2.3 神经冲动的产生和传导(提升讲义)生物人教版选择性必修1
2026-08-04
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 生物学 |
| 教材版本 | 高中生物学人教版选择性必修1 稳态与调节 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第3节 神经冲动的产生和传导 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.76 MB |
| 发布时间 | 2026-08-04 |
| 更新时间 | 2026-08-04 |
| 作者 | WTwt187626 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-08-04 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59077701.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦神经冲动的产生和传导核心知识点,系统梳理静息电位(K⁺外流)、动作电位(Na⁺内流)的形成原理,兴奋在神经纤维上的双向与单向传导特点,以及突触处电信号-化学信号-电信号的传递过程,通过核心导图搭建完整知识体系。
该资料以课标为纲锚定学习方向,拆解教材夯实基础,难点强化模块通过膜电位测量、曲线分析等培养科学思维,例题结合可卡因成瘾等生活情境渗透态度责任,限时训练助力课后查漏补缺,课中辅助教师突破教学难点,提升学生探究实践能力。
内容正文:
第2章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导
01 课程标准 以课标为纲,锚定学习核心方向
02 核心导图 梳理知识脉络,搭建系统知识体系
03 教材梳理 拆解教材知识点,夯实学习根基
04 难点强化 突破学习难点,强化解题能力
05 限时必刷 限时45min训练,精准查漏补缺
2.3.1阐明神经细胞膜内外在静息状态具有电位差,受到外界刺激后形成动作电位,并沿神经纤维传导。
2.3.2阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成。
知识一 兴奋在神经纤维上的传导
1.神经冲动
在神经系统中,兴奋是以__________的形式沿着神经纤维传导的,这种__________也叫神经冲动。
2.兴奋在神经纤维上的传导
3.兴奋在神经纤维上传导的双向性和单向性
(1)双向传导:在实验室条件下,刺激离体神经纤维上除端点以外的任一点,所产生的神经冲动均可沿着______________向两侧同时传导。
(2)单向传导:在正常____________内正常生理情况下,兴奋在神经纤维上的传导是单向的,因为刺激总是来自感受器。
[例1]下图为兴奋在神经纤维上传导的示意图,A、B、C为神经纤维上的三个区域,下列相关说法错误的是( )
A.局部电流的刺激会使相邻未兴奋部位Na+通道蛋白空间结构改变
B.在膝跳反射中,兴奋传导的方向为B→A或B→C
C.细胞膜内外K+、Na+分布不均匀是神经纤维兴奋传导的基础
D.B为兴奋区,恢复为静息电位与K+外流有关
[例2]关于静息电位的测量和动作电位的变化,下列说法错误的是( )
A.图1测量的是静息电位,需要将电流计的两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
B.图2中A点表示膜内电位比膜外电位低60 mV
C.图2中C点的高低与膜外的钠离子浓度呈正相关
D.图2中DE段处于静息状态,出现该段的原因是钾离子外流
必会知识二 兴奋在神经元之间的传递
1.突触结构:由A(______________)、B(突触间隙)和C(______________)构成。
2.传递过程:兴奋→轴突末梢→突触小泡移动至突触前膜→以胞吐的形式释放____________→突触间隙→突触后膜(相关受体)→递质—受体复合物→________变化。
3.传递特点及原因
(1)特点:________传递。
(2)原因:神经递质只存在于突触小泡中,只能由____________释放,然后作用于突触后膜上。
4.信号转换:电信号→化学信号→电信号→可使下一个神经元兴奋或抑制
[例1]下图表示神经元通过突触传递信息的过程。下列叙述错误的是( )
A.该种神经递质作用完成后,通过过程③被突触前膜回收
B.Ca2+可以促进突触前膜释放该种神经递质
C.Ca2+跨膜运输受阻时,会导致突触后神经元兴奋性降低
D.过程①②③都需要消耗能量
[例2]运动神经元与骨骼肌之间的兴奋传递过度会引起肌肉痉挛,严重时会危及生命。下列治疗方法中合理的是( )
A.通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中
B.通过药物阻止神经递质与突触后膜上的特异性受体结合
C.通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性
D.通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量
必会知识三 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1.兴奋剂和毒品
(1)兴奋剂原是指能提高______________机能活动的一类药物,如今是运动禁用药物的统称。
(2)毒品是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人____________的麻醉药品和精神药品。
2.作用位点
兴奋剂、毒品等能够对神经系统产生影响,其作用位点往往是________。
3.责任义务:珍爱生命,远离毒品,向社会宣传____________________________的危害,是我们每个人应尽的责任和义务。
[例1]可卡因会影响大脑中与愉悦传递有关的神经元,这些神经元利用神经递质——多巴胺来传递愉悦感。下列相关说法错误的是( )
A.可卡因既是一种兴奋剂,也是一种毒品
B.经常吸食可卡因会使突触后膜上的多巴胺受体增多
C.经常吸食可卡因会抑制免疫系统的功能,使人的抵抗力下降
D.青少年应该珍爱生命、远离毒品
[例2]乌头碱可与神经元上的Na+通道结合,使其持续开放;乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱,有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活;肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放;箭毒可与乙酰胆碱受体结合却不能使阳离子通道开放。下列相关叙述正确的是( )
A.Na+通道持续开放会使神经元Na+持续外流
B.肉毒杆菌毒素作用于突触前膜,箭毒作用于突触后膜
C.乌头碱和有机磷农药中毒都有可能引发肌肉松弛
D.肉毒杆菌毒素和箭毒中毒都有可能引发肌肉痉挛
难点知识一 兴奋在神经纤维上的传导
1.兴奋在神经纤维上传导的特点
(1)生理完整性:包括结构完整性和功能完整性两个方面。如果神经纤维被切断,冲动就不能通过断口继续向前传导;即使不破坏神经纤维结构上的连续性,机械压力、冷冻、电流和化学药品等因素也能使神经纤维的局部功能改变,从而中断兴奋的传导。
(2)绝缘性:一条神经中含有大量粗细不同、传导速度不一的神经纤维,诸多神经纤维各自传导其兴奋,基本上互不干扰,这称为传导的绝缘性。
(3)双向传导:神经纤维上某一点被刺激而产生兴奋时,其兴奋可沿神经纤维同时向两端传导。
(4)相对不疲劳性:与突触传递相比较,神经纤维可以接受高频率、长时间的有效电刺激,并始终保持其传导兴奋的能力,这称为神经纤维传导兴奋的相对不疲劳性。
2.膜电位的测量
测量方法
测量图解
测量结果
电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
电表两极均置于神经纤维膜的外侧
3.结合膜电位变化规律分析曲线图
(1)a线段:静息电位,外正内负,K+外流。
(2)b点:零电位,动作电位形成过程中,Na+通道开放
使Na+内流。
(3)bc段:动作电位,外负内正,Na+通道继续开放。
(4)cd段:静息电位恢复,K+通道开放使K+外流。
(5)de段:Na+—K+泵活动加强,细胞排Na+吸K+为主动运输过程,使膜内、外离子分布恢复到静息水平。
[温馨提示](1)由于静息电位和动作电位形成的过程中,跨膜移动的K+和Na+的量是非常有限的,所以无论是静息状态还是受到刺激产生兴奋时,神经纤维膜内K+浓度都比膜外高、Na+浓度都比膜外低。
(2)静息电位≠零电位。静息电位时,膜外的阳离子浓度大于膜内的阳离子浓度,膜内外存在电位差,而不是零电位。用电表测量时一般表现为负电位。
命题角度1 静息 / 动作电位离子基础 + 电表偏转识图(基础单选)
将蛙的离体坐骨神经一腓肠肌置于任氏液(成分接近蛙内环境中的液体)中,电表两极分别连接在坐骨神经的外侧,位置如图所示,在Ⅰ处给予适宜强度的刺激,观察电表指针偏转情况及腓肠肌是否收缩。下列叙述正确的是( )
A.未受到刺激时,电表指针不偏转是因为Ⅱ、Ⅲ处膜电位均为0
B.刺激Ⅰ处时,该受刺激部位Na+内流
C.兴奋传导方向与神经纤维膜外局部电流移动方向相同
D.若刺激Ⅱ处,Ⅰ、Ⅲ处均能检测到膜电位变化但腓肠肌不收缩
命题角度2 膜电位变化曲线分段解读
枪乌贼的神经元是研究神经兴奋的好材料。如图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水(正常海水和低Na+海水)中受刺激后的膜电位变化情况。下列有关叙述错误的是( )
A.枪乌贼具有极粗的神经纤维,便于测量活动
B.K+的外流是形成静息电位的主要原因
C.曲线a代表正常海水中膜电位的变化
D.动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大
命题角度3传导特性综合实验探究(新高考多选)
在研究神经—肌肉接头(相当于突触)兴奋传递的实验中,科研人员将蛙的坐骨神经—腓肠肌标本分为甲、乙两组,甲组用生理盐水处理,乙组用药物S处理。实验结果如下:甲组:刺激坐骨神经(运动神经元)→肌肉收缩。乙组:刺激坐骨神经→肌肉不收缩;直接电刺激腓肠肌→肌肉收缩。检测发现,乙组神经—肌肉接头的突触间隙中神经递质(乙酰胆碱)的含量与甲组无显著差异。下列分析错误的是( )
A.药物S可能抑制了突触后膜上乙酰胆碱受体的活性
B.药物S可能阻断了突触后膜上钠离子通道的开放
C.乙组坐骨神经上的动作电位传导未受药物S影响
D.乙组神经递质的释放和扩散过程未受药物S干扰
难点知识二 兴奋在神经元之间的传递
1. 突触类型
一般情况下,每一个神经元的轴突末梢与其他神经元的胞体或树突连在一起,即有两种常见的类型(如图所示)。
(1)A类型为轴突—胞体型。
(2)B类型为轴突—树突型。
2.神经递质
3.传递的过程
4.兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递的比较
项目
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
信号形式(或变化)
电信号
电信号→化学信号→电信号
速度
快
慢
方向
双向传导
单向传递
[温馨提示] 同一神经递质可能使一些神经元兴奋,而使另一些神经元抑制,这可能与神经递质受体有关,如乙酰胆碱能引起骨骼肌细胞兴奋,对心肌细胞则是抑制的,两种不同效果的产生是由于心肌细胞上的受体和骨骼肌细胞上的受体的性质不同。
命题角度1 突触结构、信号转换与单向传递(基础单选)
下图为神经元之间通过突触传递信息的示意图。下列叙述错误的是( )
A.动作电位传至突触小体后引起了Ca2+的内流
B.Ca2+的内流促进突触小泡向突触前膜移动
C.③过程受阻时会导致突触后神经元兴奋性降低
D.过程①③都需要消耗ATP
命题角度2 药物 / 毒素对突触传递影响综合
乌头碱可与神经元上的钠离子通道结合,使其持续开放;乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱,有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活;肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放;箭毒可与乙酰胆碱受体结合却不能使阳离子通道开放。下列相关叙述正确的是( )
A.钠离子通道持续开放会使神经元钠离子持续外流
B.肉毒杆菌毒素作用于突触前膜,箭毒作用于突触后膜
C.乌头碱和有机磷农药中毒都有可能引发肌肉松弛
D.肉毒杆菌毒素和箭毒中毒都有可能引发肌肉痉挛
命题角度3 突触传递与反射弧、分级调节跨模块实验
人在激动或运动时,血压会突然升高。此时,身体会通过“减压反射”使血压恢复正常,以保护心血管。下图是“减压反射”示意图,相关说法错误的是( )
A.神经调节的基本方式是反射,完成反射的结构基础是反射弧
B.兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导,在神经元之间通过突触传递
C.据图可知心脏和血管活动同时受到交感神经和副交感神经的双重支配
D.血压升高引起的减压反射会使支配心脏和血管的交感神经活动减弱
难点知识三 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1.兴奋剂
(1)概念:原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物,如今是运动禁用药物的统称。
(2)运动比赛禁止使用兴奋剂:兴奋剂具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用,但违背公平、公正的比赛原则。
2.毒品
(1)概念:毒品是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。
(2)可卡因的上瘾机制
吸毒者吸入的可卡因可与多巴胺转运蛋白结合而阻断多巴胺的回收,引起吸毒者的突触后膜持续受到刺激,使人产生强烈的愉悦感。长期吸食可卡因的人,其体内多巴胺受体持续受到高浓度多巴胺的刺激,导致多巴胺受体数目减少,进而使突触变得不敏感,机体正常的神经活动受到影响,吸毒者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。
命题角度1 可卡因成瘾机理基础辨析(生活情境单选)
可卡因是一种容易上瘾的毒品,它可以通过调控多巴胺的含量,从而刺激大脑皮层产生兴奋和愉悦感,机理如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.吸毒者吸食可卡因成瘾后,未吸食时伴有精神萎靡等症状,这可能与甲状腺激素含量减少有关
B.多巴胺储存在突触小泡中,以胞吐的方式释放,有利于神经冲动在神经元之间快速传递
C.长期吸食可卡因,会使机体通过反馈调节增加图中④的数量,从而提高对多巴胺的敏感性
D.吸毒者容易因感染细菌、病毒而患病,说明毒品会降低人体的特异性免疫能力
命题角度2 可卡因成瘾机理基础辨析(生活情境单选)
兴奋剂原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物,如今是运动禁用药物的统称。毒品是指鸦片、海洛因、吗啡、大麻等及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药物和精神药品。它们的作用常与人体神经调节机制密切相关,也与社会公共健康管理紧密联系。下列关于这类物质的叙述,错误的是( )
A.兴奋剂和毒品大多通过影响突触处神经递质的释放、传递或分解发挥作用
B.有些兴奋剂就是毒品,它们会对人体健康带来极大的危害
C.我国禁毒工作实行以预防为主,综合治理,禁种、禁制、禁贩、禁吸并举的方针
D.可卡因刺激产生的信号传到大脑皮层会使人产生愉悦感,该过程经过了完整的反射弧
命题角度3 毒品危害社会责任类实验情境探究
从鸦片战争到现在,我国人民同毒品的斗争一直没有停止,毒品包括鸦片、海洛因、冰毒、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。吸食毒品会对神经系统造成严重损伤并使人上瘾,从而带来生理、心理上的巨大危害。如图是某种毒品的作用机理。有关叙述错误的是( )
A.正常情况下,神经递质释放后突触后膜不会持续兴奋
B.吸食毒品后,会使突触前膜上的转运蛋白失去回收神经递质的功能
C.长期吸食毒品,会导致突触后膜神经递质的受体增多
D.向社会宣传滥用兴奋剂和吸食毒品的危害,是我们每个人应尽的责任和义务
1.静息电位表现为内负外正,是由K+外流形成的。
2.动作电位表现为内正外负,是由Na+内流形成的。
3.兴奋在神经纤维上的传导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。
4.兴奋在离体神经纤维上可以双向传导。
5.突触的结构包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。
6.神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,因此兴奋在神经元之间的传递是单向的。
7.兴奋在突触的传递过程中,信号的转变形式为电信号→化学信号→电信号。
8.可卡因可导致突触后膜上的多巴胺受体减少。
一、单选题
1.离子通道只在对特定刺激发生反应时才瞬时开放。根据刺激类型不同,离子通道分为电位门控通道(膜电位的变化调控其开关)、化学门控通道(信号分子调控其开关)等类型。研究表明,神经元的树突和胞体膜上主要是化学门控通道,轴突膜上主要是电位门控通道,而Na+-K+泵遍布整个神经元。下列有关分析错误的是( )
A.通道打开与关闭的过程中发生了构型改变
B.胞体和树突可确保化学信号转变为电信号
C.轴突上局部电流可激发动作电位传导兴奋
D.Na+-K+泵只在静息时运行,以维持离子的分布
2.经研究表明,抑郁症是近年来高发的一种精神疾病,与NE(去甲肾上腺素)释放减少有关,目前有单胺氧化酶(能降解单胺类神经递质)抑制剂、NE再摄取抑制剂和四环类抗抑郁药物等均可治疗抑郁症。下列有关叙述正确的是( )
A.交感神经属于自主性神经系统中的传入神经,对生理活动均起促进作用
B.单胺氧化酶抑制剂药物可以通过减缓神经递质的分解,有利于抑郁症的治疗
C.NE再摄取抑制剂药物通过抑制神经递质作用于受体的过程,抑制NE的回收
D.NE自由扩散至突触后膜,发生了电信号→化学信号→电信号的转变
3.通过电刺激实验,发现学习、记忆功能与高等动物的海马脑区(H区)密切相关。如果在H区的传入纤维上施加强刺激,在刺激后几小时之内,只要再施加单次强刺激,突触后膜的电位变化都会比未受过强刺激处理时高2-3倍,研究者认为是强刺激使H区神经细胞产生了“记忆”,下图为这一现象可能的机制,下列叙述错误的是( )
注:A受体的功能是作为受体识别谷氨酸和作为Na+通道;
N受体的功能是作为受体识别谷氨酸和作为Ca2+通道。
A.突触间隙中的神经递质通过扩散后与突触后膜受体结合,引起后膜电位变化
B.Ca2+进入海马脑神经元细胞后,最终引起突触后膜A受体数量增多且磷酸化
C.A受体胞内肽段(T)氨基酸序列的改变可能会影响这种“记忆”增强的效果
D.A受体、N受体识别谷氨酸后使Na+和Ca2+通过主动运输进入海马脑区神经细胞
4.神经递质多巴胺可引起突触后神经元兴奋,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。下列有关说法错误的是( )
A.多巴胺通过胞吐作用释放到突触间隙中
B.多巴胺作用于突触后膜,使其对Na+的通透性增强
C.多巴胺发挥作用后被多巴胺转运蛋白回收到突触小体
D.可卡因阻碍多巴胺回收,使脑有关中枢持续抑制
5.衣原体感染外耳道后,刺激感受器产生兴奋,进而引起神经末梢释放乙酰胆碱(ACh),ACh作用于大脑的延髓咳嗽中枢后可引起剧烈咳嗽,称为耳咳嗽反射,部分过程如图所示。某些抗组胺药物可通过阻断ACh与受体的结合来减轻咳嗽症状。下列分析正确的是( )
A.图示ACh作用于相关受体,使突触后膜膜内电位由正变负
B.图示ACh以胞吐的形式大量释放,有利于信号的快速传递
C.抗组胺药作用的结果是使延髓中枢神经元产生兴奋性信号
D.耳咳嗽反射属于非条件反射,效应器是声门呼吸肌细胞
6.抑郁症是一种常见的精神障碍性疾病,经研究发现,突触间隙中单胺类神经递质5-羟色胺(5-HT,兴奋性神经递质)的含量下降会导致抑郁症的发生。图为5-HT相关代谢过程。单胺氧化酶抑制剂(MAOID)通过影响单胺类神经递质的浓度达到抗抑郁作用。据此分析,下列说法错误的是( )
A.5-HT与受体相结合使突触后膜膜内电位由正变为负
B.5-HT的释放需要耗能,该过程也有蛋白质参与
C.抑制5-HT转运载体的转运,减少5-HT回收也能达到缓解病情的效果
D.MAOID能抑制单胺氧化酶活性,减缓突触间隙中5-HT的含量下降
7.反射是神经调节的基础活动,图示为人膝跳反射示意图,甲-丁表示神经元,①②③是其中的突触。下列关于敲击韧带完成膝跳反射的叙述,正确的是( )
A.该反射弧的感受器位于韧带中
B.神经元甲、乙、丙、丁都产生动作电位
C.突触③能释放神经递质
D.神经元丁传递神经冲动给屈肌
8.如图表示动作电位形成过程(膜电位上升阶段)中Na+内流与质膜对Na+通透性之间的关系,下列相关叙述错误的是( )
A.形成动作电位过程中,Na+内流不消耗ATP
B.图中显示Na+流入细胞的调控存在正反馈
C.动作电位达到峰值后,质膜对Na+通透性迅速下降
D.给予刺激,有活性的神经纤维都能产生动作电位
9.如图为膝反射弧结构示意图及动作电位在神经元上传导的示意图,下列叙述正确的是( )
A.伸肌肌群既有感受器又有效应器,兴奋可在反射弧上双向传递
B.在发生膝反射时,控制屈肌的⑦神经元产生动作电位
C.在图cd段,神经纤维膜正处于复极化过程
D.d点时细胞膜内侧的钠离子浓度比外侧高
10.坐骨神经由多根神经纤维组成,且沿途发出多个分支,不同神经纤维的兴奋速度有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅度变化可以叠加;坐骨神经可以支配包括腓肠肌在内的多块骨骼肌。取坐骨神经腓肠肌标本,将电位表的两个电极置于坐骨神经表面II、III两处,如图甲。在坐骨神经I处,给一个适当强度的电刺激,指针偏转情况如图乙,其中h1>h2,t1<t3。下列叙述错误的是( )
A.h₁和h₂反映II处和III处含有的神经纤维数量
B.Ⅱ处的神经纤维数量比Ⅲ处的多可导致h1>h2
C.神经纤维的传导速度不同可导致t1<t3
D.两个电极之间的距离越远t2的时间越长
二、多选题
11.外耳道感染或异物刺激会引起迷走神经兴奋,兴奋传导至迷走神经末梢会使其释放乙酰胆碱,乙酰胆碱作用于大脑的延髓咳嗽中枢神经元后可引起咳嗽反射,这种反射也被称为耳咳嗽反射。支原体肺炎会引起患者长时间的剧烈咳嗽,部分抗组胺过敏药物可通过阻断胆碱受体与乙酰胆碱的结合来减轻咳嗽症状。下列叙述正确的是( )
A.耳咳嗽反射由自主神经系统控制,该系统由传入神经和传出神经组成
B.迷走神经兴奋时,Na+经Na+通道进入神经元的过程不需要消耗能量
C.部分抗组胺药作用于胆碱受体后可降低延髓中枢神经元的兴奋性
D.人体在完成耳咳嗽反射的过程中兴奋在神经纤维上的传导是双向的
12.神经递质是神经元之间或神经元与效应器细胞如肌肉细胞、腺体细胞等之间传递信息的化学物质,可分为兴奋性神经递质和抑制性神经递质。如图为神经元A、B、C之间的联系,下列叙述正确的是( )
A.神经元与肌肉细胞、腺体细胞之间也是通过突触联系的
B.多巴胺、5-羟色胺分别属于兴奋性神经递质、抑制性神经递质
C.多巴胺、5-羟色胺在突触间隙的移动均会消耗ATP
D.神经元A兴奋时,C有电位变化,但B兴奋时C无电位变化
13.下图为神经元结构模式图,电表A1和A2的两极a、c、d、e分别接在神经纤维外膜上,ab=bc。在b、f两点给予适宜强度的刺激,下列关于电表指针偏转情况的判断正确的是( )
A.在b点刺激时,A1指针偏转两次,A2指针偏转一次
B.在b点刺激时,A1指针不偏转,A2指针偏转两次
C.在f点刺激时,A1指针不偏转,A2指针偏转两次
D.在f点刺激时,A1指针不偏转,A2指针偏转一次
14.神经元释放的递质引起骨骼肌兴奋,下列相关叙述正确的有( )
A.该过程经历了“电信号→化学信号→电信号”的变化
B.神经元处于静息状态时,其细胞膜内K+的浓度高于膜外
C.骨骼肌细胞兴奋与组织液中Na+协助扩散进入细胞有关
D.交感神经和副交感神经共同调节骨骼肌的收缩和舒张
15.条件性位置偏爱(CPP)实验是一种用于研究动物对特定药物依赖程度的实验方法,用于评估对成瘾药物的依赖性。经预筛后的小鼠(未表现出位置偏爱)随机分为生理盐水组和可卡因组。随后两组小鼠接受连续4天的CPP训练。第5天对小鼠进行CPP 检测,以CPP得分作为判断小鼠是否形成条件性位置偏爱的标准。下列说法合理的是( )
注:配对箱是实验中与注射药剂匹配的环境箱体
A.生理盐水组小鼠在预筛阶段与检测阶段的CPP得分无明显差异
B.以上结果表明可卡因CPP训练能够对可卡因产生明显偏爱
C.CPP形成的原因是可卡因导致突触间隙中多巴胺的含量下降
D.CPP的形成过程不需要大脑皮层的参与,因此属于非条件反射
三、解答题
16.下图为某同学在医院取手指血时兴奋在反射弧中的传导和传递过程的模式图,请回答下列问题:
(1)刺激图甲中的④处,结合图乙分析此处膜内的电位发生的变化是_____,该变化是由_____引起的,其物质运输方式为_____。
(2)刺激图甲中的①处,可以检测到B处的测量装置指针偏转,说明兴奋可以在③处完成传递过程,该过程中神经递质只能由_____(填写图丙中的数字)释放,与后膜上的_____结合,所以兴奋在神经元间具有_____的特点。
(3)如果利用图甲所示的神经结构及相关仪器,验证第(2)小题中兴奋传递的特点,可先刺激图甲中的②处,观察B的指针是否偏转,再刺激④处,观察A的指针是否偏转。预测实验结果:若刺激图甲中的②处,观察到B的指针_____;再刺激④处,观察到A的指针_____,即达到验证目的。
17.正常情况下,轻微触碰引起触觉神经元兴奋时,并不会引发痛觉神经元兴奋,但异常情况下(如患带状疱疹后),痛觉神经元上KCC2和NKCC1这两种Cl-载体蛋白的表达量发生改变,轻微触碰引起触觉神经元兴奋时,就会引发痛觉神经元兴奋,最终产生剧烈痛觉。上述相关机理,如图1和图2所示。回答下列问题:
(1)从针刺皮肤至产生痛觉的过程,________(填“能”或“不能”)称为反射活动,作此判断的依据是________。
(2)图1中,与GABA特异性结合的受体是________(填“GABA-A受体”或“GABA-B受体”)。
(3)正常情况下,GABA与突触后膜上的特异性受体结合后,此时膜内外的电荷分布为_________。
(4)患带状疱疹后,痛觉神经元上KCC2和NKCC1这两种Cl-载体蛋白的表达量均发生变化,具体情况很可能是_________,引起痛觉神经元内Cl-浓度升高,轻微触碰引起触觉神经元兴奋时,就会引发痛觉神经元兴奋,最终产生剧烈痛觉。
18.针灸是我国非物质文化遗产之一,我国科学家通过小鼠模型,阐明了针灸治疗疾病的神经生物学机制:低强度电针刺小鼠后肢的“足三里”穴位,可激活迷走神经—肾上腺轴,发挥抗炎作用,如图所示。
(1)外周神经系统分布在全身各处,包括脑神经和_______。某病人接受针灸治疗时,当银针扎脚底穴位时,病人强忍疼痛没有发生屈腿现象,此时脊髓的缩腿反射中枢受到_______的调控。
(2)低强度电针刺激激活迷走神经—肾上腺抗炎通路起到抗炎作用,是通过Prokr2神经元进行传导的,请使用图中文字补充完善该调节过程涉及具体的反射弧:足三里→_______→延髓→_______→肾上腺。在针灸治疗过程中,兴奋在整个传导过程中是_______(填“单向”或“双向”)传递的。
(3)研究人员利用同等强度的电针刺激位于小鼠腹部的天枢穴,并没有引起相同的抗炎反应,原因可能是腹部的天枢穴________,这也为针灸抗炎需要刺激特定穴位才有效提供了解释。
(4)阈电位是神经元产生动作电位的临界值。图甲、乙分别表示利用细针和粗针进行针灸治疗时,针刺部位附近经末梢的电位变化。细针治疗_______(填“可引起”或“未引起”)动作电位,判断依据是细针刺激引起的膜内外电位差_______。
19.I:已有研究报道,衰老大脑的神经元细胞核所释放的谷氨酸转运RNA,会被剪切成微小RNA片段(tsRNA)并聚集在线粒体中,抑制线粒体中亮氨酸与转运RNA结合,导致线粒体蛋白质无法正常翻译,引起线粒体嵴结构异常。最终抑制依赖谷氨酰胺酶的谷氨酸合成过程,从而降低了突触间隙中谷氨酸的含量。
(1)据信息及图分析以下错误的是___(单选)。
A.①与②代表的物质及其种类均相同
B.线粒体结构与内环境中谷氨酸含量变化有关
C.④代表的是谷氨酸酰胺酶
D.衰老大脑的神经元通过核孔完成细胞核与细胞质之间的信息交流
Ⅱ:长时程增强(LTP)现象即突触前纤维受到高频刺激后,突触传递强度增强且能持续数小时至几天的电现象,谷氨酸作为神经递质参与其中。下图是海马区某侧支LTP产生机制示意图,请回答:
(2)依据以上示意图,NO作为___通过体液运输参与到LTP发生的___(填“正”或“负”)反馈调节中,所以LTP这一生理现象受到___调节。
(3)若阻断NMDA受体作用,再高频刺激突触前膜,未诱发LTP,但出现了突触后膜电现象。据图推断,该电现象与___内流有关。
(4)为了探讨L蛋白的自身磷酸化位点(图中α位)对L蛋白自我激活的影响,研究人员构建了三种突变小鼠甲、乙、丙,并开展了相关实验,结果如表所示:
结果
项目
组别
正常小鼠
甲
乙
丙
a位突变为缬氨酸,该位点不发生自身磷酸化
a位突变为天冬氨酸,阻断Ca2+/钙调蛋白复合体与L蛋白结合
L蛋白编码基因确缺失
L蛋白活性
+
++++
++++
-
高频刺激
有LTP
有LTP
有LTP
无LTP
注:“+”多少表示活性强弱,“-”表示无活性。
据图、表分析:小鼠乙在高频刺激后有LTP现象,原因是___。
20.为探究记忆的形成机制,研究者以海蜗牛为实验材料进行了一系列实验。分析实验,回答问题。
实验一:A组海蜗牛的尾巴被轻微电击5次,每次间隔20分钟,24小时后再进行一轮电击训练。B组海蜗牛未经过电击训练。研究人员用柔软的探头轻触海蜗牛,测量两组海蜗牛的防御性收缩反应持续的时间(简称“轻触-测量”),实验结果如图1.
实验二:在实验一的基础上,研究人员提取A组海蜗牛腹部神经元的RNA,注射到未被电击过的海蜗牛身上(C组)。24小时后,进行轻触-测量,实验结果如图2.
(1)经过电击训练后,A组海蜗牛对轻触表现出较长时间的防御性收缩反应,属于______反射,其生物学意义是______。
(2)图中D组是对照组,其设置是______。
(3)结合图1和图2,发现:①A组海蜗牛防御性收缩反应持续时间显著长于B组,②______。以上结果表明______。
实验三:将经过电击训练的海蜗牛的RNA注射到未经训练的海蜗牛体内并分成两组,10分钟后,E组注射DNA甲基化抑制剂(DNMT),F组注射DNMT的溶剂(不含DNMT)。24小时后,进行轻触-测量,实验结果如图3.
(4)图3结果表明,RNA可能通过______(填“促进”或“抑制”)DNA的甲基化,从而影响特定基因的表达,揭示了这种记忆的形成机制可能与______遗传有关。
(5)基于上述实验,请你提出一个进一步实验探究的问题:______。
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第2章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导
01 课程标准 以课标为纲,锚定学习核心方向
02 核心导图 梳理知识脉络,搭建系统知识体系
03 教材梳理 拆解教材知识点,夯实学习根基
知识一 兴奋在神经纤维上的传导
知识二 兴奋在神经元之间的传递
知识三 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
04 难点强化 突破学习难点,强化解题能力
难点一 兴奋在神经纤维上的传导(3大命题角度)
难点二 兴奋在神经元之间的传递(3大命题角度)
难点三 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害(3大命题角度)
05 限时必刷 限时45min训练,精准查漏补缺
2.3.1阐明神经细胞膜内外在静息状态具有电位差,受到外界刺激后形成动作电位,并沿神经纤维传导。
2.3.2阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成。
知识一 兴奋在神经纤维上的传导
1.神经冲动
在神经系统中,兴奋是以__________的形式沿着神经纤维传导的,这种__________也叫神经冲动。
2.兴奋在神经纤维上的传导
3.兴奋在神经纤维上传导的双向性和单向性
(1)双向传导:在实验室条件下,刺激离体神经纤维上除端点以外的任一点,所产生的神经冲动均可沿着______________向两侧同时传导。
(2)单向传导:在正常____________内正常生理情况下,兴奋在神经纤维上的传导是单向的,因为刺激总是来自感受器。
[答案自填] 电信号 电信号 K+ 内负外正 Na+ 内正外负 内 神经纤维 生物体
[例1]下图为兴奋在神经纤维上传导的示意图,A、B、C为神经纤维上的三个区域,下列相关说法错误的是( )
A.局部电流的刺激会使相邻未兴奋部位Na+通道蛋白空间结构改变
B.在膝跳反射中,兴奋传导的方向为B→A或B→C
C.细胞膜内外K+、Na+分布不均匀是神经纤维兴奋传导的基础
D.B为兴奋区,恢复为静息电位与K+外流有关
【答案】B
【详解】选B。未兴奋部位受到局部电流刺激时,Na+通道蛋白空间结构改变,引起Na+内流,产生兴奋,A正确;在反射弧中,兴奋由感受器传向效应器,即单向传导,B错误;细胞膜内外K+、Na+分布不均匀才会产生静息电位和动作电位,是神经纤维兴奋传导的基础,C正确;B区域电位内正外负,为兴奋区,静息电位的恢复与K+通道打开,K+外流有关,D正确。
[例2]关于静息电位的测量和动作电位的变化,下列说法错误的是( )
A.图1测量的是静息电位,需要将电流计的两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
B.图2中A点表示膜内电位比膜外电位低60 mV
C.图2中C点的高低与膜外的钠离子浓度呈正相关
D.图2中DE段处于静息状态,出现该段的原因是钾离子外流
【答案】D
【详解】选D。静息电位是静息状态时膜内外的电位差,测量时要将电流计的两极分别放置在膜的内侧和外侧,A正确;题图2中A点显示静息电位的读数是-60,膜外以0作为参照,说明膜内电位比膜外电位低60 mV,B正确;题图2中C点(动作电位峰值)的形成原因是钠离子内流,膜外钠离子浓度越高,内流量越大,C点(动作电位峰值)越高,C正确;题图2中DE段出现的原因是钾离子内流,钠离子外流,D错误。
必会知识二 兴奋在神经元之间的传递
1.突触结构:由A(______________)、B(突触间隙)和C(______________)构成。
2.传递过程:兴奋→轴突末梢→突触小泡移动至突触前膜→以胞吐的形式释放____________→突触间隙→突触后膜(相关受体)→递质—受体复合物→________变化。
3.传递特点及原因
(1)特点:________传递。
(2)原因:神经递质只存在于突触小泡中,只能由____________释放,然后作用于突触后膜上。
4.信号转换:电信号→化学信号→电信号→可使下一个神经元兴奋或抑制
[答案自填] 突触前膜 突触后膜 神经递质
膜电位 单向 突触前膜
[例1]下图表示神经元通过突触传递信息的过程。下列叙述错误的是( )
A.该种神经递质作用完成后,通过过程③被突触前膜回收
B.Ca2+可以促进突触前膜释放该种神经递质
C.Ca2+跨膜运输受阻时,会导致突触后神经元兴奋性降低
D.过程①②③都需要消耗能量
【答案】D
【详解】A 选项神经递质与突触后膜受体结合发挥作用后,经过程③被突触前膜回收,表述正确。B 选项Ca2+进入突触前神经元后,推动突触小泡向突触前膜移动、融合,促进神经递质释放,表述正确。C 选项Ca2+跨膜运输受阻→突触前膜释放神经递质减少→作用于突触后膜的递质变少→突触后神经元兴奋性下降,表述正确。D 选项过程①是Ca2+顺浓度梯度内流,属于协助扩散,不需要消耗 ATP过程②胞吐、过程③递质回收(主动运输)需要消耗能量。因此①不耗能,“过程①②③都需要消耗能量” 说法错误。
[例2]运动神经元与骨骼肌之间的兴奋传递过度会引起肌肉痉挛,严重时会危及生命。下列治疗方法中合理的是( )
A.通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中
B.通过药物阻止神经递质与突触后膜上的特异性受体结合
C.通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性
D.通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量
【答案】B
【详解】:选B。通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中,突触间隙中神经递质浓度增加,与突触后膜上特异性受体结合增多,会导致兴奋传递过度引起肌肉痉挛,达不到治疗目的,A不合理;通过药物阻止神经递质与突触后膜上的特异性受体结合,兴奋传递减弱,会缓解兴奋传递过度引起的肌肉痉挛,可达到治疗目的,B合理;通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性,突触间隙中的神经递质不能有效降解,导致神经递质与突触后膜上的特异性受体持续结合,使兴奋传递过度引起肌肉痉挛,达不到治疗目的,C不合理;通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量,神经递质与特异性受体结合增多,会导致兴奋传递过度引起肌肉痉挛,达不到治疗目的,D不合理。
必会知识三 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1.兴奋剂和毒品
(1)兴奋剂原是指能提高______________机能活动的一类药物,如今是运动禁用药物的统称。
(2)毒品是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人____________的麻醉药品和精神药品。
2.作用位点
兴奋剂、毒品等能够对神经系统产生影响,其作用位点往往是________。
3.责任义务:珍爱生命,远离毒品,向社会宣传____________________________的危害,是我们每个人应尽的责任和义务。
[答案自填] 中枢神经系统 形成瘾癖 突触
滥用兴奋剂和吸食毒品
[例1]可卡因会影响大脑中与愉悦传递有关的神经元,这些神经元利用神经递质——多巴胺来传递愉悦感。下列相关说法错误的是( )
A.可卡因既是一种兴奋剂,也是一种毒品
B.经常吸食可卡因会使突触后膜上的多巴胺受体增多
C.经常吸食可卡因会抑制免疫系统的功能,使人的抵抗力下降
D.青少年应该珍爱生命、远离毒品
【答案】B
【详解】A可卡因属于中枢兴奋剂,同时是法律明确管制的毒品,该说法正确。
B正常情况下,多巴胺发挥作用后会被突触前膜的转运蛋白回收;可卡因会阻断多巴胺回收通道,造成突触间隙多巴胺持续堆积、浓度过高。长期高浓度多巴胺持续刺激突触后膜,细胞会下调多巴胺受体数量(受体减少,降低敏感度),而非受体增多。该说法错误。
C毒品会扰乱机体神经 - 体液 - 免疫调节网络,抑制免疫细胞活性,降低人体免疫力,更容易被病原体感染,该说法正确。
D毒品严重损害神经系统、免疫系统,危害身心健康,青少年应当珍爱生命、远离毒品,该说法正确。
[例2]乌头碱可与神经元上的Na+通道结合,使其持续开放;乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱,有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活;肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放;箭毒可与乙酰胆碱受体结合却不能使阳离子通道开放。下列相关叙述正确的是( )
A.Na+通道持续开放会使神经元Na+持续外流
B.肉毒杆菌毒素作用于突触前膜,箭毒作用于突触后膜
C.乌头碱和有机磷农药中毒都有可能引发肌肉松弛
D.肉毒杆菌毒素和箭毒中毒都有可能引发肌肉痉挛
【答案】B
【详解】选B。因为细胞外液中Na+浓度高,所以Na+通道持续开放会使神经元Na+持续内流,A错误。由题意可知,肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放,说明肉毒杆菌毒素作用于突触前膜;箭毒可与乙酰胆碱受体结合却不能使阳离子通道开放,说明箭毒作用于突触后膜,B正确。有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活,导致乙酰胆碱不能被分解,持续发挥作用,导致肌肉痉挛;乌头碱可与神经元上的Na+通道结合,使其持续开放,导致肌肉持续兴奋,表现为肌肉痉挛,C错误。肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放,箭毒可与乙酰胆碱受体结合却不能使阳离子通道开放,两者均导致乙酰胆碱与突触后膜结合减少或不能结合,不产生兴奋,不能引起肌肉收缩,导致肌肉松弛,D错误。
难点知识一 兴奋在神经纤维上的传导
1.兴奋在神经纤维上传导的特点
(1)生理完整性:包括结构完整性和功能完整性两个方面。如果神经纤维被切断,冲动就不能通过断口继续向前传导;即使不破坏神经纤维结构上的连续性,机械压力、冷冻、电流和化学药品等因素也能使神经纤维的局部功能改变,从而中断兴奋的传导。
(2)绝缘性:一条神经中含有大量粗细不同、传导速度不一的神经纤维,诸多神经纤维各自传导其兴奋,基本上互不干扰,这称为传导的绝缘性。
(3)双向传导:神经纤维上某一点被刺激而产生兴奋时,其兴奋可沿神经纤维同时向两端传导。
(4)相对不疲劳性:与突触传递相比较,神经纤维可以接受高频率、长时间的有效电刺激,并始终保持其传导兴奋的能力,这称为神经纤维传导兴奋的相对不疲劳性。
2.膜电位的测量
测量方法
测量图解
测量结果
电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
电表两极均置于神经纤维膜的外侧
3.结合膜电位变化规律分析曲线图
(1)a线段:静息电位,外正内负,K+外流。
(2)b点:零电位,动作电位形成过程中,Na+通道开放
使Na+内流。
(3)bc段:动作电位,外负内正,Na+通道继续开放。
(4)cd段:静息电位恢复,K+通道开放使K+外流。
(5)de段:Na+—K+泵活动加强,细胞排Na+吸K+为主动运输过程,使膜内、外离子分布恢复到静息水平。
[温馨提示](1)由于静息电位和动作电位形成的过程中,跨膜移动的K+和Na+的量是非常有限的,所以无论是静息状态还是受到刺激产生兴奋时,神经纤维膜内K+浓度都比膜外高、Na+浓度都比膜外低。
(2)静息电位≠零电位。静息电位时,膜外的阳离子浓度大于膜内的阳离子浓度,膜内外存在电位差,而不是零电位。用电表测量时一般表现为负电位。
命题角度1 静息 / 动作电位离子基础 + 电表偏转识图(基础单选)
将蛙的离体坐骨神经一腓肠肌置于任氏液(成分接近蛙内环境中的液体)中,电表两极分别连接在坐骨神经的外侧,位置如图所示,在Ⅰ处给予适宜强度的刺激,观察电表指针偏转情况及腓肠肌是否收缩。下列叙述正确的是( )
A.未受到刺激时,电表指针不偏转是因为Ⅱ、Ⅲ处膜电位均为0
B.刺激Ⅰ处时,该受刺激部位Na+内流
C.兴奋传导方向与神经纤维膜外局部电流移动方向相同
D.若刺激Ⅱ处,Ⅰ、Ⅲ处均能检测到膜电位变化但腓肠肌不收缩
【答案】B
【详解】A、未受到刺激时,电表指针不偏转是因为Ⅱ、Ⅲ处膜电位相等,电位差为0,A错误;
B、刺激Ⅰ处时,该受刺激部位兴奋,Na+内流,产生动作电位,B正确;
C、兴奋传导方向与神经纤维膜内局部电流方向相同(都是兴奋部位传到未兴奋部位),与神经纤维膜外局部电流(未兴奋部位传到兴奋部位)方向相反,C错误;
D、若刺激Ⅱ处,因兴奋在离体的神经纤维上双向传导,故Ⅰ、Ⅲ处均能检测到膜电位变化且腓肠肌收缩,D错误。
故选B。
命题角度2 膜电位变化曲线分段解读
枪乌贼的神经元是研究神经兴奋的好材料。如图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水(正常海水和低Na+海水)中受刺激后的膜电位变化情况。下列有关叙述错误的是( )
A.枪乌贼具有极粗的神经纤维,便于测量活动
B.K+的外流是形成静息电位的主要原因
C.曲线a代表正常海水中膜电位的变化
D.动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大
【答案】D
【详解】A、枪乌贼具有极粗的神经纤维,可以很好地进行电位和电流的测量活动,A正确;
B、神经纤维形成静息电位的主要原因钾离子通道打开,钾离子外流,B正确;
C、在受到刺激后,由于正常海水中膜外和膜内的Na+浓度差较大,所以钠离子迅速内流引发较大的动作电位,对应于曲线a,C正确;
D、单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象,刺激未达阈电位时无动作电位,达阈电位(有效刺激)后会因 Na+通道大量开放、Na+内流达到最大值而产生幅度固定的动作电位,即便有效刺激再增强,动作电位大小也不会随有效刺激的增强而不断加大,D错误。
故选D。
命题角度3传导特性综合实验探究(新高考多选)
在研究神经—肌肉接头(相当于突触)兴奋传递的实验中,科研人员将蛙的坐骨神经—腓肠肌标本分为甲、乙两组,甲组用生理盐水处理,乙组用药物S处理。实验结果如下:甲组:刺激坐骨神经(运动神经元)→肌肉收缩。乙组:刺激坐骨神经→肌肉不收缩;直接电刺激腓肠肌→肌肉收缩。检测发现,乙组神经—肌肉接头的突触间隙中神经递质(乙酰胆碱)的含量与甲组无显著差异。下列分析错误的是( )
A.药物S可能抑制了突触后膜上乙酰胆碱受体的活性
B.药物S可能阻断了突触后膜上钠离子通道的开放
C.乙组坐骨神经上的动作电位传导未受药物S影响
D.乙组神经递质的释放和扩散过程未受药物S干扰
【答案】B
【详解】A、药物S可能抑制突触后膜乙酰胆碱受体活性,使递质无法结合,导致兴奋传递中断,但肌肉直接刺激仍可收缩,说明肌肉兴奋性正常,符合实验现象,A正确;
B、药物S若阻断突触后膜钠离子通道开放,则肌肉细胞无法产生动作电位,直接刺激腓肠肌也应不收缩,但实验中直接刺激肌肉收缩,说明钠通道功能正常,B错误;
C、乙组突触间隙递质含量正常,说明神经冲动(动作电位)能传导至轴突末梢并引发递质释放,故坐骨神经动作电位传导未受影响,C正确;
D、突触间隙递质含量与甲组无差异,表明递质从突触前膜释放及在间隙中的扩散过程未受药物S干扰,D正确。
故选B。
难点知识二 兴奋在神经元之间的传递
1. 突触类型
一般情况下,每一个神经元的轴突末梢与其他神经元的胞体或树突连在一起,即有两种常见的类型(如图所示)。
(1)A类型为轴突—胞体型。
(2)B类型为轴突—树突型。
2.神经递质
3.传递的过程
4.兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递的比较
项目
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
信号形式(或变化)
电信号
电信号→化学信号→电信号
速度
快
慢
方向
双向传导
单向传递
[温馨提示] 同一神经递质可能使一些神经元兴奋,而使另一些神经元抑制,这可能与神经递质受体有关,如乙酰胆碱能引起骨骼肌细胞兴奋,对心肌细胞则是抑制的,两种不同效果的产生是由于心肌细胞上的受体和骨骼肌细胞上的受体的性质不同。
命题角度1 突触结构、信号转换与单向传递(基础单选)
下图为神经元之间通过突触传递信息的示意图。下列叙述错误的是( )
A.动作电位传至突触小体后引起了Ca2+的内流
B.Ca2+的内流促进突触小泡向突触前膜移动
C.③过程受阻时会导致突触后神经元兴奋性降低
D.过程①③都需要消耗ATP
【答案】C
【分析】分析题图:Ca2+由膜外进入膜内,促进突触小泡与突触前膜接触,释放某种神经递质,能兴奋传递给下一个神经元,使下一个神经元兴奋。图中①是神经递质的释放过程,②是钠离子内流过程,③是神经递质发挥作用后被重新吸收利用。
【详解】A、分析图示可知:动作电位传至突触小体后,Ca2+由膜外进入膜内,引起了Ca2+的内流,A正确;
B、Ca2+能促进突触小泡与突触前膜接触融合,释放某种神经递质,B正确;
C、③是神经递质发挥作用后被重新吸收利用,③过程受阻时会导致突触后神经元持续兴奋或抑制,C错误;
D、①是释放神经递质过程为胞吐,③是神经递质被重新吸收利用,过程①③都需要消耗ATP,D正确。
故选C。
命题角度2 药物 / 毒素对突触传递影响综合
乌头碱可与神经元上的钠离子通道结合,使其持续开放;乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱,有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活;肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放;箭毒可与乙酰胆碱受体结合却不能使阳离子通道开放。下列相关叙述正确的是( )
A.钠离子通道持续开放会使神经元钠离子持续外流
B.肉毒杆菌毒素作用于突触前膜,箭毒作用于突触后膜
C.乌头碱和有机磷农药中毒都有可能引发肌肉松弛
D.肉毒杆菌毒素和箭毒中毒都有可能引发肌肉痉挛
【答案】B
【分析】兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时,突触小泡释放递质(化学信号),递质作用于突触后膜,引起突触后膜产生膜电位(电信号),从而将兴奋传递到下一个神经元。
【详解】A、钠离子通道持续开放会使神经元钠离子持续内流,因为细胞外液中钠离子浓度高,A错误;
B、题意显示,肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放,说明肉毒杆菌毒素作用于突触前膜,箭毒可与乙酰胆碱受体结合却不能使阳离子通道开放,说明箭毒作用于突触后膜,B正确;
C、有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活,导致乙酰胆碱不能分解,持续发挥作用,导致肌肉痉挛,乌头碱可与神经元上的钠离子通道结合,使其持续开放,也会导致肌肉持续兴奋,表现为肌肉痉挛,C错误;
D、肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放;箭毒可与乙酰胆碱受体结合却不能使阳离子通道开放,导致乙酰胆碱与突触后膜结合减少或导致突触后膜上的乙酰胆碱受体不能与乙酰胆碱结合,不产生兴奋,不能引起肌肉收缩,导致肌肉松弛,D错误。
故选B。
命题角度3 突触传递与反射弧、分级调节跨模块实验
人在激动或运动时,血压会突然升高。此时,身体会通过“减压反射”使血压恢复正常,以保护心血管。下图是“减压反射”示意图,相关说法错误的是( )
A.神经调节的基本方式是反射,完成反射的结构基础是反射弧
B.兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导,在神经元之间通过突触传递
C.据图可知心脏和血管活动同时受到交感神经和副交感神经的双重支配
D.血压升高引起的减压反射会使支配心脏和血管的交感神经活动减弱
【答案】C
【详解】A、神经调节的基本方式是反射,通过反射弧完成反射,完成反射的结构基础是反射弧,A正确;
B、兴奋在神经纤维上以电信号(神经冲动)的形式传导,在神经元之间则通过突触结构,以神经递质传递化学信号,B 正确;
C、据图可知心脏活动同时受到交感神经和副交感神经的双重支配,血管只受交感神经支配,C错误;
D、当血压升高时,减压反射会使支配心脏和血管的交感神经活动减弱,同时副交感神经活动增强,从而使心率减慢、血管舒张,让血压回落,D正确。
故选C。
难点知识三 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1.兴奋剂
(1)概念:原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物,如今是运动禁用药物的统称。
(2)运动比赛禁止使用兴奋剂:兴奋剂具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用,但违背公平、公正的比赛原则。
2.毒品
(1)概念:毒品是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。
(2)可卡因的上瘾机制
吸毒者吸入的可卡因可与多巴胺转运蛋白结合而阻断多巴胺的回收,引起吸毒者的突触后膜持续受到刺激,使人产生强烈的愉悦感。长期吸食可卡因的人,其体内多巴胺受体持续受到高浓度多巴胺的刺激,导致多巴胺受体数目减少,进而使突触变得不敏感,机体正常的神经活动受到影响,吸毒者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。
命题角度1 可卡因成瘾机理基础辨析(生活情境单选)
可卡因是一种容易上瘾的毒品,它可以通过调控多巴胺的含量,从而刺激大脑皮层产生兴奋和愉悦感,机理如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.吸毒者吸食可卡因成瘾后,未吸食时伴有精神萎靡等症状,这可能与甲状腺激素含量减少有关
B.多巴胺储存在突触小泡中,以胞吐的方式释放,有利于神经冲动在神经元之间快速传递
C.长期吸食可卡因,会使机体通过反馈调节增加图中④的数量,从而提高对多巴胺的敏感性
D.吸毒者容易因感染细菌、病毒而患病,说明毒品会降低人体的特异性免疫能力
【答案】C
【详解】A、吸毒者吸食可卡因成瘾后,未吸食时伴有精神萎靡等症状,这可能与甲状腺激素含量减少有关,因为甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性,A正确;
B、多巴胺储存在突触小泡中,以胞吐的方式释放,可以使突触间隙中神经递质含量较高,因而有利于神经冲动在神经元之间快速传递,B正确;
C、长期吸食可卡因,会使机体通过反馈调节减少图中④特异性受体的数量,从而降低对多巴胺的敏感性,C错误;
D、吸毒者容易因感染细菌、病毒而患病,说明毒品会降低人体的特异性免疫能力,进而会影响人体健康,D正确。
故选C。
命题角度2 可卡因成瘾机理基础辨析(生活情境单选)
兴奋剂原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物,如今是运动禁用药物的统称。毒品是指鸦片、海洛因、吗啡、大麻等及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药物和精神药品。它们的作用常与人体神经调节机制密切相关,也与社会公共健康管理紧密联系。下列关于这类物质的叙述,错误的是( )
A.兴奋剂和毒品大多通过影响突触处神经递质的释放、传递或分解发挥作用
B.有些兴奋剂就是毒品,它们会对人体健康带来极大的危害
C.我国禁毒工作实行以预防为主,综合治理,禁种、禁制、禁贩、禁吸并举的方针
D.可卡因刺激产生的信号传到大脑皮层会使人产生愉悦感,该过程经过了完整的反射弧
【答案】D
【详解】A、兴奋剂和毒品常通过干扰突触中神经递质的释放、结合或分解来影响神经冲动传递,如可卡因抑制神经递质的回收,A正确;
B、部分兴奋剂(如可卡因)属于毒品,长期使用会严重损害神经系统及器官功能,B正确;
C、我国禁毒方针明确包含“禁种、禁制、禁贩、禁吸”四禁并举,符合实际政策,C正确;
D、反射需经过完整反射弧(感受器→传入神经→中枢→传出神经→效应器),而可卡因直接作用于突触,愉悦感产生仅涉及传入通路,未形成完整反射弧,D错误。
故选D。
命题角度3 毒品危害社会责任类实验情境探究
从鸦片战争到现在,我国人民同毒品的斗争一直没有停止,毒品包括鸦片、海洛因、冰毒、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。吸食毒品会对神经系统造成严重损伤并使人上瘾,从而带来生理、心理上的巨大危害。如图是某种毒品的作用机理。有关叙述错误的是( )
A.正常情况下,神经递质释放后突触后膜不会持续兴奋
B.吸食毒品后,会使突触前膜上的转运蛋白失去回收神经递质的功能
C.长期吸食毒品,会导致突触后膜神经递质的受体增多
D.向社会宣传滥用兴奋剂和吸食毒品的危害,是我们每个人应尽的责任和义务
【答案】C
【分析】分析题图:神经递质释放依赖于突触小泡的膜和突触前膜融合,当神经递质释放后,可与下一个神经元突触后膜上的受体结合,引发突触后膜兴奋,同时神经递质可被突触前膜转运蛋白回收。
【详解】A、正常情况下,神经递质释放后作用于突触后膜,会被分解或回收到突触前膜,故不会引起突触后膜持续兴奋,A正确;
B、分析题图可知,吸食毒品后,毒品分子会与转运蛋白结合,会使转运蛋白失去回收神经递质的功能,B正确;
C、由图可知,毒品通过与转运蛋白结合影响神经递质的回收,使神经递质留在突触间隙持续发挥作用,使突触后膜持续兴奋,进而会导致突触后膜上的神经递质受体减少,C错误;
D、滥用兴奋剂、吸食毒品会危害健康,禁毒是全社会的共同责任,D正确。
故选C。
[要点回眸]
[答题必备]
1.静息电位表现为内负外正,是由K+外流形成的。
2.动作电位表现为内正外负,是由Na+内流形成的。
3.兴奋在神经纤维上的传导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。
4.兴奋在离体神经纤维上可以双向传导。
5.突触的结构包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。
6.神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,因此兴奋在神经元之间的传递是单向的。
7.兴奋在突触的传递过程中,信号的转变形式为电信号→化学信号→电信号。
8.可卡因可导致突触后膜上的多巴胺受体减少。
一、单选题
1.离子通道只在对特定刺激发生反应时才瞬时开放。根据刺激类型不同,离子通道分为电位门控通道(膜电位的变化调控其开关)、化学门控通道(信号分子调控其开关)等类型。研究表明,神经元的树突和胞体膜上主要是化学门控通道,轴突膜上主要是电位门控通道,而Na+-K+泵遍布整个神经元。下列有关分析错误的是( )
A.通道打开与关闭的过程中发生了构型改变
B.胞体和树突可确保化学信号转变为电信号
C.轴突上局部电流可激发动作电位传导兴奋
D.Na+-K+泵只在静息时运行,以维持离子的分布
【答案】D
【分析】神经元之间通过突触传递信息的过程:兴奋到达突触前膜所在的神经元的轴突末梢,引起突触小泡向突触前膜移动并释放神经递质;神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近;神经递质与突触后膜上的受体结合;突触后膜上的离子通道发生变化,引发电位变化;神经递质被降解或回收。
【详解】A、离子通道蛋白在进行物质跨膜运输时会发生构型改变,A正确;
B、神经元的树突和胞体膜上主要是化学门控通道,接受化学信号后,离子通道发生变化,引起膜电位变化,使化学信号转变为电信号,B正确;
C、轴突膜上主要是电位门控通道,轴突上局部电流可激发动作电位传导兴奋,C正确;
D、Na+-K+泵在兴奋时也运行,D错误。
故选D。
2.经研究表明,抑郁症是近年来高发的一种精神疾病,与NE(去甲肾上腺素)释放减少有关,目前有单胺氧化酶(能降解单胺类神经递质)抑制剂、NE再摄取抑制剂和四环类抗抑郁药物等均可治疗抑郁症。下列有关叙述正确的是( )
A.交感神经属于自主性神经系统中的传入神经,对生理活动均起促进作用
B.单胺氧化酶抑制剂药物可以通过减缓神经递质的分解,有利于抑郁症的治疗
C.NE再摄取抑制剂药物通过抑制神经递质作用于受体的过程,抑制NE的回收
D.NE自由扩散至突触后膜,发生了电信号→化学信号→电信号的转变
【答案】B
【分析】神经递质在发挥作用后,通常会被灭活,否则突触后神经元可能会表现出持续兴奋或者持续受抑制,如乙酰胆碱发挥作用后被胆碱酯酶分解。
【详解】A、交感神经属于自主性神经系统中的传出神经,对生理活动部分起促进作用,A错误;
B、根据题意可知,单胺氧化酶抑制剂药物可以通过减缓神经递质的分解,有利于抑郁症的治疗,B正确;
C、NE再摄取抑制剂药物通过抑制神经递质与突触前膜的结合,抑制NE的回收,C错误;
D、释放到组织液(突触间隙)中的NE扩散(不是自由扩散)至突触后膜,发生了化学信号→电信号的转变,D错误。
故选B。
3.通过电刺激实验,发现学习、记忆功能与高等动物的海马脑区(H区)密切相关。如果在H区的传入纤维上施加强刺激,在刺激后几小时之内,只要再施加单次强刺激,突触后膜的电位变化都会比未受过强刺激处理时高2-3倍,研究者认为是强刺激使H区神经细胞产生了“记忆”,下图为这一现象可能的机制,下列叙述错误的是( )
注:A受体的功能是作为受体识别谷氨酸和作为Na+通道;
N受体的功能是作为受体识别谷氨酸和作为Ca2+通道。
A.突触间隙中的神经递质通过扩散后与突触后膜受体结合,引起后膜电位变化
B.Ca2+进入海马脑神经元细胞后,最终引起突触后膜A受体数量增多且磷酸化
C.A受体胞内肽段(T)氨基酸序列的改变可能会影响这种“记忆”增强的效果
D.A受体、N受体识别谷氨酸后使Na+和Ca2+通过主动运输进入海马脑区神经细胞
【答案】D
【分析】根据题图分析,图示结构为突触,突触前膜释放神经递质谷氨酸,可与A受体结合,引起Na+内流而使海马脑神经细胞产生兴奋。谷氨酸还能与N受体结合,打开Ca2+通道蛋白,使Ca2+进入细胞内,与钙调蛋白结合激活C酶。
【详解】A、神经递质以扩散形式通过突触间隙,与突触后膜受体结合,引起后膜电位变化,A正确;
B、由图可知,Ca2+进入海马脑神经元细胞后,与钙调蛋白结合,进而激活C酶,最终引起突触后膜A受体数量增多且磷酸化,B正确;
C、激活的C酶促进了A受体胞内肽段转变为A受体的Ⅱ过程,进而使细胞膜上的A受体数量增加,因此,H区神经细胞产生“记忆”可能是A受体在细胞膜上的数量增多所致,但是A受体胞内肽段(T)氨基酸序列的改变可能会影响这种“记忆”增强的效果,C正确;
D、A受体、N受体识别谷氨酸后使Na+和Ca2+通过离子通道即(协助扩散)进入海马脑区神经细胞,D错误。
故选D。
4.神经递质多巴胺可引起突触后神经元兴奋,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。下列有关说法错误的是( )
A.多巴胺通过胞吐作用释放到突触间隙中
B.多巴胺作用于突触后膜,使其对Na+的通透性增强
C.多巴胺发挥作用后被多巴胺转运蛋白回收到突触小体
D.可卡因阻碍多巴胺回收,使脑有关中枢持续抑制
【答案】D
【分析】多巴胺引起突触后神经元兴奋,即多巴胺作用于突触后膜,引发钠离子通道蛋白打开,引发突触后膜产生动作电位。发挥完作用后,多巴胺通过多巴胺转运蛋白回收,毒品可卡因通过和多巴胺转运蛋白结合,降低突触间隙中多巴胺的回收速率,达到使突触后膜持续兴奋的作用。
【详解】A、多巴胺是一种神经递质,突触前膜通过胞吐的方式将多巴胺释放到突触间隙中,A正确;
B、多巴胺能引起突触后神经元兴奋,原因是多巴胺作用于突触后膜上的受体,使突触后膜对 Na+的通透性增强,Na+内流,产生动作电位,B正确;
C、图中,多巴胺发挥作用后被多巴胺转运蛋白回收到突触小体,C正确;
D、图中,可卡因与突触前膜上多巴胺转运蛋白结合后,多巴胺的转运速率明显减小,说明可卡因阻碍了多巴胺回收到突触小体,突触间隙中的多巴胺增多使脑有关中枢持续兴奋,D错误。
故选D。
5.衣原体感染外耳道后,刺激感受器产生兴奋,进而引起神经末梢释放乙酰胆碱(ACh),ACh作用于大脑的延髓咳嗽中枢后可引起剧烈咳嗽,称为耳咳嗽反射,部分过程如图所示。某些抗组胺药物可通过阻断ACh与受体的结合来减轻咳嗽症状。下列分析正确的是( )
A.图示ACh作用于相关受体,使突触后膜膜内电位由正变负
B.图示ACh以胞吐的形式大量释放,有利于信号的快速传递
C.抗组胺药作用的结果是使延髓中枢神经元产生兴奋性信号
D.耳咳嗽反射属于非条件反射,效应器是声门呼吸肌细胞
【答案】B
【分析】反射一般可以分为两大类:非条件反射和条件反射。非条件反射是指人生来就有的先天性反射,是一种比较低级的神经活动,由大脑皮层以下的神经中枢(如脑干、脊髓)参与即可完成;条件反射是人出生以后在生活过程中逐渐形成的后天性反射,是在非条件反射的基础上,在大脑皮层参与下完成的,是高级神经活动的基本方式。
【详解】A、乙酰胆碱(ACh)是兴奋性神经递质,作用于突触后膜受体后会导致Na⁺内流,使膜内电位由负变正,而非“由正变负”,A错误;
B、ACh以胞吐形式释放,这种方式可以快速释放大量神经递质,有利于信号的快速传递,B正确;
C、抗组胺药通过阻断ACh与受体结合,会抑制突触后神经元的兴奋,减少咳嗽反射,而非产生兴奋性信号,C错误;
D、耳咳嗽反射是由衣原体感染刺激直接引发的,属于非条件反射,但效应器应为运动神经末梢及其支配的呼吸肌,D错误。
故选B。
6.抑郁症是一种常见的精神障碍性疾病,经研究发现,突触间隙中单胺类神经递质5-羟色胺(5-HT,兴奋性神经递质)的含量下降会导致抑郁症的发生。图为5-HT相关代谢过程。单胺氧化酶抑制剂(MAOID)通过影响单胺类神经递质的浓度达到抗抑郁作用。据此分析,下列说法错误的是( )
A.5-HT与受体相结合使突触后膜膜内电位由正变为负
B.5-HT的释放需要耗能,该过程也有蛋白质参与
C.抑制5-HT转运载体的转运,减少5-HT回收也能达到缓解病情的效果
D.MAOID能抑制单胺氧化酶活性,减缓突触间隙中5-HT的含量下降
【答案】A
【分析】兴奋在两个神经元之间传递是通过突触进行的。突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成。神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,进入突触间隙,作用于突触后膜上的特异性受体,引起下一个神经元兴奋或抑制,所以兴奋在神经元之间的传递是单向的。突触可完成“电信号→化学信号→电信号”的转变。
【详解】A、5-HT是兴奋性神经递质,5-HT与受体相结合使突触后膜膜内电位由负变为正,A错误;
B、5-HT的释放是胞吐,需要耗能,该过程也有蛋白质识别参与,B正确;
C、5-羟色胺(5-HT,兴奋性神经递质)的含量下降会导致抑郁症的发生,抑制5-HT转运载体的转运,减少5-HT回收也能达到缓解病情的效果,C正确;
D、单胺氧化酶催化5-羟色胺形成5-羟吲哚乙酸(随尿液排出),MAOID能抑制单胺氧化酶活性,减缓突触间隙中5-HT的含量下降,D正确。
故选A。
7.反射是神经调节的基础活动,图示为人膝跳反射示意图,甲-丁表示神经元,①②③是其中的突触。下列关于敲击韧带完成膝跳反射的叙述,正确的是( )
A.该反射弧的感受器位于韧带中
B.神经元甲、乙、丙、丁都产生动作电位
C.突触③能释放神经递质
D.神经元丁传递神经冲动给屈肌
【答案】C
【分析】突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜构成,神经递质只能由前膜释放作用于突触后膜,兴奋在神经元之间的传递是单向的。
【详解】A、膝跳反射的感受器是能伸肌中感受机械牵拉刺激的肌梭 ,A错误;
B、敲击韧带完成膝跳反射,伸肌收缩而屈肌舒张,甲、乙、丙均兴奋,产生动作电位,而丁则表现为抑制,B错误;
C、敲击韧带完成膝跳反射,伸肌收缩而屈肌舒张,丁则表现为抑制,突触③中的神经递质为乙突触前膜所释放的抑制性神经递质,C正确;
D、突触③中的神经递质为乙突触前膜所释放的抑制性神经递质,故丁不会产生神经冲动,D错误。
故选C。
8.如图表示动作电位形成过程(膜电位上升阶段)中Na+内流与质膜对Na+通透性之间的关系,下列相关叙述错误的是( )
A.形成动作电位过程中,Na+内流不消耗ATP
B.图中显示Na+流入细胞的调控存在正反馈
C.动作电位达到峰值后,质膜对Na+通透性迅速下降
D.给予刺激,有活性的神经纤维都能产生动作电位
【答案】D
【分析】兴奋在神经纤维上的传导:以电信号的形式沿着神经纤维的传导是双向的;静息时膜内为负,膜外为正(外正内负), 是由K+外流形成;兴奋时膜内为正,膜外为负(外负内正),是由Na+内流形成。
【详解】A、形成动作电位过程中,Na+内流为协助扩散,不消耗ATP,A正确;
B、图中显示Na+内流引发质膜去极化,进而引发钠离子通透性增加,即刺激更多Na+通道开放,加速Na+内流,属于正反馈调节,B正确;
C、动作电位形成时,钠离子内流,其内流的方式是协助扩散,因此在动作电位形成之初,其内流的速度最大,达到峰值后,质膜对Na+通透性迅速下降,C正确;
D、给予一定强度的刺激,有活性的神经纤维才能产生动作电位,D错误。
故选D。
9.如图为膝反射弧结构示意图及动作电位在神经元上传导的示意图,下列叙述正确的是( )
A.伸肌肌群既有感受器又有效应器,兴奋可在反射弧上双向传递
B.在发生膝反射时,控制屈肌的⑦神经元产生动作电位
C.在图cd段,神经纤维膜正处于复极化过程
D.d点时细胞膜内侧的钠离子浓度比外侧高
【答案】C
【分析】神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧,反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分构成。静息时,K+外流,造成膜两侧的电位表现为内负外正;受刺激后,Na+内流,造成膜两侧的电位表现为内正外负。
【详解】A、从图中所示可知,伸肌肌群既有感受器也有效应器,由于突触结构的存在,所以兴奋在反射弧上只能单向传递,A错误;
B、在发生膝反射时,屈肌不收缩是因为抑制性中间神经元产生了抑制性神经递质,导致⑦神经元兴奋受抑制,不产生动作电位,B错误;
C、复极化就是已经兴奋的神经纤维恢复为静息电位的过程,据图分析可知兴奋沿轴突的右向左传递,因此在cd段,K+外流,形成静息电位,神经纤维膜处于复极化过程,C正确;
D、d点时细胞膜内侧的钠离子浓度虽然增大,但仍比外侧低,D错误。
故选C。
10.坐骨神经由多根神经纤维组成,且沿途发出多个分支,不同神经纤维的兴奋速度有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅度变化可以叠加;坐骨神经可以支配包括腓肠肌在内的多块骨骼肌。取坐骨神经腓肠肌标本,将电位表的两个电极置于坐骨神经表面II、III两处,如图甲。在坐骨神经I处,给一个适当强度的电刺激,指针偏转情况如图乙,其中h1>h2,t1<t3。下列叙述错误的是( )
A.h₁和h₂反映II处和III处含有的神经纤维数量
B.Ⅱ处的神经纤维数量比Ⅲ处的多可导致h1>h2
C.神经纤维的传导速度不同可导致t1<t3
D.两个电极之间的距离越远t2的时间越长
【答案】A
【详解】A、坐骨神经包含很多条神经纤维,多条神经纤维兴奋,电位可以叠加,可以反映出指针的偏转程度,但是不完全和神经纤维的数量有关,指针偏转幅度还和传导速度有关,神经纤维传导速度有快有慢,兴奋传导到t3的时候,可能部分神经纤维的兴奋还没传到,没有到达叠加的最大值,也会导致指针的偏转幅度减小,A错误;
B、Ⅱ处兴奋的神经纤维数量比Ⅲ处的多,可导致动作电位分值h1>h2,B正确;
C、t1、t3表示神经纤维的传导速度不同,即Ⅱ处和Ⅲ处神经纤维的传导速度不同导致t1<t3,C正确;
D、两个电极之间的距离越远,II处和Ⅲ处兴奋间隔越长,即t2的时间越长,D正确。
故选A。
二、多选题
11.外耳道感染或异物刺激会引起迷走神经兴奋,兴奋传导至迷走神经末梢会使其释放乙酰胆碱,乙酰胆碱作用于大脑的延髓咳嗽中枢神经元后可引起咳嗽反射,这种反射也被称为耳咳嗽反射。支原体肺炎会引起患者长时间的剧烈咳嗽,部分抗组胺过敏药物可通过阻断胆碱受体与乙酰胆碱的结合来减轻咳嗽症状。下列叙述正确的是( )
A.耳咳嗽反射由自主神经系统控制,该系统由传入神经和传出神经组成
B.迷走神经兴奋时,Na+经Na+通道进入神经元的过程不需要消耗能量
C.部分抗组胺药作用于胆碱受体后可降低延髓中枢神经元的兴奋性
D.人体在完成耳咳嗽反射的过程中兴奋在神经纤维上的传导是双向的
【答案】BC
【分析】静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去。
【详解】A、耳咳嗽反射由自主神经系统控制,自主神经系统只包括传出神经,A错误;
B、迷走神经兴奋时,由于神经细胞膜外Na+浓度大于膜内,Na+经Na+通道进入神经元是顺浓度梯度进行的,不需要消耗能量,B正确;
C、部分抗组胺药作用于乙酰胆碱受体后可阻断乙酰胆碱与受体的结合,从而降低延髓中枢神经元的兴奋性,C正确;
D、由于神经递质只能由突触前膜释放到突触间隙作用于突触后膜,所以人体在完成反射的活动中,兴奋在神经纤维上的传导只能是单向的,D错误。
故选BC。
12.神经递质是神经元之间或神经元与效应器细胞如肌肉细胞、腺体细胞等之间传递信息的化学物质,可分为兴奋性神经递质和抑制性神经递质。如图为神经元A、B、C之间的联系,下列叙述正确的是( )
A.神经元与肌肉细胞、腺体细胞之间也是通过突触联系的
B.多巴胺、5-羟色胺分别属于兴奋性神经递质、抑制性神经递质
C.多巴胺、5-羟色胺在突触间隙的移动均会消耗ATP
D.神经元A兴奋时,C有电位变化,但B兴奋时C无电位变化
【答案】AB
【分析】1、突触是由突触前膜,突触间隙和突触后膜构成的。
2、突触小体含有突触小泡,内含神经递质,神经递质有兴奋性和抑制性两种,受到刺激以后神经递质由突触小泡运输到突触前膜与其融合,递质以胞吐的方式排放到突触间隙,作用于突触后膜,引起突触后膜的兴奋或抑制。
【详解】A、突触的结构包括突触前膜、突触间隙与突触后膜,神经元与肌肉细胞、腺体细胞之间也是通过突触联系的,A正确;
B、多巴胺引起Na+内流,使细胞产生兴奋信号,5-羟色胺引起Cl-内流,使细胞产生抑制信号,故二者分别属于兴奋性神经递质、抑制性神经递质,B正确;
C、突触间隙内无ATP,多巴胺、5-羟色胺在突触间隙的移动不消耗ATP,C错误;
D、神经元 A兴奋时,神经元C上有Na+内流,C有电位变化,B兴奋时,神经元C上有Cl-内流,C也有电位变化,D错误。
故选AB。
13.下图为神经元结构模式图,电表A1和A2的两极a、c、d、e分别接在神经纤维外膜上,ab=bc。在b、f两点给予适宜强度的刺激,下列关于电表指针偏转情况的判断正确的是( )
A.在b点刺激时,A1指针偏转两次,A2指针偏转一次
B.在b点刺激时,A1指针不偏转,A2指针偏转两次
C.在f点刺激时,A1指针不偏转,A2指针偏转两次
D.在f点刺激时,A1指针不偏转,A2指针偏转一次
【答案】BD
【分析】题图分析,图示为神经元结构模式图,电流计A1和A2的两极a、c、d、e分别接在神经纤维外膜上,刺激b点时,兴奋可以双向传导,且同时到达a和c处;当兴奋向右传递时,先到达d处,后到达e处,由于兴奋在神经元上可以双向传导,而在神经元之间只能单向传递,因此刺激f点时,兴奋能传导到e处,但不能传递到a、c和d处。
【详解】A、刺激b点时,兴奋同时到达a、c处,因此A1指针不偏转。当兴奋继续向右传导时,先到达d处,后到达e处,因此A2指针偏转两次,A错误;
B、在b点刺激时,A1指针的两极同时兴奋,因而不偏转,A2指针偏转两次,且方向相反,B正确;
C、刺激f点时,由于兴奋在神经元之间单向传递,兴奋只能传导到e处,但不能传递到a、c处,因此A1指针不偏转,A2指针偏转一次,C错误;
D、刺激f点时,兴奋只能传导到e处,但不能传递到a、c处,因此A1指针不偏转,A2指针偏转一次,D正确。
故选BD。
14.神经元释放的递质引起骨骼肌兴奋,下列相关叙述正确的有( )
A.该过程经历了“电信号→化学信号→电信号”的变化
B.神经元处于静息状态时,其细胞膜内K+的浓度高于膜外
C.骨骼肌细胞兴奋与组织液中Na+协助扩散进入细胞有关
D.交感神经和副交感神经共同调节骨骼肌的收缩和舒张
【答案】BC
【分析】静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,因此形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去,但在神经元之间以神经递质的形式传递。
【详解】A、“神经元释放的递质引起骨骼肌兴奋”,由于神经递质已由突触前膜释放,故该过程经历了“化学信号→电信号”的变化,A错误;
B、无论神经元处于静息状态还是动作电位时,其细胞膜内K+的浓度均高于膜外,B正确;
C、受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,因此形成内正外负的动作电位,由此可知,骨骼肌细胞兴奋与组织液中Na+协助扩散进入细胞有关,C正确;
D、交感神经和副交感神经属于自主神经系统,自主神经系统是支配内脏、血管和腺体的传出神经,骨骼肌的收缩和舒张不受自主神经系统的调节,D错误。
故选BC
15.条件性位置偏爱(CPP)实验是一种用于研究动物对特定药物依赖程度的实验方法,用于评估对成瘾药物的依赖性。经预筛后的小鼠(未表现出位置偏爱)随机分为生理盐水组和可卡因组。随后两组小鼠接受连续4天的CPP训练。第5天对小鼠进行CPP 检测,以CPP得分作为判断小鼠是否形成条件性位置偏爱的标准。下列说法合理的是( )
注:配对箱是实验中与注射药剂匹配的环境箱体
A.生理盐水组小鼠在预筛阶段与检测阶段的CPP得分无明显差异
B.以上结果表明可卡因CPP训练能够对可卡因产生明显偏爱
C.CPP形成的原因是可卡因导致突触间隙中多巴胺的含量下降
D.CPP的形成过程不需要大脑皮层的参与,因此属于非条件反射
【答案】AB
【详解】A、从右图可以明显看出,生理盐水组小鼠在预筛阶段与检测阶段的CPP得分基本相同的,无明显差异,A正确;
B、由右图可知,可卡因组在预筛阶段CPP得分较低,而经过可卡因CPP训练后,在检测阶段CPP得分显著升高,这表明通过可卡因CPP训练能够使小鼠对可卡因产生明显的偏爱,B正确;
C、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。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,导致突触间隙中多巴胺的含量增加,C错误;
D、CPP的形成过程需要大脑皮层的参与,它是在后天学习和训练过程中形成的,属于条件反射,而不是非条件反射,D错误。
故选AB。
三、解答题
16.下图为某同学在医院取手指血时兴奋在反射弧中的传导和传递过程的模式图,请回答下列问题:
(1)刺激图甲中的④处,结合图乙分析此处膜内的电位发生的变化是_____,该变化是由_____引起的,其物质运输方式为_____。
(2)刺激图甲中的①处,可以检测到B处的测量装置指针偏转,说明兴奋可以在③处完成传递过程,该过程中神经递质只能由_____(填写图丙中的数字)释放,与后膜上的_____结合,所以兴奋在神经元间具有_____的特点。
(3)如果利用图甲所示的神经结构及相关仪器,验证第(2)小题中兴奋传递的特点,可先刺激图甲中的②处,观察B的指针是否偏转,再刺激④处,观察A的指针是否偏转。预测实验结果:若刺激图甲中的②处,观察到B的指针_____;再刺激④处,观察到A的指针_____,即达到验证目的。
【答案】(1) 由负变正 Na+内流 协助扩散
(2) 4 受体 单向传递
(3) 偏转 不发生偏转
【分析】1、神经纤维未受到刺激时细胞膜两侧的电位为静息电位,细胞膜内外的电荷分布情况是外正内负,神经纤维受刺激时细胞膜两侧的电位为动作电位,细胞膜内外的电荷分布情况是外负内正;静息电位形成的原因是钾离子外流,动作电位形成的原因是钠离子内流。
2、兴奋在神经纤维上的传导是双向的,兴奋在神经元之间的传递是单向的。
【详解】(1)图甲是反射弧的结构组成,其中①是感受器、②是传入神经、③是突触(神经中枢)、④是传出神经、⑤是效应器;甲图中的④是传出神经纤维,未受刺激时膜两侧的电位为外正内负,即静息电位,受到刺激后膜两侧的电位为外负内正,即动作电位,所以刺激甲图中的④,④处膜内的电位发生的变化是由负变正(由静息电位变成动作电位),动作电位的产生是Na+内流引起的。Na+内流是顺浓度梯度的,运输方式是协助扩散。
(2)刺激甲图中的①,可以检测到B处的测量装置指针偏转,说明兴奋可以在③处完成传递过程,这是因为甲图中的③是一突触,兴奋在突触处的传递过程是通过神经递质完成的,神经递质只能由突触前膜(丙图中的4)释放,与突触后膜的受体结合,所以兴奋具有单向传递的特点(甲图中兴奋由右向左传递),原因是神经递质只存在于突触小泡内,只能由突触前膜释放,作用于突触后膜上。
(3)以上第(2)小题中兴奋在突触处的传递是单向的,即在甲图中兴奋通过突触③只能从右向左传递,若要进行实验验证,可刺激甲图中的②观察B的指针是否偏转,再刺激④观察A的指针是否偏转;实验结果若为刺激②时B的指针发生偏转,刺激④时A的指针不发生偏转即可证明兴奋在突触处的传递是单向的。
17.正常情况下,轻微触碰引起触觉神经元兴奋时,并不会引发痛觉神经元兴奋,但异常情况下(如患带状疱疹后),痛觉神经元上KCC2和NKCC1这两种Cl-载体蛋白的表达量发生改变,轻微触碰引起触觉神经元兴奋时,就会引发痛觉神经元兴奋,最终产生剧烈痛觉。上述相关机理,如图1和图2所示。回答下列问题:
(1)从针刺皮肤至产生痛觉的过程,________(填“能”或“不能”)称为反射活动,作此判断的依据是________。
(2)图1中,与GABA特异性结合的受体是________(填“GABA-A受体”或“GABA-B受体”)。
(3)正常情况下,GABA与突触后膜上的特异性受体结合后,此时膜内外的电荷分布为_________。
(4)患带状疱疹后,痛觉神经元上KCC2和NKCC1这两种Cl-载体蛋白的表达量均发生变化,具体情况很可能是_________,引起痛觉神经元内Cl-浓度升高,轻微触碰引起触觉神经元兴奋时,就会引发痛觉神经元兴奋,最终产生剧烈痛觉。
【答案】(1) 不能 反射活动的进行需要经历完整的反射弧,而从针刺皮肤至产生痛觉的过程,未经历完整的反射弧
(2)GABA-A受体
(3)内负外正
(4)KCC2的表达量降低,NKCC1的表达量升高
【分析】静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子大量内流,形成内正外负的动作电位。
【详解】(1)反射活动的进行需要经历完整的反射弧,而从针刺皮肤至产生痛觉的过程,未经历完整的反射弧,所以该过程不能称为反射活动。
(2)图1中,与GABA特异性结合的受体是Cl-通道,结合图2信息可知,该受体是GABA-A受体。
(3)正常情况下,GABA与突触后膜上的特异性受体结合后,会引起Cl-内流,此时膜内外的电荷分布为内负外正。
(4)据图2信息可知,痛觉神经元上KCC2发挥作用时,导致细胞内Cl-浓度降低,NKCC1发挥作用时,导致细胞内Cl-浓度升高,这两种Cl-载体蛋白的表达量均发生变化,引起痛觉神经元内Cl-浓度升高,因此具体情况很可能是KCC2的表达量降低,NKCC1的表达量升高。
18.针灸是我国非物质文化遗产之一,我国科学家通过小鼠模型,阐明了针灸治疗疾病的神经生物学机制:低强度电针刺小鼠后肢的“足三里”穴位,可激活迷走神经—肾上腺轴,发挥抗炎作用,如图所示。
(1)外周神经系统分布在全身各处,包括脑神经和_______。某病人接受针灸治疗时,当银针扎脚底穴位时,病人强忍疼痛没有发生屈腿现象,此时脊髓的缩腿反射中枢受到_______的调控。
(2)低强度电针刺激激活迷走神经—肾上腺抗炎通路起到抗炎作用,是通过Prokr2神经元进行传导的,请使用图中文字补充完善该调节过程涉及具体的反射弧:足三里→_______→延髓→_______→肾上腺。在针灸治疗过程中,兴奋在整个传导过程中是_______(填“单向”或“双向”)传递的。
(3)研究人员利用同等强度的电针刺激位于小鼠腹部的天枢穴,并没有引起相同的抗炎反应,原因可能是腹部的天枢穴________,这也为针灸抗炎需要刺激特定穴位才有效提供了解释。
(4)阈电位是神经元产生动作电位的临界值。图甲、乙分别表示利用细针和粗针进行针灸治疗时,针刺部位附近经末梢的电位变化。细针治疗_______(填“可引起”或“未引起”)动作电位,判断依据是细针刺激引起的膜内外电位差_______。
【答案】(1) 脊神经 大脑皮层
(2) Prokr2 迷走神经 单向
(3)腹部的天枢穴不存在感受器或Prokr2感觉神经元
(4) 未引起 细针刺激引起的膜内外电位差没有超过阈电位
【分析】1、反射弧是反射的基本结构,适宜的刺激和完整的反射弧是发生反射的前提,完整的反射弧应该包括:感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器;
2、神经纤维未受到刺激时,K+外流,细胞膜内外的电荷分布情况是外正内负,某部位受刺激时,Na+内流,其膜电位变为外负内正。由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜,使下一个神经元产生兴奋或抑制,因此兴奋在神经元之间的传递只能是单向的。
【详解】(1)外周神经系统包括脑神经和脊神经,当银针扎脚底穴位时,病人强忍疼痛没有发生屈腿现象,此时脊髓的缩腿反射中枢受到大脑皮层的调控。
(2)该调节过程涉及的反射弧为:足三里→Prokr2(感觉神经元)→延髓→迷走神经→肾上腺。在反射弧中,兴奋在整个传导过程是单向传递的,因为神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,从而保证了兴奋传递的方向性。
(3)研究人员利用同等强度的电针刺激位于小鼠腹部的天枢穴,并没有引起相同的抗炎反应,原因是天枢穴中不存在Prokr2神经元,无法通过Prokr2神经元传导兴奋激活迷走神经-肾上腺抗炎通路,这也解释了针灸抗炎需要刺激特定穴位才有效。
(4)细针治疗未引起动作电位,判断依据是图甲中细针治疗时,神经末梢的电位变化没有达到阈电位,而动作电位的产生需要达到阈电位,所以细针未引起动作电位。
19.I:已有研究报道,衰老大脑的神经元细胞核所释放的谷氨酸转运RNA,会被剪切成微小RNA片段(tsRNA)并聚集在线粒体中,抑制线粒体中亮氨酸与转运RNA结合,导致线粒体蛋白质无法正常翻译,引起线粒体嵴结构异常。最终抑制依赖谷氨酰胺酶的谷氨酸合成过程,从而降低了突触间隙中谷氨酸的含量。
(1)据信息及图分析以下错误的是___(单选)。
A.①与②代表的物质及其种类均相同
B.线粒体结构与内环境中谷氨酸含量变化有关
C.④代表的是谷氨酸酰胺酶
D.衰老大脑的神经元通过核孔完成细胞核与细胞质之间的信息交流
Ⅱ:长时程增强(LTP)现象即突触前纤维受到高频刺激后,突触传递强度增强且能持续数小时至几天的电现象,谷氨酸作为神经递质参与其中。下图是海马区某侧支LTP产生机制示意图,请回答:
(2)依据以上示意图,NO作为___通过体液运输参与到LTP发生的___(填“正”或“负”)反馈调节中,所以LTP这一生理现象受到___调节。
(3)若阻断NMDA受体作用,再高频刺激突触前膜,未诱发LTP,但出现了突触后膜电现象。据图推断,该电现象与___内流有关。
(4)为了探讨L蛋白的自身磷酸化位点(图中α位)对L蛋白自我激活的影响,研究人员构建了三种突变小鼠甲、乙、丙,并开展了相关实验,结果如表所示:
结果
项目
组别
正常小鼠
甲
乙
丙
a位突变为缬氨酸,该位点不发生自身磷酸化
a位突变为天冬氨酸,阻断Ca2+/钙调蛋白复合体与L蛋白结合
L蛋白编码基因确缺失
L蛋白活性
+
++++
++++
-
高频刺激
有LTP
有LTP
有LTP
无LTP
注:“+”多少表示活性强弱,“-”表示无活性。
据图、表分析:小鼠乙在高频刺激后有LTP现象,原因是___。
【答案】(1)A
(2) 信息分子(体液因子) 正 神经-体液调节
(3)Na+
(4)小鼠乙L蛋白突变后阻断了Ca2+/钙调蛋白复合体与L蛋白结合,但不影响NO合成酶催化生成NO;同时L蛋白活性较高,可增强AMPA敏感性,同时招募新的AMPA嵌入膜中,利于Na+内流
【分析】兴奋传导和传递的过程:
1、静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去。
2、兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递,突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜,具体的传递过程为:兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时,突触小泡释放递质(化学信号),递质作用于突触后膜,引起突触后膜产生膜电位(电信号),从而将兴奋传递到下一个神经元。
【详解】(1)A、分析题干,可知①是微小RNA片段(tsRNA),②是 谷氨酸转运RNA,A错误;
B、分析题干,突触间隙的谷氨酸含量变化和线粒体结构的变化有关,B正确;
C、图中4催化谷氨酰胺转化成谷氨酸,代表谷氨酸酰胺酶,C正确;
D、核孔使细胞核与细胞质在结构上得以沟通,有利于细胞核与细胞质之间的某些大分子物质的运输,完成细胞核与细胞质之间的信息交流,D正确。
故选A。
(2)由题图可以看出,NO作为信息分子,突触前膜释放谷氨酸后,通过体液运输,经过一系列的信号变化,会促进NO合成酶生成NO,进一步促进突触前膜释放更多谷氨酸,该过程属于正反馈调节,所以LTP这一生理现象受到神经-体液调节。
(3)阻断NMDA受体的作用,不能促进Ca2+内流,从而不能形成Ca2+钙调蛋白复合体,不能促进NO合成酶合成NO,从而不能产生LTP,但是谷氨酸还可以与AMPA受体结合,促进Na+内流,从而引发电位变化。
(4)由题表数据可以看出,小鼠乙L蛋白突变后,阻断了Ca2+/钙调蛋白复合体与L蛋白结合,但不影响NO合成酶催化NO的生成,且L蛋白活性较高,可增强AMPA敏感性,同时招募新的AMPA嵌入膜中,利于钠离子内流,因此小鼠乙在高频刺激后有LTP现象。
20.为探究记忆的形成机制,研究者以海蜗牛为实验材料进行了一系列实验。分析实验,回答问题。
实验一:A组海蜗牛的尾巴被轻微电击5次,每次间隔20分钟,24小时后再进行一轮电击训练。B组海蜗牛未经过电击训练。研究人员用柔软的探头轻触海蜗牛,测量两组海蜗牛的防御性收缩反应持续的时间(简称“轻触-测量”),实验结果如图1.
实验二:在实验一的基础上,研究人员提取A组海蜗牛腹部神经元的RNA,注射到未被电击过的海蜗牛身上(C组)。24小时后,进行轻触-测量,实验结果如图2.
(1)经过电击训练后,A组海蜗牛对轻触表现出较长时间的防御性收缩反应,属于______反射,其生物学意义是______。
(2)图中D组是对照组,其设置是______。
(3)结合图1和图2,发现:①A组海蜗牛防御性收缩反应持续时间显著长于B组,②______。以上结果表明______。
实验三:将经过电击训练的海蜗牛的RNA注射到未经训练的海蜗牛体内并分成两组,10分钟后,E组注射DNA甲基化抑制剂(DNMT),F组注射DNMT的溶剂(不含DNMT)。24小时后,进行轻触-测量,实验结果如图3.
(4)图3结果表明,RNA可能通过______(填“促进”或“抑制”)DNA的甲基化,从而影响特定基因的表达,揭示了这种记忆的形成机制可能与______遗传有关。
(5)基于上述实验,请你提出一个进一步实验探究的问题:______。
【答案】(1) 条件反射 使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性,大大提高了动物应对复杂环境变化的能力
(2)不进行任何处理或注射生理盐水
(3) C组海蜗牛的防御性收缩反应持续时间显著长于B组 RNA可能传递了记忆信息
(4) 抑制 表观遗传
(5)RNA中的哪些具体分子或序列在记忆传递中起关键作用? 或者 DNA甲基化抑制剂对记忆形成的影响机制是什么
【分析】反射一般可以分为两大类:非条件反射和条件反射。非条件反射是指人生来就有的先天性反射,是一种比较低级的神经活动,由大脑皮层以下的神经中枢(如脑干、脊髓)参与即可完成;条件反射是人出生以后在生活过程中逐渐形成的后天性反射,是在非条件反射的基础上,在大脑皮层参与下完成的,是高级神经活动的基本方式。
【详解】(1)A组海蜗牛经过电击训练后,对轻触表现出较长时间的防御性收缩反应,这是通过后天学习和训练形成的反射行为,属于条件反射;通过条件反射,海蜗牛能够更好地应对外界的潜在威胁,从而增加其生存的机会。
(2)分析题意,D组作为对照组,其设置是不进行任何处理或注射生理盐水。对照组的目的是为了排除实验中的其他变量,确保实验结果的有效性。
(3)结合图1和图2,发现②C组海蜗牛的防御性收缩反应持续时间显著长于B组,这表明注射A组海蜗牛的RNA后,C组海蜗牛也表现出了类似的防御性反应;以上结果表明RNA可能传递了记忆信息。通过注射RNA,C组海蜗牛表现出了与A组相似的防御性反应,说明RNA在记忆形成中可能起到了关键作用。
(4)分析图3,F组(注射DNMT的溶剂)的含量高于E组(注射DNA甲基化抑制剂),说明DNA甲基化通常与基因表达的抑制有关,RNA可能通过抑制甲基化来促进特定基因的表达,揭示了这种记忆的形成机制可能与表观遗传有关RNA可能通过抑制DNA的甲基化。
(5)实验一和实验二主要探讨了电击训练和RNA注射对海蜗牛防御性反应的影响,实验三则进一步研究了RNA与DNA甲基化的关系。这些实验揭示了记忆形成的可能机制,并为未来的研究提供了方向,基于上述实验,可以提出进一步实验探究的问题:RNA中的哪些具体分子或序列在记忆传递中起关键作用? 或者 DNA甲基化抑制剂对记忆形成的影响机制是什么? 这些问题可以进一步揭示记忆形成的分子机制。
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