查缺补漏 | 7.3 兴奋的产生、传导和传递
提纲
核心点拨
1．兴奋产生的机制及传导
(1)产生机制
(2)兴奋的传导
①形式：电信号(局部电流、神经冲动)。
②方向：膜外与局部电流的方向相反，膜内则相同。
③特点：可双向传导(在机体内反射弧中只单向传导)。
2．兴奋在神经元间传递的过程及5点提醒
(1)递质可分为兴奋性递质和抑制性递质(如多巴胺)，后者可以使负离子(如Cl－)进入突触后膜，从而强化“外正内负”的局面。同一神经元的末梢只能释放一种神经递质，或者是兴奋性的，或者是抑制性的。
(2)神经递质的释放过程体现的是生物膜的流动性；突触小泡的形成与高尔基体密切相关；突触间隙的液体是组织液；神经递质的释放方式是胞吐。
(3)突触间隙中神经递质的去向有三种：迅速地被酶分解、重吸收到突触小泡、扩散离开突触间隙。
(4)突触前膜处发生的信号转变是电信号→化学信号；突触后膜处的信号转变是化学信号→电信号。
(5)兴奋经突触的传递过程体现了细胞膜具有控制物质进出细胞和进行细胞间的信息交流两种功能。
3．“两看法”判断电流计指针偏转问题
(1)看电流计两极连接的位置
①甲图：灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接，另一极与膜内侧连接，刺激后观察到两次方向相同的偏转。
②乙图将神经电位测量仪的A、B电极均置于膜外，在箭头处施加适宜刺激，测得电位差变化曲线如图丙所示：
Ⅰ.ab段——兴奋传至A电极时，膜外电位由正电位逐渐变为负电位，而B电极处仍为正电位。
Ⅱ.bc段——兴奋传至AB两电极之间。
Ⅲ.cd段——兴奋传至B电极时，膜外电位由正电位逐渐变为负电位，而A电位处恢复为正电位。
(2)看刺激能不能同时到达电流计两极
①若电极两处同时兴奋，则电流计指针不偏转，如刺激丁图中的c点。
②若电极两处先后兴奋，则电流计指针发生两次方向相反的偏转，如刺激丁图中的a点和戊图中的b点。
③若两电极只有一处兴奋，则电流计指针发生一次偏转，如刺激戊图中的c点。
4．兴奋在神经纤维上的传导及在神经元之间的传递实验探究
(1)兴奋在神经纤维上传导的探究
方法设计：电刺激图中甲处，观察A的变化，同时测量乙处的电位有无变化。
结果分析：
电刺激甲处→A有反应
(2)兴奋在神经元之间传递的探究
方法设计：先电刺激图中甲处，测量丙处电位变化；再电刺激丙处，测量甲处的电位变化。
结果分析：甲、丙都有电位变化→双向传递；只有甲处有电位变化→单向传递(且传递方向为丙→甲)。
题组特训
题组一 反射及反射弧的相关辨析
1．如图是反射弧的结构模式图，①②③表示反射弧中的部分结构。有关叙述错误的是()
A．图中②是位于大脑皮层的神经中枢
B．发生反射活动时，兴奋传导方向是①→②→③
C．给b点一个足够强的刺激，a、c两点中只有c点可测到膜电位变化
D．反射完成过程中存在着电信号和化学信号的转换
答案 A
解析 反射弧的低级神经中枢位于脊髓，A错误；发生反射活动时，皮肤中的感受器产生兴奋，沿传入神经①传到神经中枢②，神经中枢的“指令”沿传出神经③传到效应器，B正确；兴奋在神经元之间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，给b点一个足够强的刺激，a、c两点中只有c点可测到膜电位变化，C正确；兴奋在神经元之间传递时发生电信号→化学信号→电信号的转变，D正确。
2．兴奋性是指细胞接受刺激产生兴奋的能力。为探究不同缺氧时间对中枢神经细胞兴奋性的影响，研究人员先将体外培养的大鼠海马神经细胞置于含氧培养液中，测定单细胞的静息电位和阈强度(引发神经冲动的最小电刺激强度)，之后再将其置于无氧培养液中，于不同时间点重复上述测定，结果如下图所示。请据图回答下列问题：
(1)本实验的自变量是____________。
(2)正常情况下，静息电位大小主要决定于细胞内外________浓度差。据图分析，当静息电位由－60 mV变为－65 mV时，此时神经细胞的兴奋性水平__________。
(3)下面四种测量方式，能测出静息电位数值的是________。
(4)给予对照组神经元30pA强度的电刺激，则神经纤维膜外电位变化是____________；然后缺氧处理20 min，给予相同强度的电刺激，__________(填“能”或“不能”)测到神经冲动，判断理由是________________________。
(5)在无氧培养液中，细胞内ATP含量减少，对细胞通过____________方式跨膜运输离子产生影响，这是缺氧引起神经细胞兴奋性改变的可能机制之一。
答案 (1)缺氧时间 (2)K＋ 降低 (3)A(4)由正到负 不能 刺激强度低于阈强度
(5)主动运输
解析 (1)据题意可知，本实验的实验目的是探究不同缺氧时间对中枢神经细胞兴奋性的影响，故自变量为缺氧时间。(2)正常情况下，大多数神经细胞产生和维持静息电位的主要原因是细胞内K＋的外流，使膜外阳离子浓度高于膜内，所以静息电位大小主要决定于细胞内外K＋浓度差。分析题图可知，当静息电位由－60 mV变为－65 mV时，阈强度变大，说明神经细胞的兴奋性水平降低。(3)测量静息电位时，电表的一极接在膜内，另一极接在膜外，据图可知，A正确。(4)据图可知，对于对照组来说，30 pA阈强度是引发神经冲动的最小电刺激强度，因此刺激对照组，能测到神经冲动，神经纤维膜外电位变化是由正到负；据图可知，缺氧处理20 min，阈强度约是35 pA，给予30 pA强度的电刺激，刺激强度低于阈强度，故不能测到神经冲动。(5)在无氧培养液中，细胞进行无氧呼吸，ATP的合成减少，将对主动运输产生影响。
题组二 兴奋产生、传导与传递过程及相关实验
3．下图为有髓神经纤维的局部，被髓鞘细胞包裹的轴突区(b、d)钠、钾离子不能进出细胞，裸露的轴突区域(a、c、e)钠、钾离子进出不受影响。下列叙述正确的是()
A．c区域处于兴奋状态，膜内离子均为正离子
B．a区域处于静息状态，细胞膜对Na＋的通透性较大
C．b、d区域的电位为外正内负，不能产生动作电位
D．局部电流在轴突内的传导方向为a→c和e→c
答案 C
解析 由于c区域受到刺激，Na＋内流，造成膜两侧的电位表现为内正外负，膜内正离子多，但仍有Cl－存在，A错误；a区域处于静息状态，细胞膜对Na＋的通透性较小，膜两侧的电位表现为内负外正，B错误；由于被髓鞘细胞包裹的轴突区域(b、d)钠、钾离子不能进出细胞，所以刺激c区域，b、d区域的电位仍为外正内负，不能产生动作电位，C正确；局部电流在轴突内的传导方向为c→a和c→e，D错误。
4．下图中a、b、c三个神经元构成了1、2两个突触，甲、乙、丙3条曲线为不同刺激引起神经元c上的电位变化。下列叙述正确的是()
A．甲表明刺激a时兴奋以电信号形式迅速传导给c
B．乙表明兴奋在突触间的传递是单向的
C．乙也可表示只刺激b时，a神经元的电位变化
D．丙表明b神经元能释放抑制性神经递质
答案 D
解析 据图分析，甲表示只刺激a，c神经元产生了电位变化，即兴奋通过突触1由a传到了c，但是不能说明两者之间以电信号传递，A错误；由于没有设置对照实验，因此不能说明兴奋在突触间是单向传递的，B错误；乙表示只刺激b，结果c没有产生电位变化；丙表示同时刺激a、b，结果c产生了电位变化，但是与单独刺激a相比减弱了，说明刺激b抑制了a向c传递兴奋，进而说明b神经元能释放抑制性神经递质，C错误、D正确。
5．如图表示神经元之间的连接(BD＝DE)，M为连接在神经元表面上的电流计。请回答：
(1)神经纤维产生兴奋时，细胞膜对________的通透性增大，引起膜内外的电位发生变化，神经纤维细胞膜外电流方向与兴奋传导方向________。
(2)刺激上图________点可以证明兴奋在神经纤维上的传导是双向的，你判断的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为研究钙离子对神经冲动的产生及神经元之间兴奋传递的影响，研究者做了如下实验：
①当兴奋传递到突触小体时，先出现钙离子内流，利用荧光标记膜蛋白，可观察到__________定向移动，释放神经递质。
②将能与钙离子结合的药物BAPTA注入突触小体内，电刺激突触前神经元，发现突触前膜发生了电位变化，但神经递质的释放量减少。由此得出的结论是：钙离子
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)Na＋ 相反 (2)C 刺激C点电流计指针发生两次方向相反的偏转，说明兴奋既传到了B点，也传到了E点 (3)①突触小泡 ②不影响突触前神经元产生神经冲动(兴奋)，但会影响神经元之间兴奋的传递
解析 (1)神经纤维产生兴奋时钠离子通道开放，钠离子内流，膜电位由外正内负变成外负内正，在兴奋部位和未兴奋部位之间存在电位差，形成局部电流，神经纤维细胞膜外电流方向与兴奋传导方向相反，而膜内相同。(2)据图分析，三个神经元中只有中间的神经元上有四个点，若要判断在神经纤维上的双向传导，若选择中间的点刺激，D点刺激后兴奋会同时到达B、E两点，电流计指针不偏转，因此只能刺激C点，兴奋先后到达B、E两点，电流计指针偏转两次，进而证明兴奋在神经纤维上的传导是双向的。(3)①神经递质存在于突触小泡中，当兴奋传递到突触小体时，先出现钙离子内流，利用荧光标记膜蛋白，可观察到突触小泡定向移动，释放神经递质。②将能与钙离子结合的药物BAPTA注入突触小体内，电刺激突触前神经元，发现突触前膜发生了电位变化，但神经递质的释放量减少，说明钙离子不影响突触前神经元产生神经冲动(兴奋)，但会影响神经元之间兴奋的传递。
题组三 电流表指针偏转问题
6．下图表示具有生物活性的蛙坐骨神经—腓肠肌标本，神经末梢与肌细胞的接触部位类似于突触，称“神经—肌肉接头”。下列叙述符合事实的是(多选)()
A．电刺激①处，肌肉不收缩，灵敏电流计指针会偏转
B．电刺激②处，肌肉会收缩，灵敏电流计指针会偏转
C．神经纤维上兴奋的传导方向与膜内的电流方向相同
D．“神经—肌肉接头”处发生电信号→化学信号→电信号的转变
答案 CD
解析 电刺激①处，即神经纤维上的某一点，因兴奋在神经纤维上是双向传导的，所以肌肉会收缩、灵敏电流计指针也会偏转，A错误；兴奋在“神经—肌肉接头”处是单向传递，即神经纤维→腓肠肌，所以电刺激腓肠肌上的某一点即②处，肌肉会收缩，但神经纤维上的灵敏电流计不会记录到电位变化，电流计指针不会偏转，B错误；当神经纤维受到刺激产生兴奋时，膜内的电流方向是由兴奋部位的正电位流向未兴奋部位的负电位，即与神经纤维上兴奋的传导方向相同，C正确；“神经—肌肉接头”类似于突触，在突触处可发生电信号→化学信号→电信号的转变，D正确。
7．如图甲所示，在神经纤维上安装两个完全相同的灵敏电表，表1两电极分别在a、b处膜外，表2两电极分别在d处膜的内外侧。在bd的中点c处给予一适宜刺激，相关的电位变化曲线如图乙、图丙所示。下列分析中，正确的是()
A．表1记录得到图乙所示的双向电位变化曲线
B．图乙①点时Na＋的内流速率比②点时大
C．图乙曲线处于③点时，图丙曲线正处于④点
D．图丙曲线处于⑤点时，图甲a处膜外表现为负电位
答案 C
解析 由图可知，表1记录得到图丙所示的双向电位变化曲线，A错误；由图可知，图乙①点时Na＋的内流速率比②点时小，B错误；由图可知，图乙曲线处于③点时，图丙曲线正处于④点，C正确；图丙曲线处于⑤点时，a、b两点间电位差为0，此时兴奋已传过b点，而还未到达a点，a点还处于静息状态，所以图甲a处膜外表现应为正电位，D错误。
思维延伸
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，并连有电表Ⅰ(两电极位于Q点位置的膜外和膜内)、Ⅱ(R处和S处电极分别位于膜外和膜内)，给予适宜刺激后，电表Ⅰ测得电位变化如图乙所示，则：
(1)①→②电位变化对应于P→Q兴奋传导过程(×)
(2)电表Ⅰ记录到③处电位值时，Q处无K＋外流(×)
(3)电表Ⅱ记录到的电位变化波形与图乙基本相同(√)
(4)若将S处电极移至膜外，电表Ⅱ的指针将发生两次方向相反的偏转(×)
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