专题8 生命活动的调节
第3讲 神经调节(二)——神经冲动的产生和传导、神经系统的分级调节及人脑的高级功能
一、单项选择题
1.有居民因尝试“草乌炖肉”进行食补而造成中毒,原因是草乌中有毒成分乌头碱可与神经元上的Na+通道结合,使其持续开放,对神经及心血管系统造成严重损害,甚至猝死。但药毒同源,乌头不仅仅是毒,还是传统中药中不可多得的良方,现代研究又进一步发现,它还具有很好的镇痛和抗炎的作用,在抗肿瘤上也具有很好的功效。下列相关叙述错误的是( )
A.阻遏Na+通道开放的药物可以缓解乌头碱中毒的症状
B.乌头碱会导致神经元膜内Na+浓度高于膜外Na+浓度
C.Na+通道持续开放,会使得细胞外Na+持续大量内流
D.有机磷农药能破坏乙酰胆碱酯酶活性,使得兴奋性神经递质乙酰胆碱无法被分解,故草乌中毒与有机磷农药中毒的症状类似
【解析】B 神经元膜内Na+浓度始终低于膜外Na+浓度,B错误。
2.研究人员进行了含有不同Na+浓度的细胞外液(细胞外液渗透压相同、K+浓度相同)对离体枪乌贼神经纤维电位变化影响的实验,结果如图。下列相关叙述错误的是( )
A.在未受刺激时,枪乌贼神经细胞膜对K+的通透性大,对Na+的通透性小,膜内的K+扩散到膜外,而膜外的Na+不能扩散到膜内
B.细胞外液中Na+浓度可以影响动作电位的幅度和速率
C.若持续降低细胞外液中Na+的浓度,则神经纤维可能会在接受适宜刺激后无法产生动作电位
D.在神经纤维产生兴奋、传导兴奋的过程中,Na+进出细胞均不消耗ATP
【解析】D 根据题意可知,实验利用含有不同Na+浓度的细胞外液测定对离体枪乌贼神经纤维电位变化的影响,由a、b、c三条曲线可知,细胞外液中Na+浓度可以影响动作电位的幅度和速率,B正确;根据实验结果可知,若持续降低细胞外液中Na+的浓度,导致Na+内流减少,最终可能使离体枪乌贼神经纤维无法产生动作电位,C正确;在神经纤维产生兴奋、传导兴奋的过程中,Na+进入细胞的方式属于协助扩散,不消耗ATP,但是恢复静息电位的过程中,Na+运出细胞属于主动运输,消耗ATP,D错误。
3.如图是人体排尿反射的反射弧结构示意图,方框甲、乙代表神经中枢。婴儿可以无意识排尿,成人在适宜的环境下才排尿。下列分析不正确的是( )
A.婴儿排尿反射的反射弧为A→B→乙→D→E
B.尿意不可能在图中的乙方框处产生
C.兴奋在C处的传递(导)速度快于D处
D.由甲发出的传出神经纤维末端释放的神经递质不一定能引起乙的兴奋
【解析】C 婴儿排尿反射神经中枢位于脊髓,属于低级中枢,位于方框乙内,其反射弧为A→B→乙→D→E,A正确。产生尿意的神经中枢位于方框甲内,属于大脑高级中枢,B正确。兴奋在神经纤维上的传导形式是电信号,速度快;兴奋在神经元之间的传递是化学信号,速度较慢,因此兴奋在C处的传递(导)速度慢于D处,C错误。由甲高级中枢发出的神经纤维末端释放的神经递质可能引起乙的兴奋,也可以引起乙的抑制,D正确。
4.尿液的排出受神经系统支配,其分级调节过程如图所示。婴幼儿时期经常发生遗尿现象,但成人可以有意识地控制排尿。下列相关分析错误的是( )
A.婴幼儿的遗尿现象属于非条件反射
B.成人尿意形成于大脑皮层但不属于反射
C.没有高级中枢的调控排尿,排尿可以进行但不完全
D.交感神经和副交感神经兴奋均能使膀胱收缩
【解析】D 婴幼儿的遗尿现象属于非条件反射,该反射的中枢位于脊髓,A正确;副交感神经兴奋时促进排尿,会使膀胱收缩,D错误。
5.神经科医生常对患者做如下检查:手持钝物自足底外侧从后向前快速轻划至小趾根部,再转向拇趾侧。成年人的正常表现是足趾向跖面屈曲,称巴宾斯基征阴性。如出现拇趾背屈,其余足趾呈扇形展开,称巴宾斯基征阳性,是一种病理性反射。婴儿以及成年人在深睡状态下,也都可能出现巴宾斯基征阳性。下列有关推理分析错误的是( )
A.巴宾斯基征阴性有完整的反射弧,但巴宾斯基征阳性没有
B.巴宾斯基征的初级控制中枢位于脊髓,但受大脑皮层的控制
C.正常人巴宾斯基征阴性体现了神经系统的分级调节特点
D.推测巴宾斯基征阳性成年人患者可能是大脑皮层相关区域有损伤
【解析】A 巴宾斯基征阳性是一种病理性反射,而反射的结构基础是反射弧,所以巴宾斯基征阴性和阳性都具有完整的反射弧,A错误。
二、不定项选择题
6.下列有关人体高级中枢的叙述,正确的是( )
A.期中考试时认真答题只与大脑皮层中的躯体运动中枢和视觉性言语区有关
B.小脑受损会导致人走路不稳
C.由短时记忆到长时记忆可能与新突触的建立有关
D.H区受损患者听不到说话
【解析】BC 参与答题的有V区、W区及躯体运动中枢等,A错误;小脑中有维持身体平衡的中枢,其受到损伤会导致人走路不稳,B正确;长时记忆可能与新突触的建立有关,C正确;言语区的H区受损,患者能听见说话的声音,但听不懂说话的内容,D错误。
7.在突触小体内,Ca2+与突触囊泡上的SNARE蛋白结合形成Ca2+-SNARE蛋白复合体,该蛋白复合体作用于突触前膜后,能促进乙酰胆碱(一种兴奋性神经递质)的快速释放。下列相关分析错误的是( )
A.突触前膜含有与Ca2+-SNARE蛋白复合体结合的特异性受体
B.释放的乙酰胆碱发挥作用后,突触后神经元内Na+浓度升高
C.SNARE蛋白的合成增多,可能会减弱突触后神经元的兴奋性
D.抑制Ca2+-SNARE蛋白复合体的形成不能减缓乙酰胆碱的释放
【解析】CD Ca2+-SNARE蛋白复合体能作用于突触前膜,可推知突触前膜含有与Ca2+-SNARE蛋白复合体结合的特异性受体,A正确;乙酰胆碱是兴奋性神经递质,释放后与突触后膜上的受体结合,使突触后神经元膜上Na+通道打开,Na+内流,形成内正外负的动作电位,从而传递兴奋,B正确;SNARE蛋白的合成增多,会促进乙酰胆碱的快速释放,增强突触后神经元的兴奋性,C错误;抑制Ca2+-SNARE蛋白复合体的形成能减缓乙酰胆碱的释放,D错误。
8.图甲表示置于生理盐水中的离体神经纤维受刺激前后膜两侧电位变化情况,图乙表示用电流计测定神经纤维膜外电位差的装置。下列叙述正确的是( )
A.该离体神经纤维未受到刺激时,膜两侧的电位表现为外正内负,原因是K+外流
B.在A、B两电极之间的任意一点给予适宜强度的电刺激,电流计指针将会发生两次方向相反的偏转
C.实验过程中,若提高生理盐水中的Na+浓度,则图甲中c点对应的膜电位将会增大,若用KCl溶液代替生理盐水,则给予神经纤维相同强度刺激时不能产生神经冲动
D.在图乙M处滴加适量的某种药物,N处给予适宜强度的电刺激,若电流计指针发生一次偏转,则说明该药物可阻断神经冲动在神经纤维上的传导
【解析】ACD 若在A、B两电极中间位置,给予适宜强度的电刺激,兴奋在神经纤维上双向传导同时到达A、B两电极处,电流表指针不发生偏转;若在除A、B两电极中间以外的其他位置给予适宜强度的电刺激,兴奋在神经纤维上双向传导,但不会同时到达A、B两电极处,电流表指针将发生两次方向相反的偏转,B错误。
非选择题
9.铅中毒会影响青少年的学习记忆能力,所以要减少摄食含铅多的食物如罐装饮料、烧烤等。科研人员为验证铅对大鼠神经细胞有毒害作用,用如图水迷宫进行实验,60天后检测其学习记忆能力。
组别 醋酸铅溶液浓度/ (g·L-1) 脑组织铅含量/(g· gprot-1) AChE活性/(U· mgprot-1) 到达原平台水域时间/s
① 0 0.18 1.56 22.7
② 0.05 0.29 1.37 23.1
③ 1.00 0.57 1.08 26.9
④ 2.00 1.05 0.76 36.4
实验方法:将大鼠分为4组,饮用不同浓度的醋酸铅溶液,让大鼠从入水点入水,训练其寻找水面下隐蔽平台(池水黑色,大鼠无法看到平台),重复训练4天后撤去平台,测定大鼠从入水点到达原平台水域的时间,推测大鼠学习记忆能力强弱;研究发现,ACh是与学习记忆有关的兴奋性递质,所以测定脑组织铅含量及乙酰胆碱酯酶(AChE)活性,也可以间接说明记忆能力[AChE活性检测原理:AChE可将乙酰胆碱(ACh)水解为胆碱和乙酸,胆碱与显色剂显色,根据颜色深浅计算酶活性]。据此分析,回答问题:
(1)观察表格可知, 组大鼠学习记忆能力最强。水迷宫实验结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)ACh这种递质由突触前膜释放进入突触间隙,该处体液是 ,然后ACh会与突触后膜上的 结合,引发突触后膜内的电位发生 (填“由负变正”或“由正变负”)的变化。
(3)发挥效应后ACh在 的催化下水解,所以脑组织铅含量越高,ACh水解速度越 ,进而影响记忆能力。
(4)短时记忆的形成与 (填“大脑皮层”“小脑”或“脊髓”)下的海马区有关,不重复就会遗忘。因此短时记忆转化为长时记忆的措施是及时重复训练,以此建立 。
【答案】(1)① 铅对大鼠神经细胞有毒害作用(或铅使大鼠学习记忆能力下降或铅抑制大鼠学习记忆能力) (2)组织液 (特异性)受体(或ACh受体) 由负变正 (3)乙酰胆碱酯酶(或AChE) 慢 (4)大脑皮层 新突触(或神经元之间的联系)
10.下图为兴奋在反射弧中的传导和传递过程模式图。请据图回答下列问题:
(1)若图甲代表缩手反射弧,则虚线方框围成的结构位于____________内。一个完整的反射活动需要哪几种神经元才能完成:______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)若在图甲中a处给予适宜刺激,兴奋可传至效应器引起反应,则电流表B的偏转情况是________________。若在图甲中的d处给予适宜刺激,电流表A、B的偏转情况分别是_______________________________________________________________________________。
(3)图乙中,当神经纤维的____________(填“Na+内流”“K+内流”“Na+外流”或“K+外流”)时,产生神经冲动,即由静息状态转变为兴奋状态。已知细胞外钙离子对钠离子存在“膜屏障作用”(即钙离子在膜上形成屏障,使钠离子内流减少)。临床上血钙含量偏高,会引起肌无力,原因是____________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)若图丙中释放的③可以促进Cl-进入细胞,则会引起下一个神经细胞________(填“兴奋”或“抑制”)。若在图丙所示的⑤结构中给予某种药物,再刺激图甲中a,发现电流表B不偏转,但发现图丙⑤当中的神经递质的量与给予药物之前相同,说明该药物是抑制了______(用丙图中的标号表示)的功能。
【答案】 (1)脊髓(或中枢神经系统) 至少需要传入和传出两种神经元,大多数情况下还需要中间神经元的参与 (2)两次偏转,方向相反 A不偏转,B偏转一次 (3)Na+内流 细胞外钙离子对钠离子存在“膜屏障作用”,血钙过高使钠离子内流减少,降低了神经细胞兴奋性,导致肌细胞无法兴奋并收缩而表现出肌无力 (4)抑制 ⑥
【解析】 (1)缩手反射的神经中枢位于脊髓,若图甲代表缩手反射弧,则虚线方框围成的结构位于脊髓(或中枢神经系统)内。一个完整的反射活动至少需要传入和传出两种神经元,如膝跳反射。大多数情况下还需要中间神经元的参与。在图甲中a处给予适宜刺激,兴奋在传至效应器的过程中,会先后到达电流表B的两端,因此电流表B发生方向相反的两次偏转。若在图甲中的d处给予适宜刺激,由于兴奋在神经元之间的传递是单向的,兴奋只能传到B电流表的一端(左端),导致电流表B能发生一次偏转,而无法传到A电流表的两端,所以电流表A不会发生偏转。(4)由突触前膜释放的神经递质作用于突触后膜,能使下一个神经元产生兴奋或抑制。若图丙中释放的③可以促进Cl-进入细胞,则不能形成外负内正的动作电位,因而下一个神经元会抑制。若在图丙所示的⑤突触间隙中给予某种药物后,再刺激图甲中a感受器,发现电流表B不偏转,而神经递质的量与给予药物之前相同,说明该药物没有促使神经递质的分解,而是抑制了突触后膜上受体⑥的功能,不能使通道打开,因而不产生动作电位。