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专题十四 神经调节
考点2神经冲动的产生和传导
一、单选题
1.(2020·山东·高考真题)听毛细胞是内耳中的一种顶端具有纤毛的感觉神经细胞。声音传递到内耳中引起听毛细胞的纤毛发生偏转,使位于纤毛膜上的K+通道打开,K+内流而产生兴奋。兴奋通过听毛细胞底部传递到听觉神经细胞,最终到达大脑皮层产生听觉。下列说法错误的是( )
A.静息状态时纤毛膜外的K+浓度低于膜内
B.纤毛膜上的K+内流过程不消耗ATP
C.兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导
D.听觉的产生过程不属于反射
2.(2021·湖北·高考真题)正常情况下,神经细胞内K+浓度约为150mmol·L-1,细胞外液约为4mmol·L-1。细胞膜内外K+浓度差与膜静息电位绝对值呈正相关。当细胞膜电位绝对值降低到一定值(阈值)时,神经细胞兴奋。离体培养条件下,改变神经细胞培养液的KCl浓度进行实验。下列叙述正确的是( )
A.当K+浓度为4mmol·L-1时,K+外流增加,细胞难以兴奋
B.当K+浓度为150mmol·L-1时,K+外流增加,细胞容易兴奋
C.K+浓度增加到一定值(<150mmol·L-1),K+外流增加,导致细胞兴奋
D.K+浓度增加到一定值(<150mmol·L-1),K+外流减少,导致细胞兴奋
3.(2022·浙江·高考真题)听到上课铃声,同学们立刻走进教室,这一行为与神经调节有关。该过程中,其中一个神经元的结构及其在某时刻的电位如图所示。下列关于该过程的叙述,错误的是( )
A.此刻①处Na+内流,②处K+外流,且两者均不需要消耗能量
B.①处产生的动作电位沿神经纤维传播时,波幅一直稳定不变
C.②处产生的神经冲动,只能沿着神经纤维向右侧传播出去
D.若将电表的两个电极分别置于③④处,指针会发生偏转
4.(2023·湖北·高考真题)心肌细胞上广泛存在Na+-K+泵和Na+-Ca2+交换体(转入Na+的同时排出Ca2+),两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵。关于该药物对心肌细胞的作用,下列叙述正确的是( )
A.心肌收缩力下降
B.细胞内液的钾离子浓度升高
C.动作电位期间钠离子的内流量减少
D.细胞膜上Na+-Ca2+交换体的活动加强
5.(2024·浙江·高考真题)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.h 和h 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
6.(2024·浙江·高考真题)以枪乌贼的巨大神经纤维为材料,研究了静息状态和兴奋过程中,K+、Na+的内向流量与外向流量,结果如图所示。外向流量指经通道外流的离子量,内向流量指经通道内流的离子量。
下列叙述正确的是( )
A.兴奋过程中,K+外向流量大于内向流量
B.兴奋过程中,Na+内向流量小于外向流量
C.静息状态时,K+外向流量小于内向流量
D.静息状态时,Na+外向流量大于内向流量
7.(2024·湖南·高考真题)细胞所处的内环境变化可影响其兴奋性、膜电位达到阈电位(即引发动作电位的临界值)后,才能产生兴奋。如图所示,甲、乙和丙表示不同环境下静息电位或阈电位的变化情况。下列叙述错误的是( )
A.正常环境中细胞的动作电位峰值受膜内外钠离子浓度差影响
B.环境甲中钾离子浓度低于正常环境
C.细胞膜电位达到阈电位后,钠离子通道才开放
D.同一细胞在环境乙中比丙中更难发生兴奋
8.(2021·江苏·高考真题)在脊髓中央灰质区,神经元a、b、c通过两个突触传递信息;如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.a兴奋则会引起人的兴奋
B.b兴奋使c内Na+快速外流产生动作电位
C.a和b释放的递质均可改变突触后膜的离子通透性
D.失去脑的调控作用,脊髓反射活动无法完成
9.(2022·全国·高考真题)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
10.(2022·山东·高考真题)药物甲、乙、丙均可治疗某种疾病,相关作用机制如图所示,突触前膜释放的递质为去甲肾上腺素(NE)。下列说法错误的是( )
A.药物甲的作用导致突触间隙中的NE增多 B.药物乙抑制NE释放过程中的正反馈
C.药物丙抑制突触间隙中NE的回收 D.NE-β受体复合物可改变突触后膜的离子通透性
11.(2022·北京·高考真题)神经组织局部电镜照片如下图。下列有关突触的结构及神经元间信息传递的叙述,不正确的是( )
A.神经冲动传导至轴突末梢,可引起1与突触前膜融合
B.1中的神经递质释放后可与突触后膜上的受体结合
C.2所示的细胞器可以为神经元间的信息传递供能
D.2所在的神经元只接受1所在的神经元传来的信息
12.(2022·重庆·高考真题)如图为两种细胞代谢过程的示意图。转运到神经元的乳酸过多会导致其损伤。下列叙述错误的是( )
A.抑制MCT可降低神经元损伤
B.Rheb蛋白失活可降低神经元损伤
C.乳酸可作为神经元的能源物质
D.自由基累积可破坏细胞内的生物分子
13.(2023·浙江·高考真题)神经元的轴突末梢可与另一个神经元的树突或胞体构成突触。通过微电极测定细胞的膜电位,PSP1和PSP2分别表示突触a和突触b的后膜电位,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.突触a、b前膜释放的递质,分别使突触a后膜通透性增大、突触b后膜通透性降低
B.PSP1和PSP2由离子浓度改变形成,共同影响突触后神经元动作电位的产生
C.PSP1由K+外流或Cl-内流形成,PSP2由Na+或Ca2+内流形成
D.突触a、b前膜释放的递质增多,分别使PSP1幅值增大、PSP2幅值减小
14.(2024·广东·高考真题)轻微触碰时,兴奋经触觉神经元传向脊髓抑制性神经元,使其释放神经递质 GABA.正常情况下,GABA作用于痛觉神经元引起Cl-通道开放,Cl-内流,不产生痛觉;患带状疱疹后,痛觉神经元上Cl-转运蛋白(单向转运Cl-)表达量改变,引起Cl-的转运量改变,细胞内Cl-浓度升高,此时轻触引起GABA作用于痛觉神经元后,Cl-经Cl-通道外流,产生强烈痛觉。针对该过程(如图)的分析,错误的是( )
A.触觉神经元兴奋时,在抑制性神经元上可记录到动作电位
B.正常和患带状疱疹时,Cl-经Cl-通道的运输方式均为协助扩散
C.GABA作用的效果可以是抑制性的,也可以是兴奋性的
D.患带状疱疹后Cl-转运蛋白增多,导致轻触产生痛觉
15.(2021·湖南·高考真题)研究人员利用电压钳技术改变枪乌贼神经纤维膜电位,记录离子进出细胞引发的膜电流变化,结果如图所示,图a为对照组,图b和图c分别为通道阻断剂TTX、TEA处理组。下列叙述正确的是( )
A.TEA处理后,只有内向电流存在
B.外向电流由Na+通道所介导
C.TTX处理后,外向电流消失
D.内向电流结束后,神经纤维膜内Na+浓度高于膜外
二、多选题
16.(2021·辽宁·高考真题)短期记忆与脑内海马区神经元的环状联系有关,如图表示相关结构。信息在环路中循环运行,使神经元活动的时间延长。下列有关此过程的叙述错误的是( )
A.兴奋在环路中的传递顺序是①→②→③→①
B.M处的膜电位为外负内正时,膜外的Na+浓度高于膜内
C.N处突触前膜释放抑制性神经递质
D.神经递质与相应受体结合后,进入突触后膜内发挥作用
17.(2023·河北·高考真题)节食可减轻体重,但容易发生回弹。如图所示,下丘脑前区神经元在体重下降时兴奋,释放神经递质谷氨酸,使下丘脑内侧区神经元兴奋,增加饥饿感。下列叙述错误的是( )
A.下丘脑是调节摄食和协调躯体运动的中枢
B.该神经通路参与维持体重的相对稳定
C.抑制下丘脑前区神经元可降低饥饿感
D.谷氨酸与受体结合使突触后膜内侧负电荷增加
三、非选择题
18.(2023·北京·高考真题)细胞膜的选择透过性与细胞膜的静息电位密切相关。科学家以哺乳动物骨骼肌细胞为材料,研究了静息电位形成的机制。
(1)骨骼肌细胞膜的主要成分是 ,膜的基本支架是 。
(2)假设初始状态下,膜两侧正负电荷均相等,且膜内K+浓度高于膜外。在静息电位形成过程中,当膜仅对K+具有通透性时,K+顺浓度梯度向膜外流动,膜外正电荷和膜内负电荷数量逐步增加,对K+进一步外流起阻碍作用,最终K+跨膜流动达到平衡,形成稳定的跨膜静电场,此时膜两侧的电位表现是 。K+静电场强度只能通过公式“K+静电场强度(mV)”计算得出。
(3)骨骼肌细胞处于静息状态时,实验测得膜的静息电位为-90mV,膜内、外K+浓度依次为155mmoL/L和4mmoL/L(),此时没有K+跨膜净流动。
①静息状态下,K+静电场强度为 mV,与静息电位实测值接近,推测K+外流形成的静电场可能是构成静息电位的主要因素。
②为证明①中的推测,研究者梯度增加细胞外K+浓度并测量静息电位。如果所测静息电位的值 ,则可验证此假设。
19.(2022·海南·高考真题)人体运动需要神经系统对肌群进行精确的调控来实现。肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种神经肌肉退行性疾病,患者神经肌肉接头示意图如下。回答下列问题。
(1)轴突末梢中突触小体内的Ach通过 方式进入突触间隙。
(2)突触间隙的Ach与突触后膜上的AchR结合,将兴奋传递到肌细胞,从而引起肌肉 ,这个过程需要 信号到 信号的转换。
(3)有机磷杀虫剂(OPI)能抑制AchE活性。OPI中毒者的突触间隙会积累大量的 ,导致副交感神经末梢过度兴奋,使瞳孔 。
(4)ALS的发生及病情加重与补体C5(一种蛋白质)的激活相关。如图所示,患者体内的C5被激活后裂解为C5a和C5b,两者发挥不同作用。
①C5a与受体C5aR1结合后激活巨噬细胞,后者攻击运动神经元而致其损伤,因此C5a-C5aR1信号通路在ALS的发生及病情加重中发挥重要作用。理论上使用C5a的抗体可延缓ALS的发生及病情加重,理由是 。
②C5b与其他补体在突触后膜上形成膜攻击复合物,引起Ca2+和Na+内流进入肌细胞,导致肌细胞破裂,其原因是 。
20.(2023·湖南·高考真题)长时程增强(LTP)是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,与人的长时记忆有关。下图是海马区某侧支LTP产生机制示意图,回答下列问题:
(1)依据以上机制示意图,LTP的发生属于 (填“正”或“负”)反馈调节。
(2)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。
(3)为了探讨L蛋白的自身磷酸化位点(图中α位和β位)对L蛋白自我激活的影响,研究人员构建了四种突变小鼠甲、乙、丙和丁,并开展了相关实验,结果如表所示:
正常 小鼠 甲 乙 丙 丁
α位突变为缬氨酸,该位点不发生自身磷酸化 α位突变为天冬氨酸,阻断Ca2+/钙调蛋白复合体与L蛋白结合 β位突变为丙氨酸,该位点不发生自身磷酸化 L蛋白编码基因确缺失
L蛋白活性 + ++++ ++++ + -
高频刺激 有LTP 有LTP 无LTP 无LTP
注:“+”多少表示活性强弱,“-”表示无活性。
据此分析:
①小鼠乙在高频刺激后 (填“有”或“无”)LTP现象,原因是 ;
②α位的自身磷酸化可能对L蛋白活性具有 作用。
③在甲、乙和丁实验组中,无L蛋白β位自身磷酸化的组是 。
21.(2024·甘肃·高考真题)机体心血管活动和血压的相对稳定受神经、体液等因素的调节。血压是血管内血液对单位面积血管壁的侧压力。人在运动、激动或受到惊吓时血压突然升高,机体会发生减压反射(如下图)以维持血压的相对稳定。回答下列问题。
(1)写出减压反射的反射弧 。
(2)在上述反射活动过程中,兴奋在神经纤维上以 形式传导,在神经元之间通过 传递。
(3)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 。
(4)为了探究神经和效应器细胞之间传递的信号是电信号还是化学信号,科学家设计了如下图所示的实验:①制备A、B两个离体蛙心,保留支配心脏A的副交感神经,剪断支配心脏B的全部神经;②用适当的溶液对蛙的离体心脏进行灌流使心脏保持正常收缩活动,心脏A输出的液体直接进入心脏B。
刺激支配心脏A的副交感神经,心脏A的收缩变慢变弱(收缩曲线见下图)。预测心脏B收缩的变化,补全心脏B的收缩曲线,并解释原因: 。
22.(2022·河北·高考真题)皮肤上的痒觉、触觉、痛觉感受器均能将刺激引发的信号经背根神经节(DRG)的感觉神经元传入脊髓,整合、上传,产生相应感觉。组胺刺激使小鼠产生痒觉,引起抓挠行为。研究发现,小鼠DRG神经元中的PTEN蛋白参与痒觉信号传递。为探究PTEN蛋白的作用,研究者进行了相关实验。回答下列问题:
(1)机体在 产生痒觉的过程 (填“属于”或“不属于”)反射。兴奋在神经纤维上以 的形式双向传导。兴奋在神经元间单向传递的原因是 。
(2)抓挠引起皮肤上的触觉、痛觉感受器 ,有效 痒觉信号的上传,因此痒觉减弱。
(3)用组胺刺激正常小鼠和PTEN基因敲除小鼠的皮肤,结果如下图。据图推测PTEN蛋白的作用是 机体对外源致痒剂的敏感性。已知PTEN基因敲除后,小鼠DRG中的TRPV1蛋白表达显著增加。用组胺刺激PTEN基因和TRPV1基因双敲除的小鼠,据图中结果推测TRPV1蛋白对痒觉的影响是 。
23.(2022·浙江·高考真题)坐骨神经由多种神经纤维组成,不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅值(即大小变化幅度)可以叠加;单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。
欲研究神经的电生理特性,请完善实验思路,分析和预测结果(说明:生物信号采集仪能显示记录电极处的电位变化,仪器使用方法不要求;实验中标本需用任氏液浸润)。
(1)实验思路:
①连接坐骨神经与生物信号采集仪等(简图如下,a、b为坐骨神经上相距较远的两个点)。
②刺激电极依次施加由弱到强的电刺激,显示屏1上出现第一个动作电位时的刺激强度即阈刺激,记为Smin。
③ ,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax。
(2)结果预测和分析:
①当刺激强度范围为 时,坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。
②实验中,每次施加电刺激的几乎同时,在显示屏上都会出现一次快速的电位变化,称为伪迹,其幅值与电刺激强度成正比,不影响动作电位(见图)。伪迹的幅值可以作为 的量化指标;伪迹与动作电位起点的时间差,可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上 所需的时间。伪迹是电刺激通过 传导到记录电极上而引发的。
③在单根神经纤维上,动作电位不会因传导距离的增加而减小,即具有 性。而上述实验中a、b处的动作电位有明显差异(如图),原因是不同神经纤维上动作电位的 不同导致b处电位叠加量减小。
④以坐骨神经和单根神经纤维为材料,分别测得两者的Smin和Smax。将坐标系补充完整,并用柱形图表示两者的Smin和Smax相对值。
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试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【分析】1、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,通常由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器组成。反射活动需要经过完整的反射弧来实现,如果反射弧中任何环节在结构或功能上受损,反射就不能完成。
2、分析题干信息可知,当声音传到听毛细胞时,纤毛膜上的K+通道开放,K+内流而产生兴奋,该过程为顺浓度梯度的运输,属于协助扩散。
【详解】A、分析题意可知,K+内流为顺浓度梯度,可知静息状态时,纤毛膜外的K+浓度高于膜内,A错误;
B、K+内流而产生兴奋,该过程为顺浓度梯度的运输,属于协助扩散,不需要消耗ATP,B正确;
C、兴奋在听毛细胞上以局部电流,即电信号的形式传导,C正确;
D、由题干信息可知,兴奋最终到达大脑皮层产生听觉,没有相应的效应器,反射弧不完整,故不属于反射,D正确。
故选A。
【点睛】本题结合听觉的产生过程,考查神经调节的相关内容,掌握兴奋在神经元上的传导和神经元之间的传递过程,并准确获取题干信息是解题的关键。
2.D
【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,细胞膜内外K浓度差与膜静息电位绝对值呈正相关。细胞内外钾离子浓度差增加,钾离子更容易外流,外流增加,兴奋难以发生,反之,钾离子外流减少,细胞容易兴奋。
【详解】A、正常情况下,神经细胞内K+浓度约为150mmol·L-1,胞外液约为4mmol·L-1,当神经细胞培养液的K+浓度为4mmol·L-1时,和正常情况一样,K+外流不变,细胞的兴奋性不变,A错误;
B、当K+浓度为150mmol·L-1时,细胞外K+浓度增加,K+外流减少,细胞容易兴奋,B错误;
CD、K+浓度增加到一定值(<150mmol·L-1,但>4mmol·L-1),细胞外K+浓度增加,K+外流减少,导致细胞兴奋,C错误,D正确。
故选D。
3.A
【分析】神经纤维未受到刺激时,细胞膜内外的电荷分布情况是外正内负,当某一部位受刺激时,其膜电位变为外负内正。在反射弧中,兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
【详解】A、根据兴奋传递的方向为③→④,则①处恢复静息电位,为K+外流,②处Na+内流,A错误;
B、动作电位沿神经纤维传导时,其电位变化总是一样的,不会随传导距离而衰减,B正确;
C、反射弧中,兴奋在神经纤维的传导是单向的,由轴突传导到轴突末梢,即向右传播出去,C正确;
D、将电表的两个电极置于③④处时,由于会存在电位差,指针会发生偏转,D正确。
故选A。
4.C
【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。
【详解】ACD、细胞膜上的钠钙交换体(即细胞内钙流出细胞外的同时使钠离子进入细胞内)活动减弱,使细胞外钠离子进入细胞内减少,钙离子外流减少,细胞内钙离子浓度增加,心肌收缩力加强,AD错误,C正确;
B、由于该种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵,导致K+内流、Na+外流减少,故细胞内钠离子浓度增高,钾离子浓度降低,B错误。
故选C。
5.A
【分析】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。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,在神经纤维上双向传导。
【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向程度,但是不完全和神经纤维的数量有关,指针偏向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,也会导致指针的转向幅度减小,A错误;
B、Ⅱ处的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,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。
6.A
【分析】神经细胞内的K+浓度明显高于膜外,神经细胞内的Na+浓度比膜外低。静息时,由于膜主要对K+有通透性,造成K+外流,这是大多数神经细胞产生和维持静息电位的主要原因。受刺激时,细胞膜对Na+的通透性增加,导致Na+内流,这是形成动作电位的基础。
【详解】AB、由图可知:兴奋过程中,K+外向流量大于内向流量,Na+内向流量大于外向流量,A正确,B错误;
CD、静息状态时,K+外向流量大于内向流量,Na+外向流量小于内向流量,CD错误。
故选A。
7.C
【分析】动作电位的形成是Na+内流的结果,Na+的浓度差决定了动作电位的峰值,内外浓度差越大,峰值越大。静息电位的强度与K+的浓度差有关,K+的浓度差越大,静息电位的绝对值越大。负离子例如氯离子的内流会形成抑制作用,导致膜内负电荷增多。
【详解】A、动作电位的产生主要与钠离子顺浓度梯度内流有关,细胞内外钠离子浓度差会影响动作电位峰值,A正确;
B、静息电位的产生主要与钾离子顺浓度梯度外流有关,细胞外钾离子浓度降低时,膜两侧钾离子浓度差增大,钾离子外流增多,静息电位的绝对值增大,环境甲中钾离子浓度低于正常环境,B正确;
C、细胞膜电位达到阈电位前,钠离子通道就已经开放,C错误;
D、分析题图可知,与环境丙相比,细胞在环境乙中阈电位与静息电位的差值更大,受到刺激后更难发生兴奋,D正确。
故选C。
8.C
【分析】静息时,神经纤维的膜电位为外正内负,兴奋时,兴奋部位的膜电位转变为外负内正。神经递质有兴奋性神经递质和抑制性神经递质。突触结构处兴奋的传递方向是单向的。
【详解】A、a兴奋可能会使突触前膜释放兴奋性或者抑制性的神经递质,则会引起的人兴奋或者抑制,A错误;
B、产生动作电位的原因是Na+内流,B错误;
C、神经元b释放的神经递质作用于神经c,神经a释放的神经递质作用于神经b,改变突触后膜的离子通透性,即a和b释放的递质均可改变突触后膜的离子通透性,C正确;
D、一些简单脊髓反射活动,例如:膝跳反射,不需要大脑皮层的参与,所以失去脑的调控作用,脊髓反射活动依然能完成,D错误。
故选C。
【点睛】本题主要考查兴奋在突触处的传递的相关内容,要求考生识记相关知识,并结合所学知识准确答题。
9.B
【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。
【详解】A、如果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,会导致兴奋过度传递引起肌肉痉挛,达不到治疗目的,A不符合题意;
B、如果通过药物阻止神经递质与突触后膜上特异性受体结合,兴奋传递减弱,会缓解兴奋过度传递引起的肌肉痉挛,可达到治疗目的,B符合题意;
C、如果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,导致兴奋传递过度引起肌肉痉挛,达不到治疗目的,C不符合题意;
D、如果通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量,突触间隙的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不符合题意。
故选B。
10.B
【分析】去甲肾上腺素(NE)存在于突触小泡,由突触前膜释放到突触间隙,作用于突触后膜的受体,故NE是一种神经递质。由图可知,药物甲抑制去甲肾上腺素的灭活;药物乙抑制去甲肾上腺素与α受体结合;药物丙抑制去甲肾上腺素的回收。
【详解】A、药物甲抑制去甲肾上腺素的灭活,进而导致突触间隙中的NE增多,A正确;
B、由图可知,神经递质可与突触前膜的α受体结合,进而抑制突触小泡释放神经递质,这属于负反馈调节,药物乙抑制NE释放过程中的负反馈,B错误;
C、由图可知,去甲肾上腺素被突触前膜摄取回收,药物丙抑制突触间隙中NE的回收 ,C正确;
D、神经递质NE与突触后膜的β受体特异性结合后,可改变突触后膜的离子通透性,引发突触后膜电位变化,D正确。
故选B。
11.D
【分析】兴奋在神经元之间的传递过程:轴突→突触小体→突触小泡→神经递质→突触前膜→突触间隙→突触后膜(与突触后膜受体结合)→另一个神经元产生兴奋或抑制。
题图分析,图中1表示突触小泡,2表示线粒体。
【详解】A、神经冲动传导至轴突末梢,可引起突触小泡1与突触前膜融合,从而通过胞吐的方式将神经递质释放到突触间隙,A正确;
B、1中的神经递质释放后可与突触后膜上的受体发生特异性结合,从而引起下一个神经元兴奋或抑制,B正确;
C、2表示的是线粒体,线粒体是细胞中的动力工厂,其可以为神经元间的信息传递供能,C正确;
D、2所在的神经元可以和周围的多个神经元之间形成联系,因而不只接受1所在的神经元传来的信息,D错误。
故选D。
12.B
【分析】分析图形:图中胶质细胞中的葡萄糖分解成丙酮酸后一方面在Rheb蛋白的作用下,促进丙酮酸进入线粒体氧化分解供能,另一方面,丙酮酸转变成乳酸,乳酸经MCT运输进入神经元,进入线粒体分解产生自由基和ATP。
【详解】A、抑制MCT,可减少乳酸进入神经元,减少自由基的产生,降低神经元损伤,A正确;
B、Rheb蛋白能促进丙酮酸进入线粒体氧化分解供能,而Rheb蛋白失活会导致乳酸进入神经元的量更多,产生更多的自由基,使神经元损伤增加,B错误;
C、图中乳酸能进入神经元的线粒体分解,产生ATP,故可作为神经元的能源物质,C正确;
D、自由基可使蛋白质活性降低,自由基可攻击DNA分子导致DNA损伤,故自由基累积可破坏细胞内的生物分子,D正确。
故选B。
13.B
【分析】兴奋在神经元之间传递过程为: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】A、据图可知,突触a释放的递质使突触后膜上膜电位增大,推测可能是递质导致突触后膜的通透性增大,突触后膜上钠离子通道开放,钠离子大量内流;突触b释放的递质使突触后膜上膜电位减小,推测可能是递质导致突触后膜的通透性增大,突触后膜上氯离子通道开放,氯离子大量内流,A错误;
BC、图中PSP1中膜电位增大,可能是Na+或Ca2+内流形成的,PSP2中膜电位减小,可能是K+外流或Cl-内流形成的,共同影响突触后神经元动作电位的产生,B正确、C错误;
D、 细胞接受有效刺激后,一旦产生动作电位,其幅值就达最大,增加刺激强度,动作电位的幅值不再增大,推测突触a、b前膜释放的递质增多,可能PSP1、PSP2幅值不变,D错误。
故选B。
14.D
【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】A、触觉神经元兴奋时,会释放兴奋性神经递质作用于抑制性神经元,抑制性神经元兴奋,在抑制性神经元上可记录到动作电位,A正确;
B、离子通道进行的跨膜运输方式是协助扩散,故正常和患带状疱疹时,Cl-经Cl-通道的运输方式是协助扩散,B正确;
C、GABA作用于痛觉神经元引起Cl-通道开放,Cl-内流,此时GABA作用的效果可以是抑制性的;患带状疱疹后,Cl-经Cl-通道外流,相当于形成内正外负的动作电位,此时GABA作用的效果是兴奋性的,C正确;
D、据图可知,Cl-转运蛋白会将Cl-运出痛觉神经元,患带状疱疹后痛觉神经元上Cl-转运蛋白(单向转运Cl-)表达量改变,引起Cl-的转运量改变,细胞内Cl-浓度升高,说明运出细胞的Cl-减少,据此推测应是转运蛋白减少所致,D错误。
故选D。
15.A
【分析】据图分析可知,TTX阻断钠通道,从而阻断了内向电流,说明内向电流与钠通道有关;TEA阻断钾通道,从而阻断了外向电流,说明外向电流与钾通道有关。
【详解】A、据分析可知,TEA处理后,阻断了外向电流,只有内向电流存在,A正确;
B、据分析可知,TEA阻断钾通道,从而阻断了外向电流,说明外向电流与钾通道有关,B错误;
C、据分析可知,TTX阻断钠通道,从而阻断了内向电流,内向电流消失,C错误;
D、据分析可知,内向电流与钠通道有关,神经细胞内,K+浓度高,Na+浓度低,内向电流结束后,神经纤维膜内Na+浓度依然低于膜外,D错误。
故选A。
【点睛】
16.ACD
【分析】兴奋在神经元之间的传递是单向,只能由突触前膜作用于突触后膜。突触的类型包括轴突—树突型和轴突—细胞体型。
【详解】A、兴奋在神经元之间的传递方向为轴突到树突或轴突到细胞体,则图中兴奋在环路中的传递顺序是①→②→③→②,A错误;
B、M处无论处于静息电位还是动作电位,都是膜外的Na+浓度高于膜内,B正确;
C、信息在环路中循环运行,使神经元活动的时间延长,则N处突触前膜释放兴奋性神经递质,C错误;
D、神经递质与相应受体结合后发挥作用被灭活,不进入突触后膜内发挥作用,D错误。
故选ACD。
【点睛】
17.AD
【分析】各级中枢的分布与功能:①大脑:大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢,是高级神经活动的结构基础。其上由语言、听觉、视觉、运动等高级中枢。②小脑:有维持身体平衡的中枢。③脑干:有许多重要的生命活动中枢,如心血管中枢、呼吸中枢等。④下丘脑:有体温调节中枢、渗透压感受器(水平衡中枢)、血糖平衡调节中枢,是调节内分泌活动的总枢纽。⑤脊髓:调节躯体运动的低级中枢。
【详解】A、协调躯体运动的中枢位于小脑,而非下丘脑,A错误;
B、下丘脑前区神经元在体重下降时兴奋,释放神经递质谷氨酸,使下丘脑内侧区神经元兴奋,增加饥饿感,故该神经通路参与维持体重的相对稳定,B正确;
C、抑制下丘脑前区神经元释放神经递质谷氨酸,下丘脑内侧区神经元不兴奋,可降低饥饿感,C正确;
D、谷氨酸与受体结合使突触后膜兴奋,主要对钠离子有通透性,钠离子内流,使突触后膜内侧正电荷增加,D错误。
故选AD。
18.(1) 蛋白质和脂质 磷脂双分子层
(2)外正内负
(3) -95.4 梯度减小
【分析】1、静息电位产生的原因:细胞处于安静状态下,存在于细胞膜两侧的电位差称为静息电位,表现为内负外正。原因是细胞膜对K+的通透性增大,K+外流,表现为外正内负。
2、动作电位产生的原因:细胞膜对Na+的通透性增大,Na+内流,表现为内正外负。
【详解】(1)肌细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。
(2)静息状态下,膜仅对K+具有通透性时,K+顺浓度梯度向膜外流动,膜外正电荷和膜内负电荷数量逐步增加,对K+进一步外流起阻碍作用,最终K+跨膜流动达到平衡,形成稳定的跨膜静电场,此时膜两侧的电位表现是外正内负。
(3)①静息状态下,K+静电场强度为-95.4mV,与静息电位实测值接近,推测K+外流形成的静电场可能是构成静息电位的主要因素。
②梯度增加细胞外K+浓度,此时钾离子外流梯度减小,如果所测静息电位的值梯度减小,则可验证K+外流形成的静电场可能是构成静息电位的主要因素。
19.(1)胞吐
(2) 收缩 化学 电
(3) Ach 收缩加剧
(4) C5a的抗体能与C5a发生特异性结合,从而使C5a不能与受体C5aR1结合,不能激活巨噬细胞,减少对运动神经元的攻击而造成的损伤 Ca2+和Na+内流进入肌细胞,会增加肌细胞内的渗透压,导致肌细胞吸水增强,大量吸水会导致细胞破裂
【分析】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,其具体的传递过程为: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。由于递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,因此神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。
【详解】(1)突触小体内的Ach存在突触小泡内,通过胞吐的方式进入突触间隙。
(2)Ach为兴奋性递质,突触间隙的Ach与突触后膜上的AchR结合,将兴奋传递到肌细胞,从而引起肌肉收缩,这个过程中可将Ach携带的化学信号转化为突触后膜上的电信号。
(3)AchE能将突触间隙中的Ach分解,若有机磷杀虫剂(OPI)能抑制AchE活性,则导致突触间隙中的Ach分解速率减慢,使突触间隙中会积累大量的Ach,导致副交感神经末梢过度兴奋,使瞳孔收缩加剧。
(4)①C5a的抗体可与C5a发生特异性结合,使C5a不能与受体C5aR1结合,进而不能激活巨噬细胞,降低对运动神经元的攻击而导致的损伤,因此可延缓ALS的发生及病情加重。
②C5b与其他补体在突触后膜上形成膜攻击复合物,引起Ca2+和Na+内流进入肌细胞,大量离子的进入导致肌细胞渗透压增加,从而吸水破裂。
20.(1)正
(2)Na+
(3) 有 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,利于钠离子内流 抑制 丁
【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)由题图可以看出,突触前膜释放谷氨酸后,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。
(2)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。
(3)①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,小鼠乙在高频刺激后有LTP现象。
②小鼠甲L蛋白的α位突变为缬氨酸以后,该位点不能发生自身磷酸化,与正常小鼠相比(α位可以发生自身磷酸化),L蛋白活性增强,说明α位发生自身磷酸化可能会对L蛋白的活性起到抑制作用。
③丁组小鼠L蛋白编码基因缺失,则不能形成L蛋白,无法发生L蛋白β位自身磷酸化。甲中α位点突变,其无法磷酸化,但不影响β位点磷酸化,故有LTP;乙α位点突变,阻断Ca2+/钙调蛋白复合体与L蛋白结合,但L蛋白活性较高,说明不影响β位点磷酸化。在甲、乙和丁实验组中,无L蛋白β位自身磷酸化的组是丁。
21.(1)压力感受器→传入神经→心血管中枢→副交感神经和交感神经→心脏和血管
(2) 神经冲动/动作电位 突触
(3)减弱
(4)支配心脏A的副交感神经末梢释放的化学物质,随灌流液在一定时间后到达心脏B,使心脏B跳动变慢
【分析】自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成。它们的作用通常是相反的。当人体处于兴奋状态时,交感神经活动占据优势,心跳加快,支气管扩张,但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱;当人处于安静状态时,副交感神经活动占据优势,此时,心跳减慢,但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收。交感神经和副交感神经对同一器官的调节作用通常是相反的,对机体的意义是使机体对外界刺激作出更精确的反应,更好的适应环境的变化。
【详解】(1)减压反射的反射弧:压力感受器→传入神经→心血管中枢→副交感神经和交感神经→心脏和血管。
(2)上述反射活动过程中,兴奋在神经纤维上以神经冲动或电信号的形式传导,在神经元之间通过突触结构传递。
(3)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。
(4)支配心脏A的副交感神经末梢释放的化学物质(神经递质),可随灌流液在一定时间后到达心脏B,使心脏B跳动变慢,故心脏B的收缩曲线如下: 。
22.(1) 大脑皮层 不属于 电信号(神经冲动) 神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜
(2) 兴奋 抑制
(3) 减弱 促进痒觉的产生
【分析】1、神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,故兴奋在神经元之间只能单向传递。
2、分析题意,本实验的目的是探究PTEN蛋白的作用,则实验的自变量是PTEN等基因的有无,因变量是小鼠的痒觉,可通过抓挠次数进行分析。
【详解】(1)所有感觉的形成部位均是大脑皮层,故机体在大脑皮层产生痒觉;反射的完成需要经过完整的反射弧,机体产生痒觉没有经过完整的反射弧,不属于反射;兴奋在神经纤维上以电信号(神经冲动)的形式双向传导;由于由于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,故兴奋在神经元之间只能单向传递。
(2)抓挠行为会引起皮肤上的触觉、痛觉感受器兴奋,有效抑制痒觉信号的上传,因此痒觉减弱。
(3)分析题意,本实验的自变量是PTEN和TRPV1基因的有无,因变量是30分钟内抓挠次数,据图可知,与正常小鼠相比,PTEN基因敲除小鼠的抓挠次数明显增加,说明PTEN基因缺失会增加小鼠的抓挠次数,即增加小鼠对痒觉的敏感性,据此推测PTEN基因控制合成的PTEN蛋白是减弱机体对外源致痒剂的敏感性,进而抑制小鼠的痒觉;而PTEN基因和TRPV1基因双敲除的小鼠与正常小鼠差异不大,说明TRPV1基因缺失可减弱PTEN缺失基因的效果,即会抑制小鼠痒觉的产生,即TRPV1基因控制合成的TRPV1蛋白可促进痒觉的产生。
23.(1)在阈刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激
(2) 小于Smax且不小于Smin 电刺激强度 Na+通道开放 任氏液 不衰减 传导速率
【分析】1、神经干是多根神经纤维组成的神经纤维束,神经干细胞的动作电位是多个细胞电变化的代数叠加。而每根神经纤维的兴奋性不同,引起它们兴奋所需的阈强度不同,刺激强度较小时兴奋性高的神经首先被兴奋,随着刺激强度的增大兴奋性较低的神经也逐渐被兴奋,在一定范围内改变刺激强度会改变被兴奋的神经根数,它们叠加到一起的动作电位幅值就会改变。
2、单根神经纤维所产生的动作电位,反映出"全或无"定律,即动作电位不论以何种刺激方式产生,但刺激必须达到一定的阈值方能出现;阈下刺激不能引起任何反应——"无",而阈上刺激则不论强度如何,一律引起同样的最大反应——"全"。
【详解】(1)据题意可知,本实验要研究神经的电生理特性,坐骨神经由多种神经纤维组成,在一定范围内改变刺激强度会改变被兴奋的神经根数,它们叠加到一起的动作电位幅值就会改变,因此在阈刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax。
(2)①是出现第一个动作电位时的刺激强度即阈刺激,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax,因此当刺激强度范围为小于Smax且不小于Smin时,坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。
②实验中,每次施加电刺激的几乎同时,在显示屏上都会出现一次快速的电位变化,称为伪迹,伪迹的幅值可以作为电刺激强度的量化指标。受到刺激时,神经纤维膜上钠离子的通道开放,会出现动作电位,伪迹与动作电位起点的时间差,可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上钠离子通道开放所需的时间。实验中的标本需要任氏液浸润,因此伪迹是电刺激通过任氏液传导到记录电极上而引发的。
③在单根神经纤维上,动作电位不会因传导距离的增加而减小,即具有不衰减性。不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,上述实验中a、b处的动作电位有明显差异,原因是不同神经纤维上动作电位的传导速率不同导致b处电位叠加量减小。
④坐骨神经是由多种神经纤维组成,不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅值(即大小变化幅度)可以叠加;单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。因此坐骨神经的Smin和Smax不同,单根神经纤维的Smin和Smax相同,即:
【点睛】本题考查兴奋传导的实验的相关知识,意在考查学生能从题干中提取有效信息并结合这些信息,运用所学知识与观点,通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理,做出合理的判断或得出正确结论的能力。
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