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1.神经冲动的产生
(1)神经纤维上电位产生的原理分析:
①静息电位产生的原理分析:
细胞膜内外离子分布不均和未受刺激时膜主要对K+有通透性是细胞保持膜内为负电位、膜外为正电位的基础。膜外Na+浓度高于膜内,膜内K+浓度高于膜外,这种膜内外Na+、K+分布不均主要是“钠钾泵”活动的结果。能逆着浓度梯度将细胞内的Na+移到膜外,同时将细胞外K+移入膜内的机制称为“钠钾泵”。静息时,细胞膜主要对K+有通透性,细胞膜内的K+可顺着浓度梯度向膜外扩散;带负电的有机阴离子不能透过细胞膜,Cl-也很少透过,其只能聚集在膜的内侧;由于正负电荷相互吸引,K+不能远离细胞膜,只能聚集在膜的外侧面。这样,在膜的内外就形成了电位差,该电位差又成了阻止K+外流的力量。随着K+向外扩散,这种电位差越来越大,当它与促进K+外流的力量达到平衡时,K+的净流量为0,膜内外电位差即为静息电位。
②动作电位产生的原理分析:
细胞膜上存在着K+通道和Na+通道。通道一旦被激活, 则膜对相应离子的通透性增大。但膜对Na+、K+通透性增高在时间上是不一致的。Na+通道蛋白几乎在瞬间被激活。据测定,在0.5 ms内,Na+通透性即比静息时增加了500倍。由于膜内外Na+的浓度梯度很大,因此大量的Na+内流,膜两侧的静息电位差急剧减小,直至新形成的膜内正电位足以阻止Na+继续内流为止,这时膜两侧的电位差相当于Na+平衡电位。K+通道蛋白的激活稍迟,通透性增加也较缓慢,它导致K+外流逐渐增多,有利于膜的静息电位恢复。
③动作电位恢复为静息电位:
在动作电位发生后的恢复期间,钠泵活动增强,将内流的Na+排出,同时将透出膜外的K+重新移入膜内,恢复了原先的离子浓度梯度,重建膜的静息电位。
(2)测量单一神经纤维静息电位和动作电位:
下图为测量单一神经纤维静息电位和动作电位的实验模式图:
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甲图中的S是一个刺激器,R表示记录仪(图中为示波器),和它相连有两个电极,一个放在轴突膜的表面,另一个连接微电极,准备插入膜内。当未受到刺激时,若让微电极刺穿轴突膜进入膜内,那么在电极尖端刚刚进入膜内的瞬间,在记录仪上将显示膜内持续处于较膜外低70 mV的负电位状态。当神经受到一次短促的外加刺激时,膜内原来存在的负电位消失,进而变成正电位,即膜内电位在短暂时间内由原来的-70 mV左右变为30 mV左右的水平。但这种刺激所引起的膜内外电位的倒转只是暂时的,很快就出现膜内正电位值的减少,恢复到受刺激前原有的负电位状态(如乙图)。
2. 神经冲动的传导
(1)传导过程:
静息时静息电位:
兴奋时动作电位:
兴奋传导(局部电流):
局部电流未兴奋部位电位变化……
(2)传导特点:双向传导。
①在膜外,局部电流的方向与兴奋的传导方向相反。
②在膜内,局部电流的方向与兴奋的传导方向相同。
3.神经冲动的传递
(1)传递过程:
(2)传递特点:单向传递。
只能由一个神经元的轴突传到下一个神经元的树突或胞体或轴突。
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(3)神经冲动在神经纤维上的传导和突触间传递的比较:
过程
特点
速度
神经纤维上的传导
刺激→电位差→局部电流回路(兴奋区)→未兴奋区
双向传导
快
神经细胞间的传递
神经末梢→突触小泡→递质→突触(前膜→间隙→后膜)→下一个神经细胞树突或胞体
单向传递
相对慢
[特别提醒] 兴奋在神经元之间的传递速度远远慢于在神经纤维上的传导速度,其原因主要与神经递质的产生、释放需要一定时间有关。
4.验证兴奋传导特点的设计
(1)验证冲动在神经纤维上的传导:
方法设计:电刺激图①处,观察A的变化,同时测量②处的电位有无变化。
结果分析:若A有反应,且②处电位改变,说明冲动在神经纤维上的传导是双向的;若A有反应而②处无电位变化,则说明冲动在神经纤维上的传导是单向的。
(2)验证冲动在神经元之间的传递:
方法设计:先电刺激图①处,测量③处电位变化;再电刺激③处,测量①处的电位变化。
结果分析:若两次实验的检测部位均发生电位变化,说明冲动在神经元间的传递是双向的;若只有一处电位改变,则说明冲动在神经元间的传递是单向的。
5.兴奋在完整反射弧中的传导方向的判断与分析
(1)根据是否具有神经节判断,有神经节的是传入神经元。
(2)根据脊髓灰质内突触结构判断,兴奋在突触中的传递是单向的,由此确定在反射弧上的传导方向。常遇到的符号有:突触结构简图:⊙—,兴奋传递方向:―→。
6.兴奋传导与电流表指针偏转问题分析
(1)在神经纤维上:
①刺激a点,b点先兴奋,d点后兴奋,电流计发生两次方向相反的偏转。
②刺激c点(bc=cd),b点和d点同时兴奋,电流计不发生偏转。
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(2)在神经元之间:
①刺激b点,由于兴奋在突触间的传递速度小于在神经纤维上的传导速度,a点先兴奋,d点后兴奋,电流计发生两次方向相反的偏转。
②刺激c点,兴奋不能传至a,a点不兴奋,d点可兴奋,电流计只发生一次偏转。
1.下图表示人体神经元的结构。以下相关叙述中,正确的是( )
A.发生反射时,神经冲动在Ⅱ上以局部电流的形式双向传导
B.神经冲动传到Ⅲ部位时,电信号转变为化学信号
C.只有兴奋时,Ⅲ才能合成神经递质
D.突触一般不含有Ⅰ部位的结构
解析:选B 神经冲动在神经纤维上可以双向传导,但是在反射弧上,由于突触的存在,神经冲动只能以局部电流的形式从感受器传到效应器。神经冲动传到Ⅲ部位时,引起神经递质的释放,电信号转变为化学信号。Ⅲ合成的神经递质有兴奋型和抑制型。突触有轴突—胞体型和轴突—树突型两种类型。
2.下图表示动作电位传导的示意图。下列叙述正确的是 ( )
A.轴突膜处于②状态时,钾离子通道关闭,钠离子通道大量开放
B.处于③与④之间的轴突膜,由于钠离子通道大量开放,膜外钠离子大量涌入膜内
C.轴突膜外侧局部电流的方向与兴奋传导方向相同
D.轴突上兴奋的传导是以电脉冲信号传导,不需要耗能
解析:选D 此图是动作电位的传导,横坐标是轴突,纵坐标膜电位是膜外的电位,神经纤维在接受适宜刺激后的某一时刻,把轴突上各点的电位值连成的曲线。根据箭头,说明波峰的左边比右边先去极化也就先复极化。所以,轴突膜处于①状态时,是该点膜在恢复静息过程的超极化;轴突膜处于② 状态时,是迟于①
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处的,即在恢复静息过程中,但还未结束,是钾离子外流过程;轴突膜处于③ 状态时,是迟于② 处的,而又是曲线的最高点,即此处的膜是反极化状态;轴突膜处于④状态时,是迟于③ 处的,是反极化过程中,是钠离子内流;轴突膜处于⑤状态时, 是迟于④处的,是去极化过程中。轴突膜外侧局部电流的方向与兴奋传导方向相反。
3.右图表示三个神经元及其联系,其中“○”表示从树突到细胞体再到轴突,甲、乙为两个电流计。下列有关叙述正确的是( )
A.用一定的电流刺激a点,甲发生一次偏转,乙发生两次偏转
B.图中共有4个完整的突触
C.在b点施加一强刺激,则该点的膜电位变为内正外负,并在f点可测到电位变化
D.在e点施加一强刺激,则a、b、d点都不会测到电位变化
解析:选C 在同一神经元上,兴奋的传导是双向的,在不同神经元间,兴奋的传递是单向的,只能由一个神经元的轴突传给下一个神经元的细胞体或树突或轴突,所以当在a点给予一定的电流刺激,电流表的两接头处先后发生电位变化,所以甲、乙都偏转2次;图中共有3个完整的突触;在e点施加一强刺激,d点可测到电位的变化。
4.下图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示神经调节反射弧的部分结构示意图,相关描述正确的是( )
A.图Ⅰ中a为神经末梢,与图Ⅱ中c及图Ⅲ中g为同种结构
B.图Ⅰ中a为神经末梢,与图Ⅱ中d及图Ⅲ中g为同种结构
C.图Ⅰ中b为突触后膜,只能是图Ⅲ中e结构
D.兴奋在图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的传递方向分别为a→b、d→c、e→g
解析:选A 图Ⅰ中a为神经末梢,b为突触后膜,突触后膜既可以是树突,也可以是胞体膜或轴突;图Ⅱ中d为突触后膜(或下一神经元胞体或树突或轴突),兴奋在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的传递方向为Ⅰ:a→bⅡ:c→dⅢ:e→g或g→e。
5.根据下图分析神经细胞,叙述错误的是( )
A.此图可表示突触小泡膜
B.静息电位的形成可能与膜上的②⑤等载体有关
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C.若此图为突触后膜,则突触间隙位于图示膜的a面
D.若将神经细胞膜的磷脂层平展在空气-水界面上,③与水面接触
解析:选A 由该图a面具有糖蛋白,应是神经细胞膜外侧;静息电位的形成与K+外流有关,可能与膜上的②⑤等载体对K+的运输有关;若此图为突触后膜,则突触间隙位于图示膜的a面,即膜外侧;若将神经细胞膜的磷脂层平展在空气-水界面上,亲水性头部③与水面接触。
6.右图是突触的结构模式图,下列相关叙述错误的是( )
A.②④⑤共同构成突触
B.①的形成需要高尔基体的参与
C.③作用于④,只能使突触后膜产生兴奋
D.由于③只能由②释放作用于④,所以兴奋在神经元之间的传递是单向的
解析:选C 图中①②③④⑤分别表示突触小泡、突触前膜、神经递质、突触后膜、突触间隙。突触由突触前膜、突触后膜和突触间隙构成。突触小泡的形成离不开高尔基体。神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,使下一个神经元兴奋或抑制,故兴奋在神经元之间的传递是单向的。
7.下图为神经调节中两个重要的结构模式图,有关选项叙述错误的是( )
A.图甲中③内的物质为神经递质,它可以和⑥上的特异性受体结合
B.图甲为图乙中结构e的局部放大图像
C.图乙中b受损的情况下,刺激a仍有感觉,但是肌肉不能收缩
D.图乙中的X所示神经纤维为传入神经元
解析:选C 图乙中,刺激a神经冲动不能传到脊髓,也就不能传到大脑皮层,无感觉。b受损,神经冲动不能传到肌肉,肌肉不能收缩。
8.下图为某一传出神经元与肌细胞形成的突触。以下说法错误的是( )
A.①的形成与高尔基体有关
B.参与突触形成的肌细胞膜面积增大有利于神经递质的作用
C.④兴奋时,其两侧的电位表现为内正外负
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D.②释放的神经递质一定会使肌细胞兴奋
解析:选D 分泌小泡的形成与高尔基体有关;肌细胞膜的面积增大有利于更好地接受神经递质传递的信息;神经细胞兴奋时,兴奋部位的电位变化是外负内正;突触前膜释放的神经递质可以使突触后膜产生兴奋或抑制。
9.某种药物可以阻断蟾蜍的屈肌反射活动。图示为该反射弧的模式图。甲、乙为神经纤维上的实验位点,丙为突触间隙。下列实验结果中,能够证明“这种药物在神经系统中仅对神经细胞间的兴奋传递有阻断作用”的是( )
①将药物放在甲处,刺激乙处,肌肉收缩②将药物放在乙处,刺激甲处,肌肉收缩③将药物放在丙处,刺激乙处,肌肉不收缩④将药物放在丙处,刺激甲处,肌肉收缩
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
解析:选A 兴奋在神经纤维上的传导是双向的,在神经元之间的传递是单向的。将药物放在甲处,刺激乙处,肌肉收缩,说明药物对兴奋在神经纤维上的传导无影响;将药物放在丙处,刺激乙处,肌肉不收缩,说明药物抑制了兴奋在神经元间的传递。
10.下图为反射弧的模式图,则下列说法正确的是( )
A.神经冲动在②和④上以局部电流的形式传导
B.兴奋的传导方向是⑤→④→③→②→①
C.②受损时,刺激④仍能引起反射活动
D.③具有语言、学习、思维、记忆等方面的高级功能
解析:选A 由图可判断,兴奋的传导方向是①→②→③→④→⑤;②受损时,刺激④仍能引起⑤反应,但因没有经过完整的反射弧,所以不属于反射活动;只有大脑皮层才具有语言、学习、思维、记忆等方面的高级功能。
11.图A表示神经元之间兴奋传递的过程,图B是图中⑤结构的部分放大。请回答下列问题:
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(1)图A中的③为____________、④为____________、
⑤为____________,共同构成____________。
(2)结构②中所含的传递信息的物质称为__________,信息传递的方向为__________(用图中的序号表示),原因是___________________________________________________。
(3)构成结构⑤的基本组成成分是___________________________________________。
(4)静息时,结构⑤两侧的电位表现为_______________________________________。
解析:图A为突触结构模式图,其中③为突触前膜、④为突触间隙、⑤为突触后膜,它们共同构成突触;结构②为突触小泡,其内所含的传递信息的物质称为神经递质,由于神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜;膜的基本组成成分为磷脂和蛋白质,静息时,膜外为正电位,膜内为负电位。
答案:(1)突触前膜 突触间隙 突触后膜 突触
(2)神经递质 ③→④→⑤(或③→⑤)神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜
(3)脂质和蛋白质(或磷脂和蛋白质) (4)内负外正
12.下图甲是反射弧结构模式图,a、b分别是放置在传出神经元和骨骼肌上的电极,用于刺激神经和骨骼肌;c是放置在传出神经元上的电表,用于记录神经兴奋电位变化。请分析回答下列问题:
(1)图甲中的d表示____________;最简单的反射弧由__________种神经元组成。
(2)若将该反射弧放入较低浓度的钠盐培养液中,传入神经元静息时,膜内Na+浓度将________(填“高于”、“低于”或“等于”)膜外。
(3)用a刺激神经,c测到的电位变化如乙图。膜电位从③到④变化时,膜上打开的离子通道是________________________________________________________________________。
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(4)正常时,分别用a、b刺激神经和骨骼肌,会引起骨骼肌收缩。某同学用a刺激神经,发现骨骼肌不收缩。是传出神经元受损、d部位受损还是骨骼肌受损导致骨骼肌不收缩?为探究骨骼肌不收缩的原因,该同学利用图中的反射弧,设计了如下实验方案(注:只考虑一个部位受损)。请根据该实验步骤预测现象及结论。
第一步:用a刺激神经,观察c的电位变化和骨骼肌是否收缩;如果____________,
则说明传出神经元受损。
如果__________________________________________________________________,
则要继续往下做实验。
第二步:用b刺激骨骼肌,观察骨骼肌是否收缩。如果
________________________________________________,则说明部位d受损。
如果,则说明骨骼肌受损。
解析:(1)图甲中d表示神经末梢与肌肉细胞构成的突触,最简单的反射弧应由2种神经元(传入神经元、传出神经元)构成。
(2)神经元处于静息状态时,膜内Na+浓度远低于膜外。
(3)乙图中膜电位从③→④变化时,应为恢复静息电位的过程,此时,开放的离子通道应为K+通道。
(4)欲确认骨骼肌不收缩的原因。可通过刺激a观察c电位变化和骨骼肌是否收缩予以探究,若刺激a,在c处测不到电位变化,骨骼肌不收缩,则表明传出神经元受损;若在c处可测到电位变化,则用b刺激骨骼肌,若骨骼肌收缩,则表明d处受损;若骨骼肌不收缩,则表明骨骼肌受损。
答案:(1)神经肌肉接点或突触 2 (2)低于 (3)K+ (4)在c处不能测量到电位变化,骨骼肌不收缩 在c处测量到电位变化,骨骼肌不收缩 骨骼肌收缩 骨骼肌不收缩
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