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第二节人体生命活动的调节
第1课时 人体生命活动的神经调节
1.神经系统的基本结构和功能单位是神经元。
2．兴奋是指人体内的某些组织或细胞感受外界刺激后，由相对静止状态转变为显著活跃状态的过程。
3．兴奋在神经纤维上是由兴奋部位向未兴奋部位传导的。
4．兴奋在神经元之间的传递是通过突触完成的，由突触前膜释放神经递质，作用于突触后膜。
5．兴奋在神经纤维上的传导是双向的，兴奋在神经元之间的传导是单向的。
1．神经元
(1)神经系统的基本结构和功能单位是神经元，神经元能接受刺激，产生兴奋，并传导兴奋，进而对其他组织产生调控效应。
(2)神经元细胞膜外Na＋浓度比膜内高得多，膜内K＋浓度比膜外高得多，因此Na＋ 、K＋分别有向膜内流入和膜外流出的趋势。
2．兴奋在神经纤维上的传导
(1)方式：兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的。
(2)过程：
(3)特点：兴奋在神经纤维上的传导是双向的。
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3．兴奋在神经元之间的传导
(1)结构基础：突触。
(2)突触结构和类型[识图填空]:
图甲：①轴突，②线粒体，③突触小泡，④突触前膜，⑤突触间隙，⑥突触后膜。
图乙中A、B突触的类型：A：轴突—细胞体型；
B：轴突—树突型。
(3)传导过程：
(4)特点：兴奋在神经元之间的传导是单向的。
1．判断下列叙述的正误
(1)神经元细胞膜外Na＋的内流是形成静息电位的基础(×)
(2)神经纤维上兴奋的传导方向与膜内的电流方向相同(√)
(3)神经递质与突触后膜上的受体结合，也可能抑制下一个神经元(√)
(4)刺激神经纤维中部，产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导(√)
(5)递质与突触后膜上的受体结合，可能引起突触后膜电位变化(√)
2．静息和产生兴奋时，神经纤维细胞膜内外电位分别是( )
A．内正外负、内负外正
B．内负外正、内正外负
C．内负外正、内负外正
解析：选B 静息时，神经纤维膜外正电荷多，膜内负电荷多。当神经纤维受刺激时，膜外由正电位变成负电位，膜内由负电位变成正电位，这样与未兴奋部位产生电位差，形成局部电流，使兴奋向前传导。
3．下图表示一段离体神经纤维的S点受到刺激而兴奋时，局部电流和神经兴奋的传导方向(弯箭头表示膜内、外局部电流的流动方向，直箭头表示兴奋传导方向)，其中正确的是( )
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解析：选C 神经纤维上的S点受到刺激而产生兴奋时，兴奋部位的膜就发生电位变化，膜外由正电位变成负电位，膜内由负电位变成正电位。在细胞膜的内外，兴奋部位与邻近未兴奋部位都形成了电位差，也有了电荷的流动，这样就形成了局部电流。该电流在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位，膜内由兴奋部位流向未兴奋部位。
4．兴奋在神经元之间传递的结构基础是突触，突触的结构包括( )
A．突触前膜、突触间隙、突触后膜
B．突触小体、突触间隙、突触前膜
C．突触前膜、突触小体、突触小泡
解析：选A 突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜三个部分。
5．突触小泡中含有乙酰胆碱，它是一种兴奋性神经递质，可以被胆碱酯酶所分解。有机磷则能够抑制胆碱酯酶的活性。当人体发生有机磷中毒时，会发生的效应是( )
A．突触前神经元持续兴奋
B．突触后神经元持续兴奋
C．突触前神经元持续抑制
解析：选B 有机磷能够抑制胆碱酯酶的活性，当人体发生有机磷中毒时，乙酰胆碱不能及时被分解，突触后神经元持续兴奋。
1．兴奋产生和传导的条件
兴奋在神经纤维上的传导与膜内外Na＋和K＋的分布有关：
2．传导过程
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[名师点拨] 兴奋传导方向与电流方向的关系
(1)电流在膜内由兴奋部位流向未兴奋部位，在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位。
(2)在膜外，兴奋传导方向与局部电流方向相反；在膜内，兴奋传导方向与局部电流方向相同。
3．兴奋在一个神经元内的变化
在一个神经元内有一处受到刺激产生兴奋，迅速传至整个神经元细胞，即在该神经元的任何部位均可测到电位变化。
[题组冲关]
1．蛙的神经元内、外Na＋浓度分别是15 mmol/L和120 mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na＋流入细胞，膜电位恢复过程中有Na＋排出细胞。下列判断正确的是( )
A．Na＋流入是被动运输，排出是主动运输
B．Na＋流入是主动运输，排出是被动运输
C．Na＋流入和排出都是被动运输
D．Na＋流入和排出都是主动运输
解析：选A Na＋流入细胞是由高浓度流入低浓度，故为被动运输。Na＋排出细胞是由低浓度流入高浓度，故为主动运输。
2．如图表示神经细胞的细胞膜结构示意图。相关叙述错误的是( )
A．动作电位形成过程中，大量Na＋从①侧到②侧
B．静息状态时，②侧电位比①侧高
C．静息电位恢复过程中，大量K＋从②侧到①侧
D．静息电位的形成可能与膜上的b有关
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解析：选B 神经细胞膜内K＋浓度高于膜外，而Na＋浓度膜内比膜外低。静息时，由于膜主要对K＋有通透性，造成K＋外流，使膜外阳离子浓度高于膜内，膜电位表现为外正内负；受到刺激时，神经细胞膜对Na＋的通透性增加，Na＋内流，使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外，膜电位表现为外负内正。
1．突触的常见类型
(1)从结构上来看：轴突—细胞体型(A)，模型为：；轴突—树突型(B)，模型为：。在效应器中，还可以形成轴突—肌肉型或轴突—腺体型。
(2)从功能上来看：突触分为兴奋性突触和抑制性突触。突触前神经元电信号通过突触传递，影响突触后神经元的活动，使突触后膜发生兴奋的突触称兴奋性突触，使突触后膜发生抑制的突触称抑制性突触。突触的兴奋或抑制，不仅取决于神经递质的种类，更重要的是取决于其受体的类型。
2.传导过程
兴奋→轴突→突触小体→突触小泡→突触前膜→突触间隙→突触后膜(下一个神经元)→一次神经冲动。如下图所示：
(1)信号转化：电信号→化学信号→电信号。
(2)方向：是单向的，即只能由一个神经元的轴突传到下一个神经元的树突或细胞体，即轴突→树突或轴突→细胞体。
(3) 作用：决定下一个神经元的兴奋或抑制。
[名师点拨] 有关兴奋在神经元间传导的两点提醒
(1)兴奋在突触处传导比在神经纤维上的传导速度要慢。原因是兴奋由突触前膜传至突触后膜，需要经历递质的释放、扩散以及对突触后膜作用的过程。
(2)神经细胞合成的神经递质需经高尔基体参与形成突触小泡，再由突触前膜以胞吐的方式释放到突触间隙，该过程需线粒体提供能量。
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[思考探究]
(1)突触前膜释放递质的过程是一个主动运输的过程吗？
提示：不是。是胞吐过程。
(2)神经递质都是使后一神经元兴奋的吗？
提示：不是。也可能是抑制。
(3)兴奋在神经纤维上和神经元之间的传导方向是一致的吗？
提示：兴奋在神经纤维上的传导是双向的，而在神经元之间的传导是单向的。
[题组冲关]
3．下图表示一个神经元在一次兴奋后，将兴奋传导给另一个神经元的过程。相关叙述不正确的是( )
A．a处产生的动作电位表现为内正外负
B．神经递质是通过自由扩散释放到突触间隙的
C．兴奋由a→b→c 的传导过程体现了细胞膜的信息传递功能
D．某些麻醉药可以通过抑制突触前膜释放神经递质而发挥作用
解析：选B 神经纤维上动作电位表现为外负内正。细胞膜的一个重要作用是传递信息，图中兴奋的传导即属于此作用。某些麻醉药可以抑制突触前膜释放神经递质，从而阻断兴奋的传导过程。神经递质由突触前膜释放进入突触间隙，属于胞吐。
4. 右面为突触结构模式图，有关说法正确的是( )
A．在a中实现电信号→化学信号的转变，该信息传递需要能量
B．①中内容物以被动转运的方式释放至②中
C．兴奋传导时，②处的组织液含有特异性受体
D．①中内容物使b兴奋时，兴奋处外表面分布着正电荷
解析：选A 图中a是突触小体，其内信号的转换是电信号→化学信号；突触小泡中的神经递质由突触前膜以胞吐方式释放到②突触间隙，通过突触间隙与突触后膜上的特异性受体结合，使下一个神经元b兴奋或抑制；兴奋处膜外分布着负电荷，膜内分布着正电荷。
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一、选择题
1．如果将人脑比成森林，那么神经元就是一棵棵大树，有趣的是，这些大树都只有一根“树根”——细长的轴突；但都拥有许许多多的“树枝”——树突，而神经元之间就是通过树突来连接成网络的。为什么会只有一根“树根”？近日，中科院上海神经研究所的研究，证明了蛋白质的局部降解与神经元“长相”之间的关系。下列有关说法不正确的是( )
A．神经元含有线粒体，能进行有氧呼吸
B．轴突末端含有大量线粒体
C．树突末端含有神经递质
D．蛋白质的局部降解与只有一根“树根”有关
解析：选C 神经元即神经细胞，含有线粒体，能进行有氧呼吸，轴突末端因有突触结构，离子、递质要大量出入细胞，消耗大量能量，因此线粒体较多，而树突末端没有突触小体，不含神经递质。
2．神经细胞的静息电位是依靠膜上的钠－钾泵维持的，由图可判断Na＋、K＋的运输方向为( )
A．Na＋为顺浓度梯度，K＋为逆浓度梯度
B．Na＋为逆浓度梯度，K＋为顺浓度梯度
C．Na＋为顺浓度梯度，K＋为顺浓度梯度
D．Na＋为逆浓度梯度，K＋为逆浓度梯度
解析：选D 由图判断细胞对Na＋、K＋的运输需要载体、消耗能量，所以属主动运输，均为逆浓度梯度运输。
3.右图表示神经元联系的一种形式，与此相关的表述正确的是( )
A．刺激a处，会导致b处兴奋或抑制，c处也发生电位变化
B．刺激b处，不会引起a和c处发生电位变化
C．刺激c处，a和b处都会产生兴奋
D．刺激a处，b、c同时产生兴奋或抑制
解析：选A 刺激b处，不会引起a处发生电位变化，但会引起c处发生电位变化；刺激c处，b处发生电位变化，但a处不会；刺激a处，b处比c处先兴奋或抑制。
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4．在兴奋的产生和传导过程中，发生了机械刺激(或其他刺激)转变为电信号、电信号转变成化学信号，以及化学信号转变为电信号等变化。上述这些转变依次发生在( )
A．效应器、突触间隙、突触后膜
B．感受器、突触小体、突触后膜
C．效应器、突触小体、突触后膜
D．感受器、突触间隙、突触后膜
解析：选B 在兴奋的产生过程中，机械刺激在感受器处转变为电信号，电信号在突触小体转变成化学信号，再作用于突触后膜上的受体引起化学信号转变成电信号。
5．在下图所示的结构中，兴奋传导的方向不可能的是( )
神经元局部模式图 突触局部模式图
A．①→② B．③→④
C．②→① D．④→③
解析：选D 兴奋在神经纤维上可以双向传导，即兴奋传导的方向可以是①→②，也可以是②→①；兴奋在突触中传导时，只能从突触前膜到突触后膜，即兴奋传导的方向只能是③→④，不能是④→③。
6．下列有关神经兴奋的叙述，正确的是( )
A．静息状态时神经元的细胞膜内外没有离子进出
B．组织液中Na＋浓度增大，则神经元的静息电位减小
C．突触间隙中的神经递质经主动运输穿过突触后膜而传导兴奋
D．神经纤维接受刺激产生的兴奋以电信号的形式传导
解析：选D 静息状态时，是神经细胞内的K＋外流，呈现内负外正的电位状态；组织液中Na＋浓度增大时会加大神经元内外的电位差，静息电位会增大；神经递质通过和突触后膜上的受体结合引发突触后膜上电位的变化，并不穿过突触后膜；兴奋在神经纤维上是以电信号的形式进行传导的。
7．刺激某一个神经元引起后一个神经元兴奋。当给予某种药物后，再刺激同一个神经元，发现神经冲动的传导被阻断，但检测到突触间隙中神经递质的量与给予药物之前相同。这是由于该药物( )
A．抑制了突触小体中递质的合成
B．抑制了突触后膜的功能
C．与递质的化学结构完全相同
D．抑制了突触前膜递质的释放
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解析：选B 由于突触间隙中神经递质的量与给予药物之前相同，说明该药物不可能作用于突触前膜，不会抑制突触小体中递质的合成，也不会抑制突触前膜释放神经递质；如果该药物与递质的化学结构完全相同，则不会引起神经冲动传导被阻断。
8．Ca2＋能消除突触前膜内的负电荷，利于突触小泡与前膜融合，释放神经递质。若瞬间增大突触前膜对组织液中Ca2＋的通透性，将引起的效应是( )
A．加速神经冲动的传导
B．使突触后神经元持续性兴奋
C．减缓神经冲动的传导
D．使突触后神经元持续性抑制
解析：选A 瞬间增大突触前膜对组织液中Ca2＋的通透性，导致突触前膜内的负电荷消除，加快突触前膜对神经递质的释放，神经递质释放后作用于突触后膜，导致突触后膜发生电位变化；但并不会引起突触后神经元持续兴奋，也不会使突触后神经元持续性抑制，因而引起的效应是加速神经冲动的传导。
二、非选择题
9．突触前抑制是指通过改变突触前膜的活动，递质释放减少，使下一个神经元兴奋性降低，从而引起抑制的现象。下图甲中A～D表示相应神经元，①～③构成突触；图乙表示相关神经元受到刺激后在神经元D上所测得的膜内电位变化情况。分析回答：
(1)图甲中结构③称为____________，结构②处的液体为________。
(2)在图甲箭头处给予一次适宜的刺激，则刺激部位膜外的电位变化是__________________________(用文字和箭头表示)。此兴奋可传导到神经元D，但不能由神经元D传导到神经元C，这是因为__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)从图乙可知，同时刺激神经元B和C比单独刺激神经元C在神经元D微电极处测得的膜内电位变化峰值低，这是由于___________________________________________。
(4)若同时刺激A和C，绘制出微电极测得的电位变化曲线。
解析：(1)甲图中①为突触前膜，②为突触间隙，充满组织液，③
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为突触后膜。(2)在神经纤维上给予适宜刺激，受刺激部位由静息电位变为动作电位，最后再恢复为静息电位，在这一过程中，刺激部位膜外的电位变化为正电位→负电位→正电位。在神经元之间，神经冲动只能单向传导，原因是神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜。(3)由图乙可知，神经元A、C构成的突触为兴奋性突触，神经元B构成的突触为抑制性突触。由于神经元B兴奋，使神经元C兴奋性降低，递质释放减少，因此同时刺激神经元B和C比单独刺激神经元C在神经元D微电极测得膜内电位变化峰值低。(4)神经冲动是以全或无的方式(没有中间状态)不衰减地沿着神经纤维传导的，即只要给予神经纤维阈值以上强度的适宜刺激，便可引起动作电位的产生，但增大刺激强度，并不能改变动作电位的电位峰值；即同时刺激A和C和单独刺激A或C所产生的电位变化相同。
答案： (1)突触后膜 组织液
(2)正电位→负电位→正电位 神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜
(3)神经元B兴奋，使神经元C兴奋性降低，递质释放减少
(4)如右图：
一、选择题
1．下列关于酶、抗体与神经递质的叙述，正确的是( )
①都具有专一性 ②发挥作用后都会失活 ③都是内环境的成分 ④产生过程都需要ATP ⑤产生过程都与膜的流动性有关
A．①⑤ B．②③ C．①④ D．④⑤
解析：选C 抗体能特异性识别抗原，一种酶只能催化一种或一类化学反应，神经递质能被突触后膜的受体特异性识别；酶发挥作用后能保持活性，抗体、神经递质会失活；细胞内酶不是内环境成分，抗体和递质是内环境的成分；物质合成都需要ATP；细胞内酶不通过胞吐进行分泌，与膜流动性无关，抗体和递质都通过胞吐进行分泌，与膜流动性
相关。
2．关于人体神经细胞的叙述，正确的是( )
A．神经细胞轴突末梢可形成多个突触小体
B．兴奋通过神经递质在突触处进行双向传导
C．神经细胞外Na＋内流是产生静息电位的基础
D．静息状态的神经细胞膜两侧的电位表现为内正外负
解析：选A 兴奋通过神经递质在突触处进行单向传导；神经细胞内K＋外流是产生静息电位的基础；静息状态的神经细胞膜两侧的电位表现为外正内负。
3．将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液(溶液S)中，可测得静息电位。给予细胞一个适宜的刺激，膜两侧出现一个暂时性的电位变化，这种膜电位变化称为动作电位。适当降低溶液S中的Na＋浓度，测量该细胞的静息电位和动作电位，可观察到( )
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A．静息电位值减小 B．静息电位值增大
C．动作电位峰值升高 D．动作电位峰值降低
解析：选D 动作电位是膜外Na＋的内流引起，降低膜外的Na＋浓度，则影响Na＋的内流量。
4．下图表示3个通过突触连接的神经元，现于箭头处施加一足够强的刺激，则能测到电位变化的位置是( )
A．a、b、c、d和e处 B．a、b和c
C．b、c、d和e D．c、d和e处
解析：选B 兴奋在神经纤维上为双向传导。神经递质从突触前膜释放后，通过突触间隙与突触后膜上受体特异性结合后，使后一个神经元兴奋或抑制，所以兴奋在突触间为单向传导。
5．某麻醉剂是一种神经递质的阻断剂，当人体使用这种麻醉剂后，痛觉便消失了，而其他大部分神经的传导功能正常。这一事实说明( )
A．不同的神经纤维以不同的神经递质传导
B．不同神经元之间的神经递质可能不同
C．所有神经元之间的神经递质可能相同
D．麻醉剂能作用于大脑皮层，使人意识模糊
解析：选B 不同神经元之间兴奋传导靠神经递质。从题意知，某麻醉剂是一种神经递质阻断剂，使用之后，痛觉消失，但其他大部分神经的传递功能正常，说明不同神经元之间的神经递质可能不同。痛觉消失的原因是药物作用于突触，兴奋未传到痛觉中枢。
6. 右图显示的是正常神经元和受到一种药物处理后的神经元膜电位变化，则此药物的作用可能是( )
A．阻断了部分Na＋通道
B．阻断了部分K＋通道
C．阻断了部分神经递质释放
D．阻断了部分神经递质酶的作用
解析：选A 用药物处理后动作电位小于正常时动作电位，可推知Na＋内流减少，进一步推测该药物可能阻断了部分Na＋通道。
二、非选择题
7．研究者为了研究神经元之间兴奋的传导过程，选用枪乌贼的神经组织进行实验，处理及结果见下表。
实验组号
处理
微电极刺激突触前神经元测得动作电位(mV)
室温，0.5 ms后测得突触后神经元动作电位(mV)
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Ⅰ
未加河豚毒素(对照)
75
75
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
浸润
在河
豚毒
素中
5 min后
65
65
10 min后
50
25
15 min后
40
0
(1)第Ⅰ组处理说明枪乌贼神经元兴奋时，膜外比膜内电位________75 mV。室温下，微电极刺激突触前神经元0.5 ms后，才能测到突触后神经元的动作电位，这被称为“兴奋的延迟”，延迟的原因之一是突触前膜以________的方式释放____________后，该物质才能被突触后膜上的________识别。
(2)已知河豚毒素对于突触后膜识别信息分子的敏感性无影响，从Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组推断，突触后神经元动作电位的降低应该是________________直接引起的，由此可知河豚毒素对神经兴奋的传导起________作用。
(3)若利用河豚毒素的生理作用开发药物，可作________(选填选项前的符号)。
a．降糖药 b．麻醉药
c．镇痛剂 d．抗肌肉痉挛剂
(4)研究者利用水母荧光蛋白标记突触前神经元，直接观察到突触前膜先出现钙离子内流，之后引发突触小泡的定向移动。药物BAPTA能迅速结合钙离子，现将该药物注入突触小体内，若突触前神经元的______________，则说明钙离子不影响突触前神经元产生神经冲动，但对于神经元之间兴奋的传导是必需的。
解析：(1)第Ⅰ组处理说明神经元兴奋时，膜外负电位，膜内是正电位，膜外比膜内电位低75 mV。室温下，微电极刺激突触前神经元0.5 ms后，才能测到突触后神经元的动作电位，这被称为“兴奋的延迟”，延迟的原因之一是突触前膜以胞吐的方式释放神经递质后，该物质才能被突触后膜上的特异性受体识别。(2)已知河豚毒素对于突触后膜识别信息分子的敏感性无影响，从Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组推断，突触后神经元动作电位的降低，应该是作用于突触后膜的神经递质数量减少引起的，由此可知河豚毒素对神经兴奋的传导起抑制作用。(3)根据(2)中得到的结论，若利用河豚毒素的生理作用开发药物，可作b、c、d。(4)若突触前神经元的动作电位无改变，神经递质释放量减少，则说明钙离子不影响突触前神经元产生神经冲动，但对于神经元之间兴奋的传导是必需的。
答案：(1)低 胞吐 神经递质 特异性受体 (2)神经递质数量减少 抑制 (3)b、c、d (4)动作电位无改变
8．[实验探究]乙酰胆碱(Ach)属于一种兴奋性神经递质。实验人员为研究Ach 浓度与反应时间及其作用部位的关系，设计实验方法如下图所示，在A 处注入不同浓度的Ach, B 处给予恒定刺激，C、D处分别为灵敏感应时间测量点。实验前先将轴突中原有的突触小泡
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除去。
(1)通常情况下，突触小泡释放神经递质的方式是________，该方式与细胞膜的结构特性________相关。
(2)图中属于突触前膜的结构编号是________；实验之初要除去轴突中原有突触小泡的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)下表为在不同浓度的Ach 刺激下，C、D 两处感受信号所用的时间。请分析回答：
Ach 浓度(mmol/mL)
0.1
0.2
0.3
0.4
C处感受刺激时间(ms)
5.00
5.00
5.00
5.00
D处感受刺激时间(ms)
5.56
5.48
5.31
5.24
C与D处的数据说明：________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)神经—肌肉接头的结构和功能与突触类似。当兴奋传导至突触小体时，突触间隙中的Ca2＋通过突触前膜上的Ca2＋通道内流，导致突触小泡与突触前膜融合，释放神经递质，引起肌肉收缩。肉毒素是一种神经毒素，能特异地与突触前膜上Ca2＋通道结合。用肉毒素除皱会导致面部表情僵化，甚至面瘫，其原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)突触小泡释放神经递质的方式是胞吐，该方式利用了细胞膜具有一定流动性的特性。(2)③是突触前膜，④是突触后膜，实验之初除去轴突中原有突触小泡的目的是排除突触小泡中递质对实验结果的干扰。(3)由表格中数据可知，不同浓度的Ach 不影响兴奋在神经纤维上的传导速度，随Ach 浓度的升高，提高了兴奋在神经元之间的传导速度。(4)原因见答案。
答案：(1)胞吐 流动性
(2)③ 排除突触小泡中递质对实验结果的干扰(或排除干扰因素)
(3)不同浓度的Ach 不影响兴奋在神经纤维上的传导速度，随Ach 浓度的升高，提高了兴奋在神经元之间的传导速度
(4)肉毒素阻止Ca2＋内流，影响突触前膜释放乙酰胆碱，使肌肉因未接受神经递质而松弛(或失去紧张)，相应表情活动就消失了
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