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第2章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导
素能提升课1 兴奋传导和传递
提升点1 电位测量与电流计指针偏转问题
01
提升点2 兴奋传导和传递特点的实验探究
02
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膜内外电位差/mV
+
2
时间/s
3
2
突触
3
1
B
E
A
浅仰芹
B
放大
局部放大
甲
局部
1
+++++++
++白+++
--于--
23
静息
兴奋
456
乙
丙
我仰
h
团结守纪勤学春 电位测量与电流计指针偏转问题
解答有关神经纤维上电位差变化曲线的试题，应从以下两点入手
1．看电极与细胞膜的位置关系，确定曲线的起点
(1)若两电极分别位于细胞膜两侧，则电位差不为0，曲线起于纵轴的正半轴或负半轴(如图1所示)。
(2)若两电极位于细胞膜同侧(都在内侧或都在外侧)，则电位差为0，曲线起于横轴(如图2、3所示)。
图1 图2 图3
图4
2．根据刺激位置分析曲线波动次数，图4中
(1)如果单独刺激a点、b点或d点，两个电流计均可以测到两次电位波动。
(2)如果刺激c点(c点位于电流计甲两电极的中点)，电流计甲测不到电位波动，电流计乙测到两次电位波动。
(3)如果刺激e点，电流计甲测不到电位波动，电流计乙测到一次电位波动。
1．将电流计的两个电极分别放置在神经纤维外的a、c两点，c点所在部位的膜已损伤，其余部位均正常。下图为刺激前后的膜电位变化，以下说法正确的是( )
A．神经纤维上损伤部位c点的膜外电位为正电位
B．兴奋传到b点时电流计的指针将向右侧偏转
C．兴奋的产生与细胞膜对K＋的通透性增加有关
D．结果表明兴奋在神经纤维上以化学信号的形式传导
B [神经纤维未受刺激时，膜外(a、c两点)为正电位，指针应该不偏转，但从图中可以看出，神经纤维未受刺激时，指针向右侧偏转，说明c点为负电位，A错误；兴奋传到b点时，a和c两点均为初始状态，没有发生膜电位变化，所以指针应向右侧偏转，B正确；神经纤维受到刺激时，细胞膜对Na＋的通透性增加，Na＋大量内流，产生兴奋，C错误；根据刺激前后电流计指针的偏转情况可推测兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导，D错误。]
2．以枪乌贼的巨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。图中箭头表示电流方向，当在a、b两点中央刺激时，不会出现的过程是( )
甲 乙 丙 丁
A．甲、丁 B．甲、丙
C．乙、丙 D．乙、丁
C [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内负外正，当某一部位受刺激时，神经纤维膜对Na＋通透性增加，Na＋内流，使得刺激点处膜两侧的电位表现为内正外负，该部位与相邻部位产生电位差而发生电荷移动，形成局部电流。在a、b两点中央刺激时，两极的变化是同步的，当两极同时兴奋时，如图甲所示；当两极同时恢复静息电位时，如图丁所示。因此，不会出现图乙和丙所示的变化过程。综上所述，C符合题意。]
3．如图是用甲、乙两个电流表研究神经纤维及突触上兴奋产生及传导的示意图。下列有关叙述错误的是( )
A．静息状态下，甲指针偏转，乙指针不偏转
B．刺激a处时，甲指针偏转一次，乙指针偏转两次
C．刺激b处时，甲指针维持原状，乙指针偏转一次
D．清除c处的神经递质，再刺激a处时，甲指针偏转一次，乙指针不偏转
D [甲电流表的两极分别位于膜外和膜内，乙电流表的两极均位于膜外，静息状态下，甲电流表膜外为正电位，膜内为负电位，甲指针偏转，而乙电流表两极没有电位差，不发生偏转，A正确；刺激a处时，兴奋传到甲电流表处时，指针偏转一次，兴奋分别传至乙电流表两极时，乙电流表发生两次方向不同的偏转，B正确；刺激b处时，由于兴奋在突触处传递的单向性，兴奋无法传递到左边的神经元，甲指针维持原状，乙指针偏转一次，C正确；清除c处的神经递质，再刺激a处时，兴奋无法传到右侧神经元，甲指针偏转一次，乙指针偏转一次，D错误。]
4．以枪乌贼的粗大神经纤维作材料，在神经纤维某处的细胞膜内外放置电极a和b(如图甲)，在图中M点给予一次适宜刺激，通过电表测量神经细胞膜内、外电位差(膜内外电位差＝膜外电位-膜内电位)。图乙中符合实验结果的曲线是( )
图甲
图乙
A．① B．② C．③ D．④
B [由图甲可以看出电表测量的是细胞内外的电位差，未兴奋时为静息电位，兴奋时为动作电位。a点兴奋前为静息电位，表现为外正内负，膜电位为正值；M点受到刺激，a点兴奋时为动作电位，表现为外负内正，膜电位为负值；a点兴奋后，动作电位恢复到静息电位，膜电位再变回正值，B正确。]
兴奋传导和传递特点的实验探究
1．基本思路
选刺激和测量的部位——在神经纤维上选一刺激点，用A表示，测量部位应选在刺激点两侧，用B和C表示。若在传出神经纤维上，可通过观察效应器的变化和另一侧的电位测量仪来确定传导方向；若在神经元之间，则在传入和传出神经上各选一点，用A′、B′表示，在A′处刺激，在B′处测电位变化，再反过来进行，通过两次结果来确定传递方向。
2．实验设计
(1)探究兴奋在神经纤维上的传导
①方法设计：电刺激上图中a处，观察A的变化，同时测量b处的电位有无变化。
②结果分析：若A有反应，且b处电位改变，说明兴奋在神经纤维上的传导是双向的；若A有反应而b处无电位变化，则说明兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
(2)探究兴奋在神经元之间的传递
①方法设计：先电刺激图中a处，测量c处的电位变化；再电刺激图中c处，测量a处的电位变化。
②结果分析：若两次实验的检测部位均发生电位变化，则说明兴奋在神经元间的传递是双向的；若只有一处发生电位变化，则说明兴奋在神经元间的传递是单向的。
5．中国寓言中有“火中取栗”的故事：猫从火中拿取板栗时，因火烧爪而快速缩回，虽然板栗拿到了，但爪子还是被烧了，而偷到的板栗却被猴子吃了。假设下图为“火中取栗”的反射弧示意图，回答有关问题：
(1)假设E是猫爪中的感受器，写出猫“火中取栗”时神经冲动的传导方向(用有关字母与箭头表示)：________________________。
(2)给你提供必要的实验用具，如电刺激设备、电位测量仪等，请设计实验方案，以探究兴奋在神经纤维上和在相邻两神经元之间的传递特点(是双向的还是单向的)，并预期可能的实验结果及结论。
a．验证兴奋在神经纤维上的双向传导。
方法步骤：_____________________________________________________
_______________________________________________________________。
结果和结论：___________________________________________________
_______________________________________________________________。
b．探究兴奋在神经元之间的传递。
方法步骤：______________________________________________________
_______________________________________________________________。
结果和结论：___________________________________________________
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
[解析] 判断感受器和效应器可根据突触结构判断，与传入神经相连的是感受器，与传出神经相连的是效应器。也可用电刺激法，刺激效应器会发生反应。
[答案] (1)E→D→C→B→A
(2)a．电刺激①处，观察A的变化，同时测量②处的电位有无变化 A有反应，且②处电位改变，证明兴奋在神经纤维上的传导是双向的
b．先电刺激①处，测量③处有无电位变化；再刺激③处，测量①处有无电位变化 若两次实验的检测部位均发生电位变化，说明兴奋在神经元之间的传递是双向的；若只有一处电位改变，则说明兴奋在神经元之间的传递是单向的
6．如图是神经元网络结构示意图，图中神经元①、②、③都是兴奋性神经元，且这些神经元兴奋时都可以引起下一级神经元或肌肉细胞的兴奋。和神经细胞一样，肌肉细胞在受到适宜的刺激后，也能引起细胞膜电位的变化。图中B处表示神经肌肉接头，其结构和功能与突触类似。请回答：
(1)给神经元①一个适宜刺激，在A处能记录到膜电位的变化。这是因为刺激使神经元①兴奋，引起其神经末梢释放的________进入________，随后与突触后膜上的________结合，导致神经元②兴奋。
(2)若给骨骼肌一个适宜刺激，在A处________(填“能”或“不能”)记录到膜电位的变化，原因是________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)若在A处给予一个适宜刺激，在C处________(填“能”或“不能”)记录到膜电位的变化，原因是_____________________________________________
_________________________________________________________________。
[解析] (1)给神经元①一个适宜刺激后，神经元①兴奋，引起其神经末梢释放的神经递质进入突触间隙，随后与突触后膜上的特异性受体结合，导致神经元②兴奋。(2)若给骨骼肌一个适宜刺激，在A处不能记录到膜电位的变化，原因是神经递质只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜，而不能反向传递。(3)兴奋在神经元之间的传递可以从一个神经元的轴突传到下一个神经元的细胞体，因此若在A处给予一个适宜刺激，在C处能记录到膜电位的变化。
[答案] (1)神经递质 突触间隙 特异性受体 (2)不能 由肌细胞产生的兴奋在神经肌肉接头处不能逆向传递 (3)能 兴奋从A处传到神经元③，再传到神经元①，故在C处能测到膜电位的变化
7．美国杜克大学的研究人员发明了一种方法，只用手指的一滴血就能在流鼻涕和发热等症状出现之前检测出谁将患上流感。如图表示某同学在医院取指血时，兴奋在反射弧中的传导和传递过程，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：_____________________________________________________
_____________________________________________________________。
[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(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(图丙为该突触的放大图)，兴奋在突触处的传递过程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，可刺激题图甲中的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。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。
[答案] (1)由外正内负变成外负内正 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
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