内容正文:
2.2 神经冲动的产生和传导
1.某种有机磷农药能使突触间隙中的乙酰胆碱酯酶(分解乙酰胆碱)活性受抑制,某种蝎毒会抑制Na+通道的打开。如图表示动作电位传导的示意图,其中a为突触前膜,b为突触后膜。下列叙述错误的是( )
A.轴突膜处于④状态时,Na+内流且不需要消耗ATP
B.③→②的过程中,轴突膜Na+通道大量开放
C.若使用该种有机磷农药,则在a处仍能释放乙酰胆碱
D.若使用该种蝎毒,则不能引起b处形成动作电位
2.信息经突触传递时存在一定的时间延迟,称突触延搁。图1中两点距离ab=cd,分别在a、b、c、d点给予适宜强度的电刺激,图2中①~③表示测得的其中部分电流表指针偏转情况。下列相关叙述错误的是( )
A.刺激a点或b点,电流表指针的偏转情况均为①
B.②不同于①,是因为化学信号传递速度小于电信号
C.刺激d点,右侧电流表指针的偏转情况为③
D.刺激图1最左侧神经元上某一点,左侧电流表指针可能不偏转
3.兴奋—收缩耦联指的是肌细胞产生动作电位的兴奋过程和肌细胞收缩的机械过程联系起来的中介过程(如图),其主要步骤:电兴奋通过T管系统传向肌细胞的深处,在三联管结构处将信息传递至L管,Ca2+释放通道释放Ca2+,引起收缩蛋白收缩。释放的Ca2+借助L管上的钙泵(Ca2+依赖式ATP酶)进行回收。下列相关叙述错误的是( )
A.图中的三联管结构是一种特殊的突触结构
B.神经—肌肉接头实现电信号到化学信号再到电信号的转换
C.兴奋时,肌细胞膜内侧的电位表现为正电位
D.静息状态时,L管外侧的Ca2+浓度低于内侧
4.离子通道又称“门通道”,是各种无机盐离子跨膜被动运输的通路。根据“门”开关条件的不同,可分为电压门通道(膜电位的变化使通道蛋白构象发生改变,从而使离子通道开启或关闭)、配体门通道(细胞内外的某些配体,如神经递质,与通道蛋白结合,引起通道蛋白的构象改变,使通道开启或关闭)和应力激活通道(当质膜感受牵张刺激时,离子通道打开或关闭)三种类型。如图是神经—肌肉接头处传递神经冲动、刺激肌肉收缩过程中相关离子通道先后开放和关闭的示意图(各门通道开放顺序以数字标注)。下列说法错误的是( )
A.通道X和通道Z属于电压门通道,通道Y属于配体门通道
B.神经末梢通过胞吐释放的乙酰胆碱,扩散到突触后膜与受体结合
C.离子通过离子通道时,与离子通道结合改变其空间构象
D.肌质网内Ca2+浓度比细胞质基质中Ca2+浓度高
5.测量与记录蛙坐骨神经受刺激后的电位变化过程如图①~③所示,其中②③的指针偏转到最大。下列叙述错误的是( )
A.若刺激点位于图①甲电极的左侧,电位变化过程为①②①③①
B.若刺激点位于图①甲、乙电极之间且靠近甲电极处,电位变化过程为①③①②①
C.图③中甲电极处的电位为动作电位,乙电极处的电位为静息电位
D.静息状态如图①所示,甲、乙处发生K+外流,且方式为协助扩散
6.图甲是记录蛙坐骨神经动作电位的实验示意图。在图示位置给予一个适宜电刺激,可通过电极1和2在电位记录仪上记录到如图乙所示的电位变化。如果在电极1和2之间的M点阻断神经动作电位的传导,给予同样的电刺激时记录到的电位变化图是( )
A. B.
C. D.
7.医学研究表明,抑郁症与单胺类神经递质传递功能下降有关。单胺氧化酶是一种单胺类神经递质的降解酶,单胺氧化酶抑制剂(MAOID)是目前常用的一种抗抑郁药。下图是正在传递兴奋的突触结构的局部放大示意图。据图分析,下列说法正确的是( )
A.MAOID能增加突触间隙的单胺类神经递质浓度
B.细胞X释放的单胺类神经递质需经血液运输发挥作用
C.细胞Y的轴突末梢有大量突起,有利于附着更多的蛋白M
D.单胺类神经递质与蛋白M结合后,将导致细胞Y膜内电位由正变负
8.阈电位是指能够引发动作电位的临界电位值,如图所示,静息电位和阈电位的差值越小,细胞越易产生动作电位,兴奋性越高。研究发现胞外Ca2+浓度增高,可减小细胞质膜对Na+的通透性,使阈电位上移,细胞兴奋性下降;相反,当胞外Ca2+浓度降低,可使阈电位下移,细胞兴奋性提高。下列说法正确的是( )
A.动作电位主要由Na+内流造成,降低细胞质膜对Na+的通透性细胞更容易产生动作电位
B.哺乳动物血液中Ca2+浓度较低时会出现抽搐的症状,可能与细胞的兴奋性提高有关
C.突触前膜释放的神经递质一定能够使突触后膜的电位达到阈电位水平
D.如果适当降低细胞外K+的浓度,则也可以提高细胞的兴奋性
9.科学家以蛙的坐骨神经为实验材料,对其进行冷却阻滞处理,随后检测坐骨神经上的膜内电位变化,结果如图所示。下列分析错误的是( )
A.图中冷却阻滞的位置最好位于坐骨神经的轴突上,且坐骨神经应置于生理盐水中
B.该实验证明兴奋在神经纤维上双向传导,但不能证明兴奋在神经元间单向传递
C.冷却阻滞处理后,距离电刺激位置右侧越远的位点的兴奋强度越弱
D.推测冷却阻滞主要通过影响坐骨神经上Na+的内流来影响神经纤维的兴奋
10.γ-氨基丁酸和某种局部麻醉药在神经兴奋传递过程中的作用机理分别如图1和图2所示。此种局部麻醉药单独使用时不能通过细胞膜,只有与辣椒素同时注射才会发生如图2所示的效果。下列分析不正确的是( )
A.该局部麻醉药作用于突触后膜的Na+通道,促进Na+内流,从而促进突触后膜产生兴奋
B.γ-氨基丁酸与突触后膜的受体结合,促进Cl-内流,从而抑制突触后膜产生兴奋
C.分析图示可知,该种局部麻醉药和γ-氨基丁酸的作用机理不一致
D.神经细胞兴奋时,膜外由正电位变为负电位,膜内由负电位变为正电位
11.钠钾离子泵位于动物细胞的细胞膜上,钠钾离子泵通过磷酸化和去磷酸化过程发生空间结构的变化,导致其与Na+、K+的亲和力发生变化(如图所示)。钠钾离子泵还具有ATP水解酶的活性。下列有关分析正确的是( )
A.钠钾离子泵只在静息膜电位产生的时候工作
B.钠钾离子泵的磷酸化过程只为Na+运出细胞提供能量
C.钠钾离子泵从细胞内泵出2个Na+,而从膜外泵入3个K+
D.钠钾离子泵和钠钾离子通道在化学本质上是一样的
12.已知心率与多种离子的跨膜运输有关.当心肌细胞产生动作电位时,除Na+、K+通道变化外,Ca2+通道开放,Ca2+顺浓度梯度内流.如图是血钙对心室肌细胞动作电位的影响和主要离子流动示意图,下列相关叙述错误的是( )
A.0期形成的原因是Na+通道打开Na+内流
B.2期膜电位下降缓慢的原因是Ca2+内流减缓了K+外流对电位的影响
C.整个变化过程中细胞内的K+浓度均高于细胞外
D.高血钙会使心肌细胞膜外负电位从产生到恢复所需的时间变长
13.多巴胺是一种神经递质,和人的情欲、感觉有关,它能传递兴奋及开心的信息,毒品可卡因会使脑区的结构和功能发生变化。如图是突触间隙中的可卡因作用于多巴胺转运蛋白后的示意图(箭头越粗表示转运速率越快,反之则越慢)。下列有关说法正确的是( )
A.多巴胺从突触前膜释放后与突触后膜结合并进入突触后神经元
B.突触后膜上的多巴胺受体与多巴胺结合后,会使其Cl-通道打开
C.多巴胺在突触间隙扩散需要能量
D.多巴胺的回收会被可卡因阻碍,导致有关中枢持续兴奋
14.兴奋在神经纤维上的传导与神经细胞膜上离子通道通透性的改变有关。下图中曲线1表示兴奋在神经纤维上传导时的膜电位变化,曲线2和3表示在兴奋传导过程中两种离子通道通透性相对值的变化。回答下列问题:
(1)兴奋在神经纤维上的传导形式是_______________________,兴奋的传导方向和膜____________(填“内侧”“外侧”或“内外两侧”)的局部电流方向一致。
(2)简要叙述静息电位产生的机制:_______________________________________________________________________________________________________________________。若提高外界溶液中K+的浓度,A点位置会______________(填“上移”“下移”或“不变”)。
(3)曲线2代表___________通道的通透性变化,曲线3代表________________通道的通透性变化。
(4)为了探究兴奋在神经纤维上的传导是双向的还是单向的,某兴趣小组做了以下实验:取新鲜的神经—肌肉标本(实验期间用生理盐水湿润标本),设计了下面的实验装置图,C点位于两电极的正中心,也是A点至神经一肌肉接头的中心点。指针偏转方向与电流方向一致。
电刺激C点,若观察到______________________________________________________,则说明兴奋在神经纤维上的传导是双向的。除刺激C点外,还可选择电刺激图中的________点,也可以达到实验目的。
15.取指血是血常规检查的常用方法。如图表示某同学在医院取指血时,兴奋的传导和传递的过程,请回答有关问题:
(1)刺激图甲中的④,结合图乙分析此处的电位发生的变化是________,该变化是由________引起的。
(2)刺激图甲中的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,该过程中神经递质只能由________(填图丙中的数字)释放,作用于________(填图丙中的数字),所以兴奋在③处的传递具有________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,请你简述实验思路及结果预测。
实验思路:________________。
结果预测:________________。
答案以及解析
1.答案:B
解析:⑤→④→③为动作电位的形成过程,所以轴突膜处于④状态时,Na+通道大量开放,Na+内流为顺浓度梯度,不需要消耗ATP,A正确;由题图可知,③→②→①为恢复静息电位的过程,所以③→②过程中,轴突膜K+通道大量开放,K+外流,Na+通道关闭,B错误;该种有机磷农药能使突触间隙中的乙酰胆碱酯酶活性受抑制,但不影响a处释放乙酰胆碱,C正确;某种蝎毒会抑制Na+通道的打开,故使用该种蝎毒后,不能引起b处Na+内流,即不能形成动作电位,D正确。
2.答案:A
解析:左侧电流表两电极在同一神经纤维上,而右侧电流表两电极分别在突触两侧的神经元上,故刺激a点或b点,左侧电流表指针偏转情况如图2中①,右侧电流表指针偏转如图2中②,A错误;对比②与①,都是发生两次方向相反的偏转,但是②的两次偏转间隔时间长于①,结合题干信息可知这是因为突触间化学信号传递速度小于电信号,B正确;刺激d点,由于神经递质只能从突触前膜释放,作用于突触后膜,兴奋单向传递,因此只有右侧电流表指针偏转一次,情况为③,C正确;刺激图1最左侧的神经元上电流表两个电极的中点时,兴奋同时传到左侧电流表两电极,其指针不偏转,D正确。
3.答案:A
解析:由题图可知,图中的T管是部分肌细胞膜内陷至肌细胞深处形成的结构,T管与其两侧的L管共同构成三联管结构,不是突触结构,A错误。神经一肌肉接头是一种特殊的突触结构,故神经—肌肉接头能实现电信号→化学信号→电信号的转换,B正确。兴奋时,肌细胞膜内侧的电位由负电位变为正电位,C正确。由“释放的Ca2+借助L管上的钙泵(Ca2+依赖式ATP酶)进行回收”可知,Ca2+以主动运输的方式被L管回收,此时L管外侧的Ca2+浓度低于L管内侧;静息状态时,Ca2+释放通道不会向L管外释放Ca2+,则L管外侧Ca2+浓度更低,即L管外侧的Ca2+浓度低于L管内侧,D正确。
4.答案:C
解析:分析题图:通道X、Z通过膜电位的变化使通道蛋白构象发生改变,为电压门通道;通道Y通过神经递质与通道蛋白结合,引起通道蛋白的构象改变,为配体门通道,A正确。乙酰胆碱属于神经递质,神经末梢通过胞吐释放神经递质至突触间隙,神经递质扩散到突触后膜与受体结合,B正确。离子通过离子通道时,不会与离子通道结合,离子通道空间构象不会改变,C错误。肌质网中的Ca2+通过Ca2+通道进入细胞质基质,其运输方式是协助扩散(物质顺浓度梯度运输),说明肌质网内Ca2+浓度比细胞质基质中Ca2+浓度高,D正确。
5.答案:A
解析:图①表示静息状态,甲、乙处K+通过协助扩散的方式外流,D正确。当电表的两个电极均置于神经纤维外侧时,兴奋传到哪个电极,电表指针就往哪个电极方向偏,图②中电表指针向右偏转到最大,说明兴奋正好传至乙电极处;图③中电表指针向左偏转到最大,说明兴奋正好传至甲电极处,甲电极处的电位为动作电位,乙电极处的电位为静息电位,C正确。若刺激点位于图①甲电极的左侧或甲、乙电极之间且靠近甲电极处,甲处先兴奋,接着恢复静息电位(③、①);乙处后兴奋,接着恢复静息电位(②、①),即电位变化过程为①③①②①,A错误,B正确。
6.答案:B
解析:在M点阻断神经动作电位的传导,兴奋只能传导至电极1,无法传至电极2,只记录到一个方向的电位变化,对应的图形应是图乙中的前半段,B符合题意。
7.答案:A
解析:A、MAOID是单胺氧化酶抑制剂,能抑制单胺类神经递质的降解,从而增加突触间隙的单胺类神经递质浓度,A正确;
B、细胞X释放的单胺类神经递质经组织液扩散至突触后膜发挥作用,不需要经血液运输,B错误;
C、细胞Y是突触后神经元,其树突末梢或细胞体有大量突起,有利于附着更多的蛋白M,轴突末梢是突触前膜,C错误;
D、单胺类神经递质与蛋白M结合后,会导致细胞Y膜内电位由负变正,产生动作电位,D错误。
故选A。
8.答案:B
解析:动作电位的形成是Na+内流的结果,降低细胞质膜对Na+的通透性,细胞兴奋性降低,不易产生动作电位,A错误;哺乳动物血液中Ca2+浓度较低时可使阈电位下移,细胞兴奋性提高,可能会出现抽搐的症状,B正确;神经递质有兴奋性神经递质和抑制性神经递质,若突触前膜释放抑制性神经递质,则不能使突触后膜的电位达到阈电位水平,C错误;降低细胞外K+的浓度会使静息电位下移,增大静息电位和阈电位的差值,细胞兴奋性降低,D错误。
9.答案:B
解析:A、图中冷却阻滞的位置最好位于坐骨神经的轴突上,因为神经纤维是由长的轴突以及套在外膜的髓鞘组成的,实验中坐骨神经应始终置于生理盐水中,而生理盐水是细胞外液的等渗溶液,能保证坐骨神经的活性,A正确;
B、结合图示可知,本研究只研究了一个方向的兴奋的传导,不能证明神经纤维上兴奋传导是双向的,B错误;
C、图中结果显示,冷却阻滞处理后,距离电刺激位置越远的位点膜内电位变化越小,因而兴奋强度越弱,C正确;
D、图中结果显示,冷却阻滞处理后,距离电刺激位置越远的位点的兴奋强度越弱,所以冷却阻滞影响细胞膜上钠离子通道的开放,通过影响钠离子的内流来影响神经纤维的兴奋,D正确。
故选B。
10.答案:A
解析:分析图1可知,γ-氨基丁酸属于抑制性神经递质,γ-氨基丁酸与突触后膜的受体结合,促进Cl⁻内流,加大了神经细胞膜外正内负的电位差,抑制突触后膜产生兴奋。图2显示,该局部麻醉药作用于突触后膜的Na+通道,阻碍Na+内流,从而抑制突触后膜产生兴奋。根据以上分析可知,该种局部麻醉药和γ-氨基丁酸的作用机理不一致。
11.答案:D
解析:根据题图,ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾离子泵上,导致钠钾离子泵的空间结构发生变化,Na+被排出细胞,此过程需要ATP提供能量,运输方式是主动转运;然后胞外的K+结合上去,其结合能导致磷酸基团脱落,恢复钠钾离子泵的空间结构,如此循环重复,钠钾离子泵持续工作维持神经细胞膜内外的Na+、K+浓度差,A错误。钠钾离子泵的磷酸化过程能为Na+运出细胞和K+运入细胞提供能量,B错误。钠钾离子泵从细胞内泵出3个Na+,而从膜外泵入2个K+,C错误。钠钾离子泵和钠钾离子通道在化学本质上是一样的,都是蛋白质,D正确。
12.答案:D
解析:由图可知,高血钙、血钙正常、低血钙三种条件下,2期的时间长短关系为高血钙血钙正常低血钙,D错误。
故选D。
13.答案:D
解析:多巴胺(神经递质)与突触后膜上的受体结合,但不进入突触后神经元,A错误;多巴胺为兴奋性神经递质,与突触后膜上的受体结合后,会使突触后膜对Na+的通透性增强,B错误;多巴胺(神经递质)在突触间隙扩散不需要能量,C错误;根据题图可知,突触间隙中的可卡因作用于多巴胺转运蛋白,使多巴胺转运速率减慢,阻碍多巴胺被突触前膜回收,使突触间隙中多巴胺的量增加,导致有关中枢持续兴奋,D正确。
14.答案:(1)电信号/神经冲动;内侧
(2)神经细胞膜外的K+浓度低于膜内,静息时,神经细胞膜主要对K+有通透性,造成K+外流,使膜外的阳离子浓度高于膜内,细胞膜两侧电位表现为外正内负;上移
(3)Na+;K+
(4)肌肉收缩且电表不偏转;B或D
解析:(2)静息电位的产生主要与K+外流有关,膜内外K+浓度差越大,静息电位绝对值越大。提高外界
溶液中K+的浓度,膜内外K+浓度差会变小,导致静息电位绝对值变小,A点上移。
(3)题干信息:曲线1表示兴奋在神经纤维上传导时的膜电位变化,曲线2和3表示在兴奋传导过程中两种离子通道通透性相对值的变化。分析可知,曲线1上AC段形成动作电位,动作电位形成时Na+通道开放,之后恢复静息电位,K+通道开放,故曲线2代表Na+通道的通透性变化,曲线3代表K+通道的通透性变化。
(4)假设实验结论成立,推断实验结果。若兴奋在神经纤维上双向传导,刺激C点,兴奋可沿神经纤维传导引起肌肉收缩;兴奋同时到达电表的两个电极,电表指针不偏转。如下图所示:
假设兴奋单向传导
假设兴奋双向传导
刺激A点
兴奋先后到达电表两极,电表指针偏转2次,肌肉收缩
刺激B点
电表指针偏转1次,肌肉收缩
电表指针偏转2次,肌肉收缩
刺激D点
电表指针偏转1次,肌肉收缩
电表指针偏转2次,肌肉收缩
刺激A点不能区分兴奋的传导是双向还是单向的,而刺激B点或D点可以。
15.答案:(1)膜电位由内负外正变为内正外负(或由静息电位变为动作电位);Na+内流
(2)4;6;单向传递
(3)刺激图甲中的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;刺激②,B的指针发生偏转;刺激④,A的指针不发生偏转
解析:(1)题图甲中的④是传出神经,未受刺激时膜两侧的电位为内负外正,即静息电位,受到刺激后膜两侧的电位为内正外负,即动作电位,所以刺激图甲中的④,④处的电位发生的变化是由内负外正变成内正外负(或由静息电位变成动作电位),动作电位是Na内流引起的。
(2)刺激题图甲中的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。因为题图甲中的③是突触(图内为该突触的放大图),兴奋在突触处的传递是通过神经递质完成的,且神经递质只能由突触前膜(题图丙中的4)释放,作用于突触后膜(题图丙中的6),所以兴奋在③处的传递具有单向传递的特点(题图甲中兴奋由右向左传递)。
(3)验证第(2)小题中兴奋在突触处的传递是单向的,具体实验思路及结果预测见答案。
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