内容正文:
第2章第3节 神经冲动的产生和传导
基础巩固
1.下图是反射弧的模式图,其中a、b、c、d、e表示反射弧的组成部分,Ⅰ、Ⅱ表示突触的组成部分。下列说法错误的是 ( )
A.兴奋在结构c和结构b上的传导速度不同
B.正常机体内,兴奋在b上的传导是单向的
C.反射弧的五个部分都能接受刺激并产生兴奋
D.Ⅱ处的信号变化是电信号→化学信号→电信号
2.以枪乌贼的粗大神经纤维作为实验材料,测定其受刺激后的电位变化过程,如下图所示,图中箭头表示电流方向。下列说法错误的是( )
A.在a点左侧刺激,依次看到的现象是④②④③④
B.在b点右侧刺激,依次看到的现象是④③④②④
C.在a、b两点中央刺激,依次看到的现象是④①④
D.在a、b两点中央偏左刺激,依次看到的现象是④③④②④
3.下列与人体神经调节有关的叙述,错误的是( )
A.缺氧不影响肽类神经递质的合成与释放
B.肌细胞的细胞膜上有神经递质的受体
C.神经纤维上的电信号可引起突触前膜释放神经递质
D.神经递质可将突触前神经元的兴奋传递给突触后神经元
4.图1为具有生物活性的蛙坐骨神经—腓肠肌标本,图2为在蛙坐骨神经腓肠肌标本的ab区间接入一个电表后,刺激某一位置后电表的变化实验结果图。下列叙述正确的是( )
图1
图2
注:坐骨神经和腓肠肌接触的部位相当于突触结构。
A.根据图2结果可判断刺激位点可能在b点右侧
B.在蛙坐骨神经上给予适宜强度的刺激,腓肠肌便会产生收缩反射
C.若给予腓肠肌一个适宜强度的刺激,腓肠肌会收缩且电表会发生2次方向相反的偏转
D.若将图2中a处的电表接头转移到腓肠肌表面(没有刺激发生),电表指针可能马上发生偏转
5.下图为反射弧结构的示意图,下列相关叙述正确的是 ( )
A.反射弧仅由神经元构成,是完成反射的结构基础
B.图中轴突末梢有大量突起,有利于附着更多神经递质受体
C.兴奋由c向b传导的过程中,涉及不同信号的转换
D.兴奋沿神经纤维的传导依赖于Na+通道的顺序打开
6.人脑内有一种“沉默突触”,它具有突触结构,但没有信息传递的功能。你推测最不可能的原因是( )
A.突触小体中没有突触小泡
B.突触前膜无法释放神经递质
C.突触间隙不存在水解神经递质的酶
D.突触后膜缺乏相应的受体
7.兴奋性神经递质多巴胺参与奖赏、学习、情绪等大脑功能的调控,可卡因能对大脑造成不可逆的损伤。下图是突触间隙中的可卡因作用于多巴胺转运体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)。下列相关说法错误的是( )
A.多巴胺通过多巴胺转运体的协助释放到突触间隙中
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体回收到突触小体
D.可卡因阻碍多巴胺的回收,会使大脑有关中枢持续兴奋
8.乙酰胆碱可作为兴奋性神经递质,其合成与释放如下图所示。据图回答下列问题。
(1)图中A- C表示乙酰胆碱,在其合成时,能循环利用的物质是 (填“A”“C”或“E”)。除乙酰胆碱外,生物体内的多巴胺和一氧化氮 (填“能”或“不能”)作为神经递质。
(2)当兴奋传到神经末梢时,图中突触小泡内的A- C通过 这一跨膜运输方式释放到 ,再到达突触后膜。
(3)若由于某种原因使D酶失活,则突触后神经元会表现为持续 。
9.下图甲是反射弧结构模式图,a、b分别是放置在传出神经和骨骼肌上的电极,用于刺激神经和骨骼肌;c是放置在传出神经上的电表,用于记录神经兴奋电位变化;d为神经与肌细胞接头部位,是一种突触。请分析并回答下列问题。
图甲
图乙
(1)用a刺激神经,产生的兴奋传到骨骼肌引起的收缩 (填“属于”或“不属于”)反射。
(2)用a刺激神经,c测到的电位变化如图乙所示。膜电位从③变化到④时,膜上打开的离子通道是 。
(3)正常时,分别用a、b刺激神经和骨骼肌,会引起骨骼肌收缩。某同学用a刺激神经,发现骨骼肌不收缩,为探究骨骼肌不收缩的原因,该同学利用图甲中的反射弧,设计了如下实验方案。请根据该实验步骤预测现象及结论(注:只考虑一个部位受损)。
第一步,用a刺激神经,观察c的电位变化和骨骼肌是否收缩。如果 ,则说明传出神经受损;如果 ,则要继续往下做实验。
第二步,用b刺激骨骼肌,观察骨骼肌是否收缩。如果 ,则说明部位d受损;如果 ,则说明骨骼肌受损。
拓展提高
1.将完好的某动物神经元浸泡在任氏液(模拟细胞外液)中进行实验,下图中A、B为神经元膜外侧的两处位置。下列说法正确的是( )
A.静息状态时,可测得A、B两处的电位不相等
B.静息状态时,膜两侧没有离子进出
C.B处兴奋时,与任氏液相比,细胞内Na+浓度高
D.若阻断Na+内流,刺激后,A、B两处均不能产生兴奋
2.某神经纤维在产生动作电位的过程中,Na+、K+通过离子通道的流动造成的跨膜电流如下图所示(内向电流是指阳离子由细胞膜外向膜内流动,外向电流则相反)。下列说法正确的是( )
A.A点之前神经纤维膜内外没有阳离子的流动
B.AB段Na+通道开放,BC段Na+通道关闭
C.C点时神经纤维的膜内电位等于0
D.CD段K+排出细胞不需要消耗ATP
3.下图是甲、乙、丙三个神经元(部分)构成的突触结构。神经元兴奋时,Ca2+通道开放,使Ca2+内流,触发突触小泡前移并释放神经递质。下列叙述错误的是( )
A.引起甲神经元膜上Ca2+通道打开的原因是膜电位变化
B.若适度增加细胞外液中的Na+浓度,甲神经元兴奋时,乙神经元膜电位变化幅度增大
C.若图中乙神经元兴奋,会引起丙神经元兴奋
D.若对甲神经元施加钙离子通道阻断剂,受刺激时,乙神经元膜电位不发生变化
4.下图是脊髓前角运动神经元和闰绍细胞(抑制类神经元)共同支配肌肉收缩的示意图。下列叙述正确的是( )
A.只要在a处给予足够强的刺激,就能引起肌肉的反射行为
B.兴奋可以从b传到a,不可以从a传到b
C.c释放的神经递质会抑制d神经元的兴奋
D.神经冲动经过图示环式传递后可以及时停止,以防止神经元过度兴奋
5.肌肉的运动受传出神经支配,传出神经末梢与肌细胞的接触部位类似于突触,称为“神经—肌肉接头”。肌细胞中肌丝的滑行导致肌细胞的收缩或舒张,肌浆网(特化的内质网)具有储存、释放和回收Ca2+的功能,触发和终止肌丝滑行的关键是肌浆中Ca2+的浓度高低。图1是“神经—肌肉接头”的示意图,其中①~⑤表示有关结构,图2是肌浆网释放Ca2+的两种机制示意图。请回答下列问题。
图1
图2
(1)图1中“神经—肌肉接头”属于反射弧中的 ,①属于神经元的 。
(2)兴奋传导到图1中的②处时,引起 前移并释放神经递质,与肌细胞膜上的特异性受体结合,导致肌细胞兴奋,此时肌细胞膜电位变化是 。
(3)研究发现,当肌浆中Ca2+的浓度高于阈值时,将刺激肌丝滑行,导致肌细胞收缩。图2甲中,刺激肌丝引起肌细胞收缩的Ca2+来源有 、
。
(4)将离体的骨骼肌细胞放在无Ca2+的培养液中,给予适宜的刺激,骨骼肌细胞能正常收缩,由此可推测,骨骼肌细胞的肌浆网释放Ca2+的机制是图2中的 类型。
挑战创新
科学研究表明,细胞外液中的K+浓度会影响神经纤维静息电位的大小,而细胞外液中的Na+浓度对其几乎无影响,但会影响受刺激后神经纤维膜电位的变化幅度和速率。请根据以下提供的材料和用具设计实验证明,要求写出实验思路,预测并分析实验结果。
材料和用具:测量电位变化的仪器、刺激器、生理状态一致的枪乌贼离体神经纤维若干、正常海水、低K+海水、高K+海水、低Na+海水、高Na+海水等。(注:不同海水的渗透压相等,但K+或Na+浓度不同)
(1)实验思路
① ;
② ;
③ 。
(2)预测实验结果
①在不同K+浓度的海水中,按静息电位绝对值由大到小排序,顺序是 。
②在下面的坐标系中画出不同Na+浓度海水中枪乌贼离体神经纤维受刺激后的膜电位变化曲线(假设在正常海水中静息电位是-70 mV)。
(3)分析预测结果
①在不同K+浓度的海水中,静息电位如此排序,这是因为在不同K+浓度的海水中, 不同,造成静息电位不同。
②在不同Na+浓度的海水中,神经纤维受刺激后的膜电位变化曲线呈现上图中所示结果,是因为在不同Na+浓度的海水中, 不同,造成电位变化的幅度和速率不同。
第2章第3节 神经冲动的产生和传导
基础巩固
1.D
分析题图可知,b表示传出神经,c表示神经中枢,Ⅰ是突触前膜,Ⅱ是突触后膜。兴奋在b(传出神经)上以电信号的形式传导,c(神经中枢)中有突触,突触部位发生电信号→化学信号→电信号的转化,因此,兴奋在b上的传导速度比在c上的传导速度快,A项正确。兴奋在反射弧中只能单向传递,B项正确。反射弧的五个部分都能接受刺激并产生兴奋,C项正确。Ⅱ是突触后膜,Ⅱ处的信号变化是化学信号→电信号,D项错误。
2.D
如果刺激点在a、b两点的中央偏左,则a点先兴奋,电位变化如题图②所示情况,b点后兴奋,电位变化如题图③所示情况,因此依次看到的现象是④②④③④,D项错误。
3.A
肽类神经递质的合成与释放需要能量,缺氧能通过影响细胞的有氧呼吸过程而影响能量的产生,A项错误。
4.D
兴奋在神经纤维上可双向传导,但在神经元之间只能单向传递。题图2中电表指针先向左偏后向右偏,说明刺激位点可能在a点左侧,A项错误。在蛙坐骨神经上给予一个适宜刺激,腓肠肌便会发生收缩,由于没有经过完整的反射弧,所以不能称为反射,B项错误。若给腓肠肌一个适宜刺激,则腓肠肌会收缩,由于兴奋不能从腓肠肌传递给坐骨神经,所以电表指针不会发生偏转,C项错误。若将题图2中a处的电表接头转移到腓肠肌表面(没有刺激发生),由于腓肠肌细胞和神经细胞膜上的正电位大小可能不同,即两电极之间存在电位差,所以电表指针可能马上发生偏转,D项正确。
5.D
反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分构成,其中感受器和效应器不一定是神经元,A项错误。神经细胞的轴突末梢形成突触前膜,释放神经递质,神经递质的受体位于突触后膜,B项错误。由题图可知,b位于传入神经上,c位于传出神经上,因此兴奋只能由b向c传导,不能由c向b传导,C项错误。兴奋在神经纤维上传导时,兴奋部位的电位变化会诱导相邻未兴奋部位Na+通道的打开,相邻未兴奋部位的Na+快速内流,使得电位出现反转形成动作电位,并依次进行,形成局部电流,此过程中Na+通道按顺序打开,D项正确。
6.C
“沉默突触”只有突触结构而没有信息传递功能,由此推断,可能是缺少神经递质,或者突触后膜缺乏相应受体。若突触小体中没有突触小泡,则不会储存神经递质,无法传递神经冲动,A项不符合题意。若突触前膜无法释放神经递质,则无法传递神经冲动,B项不符合题意。若突触间隙不存在水解神经递质的酶,则会导致神经递质持续发挥作用,C项符合题意。若突触后膜缺乏相应的受体,则神经递质无法发挥作用,D项不符合题意。
7.A
多巴胺是一种神经递质,突触小泡利用膜的流动性,通过胞吐的方式将多巴胺释放到突触间隙中,A项错误。由题干信息可知,多巴胺能引起突触后神经元兴奋,故其作用于突触后膜使其对Na+的通透性增强,B项正确。由题图可知,多巴胺发挥作用后被多巴胺转运体回收到突触小体,C项正确。由题图可知,可卡因与突触前膜上多巴胺转运体结合后,多巴胺的转运速率明显减小,可见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使大脑有关中枢持续兴奋,D项正确。
8.(1)C 能
(2)胞吐 突触间隙
(3)兴奋
(1)由题图可知,突触小泡内释放的A-C是神经递质,作用于突触后膜后分解为A和C,C穿过突触前膜进入突触小体内被重复利用。生物体内的多巴胺和一氧化氮也能作为神经递质。(2)神经递质通过胞吐的方式释放到突触间隙,再通过扩散作用到达突触后膜。(3)题图中A-C表示乙酰胆碱,作为兴奋性神经递质作用于突触后膜后会在D酶的作用下分解,若D酶失活,则突触后神经元会表现为持续兴奋。
9.(1)不属于
(2)K+通道
(3)在c处不能记录到电位变化,骨骼肌不收缩 在c处记录到电位变化,骨骼肌不收缩 骨骼肌收缩 骨骼肌不收缩
(1)刺激传出神经引起骨骼肌收缩不属于反射,因为反射需要经过完整的反射弧。(2)题图乙中③→④是兴奋后的恢复过程,此时K+外流。(3)若传出神经受损,则刺激a处,c处不能测得电位变化;若骨骼肌受损,则刺激b处,骨骼肌不收缩。
拓展提高
1.D
静息状态时,K+外流形成内负外正的静息电位,由于A、B两处均位于神经元膜外,无电位差,即A、B两处的电位相等,A项错误。静息电位是由于K+外流形成的,故静息状态时,膜两侧有离子进出,B项错误。B处兴奋时,Na+内流,运输方式为协助扩散,即从高浓度向低浓度运输,所以与任氏液相比,细胞内Na+浓度低,C项错误。如果阻断了Na+内流,则刺激A、B两处都不会产生兴奋,D项正确。
2.D
据图分析可知,A点之前神经纤维处于静息状态,此时有K+外流,A项错误。AB段与BC段均是内向电流,此时Na+通道都开放,B项错误。C点时神经纤维处于动作电位,此时膜内为正电位,膜外为负电位,所以其膜内电位大于0,C项错误。CD段K+通过K+通道由高浓度到低浓度排出细胞,是协助扩散,不需要消耗ATP,D项正确。
3.C
神经递质只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜上,根据突触小泡的移动方向可以判断,兴奋的传递方向是甲→乙→丙。兴奋传递到甲神经元时,引起膜电位发生变化,使甲神经元膜上的Ca2+通道打开,细胞外液中的Ca2+进入细胞,A项正确。若适度增加细胞外液中的Na+浓度,会使甲神经元兴奋时产生的动作电位增大,从而引起乙神经元膜电位变化幅度增大,B项正确。乙神经元兴奋时释放的是抑制性神经递质,故乙神经元兴奋会导致丙神经元受到抑制,C项错误。若甲神经元上的Ca2+通道被阻断,乙酰胆碱不能正常释放,受刺激时,乙神经元膜电位不发生变化,D项正确。
4.D
图中反射弧的结构不完整,故在a处给予足够强的刺激,引起肌肉收缩的反应,不属于反射行为,A项错误。神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜,突触处的兴奋传递是单向的,故兴奋可以从a传到b,不可以从b传到a,B项错误。由题图可知,c释放的神经递质是兴奋性神经递质,会促进d神经元兴奋,C项错误。根据题意,闰绍细胞兴奋时能释放抑制性神经递质,因此神经冲动经过图示环式传递后可能会终止,以防止神经元过度兴奋,实现对肌肉运动的精准控制,D项正确。
5.(1)效应器 轴突
(2)突触小泡 由外正内负变成外负内正
(3)肌浆网释放 细胞外通过Ca2+通道内流
(4)乙
挑战创新
(1)①将枪乌贼离体神经纤维均分成5组,分别放到正常海水、低K+海水、高K+海水、低Na+海水、高Na+海水中 ②一段时间后,分别测量、记录枪乌贼离体神经纤维的静息电位 ③分别给予这5组枪乌贼离体神经纤维相同的适宜刺激,再测量、记录枪乌贼离体神经纤维的电位变化
(2)①低K+海水>正常海水>高K+海水 ②见下图。(绘图提示:三条曲线起点基本相同,低Na+海水与正常海水相比,电位变化幅度要小,上升的速率要慢,恢复的时间要更长,高Na+海水则相反)
(3)①K+外流的量 ②Na+内流的量和速率
动物生理实验一般要对生物材料的初始状态进行测定,而神经纤维的初始状态一般指静息状态。静息电位的大小取决于细胞内外的K+的浓度差,与Na+的浓度无关,而动作电位的大小取决于细胞内外的Na+的浓度差,与K+的浓度无关。
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