验说明神经系统对免疫系统具有调节作用
【解析】选C。该实验是研究低氧应激条件下交感神经对脾淋巴细胞增殖的影响,对照组应是正常大鼠且未经低氧应激处理,这样才能与低氧组和低氧+损毁交感神经组形成对照,用于观察低氧应激以及交感神经相关因素对大鼠脾淋巴细胞增殖的作用,A正确;低氧组大鼠脾淋巴细胞增殖率相对值明显低于对照组,说明低氧应激处理能够抑制大鼠脾淋巴细胞增殖,B正确;低氧+损毁交感神经组的大鼠脾淋巴细胞增殖率相对值高于低氧组,这表明损毁交感神经后,淋巴细胞增殖情况有所改善,也就意味着交感神经在低氧应激条件下对大鼠脾淋巴细胞增殖具有抑制作用,而不是促进作用,C错误;从低氧组和低氧+损毁交感神经组的对比可以看出,交感神经的状态(是否损毁)影响了大鼠脾淋巴细胞的增殖情况,交感神经属于神经系统,脾淋巴细胞属于免疫系统,所以该实验说明神经系统对免疫系统具有调节作用,D正确。
2.兴奋在无髓鞘神经纤维(轴突膜浸润在细胞外液中)上呈顺序式传导,在有髓鞘神经纤维上呈跳跃式传导,髓鞘不导电或不允许带电离子通过,髓鞘中断处轴突膜才能与细胞外液接触,如下图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.甲为顺序式传导,乙为跳跃式传导
B.单位长度内,甲较乙的传导更节能
C.甲图动作电位的产生依赖于局部电流,膜内外局部电流的方向相反
D.乙图髓鞘中断处有Na+通道集结,以实现Na+内流
【解析】选B。甲图表示无髓鞘神经纤维的顺序式传导,兴奋沿着轴突膜顺序传播,乙图表示有髓鞘神经纤维的跳跃式传导,兴奋在髓鞘中断处跳跃式传播,A正确;顺序式传导(甲)需要整个轴突膜参与,能量消耗较大,跳跃式传导(乙)由于髓鞘不导电,只有髓鞘中断处参与,能量消耗较小,因此,单位长度内,乙较甲的传导更节能,B错误;受刺激后,Na+内流,造成膜两侧的电位表现为内正外负,形成动作电位,动作电位的产生依赖于局部电流,膜内外局部电流的方向相反,C正确;乙图髓鞘中断处有Na+通道集结,以实现Na+内流,从而产生动作电位,D正确。
【加固训练】
动物遇到天敌时,机体会作出一系列的调节变化,表现出“战斗或逃跑”的行为。回答下列问题:
(1)小鼠遇到蛇时,________(填“交感”或“副交感”)神经活动占据优势,促进肾上腺分泌________,提高应激能力。
【解析】(1)小鼠遇到蛇时,交感神经活动占据优势,会促进肾上腺分泌更多的肾上腺素,从而提高应激能力。
答案:(1)交感 肾上腺素
(2)当陷入无法逃跑的绝境时,小鼠会发起防御攻击。科研人员欲探究激发小鼠防御攻击行为的信息来源,设计实验如下:
组别
施加刺激类型
小鼠行为
甲
仿真蛇涂抹蛇的粪便提供嗅觉信息
静止不动
乙
仿真蛇连接鳄鱼夹以施加伤害性机械刺激(夹住鼠尾巴)
防御攻击(撕咬)
丙
无威胁的物体(如木块)连接鳄鱼夹以施加伤害性机械刺激
防御攻击(撕咬)
该实验说明:______________________________________。
【解析】(2)甲、乙组对比,自变量为是否有机械刺激,有机械刺激小鼠会出现防御攻击;乙、丙组对比,自变量是具有机械刺激的物体种类,两组均出现防御攻击,说明与具有机械刺激的物体种类无关,综上说明机械刺激是激发防御攻击的主要因素。
答案:(2)机械刺激是激发防御攻击的主要因素
(3)为研究小鼠防御攻击行为的神经调节机制,科研人员在对照组和转入光敏通道蛋白基因GtACR1的实验组小鼠AHN脑区埋置光纤(便于施加光刺激),使用鳄鱼夹“咬”住小鼠尾巴,诱导小鼠防御攻击,然后通过特定波长光刺激两组小鼠的vGAT神经元,检测小鼠攻击频率变化如下图:
①光刺激后,实验组小鼠________,表明vGAT神经元兴奋是小鼠防御攻击的必要条件。
②实验组小鼠防御攻击频率发生变化的原因是小鼠发生防御攻击行为时,vGAT神经元受光刺激,细胞膜上的GtACR1通道蛋白开放,________内流,vGAT神经元________(填“兴奋”或“抑制”)。
【解析】(3)①实验通过特定波长光刺激两组小鼠的vGAT神经元,检测小鼠攻击频率变化,发现实验组小鼠在受到光刺激后攻击频率显著降低,表明vGAT神经元兴奋是小鼠防御攻击的必要条件。
②与对照组相比,实验组转入了光敏通道蛋白基因GtACR1,光刺激后对照组攻击频率不变,实验组攻击频率降低,原因是小鼠发生防御攻击行为时,vGAT神经元受光刺激,细胞膜上的GtACR1通道蛋白开放,Cl-内流,vGAT神经元受到抑制。
答案:(3)攻击频率显著降低 Cl- 抑制
(4)为验证vGAT神经元兴奋是触发小鼠防御攻击的充分条件,参考(3)的实验设计,①请从下列选项中选取所需实验操作的字母,形成实验组的方案________。
A.小鼠转入介导阳离子内流的光敏通道蛋白基因
B.小鼠转入介导阴离子内流的光敏通道蛋白基因
C.仿真蛇“咬”住小鼠尾巴
D.仿真蛇不“咬”小鼠尾巴
E.特定波长光刺激vGAT神经元
②实验组的预期结果为____________________________________。
【解析】(4)①为了验证vGAT神经元兴奋是触发小鼠防御攻击的充分条件,实验组需要用特定波长光刺激vGAT神经元,阳离子内流引起神经元产生兴奋,因此需要给实验组小鼠转入介导阳离子内流的光敏通道蛋白基因,即实验方案是给实验组小鼠转入介导阳离子内流的光敏通道蛋白基因,然后用特定波长光刺激vGAT神经元,观察小鼠防御攻击的频率变化,综上所述,选择A、D、E。
②若产生防御攻击频率显著增加,则说明vGAT神经元兴奋是触发小鼠防御攻击的充分条件。
答案:(4)A、D、E 攻击频率显著增加
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