第2课时 神经冲动在突触处的传递
基础过关练
题组一 突触的结构和特点
1.突触是两个神经元之间或神经元与效应器细胞之间相互接触、并借以传递信息的部位。下列叙述正确的是( )
A.突触由突触前膜和突触后膜两部分组成
B.在突触后膜上与受体相结合的乙酰胆碱会被相应的酶催化水解
C.神经递质与突触后膜受体结合一定会引起后膜所在神经元兴奋
D.神经冲动在突触处通过乙酰胆碱等化学物质的传递是双向的
2.如图为突触结构示意图,下列叙述错误的是( )
A.突触小泡和受体的分布决定了兴奋传递的方向
B.②进入突触间隙需消耗能量
C.③处只能是树突膜或胞体膜
D.④既是神经递质受体,又是一种离子通道蛋白
3.突触间隙中只有少数神经递质时,可以引起突触后膜去极化,但不足以引发动作电位,只能形成小电位。下图是某突触的结构模式图,下列叙述正确的是( )
A.①中含有的物质能够在③和⑤处检测到
B.④为突触小泡,其形成与高尔基体有关
C.③中Na+浓度适当升高,会使④产生的动作电位偏高
D.④处的膜去极化后形成的小电位能迅速传播
题组二 神经冲动在突触处的传递过程和特点
4.关于兴奋在突触处的传递的分析,正确的是( )
A.兴奋在突触处的传递不一定是单向的
B.突触前膜处的信号转变是电信号→化学信号
C.突触前膜释放的神经递质只能作用于神经细胞
D.兴奋在神经纤维上传导不消耗能量,在突触间传递消耗能量
5.下列①②③④四图箭头表示兴奋在神经元之间的传递方向或在神经纤维上的传导方向,以下说法不正确的是( )
A.神经递质存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,所以①图中兴奋传递方向是从左往右
B.突触后膜是下一个神经元的树突或胞体等,②图中轴突与突触后神经元的树突相接触,所以②图中兴奋传递方向是从左往右
C.③图中右侧是突触前神经元,左侧是突触后神经元,兴奋只能由右传递至左
D.④图是兴奋在神经纤维上双向传导,传导形式是电信号
6.如图,神经元a、b与痛觉传入有关,神经元c能释放脑啡肽,脑啡肽具有镇痛作用。下列相关叙述不合理的是 ( )
A.a神经元中神经递质的释放受a、c两个神经元控制
B.乙酰胆碱会使突触后膜产生兴奋或抑制
C.脑啡肽的释放会引起乙酰胆碱释放量减少
D.a、c神经元均通过胞吐方式释放神经递质
7.下图是兴奋传导和传递过程模式图,请据图回答下列问题:
(1)图甲中④处受到一定强度的刺激后,A和B两个电位计中指针偏转次数分别是 。
(2)图乙中,在兴奋过程中,Na+进入神经元的方式为 。
(3)图丙为 的结构模式图,在图中结构4处发生的信号转换是 (用文字、箭头表示)。
(4)图丙中兴奋的传递方向是 (填“单向”或“双向”)的,原因是 。
题组三 化学物质对神经冲动传导、传递的影响
8.人脑中的多巴胺(DA)是一种能使大脑处于兴奋状态的神经递质,DA发挥作用后会被突触前膜的多巴胺转运体(DAT)回收至突触前膜重复利用。下列相关叙述正确的是( )
A.细胞A通过主动转运释放DA,该过程会消耗能量
B.DA和细胞B表面的受体结合会使细胞膜产生外正内负的电位
C.利用药物阻断多巴胺转运体的作用会抑制人脑产生兴奋
D.DAT的作用能避免DA持续作用使人脑长期处于兴奋状态
9.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
能力提升练
题组一 神经冲动在突触处传递的过程和特点
1.“渐冻症”又称肌萎缩侧索硬化症(ALS),是一种运动神经元疾病。患者大脑、脑干和脊髓中运动神经细胞受到损伤,肌肉逐渐萎缩无力,以至瘫痪,而患者大脑始终保持清醒。下图是ALS患者病变部位的有关生理过程,NMDA受体为膜上的结构,经检测ALS患者突触间隙的谷氨酸含量比正常人的高,导致突触后膜上NMDA受体持续与谷氨酸结合。下列叙述正确的是( )
A.ALS发病机理可能是谷氨酸引起Na+持续内流,进而导致突触后膜正常功能受损
B.对患者补充ATP可以促进突触后膜回收氨基酸而达到一定的治疗作用
C.谷氨酸合成后储存在突触小泡的目的是防止被细胞内的酶分解,释放的谷氨酸通过主动转运到达突触后膜
D.NMDA受体拮抗剂可通过分解谷氨酸来治疗该病
2.研究多巴胺的合成和释放机制,可为帕金森病(老年人多发性神经系统疾病)的防治提供实验依据。最近研究发现在小鼠体内多巴胺的释放可受乙酰胆碱调控,该调控方式通过神经元之间的突触联系来实现。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.乙释放的多巴胺可使丙膜的电位发生改变
B.多巴胺可在甲与乙、乙与丙之间传递信息
C.从功能角度看,乙膜既是突触前膜也是突触后膜
D.乙膜上的乙酰胆碱受体异常可能影响多巴胺的释放
3.γ-氨基丁酸(GABA)是成年动物体中枢神经系统的主要抑制性神经递质,在控制疼痛方面起到重要作用。GABA受体主要有GABA-A受体和GABA-B受体两类,作用机理如图所示。
(1)GABA作用于成年动物的成熟神经元细胞膜上GABA-A受体后,据图分析GABA抑制突触后膜兴奋的机理是 ,已知该过程离子的跨膜运输方式是易化扩散,由此可推测成熟神经元细胞膜上 (填“KCC2”或“NKCC1”)含量多。
(2)疼痛时体内的GABA分泌增多,GABA只作用于相应细胞的根本原因是
。
(3)“神仙水”是一种被伪装成饮料的新型毒品,它含有的γ-羟基丁酸(GHB)无色无味,但具有麻醉功效,让人喝完后头晕、嗜睡、意识混乱。研究发现,GHB作用于GABA-B受体,据图分析“神仙水”令人神志不清的原因是 。
题组二 综合分析神经冲动传导、传递过程中的相关曲线图
4.研究人员对突触a、b的突触前神经元给予相同的电刺激,通过微电极分别测量两个突触的突触前神经元、突触后神经元的电位变化,结果如图。下列分析合理的是( )
A.静息状态下膜两侧70 mV的电位差是Na+内流所致
B.电刺激后,突触a的突触后神经元出现了一个小的动作电位,但该动作电位不能传导
C.突触b的突触前神经元不可产生动作电位,所以抑制突触后神经元兴奋
D.突触a、b中突触后神经元电位变化有延迟,原因之一是兴奋在神经元之间的信号转换需要时间
5.(经典题)图甲为研究神经细胞膜电位变化的实验装置,两个神经元以突触联系,并连有电位计Ⅰ(电极分别在Q点细胞内外侧)、Ⅱ(电极分别在R、S点的细胞外侧),下列分析正确的是( )
图甲
图乙 图丙
A.静息时,若升高细胞外K+浓度,则电位计Ⅰ的指针右偏幅度增大
B.刺激P点,电位计Ⅰ和电位计Ⅱ记录到的电位变化波形分别为图乙和图丙
C.刺激P点,电位计Ⅰ记录到②处电位值时,Q点膜内Na+浓度可能高于膜外
D.若S点电极移至膜内,再刺激P点,电位计Ⅱ记录到的电位变化波形与图乙相似
题组三 综合分析神经冲动传导、传递过程中的电位计偏转问题
6.下图是三个神经元及其联系示意图(a、d点分别为①②电位计两电极接线端之间的中点)。下列相关说法正确的是( )
A.若刺激a点,电位计①指针可能偏转1次,电位计②指针可能偏转2次,且方向相反
B.若刺激b点,b点会因为大量Na+通过主动转运方式内流而产生动作电位
C.若刺激c点,电位计①和电位计②指针均可能偏转2次,且方向相反
D.若刺激a点,d处无电位变化,可能是由于突触前膜释放的是抑制性神经递质
7.(经典题)图甲所示为三个神经元及其联系,图乙为突触结构,在a、d两点连接一个灵敏电位计(ab=bd),下列说法正确的是( )
甲 乙
A.刺激图甲中②处,可以测到电位变化的有①②③④⑤⑥
B.在突触处完成“化学信号→电信号→化学信号”的转变
C.分别刺激图乙的b、c点,灵敏电位计指针各偏转1、2次
D.抑制图中细胞的呼吸作用,不影响神经冲动的传导和传递
答案与分层梯度式解析
第2课时 神经冲动在突触处的传递
基础过关练
1.B 突触由突触前膜、突触间隙、突触后膜三部分组成,A错误;神经递质与突触后膜上的受体结合后,突触后膜所在神经表现为兴奋或抑制,C错误;由于神经递质只存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜,所以神经冲动在突触处是单向传递的,D错误。
2.C 突触类型有轴突-树突型、轴突-胞体型、轴突-肌肉或腺体型等,所以③处也可能为肌细胞或腺体细胞的细胞膜,C错误。
3.C 题图中①是突触小泡,②是突触前膜,③是突触间隙,④是突触后膜。①突触小泡中含有的神经递质能够在③突触间隙处检测到,但神经递质不能进入⑤下一个细胞内,A错误;①为突触小泡,其形成与高尔基体有关,B错误;③突触间隙中Na+浓度适当升高,会使④突触后膜产生的动作电位峰值增大,C正确;④突触后膜处的膜去极化后形成的小电位是不能传播的,D错误。
4.B 兴奋在突触处的传递是单向的,A错误;突触前膜处的信号转变是电信号→化学信号,突触处的信号转变是电信号→化学信号→电信号,B正确;突触前膜释放的神经递质能够作用于神经细胞、肌肉细胞等,C错误;兴奋在神经纤维上传导时,Na+出细胞和K+入细胞是主动转运过程,消耗能量,兴奋在突触间传递时,突触前膜分泌神经递质是胞吐过程,也需要消耗能量,D错误。
5.C ③图中左侧神经元释放神经递质,是突触前神经元,右侧是突触后神经元,兴奋只能由左传递至右,C错误。
6.B 由题图可知,a神经元中神经递质的释放受a、c两个神经元控制,A正确;神经元a、b与痛觉传入有关,神经元c能释放脑啡肽,脑啡肽具有镇痛作用,说明乙酰胆碱属于兴奋性递质,B错误;脑啡肽的作用是减少a神经元释放乙酰胆碱的量,减弱对b神经元的刺激作用,从而起到镇痛的作用,C正确;a、c神经元中的神经递质以胞吐的方式释放到突触间隙,D正确。
7.答案 (1)0、1 (2)易化扩散 (3)突触 电信号→化学信号 (4)单向 神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜
解析 图甲中④处受到一定强度的刺激后,由于兴奋在神经元之间的传递是单向的,所以电位计A不会发生偏转,电位计B能发生一次偏转,因此偏转次数分别是0、1。图丙为突触的结构模式图,其中4是突触前膜,5是突触间隙,6是突触后膜。4突触前膜处发生的信号转换是电信号→化学信号。由于神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜,故图丙中兴奋的传递方向是单向的。
8.D 细胞A释放DA的方式为胞吐,该过程需要消耗能量,A错误;DA是一种兴奋性神经递质,因此DA和细胞B表面受体结合会使细胞膜产生外负内正的动作电位,B错误;DAT将突触间隙的DA回收至细胞A,从而减少突触间隙的DA,避免DA持续作用使人脑长期处于兴奋状态,利用药物阻断DAT的作用,突触间隙的DA会持续作用,从而使人脑持续产生兴奋,C错误,D正确。
9.B 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;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;蝎毒会抑制Na+通道的打开,故使用蝎毒后,不能引起b处Na+内流,即不能形成动作电位,D正确。
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1.A 由题干信息“ALS患者突触间隙的谷氨酸含量比正常人的高,导致突触后膜上NMDA受体持续与谷氨酸结合”可知,ALS患者的突触间隙谷氨酸过多,持续作用引起Na+过度内流,突触后神经细胞渗透压升高,最终导致突触后神经细胞受损,A正确;谷氨酸被突触前膜回收,而非被突触后膜回收,B错误;谷氨酸在突触间隙通过扩散到达突触后膜,C错误;NMDA受体拮抗剂可以阻断谷氨酸与NMDA受体结合,从而阻止Na+过度内流,有助于治疗该病,D错误。
2.B 由图可知,乙释放的多巴胺(神经递质)与丙膜上的多巴胺受体结合,可使丙膜的电位发生改变,A正确;多巴胺只能在乙与丙之间传递信息,在甲与乙之间传递信息的是乙酰胆碱,B错误;由图可知,乙膜能释放多巴胺(是突触前膜),也具有乙酰胆碱受体(是突触后膜),C正确;小鼠体内多巴胺的释放可受乙酰胆碱调控,乙膜上的乙酰胆碱受体异常使乙膜不能接受乙酰胆碱传递的信息,可能影响多巴胺的释放,D正确。
3.答案 (1)GABA与GABA-A受体结合,打开Cl-通道,Cl-大量内流,形成抑制 KCC2 (2)只有相应细胞中的GABA受体基因选择性表达 (3)“神仙水”中的GHB作用于大脑皮层神经元上的GABA-B受体,激活钾离子通道,使得钾离子外流,从而产生抑制性效应(写出“激活钾离子通道,使得钾离子外流”即可)
解析 (1)神经纤维未受刺激时表现为外正内负的静息电位,γ-氨基丁酸(GABA)是抑制性神经递质,作用于成年动物的成熟神经元细胞膜上GABA-A受体后,导致Cl-通道打开,Cl-大量内流,细胞内负电荷增加,形成抑制。该过程中Cl-大量内流属于易化扩散,说明细胞外Cl-多,结合图中信息可知KCC2将Cl-运出细胞、NKCC1将Cl-运入细胞,故成熟神经元细胞膜上KCC2含量多。(2)GABA只作用于相应细胞的直接原因是只有相应细胞上有GABA受体,根本原因是只有相应细胞中的GABA受体基因选择性表达。
4.D 据题图可知,突触a中突触前神经元兴奋,引起突触后神经元去极化,但未实现反极化,即没有产生动作电位,不能传导,B错误;突触b中突触前神经元兴奋,引起突触后神经元膜电位下降,推测其突触前神经元释放的是抑制性神经递质,C错误;突触后神经元的电位变化在突触前神经元电位变化之后,原因之一是兴奋在突触处的传递经过了电信号→化学信号→电信号的转变过程,D正确。
5.D 静息时,若升高细胞外K+浓度,K+外流减少,则电位计Ⅰ的指针右偏幅度减小,A错误;由于神经递质只能由突触前膜释放,并作用于突触后膜,所以神经冲动在神经元之间的传递是单向的,刺激P点,神经冲动只能传到Q点、R点,不能传到S点,所以电位计Ⅰ、Ⅱ的指针均只能发生1次偏转,电位计Ⅰ记录到的电位变化波形与图乙基本相同,电位计Ⅱ记录到的电位变化波形与图丙不同,B错误;若刺激P点,Na+内流产生动作电位,电位计Ⅰ记录到②处电位值时,Q点膜外Na+浓度仍高于膜内,C错误;若S点电极移至膜内,则电位计Ⅰ、Ⅱ的电极所处位置相同,再刺激P点,根据B项分析,电位计Ⅱ记录到的电位变化波形与图乙相似,D正确。
6.D 因为a点为电位计①两电极接线端之间的中点,所以刺激a点,神经冲动同时传到电位计①的两电极,两电极间无电位差,故电位计①指针不偏转;若神经冲动能够通过突触传递下去,则电位计②指针将发生方向相反的两次偏转,A错误。神经纤维上神经冲动产生的原因是大量Na+内流,此时Na+内流的方式是易化扩散,B错误。若刺激c点,则神经冲动不能通过a、b间的突触,电位计①指针不发生偏转,电位计②指针发生方向相反的两次偏转,C错误。若突触前膜释放的是抑制性神经递质,则刺激a点,d处无电位变化,D正确。
7.A 神经冲动在同一个神经元中可双向传导,但在神经元之间只能单向传递,因此刺激②处,可检测到电位变化的有①②③④⑤⑥,A正确;在突触处完成“电信号→化学信号→电信号”的转变,B错误;神经冲动在神经纤维上双向传导,在神经元间单向传递,且神经冲动在神经纤维上的传导速度快于在突触处的传递速度,所以刺激b点,灵敏电位计指针发生2次偏转,刺激c点,灵敏电位计指针发生1次偏转,C错误;神经冲动的传导和传递需要能量供应,而能量主要来自需氧呼吸,D错误。
11第二节 神经冲动的产生和传导
第1课时 神经冲动的产生和在神经纤维上的传导
基础过关练
题组一 神经冲动的产生
1.下列关于静息电位和动作电位的叙述,错误的是( )
A.细胞外液中Na+浓度会影响动作电位的形成
B.神经细胞膜内K+的外流是形成静息电位的基础
C.当处于静息电位时,细胞膜两侧的电位表现为外负内正
D.动作电位形成的过程中,Na+内流不消耗能量
2.某研究学习小组利用药物阻断K+通道,神经纤维上膜电位的变化情况是( )
3.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
4.图1是测量神经纤维膜内外电位的装置,图2是测得的神经纤维某位点膜电位变化。下列有关叙述不正确的是( )
A.神经纤维的状态由C转变为D的原因为膜对K+的通透性增大
B.若组织液中Na+浓度适当升高,在适宜条件刺激下图2中C点上移
C.图1中甲测出的电位即该神经纤维上的静息电位
D.若要画出如图2的动作电位,需要多个图1装置测量神经纤维不同位点的电位变化
5.下图表示神经纤维某处受到不同刺激后产生的电位变化。下列叙述正确的是( )
A.a~b段与b~d段均发生Na+内流,a~b段Na+内流速率更快
B.c、e两点时膜电位均为0,c点时膜外Na+浓度与膜内相等
C.d~f段为复极化过程,此过程中K+外流需消耗大量的ATP
D.若刺激强度低,则可能发生a~g段过程,不能产生动作电位
题组二 神经冲动在神经纤维上的传导
6.如图是兴奋在神经纤维上产生和传导的示意图,下列说法与图示相符的是( )
A.图中兴奋部位是B和C
B.图中弧线可表示局部电流方向
C.图中兴奋传导方向是C→A→B
D.兴奋传导方向与膜外局部电流方向一致
7.如图为神经纤维接受适宜刺激后,某时刻测得的一段神经纤维膜电位情况。下列叙述错误的是( )
A.若刺激在甲处,则a段神经纤维处于去极化过程
B.若刺激在甲处,则b段神经纤维处于去极化过程或极化状态
C.若刺激在乙处,则b段神经纤维处于复极化过程或已恢复到极化状态
D.若刺激在乙处,则a段神经纤维处于开放状态的离子通道可能有K+通道和Na+通道
8.神经调节是动物体内最重要的调节方式,回答下列有关神经调节的问题:
(1)图一所示①~⑤为蛙坐骨神经左侧受到刺激前后的依次电位变化过程,该图两个电极在膜上的放置位置是 。
(2)图二的曲线2表示 (填“低钠”“低钾”“高钠”或“高钾”)海水中的膜电位变化。图二曲线1处于c状态时,神经纤维膜内Na+浓度 于膜外。
(3)刺激点引发膜外电位变化是 ,由此引发的神经冲动的传导方向与 (填“膜内”或“膜外”)的局部电流方向一致。
能力提升练
题组 神经冲动在神经纤维上的传导
1.神经纤维上某处受到适宜刺激后产生一个动作电位,并发生传播。若某一时刻膜电位的状态(电位计1、电位计2分别接在a、b处)以及引起电位变化的K+、Na+流向如图所示,则下列叙述正确的是( )
A.a点K+外流需要通道蛋白参与且不消耗ATP,ab段处于去极化过程
B.刺激点位于a点的左侧
C.a、b处膜内外K+、Na+离子浓度均相等
D.电位计1、电位计2指针将分别发生左偏和右偏
2.正常情况下,神经纤维上某一点受到刺激后电位变化记录如图甲;在实验装置中加入河豚毒素后,给予该部位同种强度的刺激,结果电位变化如图乙。下列说法正确的是( )
A.适当降低培养液中钾离子浓度可以提高曲线甲的B点绝对值
B.图甲中神经纤维上引起B→A变化的离子运输需要消耗ATP
C.图甲中由B→A过程中神经纤维膜内K+/Na+的值会变大
D.图乙不能形成动作电位,可能是河豚毒素抑制了呼吸酶的活性
3.将某神经纤维置于生理盐水中,图甲、图乙分别为在适宜刺激下动作电位产生及传导的示意图,A、B为轴突的位置,①~⑤分别对应下方轴突所在位置的电位情况。下列叙述错误的是( )
A.增加生理盐水中K+浓度,该神经细胞更容易兴奋
B.增加生理盐水中Na+浓度,可提高c的数值
C.刺激可发生在A、B点之间
D.图乙中的②点对应于图甲中d点时的变化
4.(经典题)已知一个鲜活的神经细胞在小白鼠体内的静息电位和因某次适宜刺激而发生的电位变化如甲图所示。现将这一完整的神经细胞置于某一等渗溶液E中(其成分能确保神经细胞正常生活),其静息电位和因某次适宜刺激而发生的电位变化可能会呈现如乙、丙、丁图所示,下列叙述正确的是( )
甲 乙
丙 丁
A.乙图,E液与小鼠的组织液相比,K+浓度不变,Na+浓度更高
B.丙图,神经细胞静息时,膜内Na+浓度高于膜外
C.丁图,E液与小鼠的组织液相比,K+浓度更高,Na+浓度不变
D.丁图,适当增加刺激强度,动作电位的峰值会随之增加
5.在蛙的坐骨神经腓肠肌标本上放置甲、乙两个电极,并将这两个电极连接到一个电位计上(如图1),其中①为腓肠肌,②为坐骨神经。在甲电极处给予神经纤维一个适宜刺激,腓肠肌会产生收缩,电位计记录到一个负电位沿着神经纤维传导(如图2)。下列叙述正确的是( )
图1
图2
A.图2中Oa段表示图1的甲处发生去极化,是由Na+外流引起的
B.图2中de段表示图1的甲处发生复极化,是由K+外流引起的
C.若刺激甲电极左侧的位置,图1电位计会发生两次方向相反且幅度相同的偏转
D.若刺激位置从甲电极处改为甲电极左侧的位置,则图2中bc间的时间缩短
6.生理学上将刚能引起组织发生反应的最小刺激强度称为阈强度,简称阈值。为研究不同强度电刺激对坐骨神经动作电位(已兴奋神经纤维的电位总和)的影响,研究者利用蛙的坐骨神经腓肠肌标本进行相关实验:对图甲中①处位点给予不同强度的刺激,记录不同刺激下的电位峰值,结果如图乙所示。请据此回答下列问题:
甲
乙
(1)当①处刺激强度较小时,发现指针不偏转(电位峰值为0),腓肠肌不收缩,其原因是 ;据图乙可知,在一定范围内,随着刺激强度增大,坐骨神经产生的电位峰值增加,说明组成坐骨神经的不同神经纤维的兴奋阈值 。
(2)为测定兴奋在神经纤维上的传导速度,某同学在坐骨神经距离较远的A、B两个点上分别给予适宜刺激,并测定了给予刺激后到腓肠肌收缩所需的时间分别为t1、t2(t2>t1),随后测定 ,计算可知兴奋在神经纤维上的传导速度为 。
(3)为探究兴奋在不同神经纤维上传导速度是否相同,某同学将图甲中电刺激点尽量远离两电极,然后测定并分析曲线峰值的电位变化情况。若 ,
则说明兴奋在不同神经纤维上传导速度不同,请说明理由:
。
答案与分层梯度式解析
第二节 神经冲动的产生和传导
第1课时 神经冲动的产生和在神经纤维上的传导
基础过关练
1.C 动作电位的形成主要与Na+内流有关,故细胞外液中Na+浓度会影响动作电位的形成,A正确;神经细胞膜内K+的外流是形成静息电位的基础,B正确;神经纤维处于静息状态时,细胞膜两侧的电位表现为外正内负,C错误;神经元产生动作电位时,Na+通过钠离子通道内流,属于易化扩散,不消耗能量,D正确。
2.C 利用药物阻断K+通道,K+外流受阻,静息电位的恢复受阻,但动作电位的峰值由膜两侧的Na+浓度差决定,不受K+的影响,所以动作电位的峰值基本不变,故药物处理后一段时间,神经纤维上膜电位处于动作电位峰值附近,不能恢复到静息电位,C符合题意。
3.D 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变化,Na+被排出,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。
4.D 图2中神经纤维的状态由C转变为D的过程中,神经纤维膜对K+的通透性增大,K+外流,A正确。C为动作电位的峰值,其大小与Na+内流的量有关,若组织液中Na+浓度适当升高,细胞内外Na+浓度差增大,在适宜条件刺激下,Na+内流量增多,动作电位的峰值增大,C点上移,B正确。静息时膜电位表现为外正内负,所以图1中甲测出的电位是静息电位,C正确。图2表示的是神经纤维上一个位点不同时间的膜电位变化,不需要多个图1装置测量神经纤维不同位点的膜电位变化,D错误。
5.D 据题图可知,a~b段与b~d段为动作电位的形成过程,此时均发生Na+内流,且由于b~d段斜率更大,故该段Na+内流速率更快,A错误;c、e两点时膜电位均为0,但两者的形成原因不同,c点时属于动作电位的形成过程,此时Na+大量内流,但细胞膜外的Na+浓度仍大于膜内,B错误;d~f段为复极化过程,此过程中K+外流为易化扩散,不需要消耗ATP,C错误;动作电位的产生需要适宜强度的刺激,若刺激强度低,则可能发生a~g段过程,因不能发生反极化而不能产生动作电位,D正确。
6.B 受刺激时,Na+内流,形成内正外负的动作电位,因此题图中A为兴奋部位,B和C为非兴奋部位,兴奋传导的方向为C←A→B,A、C错误;题图中弧线可表示局部电流方向,兴奋传导方向与膜内局部电流方向一致,B正确,D错误。
7.A 若刺激在甲处,a段神经纤维膜电位为外负内正,处于反极化或复极化过程,A错误;若刺激在甲处,b段膜电位为外正内负,可知兴奋可能未传到b段或传到b段但还没有形成外负内正的动作电位,所以b段神经纤维处于极化状态或去极化过程,B正确;若刺激在乙处,根据b段的外正内负的膜电位和a段外负内正的膜电位,可知兴奋已经传到了a段,则b段神经纤维处于复极化过程或已恢复到极化状态,C正确;若刺激在乙处,a段神经纤维膜电位为外负内正,则a段神经纤维处于反极化或复极化过程,故处于开放状态的离子通道可能有K+通道和Na+通道,D正确。
8.答案 (1)都放在膜内 (2)低钠 低 (3)由正电位变为负电位 膜内
解析 (1)静息电位即膜电位为外正内负,受到刺激变成动作电位即膜电位为外负内正;电位计指针偏转方向为正电位→负电位。图一②电位计指针往右偏转,说明甲电极侧为正电位,乙电极侧为负电位;因为甲电极左边受到刺激,则甲处形成动作电位变成外负内正,乙处还是外正内负,据此推知两个电极都放在膜内。(2)图二中曲线2的峰值低于0 mV,说明未形成动作电位,说明膜外钠离子浓度低,钠离子内流少,据此可知曲线2表示低钠海水中的膜电位变化。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,形成外负内正的动作电位,但膜外钠离子浓度始终高于膜内钠离子浓度,故图二曲线1处于c状态时,神经纤维膜内钠离子浓度低于膜外。(3)静息电位时膜电位为外正内负,受到刺激变成动作电位时膜电位为外负内正。故刺激点引发膜外电位变化是由正电位变为负电位。神经冲动在神经纤维上的传导方向与膜内的局部电流方向一致。
能力提升练
1.B 题图分析:
由分析可知,a点先兴奋,b点后兴奋,推测刺激点位于a点左侧,B正确;ab段近a点处于复极化过程,近b点处于反极化过程,A错误;a、b处均为膜内K+浓度高,膜外Na+浓度高,C错误;对照电位计3的偏转可知,电位计1处膜内外电位情况将与电位计3处相同,所以指针将向右偏,电位计2处膜内外电位情况将与电位计3处相反,所以指针将向左偏,D错误。
2.A 适当降低培养液中K+浓度,静息时K+外流增多,静息电位绝对值变大,即曲线甲的B点绝对值增大,A正确;图甲中A处为动作电位,B处为静息电位,受刺激后,Na+内流(方式为易化扩散,不需要消耗ATP),神经纤维膜内Na+变多,故由B→A过程中神经纤维膜内K+/Na+的值会变小,B、C错误;图乙不能形成动作电位,应该是河豚毒素抑制了兴奋的传导,即可能是抑制了Na+内流的过程,而呼吸酶的活性不影响Na+内流的过程,D错误。
3.C 静息电位的形成与K+外流有关,增加生理盐水中K+浓度,会导致K+外流减少,静息电位的绝对值减小,受到刺激后,少量Na+内流即可产生动作电位,该神经细胞更容易兴奋,A正确;ac段表示神经纤维受到刺激时Na+内流形成动作电位的过程,该过程中Na+内流为易化扩散,若增加生理盐水中Na+浓度,会使Na+内流增多,可提高c的数值,B正确;图乙中,③→①表示神经纤维恢复静息电位的过程,⑤→③表示神经纤维形成动作电位的过程,所以兴奋的传递方向是从左往右,刺激不能发生在A、B点之间,C错误;图甲中c→e和图乙中③→①都表示神经纤维恢复静息电位的过程,图乙中的②点和图甲中的d点均是恢复静息电位的过程中膜电位为0的点,D正确。
4.A 注意关注不同图中静息电位(K+外流引起)绝对值、动作电位(Na+内流引起)峰值的变化。乙图的动作电位峰值比甲图高、静息电位绝对值不变,原因是E液与小鼠的组织液相比,Na+浓度较高,Na+内流量增加,K+浓度不变,A正确;丁图中的静息电位绝对值比甲图大、动作电位峰值不变,原因是E液与小鼠的组织液相比,K+浓度较低、K+外流量增加,Na+浓度不变,C错误;动作电位峰值的大小与膜内外Na+浓度差有关,再增大刺激,动作电位的峰值也不会增加,D错误;正常神经细胞Na+浓度胞外始终大于胞内,B错误。
5.C 在甲电极处给予神经纤维一个适宜刺激,电位计指针先左偏后右偏,对应的曲线变化如图所示:
图2中Oa段表示图1的甲处发生去极化和反极化,是由Na+内流引起的,A错误;图2中de段表示图1的乙处发生复极化,是由K+外流引起的,B错误;若刺激甲电极左侧的位置,由于兴奋传到甲、乙两电极的时间不同,且兴奋沿着神经纤维传导的电位变化总是一样的,图1电位计会发生两次方向相反且幅度相同的偏转,C正确;由于甲、乙两电极的距离不变,若刺激位置从甲电极处改为甲电极左侧的位置,则图2中bc间的时间不变,D错误。
6.答案 (1)当刺激强度小于阈强度时不引起组织兴奋,肌肉不表现为收缩 不完全相同 (2)A、B间的距离 A、B间的距离/(t2-t1) (3)峰出现了分离,形成两个或多个峰 由于电位峰值是由多根神经纤维的动作电位峰值组成的,若兴奋在不同神经纤维上传导速度不同,一定距离后峰(值)会发生分离
解析 (1)分析图乙如下:
(2)如下图,在距离较远的A、B点分别刺激坐骨神经,兴奋从B传到A所用时间应为t2-t1,故兴奋在神经纤维上的传导速度=A、B间的距离/(t2-t1)。
(3)为探究兴奋在不同神经纤维上传导速度是否相同,某同学将图甲中电刺激点尽量远离两电极,然后测定并分析曲线峰值的电位变化情况。由于电位峰值是由多根神经纤维的动作电位的峰值组成的,若兴奋在不同神经纤维上传导速度不同,一定距离后峰值会发生分离,因此,若峰出现了分离,形成两个或多个峰,则说明兴奋在不同神经纤维上传导速度不同。
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第二节 神经冲动的产生和传导
必备知识 清单破
知识点 1 神经冲动的产生
1.神经细胞膜的极性变化
膜状态 图示 膜电位
极化 (静息状态) 外正内负
反极化 (兴奋状态) 内正外负
复极化 (恢复静息状态) 外正内负
去极化:在膜上某处给予刺激后,该处极化状态被破坏,称为去极化。
去极化、反极化和复极化的过程,也就是动作电位——膜外负电位的形成和恢复的过程。
2.神经细胞膜极性变化的原因(静息膜电位和动作电位的产生)
(1)图示
(2)解读
归纳总结
(1)Na+-K+泵持续工作使神经元胞外Na+始终多于胞内,胞内K+始终多于胞外。
(2)Na+-K+泵处进行主动转运,K+通道、Na+通道处进行易化扩散。
1.传导方式:电信号。
2.过程
知识点 2 神经冲动在神经纤维上的传导
归纳总结 冲动在神经纤维上的传导方向与膜内局部电流方向相同,与膜外局部电流方向相
反。
3.特点
(1)神经冲动在离体神经纤维上可双向传导。
(2)动作电位不会随传导距离的增加而衰减。
(3)一条神经中包含很多根神经纤维,各神经纤维之间具有绝缘性。
1.突触的结构与类型
(1)突触的结构
知识点 3 神经冲动在突触处的传递
(2)突触的常见类型
①轴突-胞体型
②轴突-树突型
③轴突-肌肉或腺体型。
2.神经冲动在突触处的传递
(1)方式:通常是化学传递。
(2)过程(以神经递质乙酰胆碱为例)
特别提醒 神经递质不进入突触后膜或靶细胞,而是与突触后膜上的受体结合,然后被相应
酶催化水解或被突触前膜回收。
(3)特点:由于神经递质只存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜,所以
神经冲动的跨膜传递只能沿着一个方向进行(单向传递)。
知识拓展 兴奋性神经递质和抑制性神经递质
(1)兴奋性神经递质作用于突触后膜,一般引起正离子如Na+内流,使突触后膜发生去极化(兴
奋)。
(2)抑制性神经递质作用于突触后膜,一般引起负离子如Cl-内流,使突触后膜发生超极化(抑
制)。
知识点 4 比较神经冲动在神经纤维上的传导和在突触处的传递
比较项目 神经冲动在神经纤维上的传导 神经冲动在突触处的传递
结构基础 神经纤维 突触
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 可以双向 单向传递
知识辨析
1.受到刺激时,Na+大量流入细胞,形成内正外负的反极化状态,此时膜内Na+浓度大于膜外,这
种说法正确吗
不正确。神经细胞膜外Na+浓度始终大于膜内,反极化状态时,膜内Na+浓度仍小于膜外。
2.复极化过程中,轴突膜上Na+通道关闭,K+通道打开,Na+-K+泵暂时停止工作,这种说法正确
吗
不正确。复极化过程即恢复静息状态的过程,涉及K+外流(主要依赖K+通道)和Na+外排(主
要依赖Na+-K+泵)。
3.刺激离体神经纤维,神经冲动会沿神经纤维双向传导,传导方向与膜外局部电流方向相同,
这种说法正确吗
不正确。当离体神经纤维某处受到适宜刺激时,神经冲动会沿神经纤维双向传导,且传导方向与膜内局部电流方向相同。
提示
提示
提示
4.通过胞吐释放的神经递质,都是大分子物质吗
不是。神经递质种类丰富,可以是小分子物质。
5.突触前膜释放神经递质,以及神经递质通过突触间隙都需要消耗能量吗
不都需要。神经递质扩散通过突触间隙不需要消耗能量。
6.神经递质与突触后膜结合,引起突触后膜电位变化,该过程发生了电信号→化学信号→电信
号的转变,这种说法正确吗
不正确。神经递质与突触后膜结合,引起突触后膜电位变化,该过程发生了化学信号→电信号的转变。
提示
提示
提示
关键能力 定点破
定点 1 分析兴奋传导过程中膜电位的变化及相关曲线模型
1.膜电位的测量
测量方法 测量图解 偏转情况 测量结果
两个电极分别置于神
经纤维膜的内侧和外
侧 1次
两个电极均置于神经
纤维膜的外侧 方向相反的2次
2.电位变化曲线解读(以两个电极分别置于膜两侧为例)
特别提醒
(1)Na+-K+泵(主动转运)→胞内K+多,胞外Na+多→K+外流、Na+内流均为易化扩散。
(2)静息电位(K+外流引起)的变化:若胞内外K+浓度差增大→K+外流增多→静息电位绝对值增
大,反之,静息电位绝对值减小。
(3)动作电位(Na+内流引起)的变化:若胞内外Na+浓度差增大→Na+内流增多→动作电位峰值
增大,反之,动作电位峰值减小。
典例1 如图是某神经纤维动作电位的模式图,下列叙述不正确的是 ( )
A.若增大膜外Na+浓度,c点将上移;若增大膜外K+浓度,a点将上移
B.兴奋在神经纤维上传导时,电位差逐渐变小
C.bc段Na+大量内流,需要转运蛋白的协助,不消耗能量
D.cd段Na+通道多处于关闭状态,K+通道多处于开放状态
B
解析 动作电位的大小与膜内外Na+的浓度差有关,若增大膜外Na+浓度,Na+内流增多,动作电
位的峰值增大,c点上移;静息电位的大小与膜内外K+的浓度差有关,若增大膜外K+浓度,K+外
流减少,静息电位的绝对值减小,a点上移,A正确。兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导
的,该过程电位差的大小保持不变,B错误。bc段属于动作电位产生过程,此过程Na+内流方式
为易化扩散,需要转运蛋白的协助,不消耗能量,C正确。cd段为静息电位的恢复过程,此阶段
Na+通道多处于关闭状态,K+通道多处于开放状态,D正确。
典例2 如图表示动作电位在神经纤维上的传导示意图,下列叙述正确的是 ( )
A.随着传导距离的增加,a点将逐渐下移
B.图中刺激点在神经纤维左侧,图示兴奋传导方向是从左到右
C.轴突膜处于b状态时,钠离子通道关闭,钾离子通道大量开放
D.动作电位的传导是局部电流触发邻近质膜依次产生新的正电位的过程
B
解析 分析题图:
根据曲线图及以上分析,刺激点位于神经纤维左侧,兴奋从左向右传导,B正确;神经冲动在神
经纤维上的传导不会随传导距离的增加而衰减,故随着传导距离的增加,a点不会下移,A错误;
b即将达到动作电位峰值,处于反极化状态,钠离子通道仍然开放,C错误;动作电位(负电位)以
局部电流的形式传导,D错误。
归纳总结 某时刻神经纤维不同位点膜电位曲线图中,超极化出现的一侧为刺激侧。
1.冲动在神经纤维上的传导
(1)刺激c点,电极两端同时兴奋,电位计指针不偏转。
(2)刺激a点,电极两端b、d处先后兴奋,电位计指针发生两次方向相反的偏转。
定点 2 电位计指针偏转问题
(1)刺激b点,由于冲动在突触处的传递速度小于在神经纤维上的传导速度, 电极两端a、d处
先后兴奋,则电位计指针发生两次方向相反的偏转。
(2)刺激c点,由于神经冲动的跨膜传递只能沿着一个方向进行,兴奋不能传至a点,兴奋传至d
点,电位计指针发生一次偏转。
2.冲动在突触处的传递
典例 神经纤维上有依次排列的四个点A、B、C、D,且AB=BC=CD,现将一个电位计依次连
接到神经纤维细胞膜表面的两点(1.AB、2.BD、3.AD),若在C处给一强刺激,其中电位计指
针能够发生两次方向相反的偏转的有 ( )
A.1、2 B.1、3 C.2、3 D.1、2、3
B
解析 将电位计依次连接到神经纤维细胞膜表面的两点(1.AB、2.BD、3.AD),分析三种情况:
情况1中,负电位先到达B点再到达A点,电位计指针先右偏再左偏;情况2中,负电位同时到
达B、D两点,电位计指针不偏转;情况3中,负电位先到达D点再到达A点,电位计指针先右偏
再左偏。
