神经调节的实验设计与分析

1、神经调节的实验设计与分析山东省莒县第二中学 周家清神经调节这一部分在近几年的高考中，占有相当大的比重。教材中虽然没有按排课后实验，但在高考中却常以实验的形式考查课本中的基础知识，同时考查实验探究能力。如切断或药物阻止反射弧相应部位，研究组成反射弧的各部分的作用，研究兴奋在神经纤维上的传导和在突触的传递，研究下丘脑的作用等。解答好此类题目首先在平时学习过程中，要扎实掌握课本基础知识，其次是做题过程中要认真分析题干所给的实验过程、某种处理或实验研究的内容，找出该实验涉及的知识点，充分联系教材，结合各题要求，规范答题。例1 （2008理综全国卷）肌肉受到刺激会收缩，肌肉受刺激前后肌细胞膜内外的电位变

2、化和神经纤维的电位变化一样。现取两个新鲜的神经肌肉标本，将左侧标本的神经搭在右侧标本的肌肉上，此时神经纤维与肌肉细胞相连接（实验期间用生理盐水湿润标本），如图所示。图中、指的是神经纤维与肌细胞之间的接头，此接头与突触结构类似。刺激可引起右肌肉收缩，左肌肉也随之收缩。请回答：（1）、中能进行兴奋传递的是 （填写标号）；能进行兴奋传导的是 （填写标号）。（2）右肌肉兴奋时，其细胞膜内外形成的 电流会对的神经纤维产生 作用，从而引起的神经纤维兴奋。（3）直接刺激会引起收缩的肌肉是 。【解析】本题考查的是神经调节内容。兴奋的传导指的是在一条神经元的神经纤维上的双向传导，而兴奋传递是指上一神经元的兴奋通

3、过突触结构传到下一神经元的单向传递过程。这里，兴奋从神经传到肌肉，需要经过突触，是传递，而在神经之中的传送属于传导。神经和肌肉在兴奋时，兴奋是以局部电流的形式向其邻近部位传递和传导的，当局部电流传递到下一神经元时，会引起下一神经元的膜内外电位的改变，从而引起下一神经元的兴奋。但神经与右神经间没有突触结构，故直接刺激会引起左右肌肉都会发生收缩。答案：（1）、 、 （2）局部 刺激 （3）左肌肉和右肌肉 例2 （2008江苏高考生物试卷）-银环蛇毒能与突触后膜上的乙酰胆碱受体牢固结合；有机磷农药能抑制胆碱酯酶的活性，而乙酰胆碱酯酶的作用是清除与突触后膜上受体结合的乙酰胆碱。因此，-银环蛇毒与有机磷

4、农药中毒的症状分别是A肌肉松弛、肌肉僵直 B肌肉僵直、肌肉松弛C肌肉松弛、肌肉松弛 D肌肉僵直、肌肉僵直【解析】考查突触的结构与功能及分析理解能力。乙酰胆碱是一种兴奋性递质，正常情况下由突触前膜释放，与突触后膜上受体结合，使肌肉兴奋，发挥作用后很快被乙酰胆碱酯酶分解而失效。由于-银环蛇毒能与突触后膜上的乙酰胆碱受体结合，所以乙酰胆碱不能和受体结合而失去作用，使肌肉松弛。有机磷农药能抑制胆碱酯酶的活性，使乙酰胆碱不被分解而持续作用，使肌肉僵直。答案：A例3 （高考试题：2007全国理综）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

5、方向，直箭头表示兴奋传导方向）。其中正确的是 【解析】神经纤维在未受到刺激时，细胞膜内外的电位表现为膜外正电位、膜内负电位。当神经纤维的某一部位受到刺激产生兴奋时，兴奋部位的膜就发生一次很快的电位变化，膜外由正电位变为负电位，膜内由负电位变为正电位。但是邻近的未兴奋部位仍然是膜外正、膜内负电位。这样，在细胞膜外的兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间形成了电位差，于是就有了电荷移动；在细胞膜内的兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间也形成了电位差，也有了电荷的移动，这样就形成了局部电流。在膜外兴奋由未兴奋部位向兴奋部位传导，而在膜内由兴奋部位向未兴奋部位传导。且兴奋的传导是双向的。故选。答案： 例4（2008

6、理综宁夏巻）刺激某一个神经元引起后一个神经元兴奋。当给予某种物后，再刺激同一个神经元，发现神经冲动的传递被阻断，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【解析】考查兴奋在神经元间的传递。给予某种药物后，再刺激同一个神经元，发现神经冲动的传递被阻断，推测可能是药物影响了突触。由于检测到突触间隙中神经递质的量与给予药物之前相同，所以不会影响突触前膜对递质的释放和递质在突触间隙的量，很可能是影响了突触后膜的功能。答案：B例5 （2006年重庆卷）在用脊蛙（去除

7、脑保留脊髓的蛙）进行反射弧分析的实验中，破坏缩腿反射弧在左后肢的部分结构，观察双侧后肢对刺激的收缩反应，结果如下表：上述结果表明，反射弧的被破坏部分可能是 A感受器 B感受器和传人神经 C传人神经和效应器 D效应器【解析】考查反射弧的功能及实验分析推理能力。反射弧只有保持完整性,才能正常完成反射活动。破坏前，刺激左后肢，左右后肢都收缩，说明兴奋可以经缩腿反射传给右后肢的效应器。破坏后，刺激左后肢，左右后肢都不收缩，说明破坏结构应该在神经中枢之前的结构，否则右后肢应该收缩。破坏后，刺激右后肢，右后肢收缩，说明反射中枢正常，左后肢不收缩，说明破坏的是神经中枢之后的结构。综合分析可知，破坏的是神经中

8、枢之前和神经中枢之后的结构。即传入神经和效应器。答案：C例6 （2006年天津卷）某种药物可以阻断蟾蜍屈肌反射活动。下图为该反射弧的模式图。A、B为神经纤维上的实验位点，C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”的是将药物放在A，刺激B，肌肉收缩将药物放在B，刺激A，肌肉收缩将药物放在C，刺激B，肌肉不收缩将药物放在C，刺激A，肌肉收缩A B CD【解析】考查实验设计能力。要证明这种药物“在神经系统中仅对神经细胞间的兴奋传递有阻断作用”，实验组药物应作用于神经细胞相接的部位，即突触C处，然后刺激B，肌肉不会收缩。对照组将药物放在A处，刺激B

9、，肌肉会正常收缩。答案：A例7 (2003年全国卷）将青蛙脑破坏保留脊髓，在脊柱下部打开脊椎骨，剥离出脊髓一侧的一对脊神经根（包含一个背根和一个腹根，如右图）。分别电刺激背根与腹根均可引起蛙同侧后肢发生运动反应。已知背根含有传入神经，腹根含有传出神经，背根与腹根合并成脊神经。请根据上述提供的实验材料（实验用具自选）设计实验步骤，并预测实验结果，以分别验证背根具有传入功能，腹根具有传出功能。【解析】通过阅读题干知道要验证背根具有传入功能，腹根具有传出功能，设计的思路是对背根和腹根进行不同的处理，通过不同处理观察蛙同侧后肢发生运动反应的情况。在设计实验的过程中注意：根据已有的知识或背景材料提取相关

10、信息，根据实验目的原理，合理设计实验步骤，设计时要有科学性、连贯性、可行性。兴奋在反射弧上的传导方向是单向的，传导方向是: 感受器传入神经神经中枢传出神经效应器甲：在第一对脊神经根的背根中央处剪断，电刺激背根向中段，蛙后肢发生运动反应；电刺激背根外周段，蛙后肢不发生反应。 乙：在第二对脊神经根的腹根中央处剪断，电刺激腹根向中段，蛙后肢不发生反应；电刺激腹根外周段，蛙后肢发生运动反应。答案：实验步骤1：在背根中央处剪断（或用麻醉药阻断），分别电刺激背根向中段、外周段，观察蛙后肢是否发生运动反应。 预期结果：电刺激背根向中段发生蛙后肢运动反应；电刺激背根外周段不发生反应，说明背根具有传入功能。实验

11、步骤2：在腹根中央处剪断（或用麻醉药阻断），分别电刺激腹根向中段、外周段，观察蛙后肢是否发生运动反应。 预期结果：电刺激腹根向中段不发生反应，电刺激腹根外周段应发生蛙后肢运动反应，说明腹根具有传出功能。应用训练：1下图是反射弧示意图其中E表示感受器、A表示效应器。以下叙述中正确的是A处进行电刺激，则在A、E处均能测到膜电位变化 B处进行电刺激，则该处膜内电位将由正电位变为负电位 C处进行电刺激，则B处将会出现兴奋传导现象 D处进行电刺激，能引起C处释放递质、传导兴奋【解析】考查神经兴奋的传导和传递，动作电位的发生原理。兴奋在神经纤维上是双向传导的，经过突触是单向传递的。处进行电刺激可在A 处测

12、到膜电位变化，E处不能测到膜电位变化。处进行电刺激，则该处膜内电位将由负电位变为正电位。处进行电刺激，不能引起C处释放递质。答案：C2（2007广东高考生物）神经细胞在静息时具有静息电位，受到适宜刺激时可迅速产生能传导的动作电位，这两种电位可通过仪器测量。A、B、C、D均为测量神经纤维静息电位示意图，不正确的是 【解析】 静息时，膜外正电位，膜内为负电位，D图两电极都测膜外电位，指针不会偏转。答案：D3（高考试题：2007宁夏理综）下列关于反射弧的叙述，正确的是A刺激某一反射弧的感受器或传出神经，可使效应器产生相同的反应B反射弧中的感受器和效应器均分布于机体同一组织或器官C神经中枢的兴奋可以引

13、起感受器敏感性减弱D任何反射弧中的神经中枢都位于脊髓答案：A 4（高考试题：2007广东生物）当你专心作答试题时，参与的高级中枢主要有 下丘脑大脑皮层H区（听觉性语言中枢） 大脑皮层S区（运动性语言中枢）大脑皮层V区（视觉性语言中枢） 大脑皮层W区（书写性语言中枢） ABCD答案：D5乙酰胆碱（Ach）是一种神经递质。实验人员欲研究Ach浓度与反应时间的关系（简图如下），在除去突触小泡的前提下自处注入不同浓度的Ach，处给予恒定刺激，、处分别为灵敏感应时间测量点。测得不同浓度Ach条件下、两处感受到信号所用时间如下表所示。下列各项叙述正确的是Ach浓度（mmol·L1）处感受信号的时

14、间（ms）处感受信号的时间（ms）0.15.005.560.25.005.480.35.005.310.45.005.24A图中、与共同构成一个突触B表中数据说明高浓度Ach能促进兴奋在神经纤维上的传导C实验中除去突触小泡的目的是防止实验结果受到相关因素的干扰D表中数据说明Ach浓度的增加对兴奋在神经元之间的传递无明显影响【解析】突触是由突触前膜、突触间隙、突触后膜组成，由实验结果可以说明Ach浓度的增加对兴奋在神经元之间的传递有明显影响，但不能促进兴奋在神经纤维上的传导。实验中除去突触小泡的目的是防止实验结果受到相关因素的干扰。只有C正确。答案：C6止痛药（如“杜冷丁”）并不损伤神经元的结构

15、，在阻断神经冲动传导过程中，检测到突触间隙中神经递质（乙酰胆碱）的量不变。推测止痛药的作用机制是A与突触后膜的受体结合 B与突触前膜释放的递质结合C抑制突触前膜递质的释放 D抑制突触小体中递质的合成 答案：A7下图甲表示人体脊髓反射弧模式图。乙表示人体神经元结构模式图，据图回答：（1）甲图中，刺激结构时，会产生具体效应的结构是 _，该结构在组成上包括_。（2）乙图中的C是下一个神经元的_；兴奋不能从c传到A的原因是_。（3）乙图中，若刺激A点，电流计B将偏转_次；若抑制该细胞的呼吸作用，发现神经纤维在一次兴奋后，其细胞膜不能再恢复到静息状态，带电离子通过细胞膜的方式是_。（4）甲图中，提供电刺

16、激设备、电位测量仪等必要的实验用具，验证兴奋在神经元之间进行单向传导的步骤是：_。【解析】考查反射弧的组成、突触的生理结构及兴奋的传导和传递。甲图中是效应器，刺激结构时，会产生具体效应，效应器包括运动神经末梢及其所支配的肌肉或腺体。乙图中的C是下一个神经元的树突膜或胞体膜，兴奋不能从c传到A的原因是递质只能从突触前膜释放，作用于突触后膜。抑制该细胞的呼吸作用，细胞膜不能再恢复到静息状态，说明离了通过细胞需要消耗能量，方式是主动运输。验证兴奋在神经元之间进行单向传导，实验设计时要考虑，刺激和测量要在两个神经元上进行。（1） 效应器包括运动神经末梢及其所支配的肌肉或腺体 （2）树突膜或胞体膜 递质

17、只能从突触前膜释放，作用于突触后膜（3）2 主动运输（4）先电刺激（或上一点），测量上有无电位变化；再电刺激（或上一点），测量上有无电位变化。（2分）82007年8月卫生部通报了几起因食用火腿肠、罐头、臭豆腐等食品而引起的肉毒杆菌中毒事件。肉毒杆菌能产生外毒素，这种毒素能抑制突触释放乙酰胆碱（一种兴奋性递质）引起毒害。据实验这种毒素仅0.01mg就可致人死亡。请回答下列问题：（1）推测肉毒杆菌最可能的呼吸方式及反应式是_ 。（2）肉毒杆菌中毒后，严重的常因呼吸肌_（强烈收缩、麻痹）而死亡。（3）对肉毒杆菌外毒素的作用有的人提出了另一种观点：外毒素直接作用于肌细胞而不是作用于突触。某学习小组针对

18、这两种观点进行了探究。请将下列实验步骤及结果结论补充完整。实验假设：_。材料用具：肉毒杆菌外毒素 、适宜的放电装置、两个相同的图甲装置、培养皿等实验步骤：第一步：将两个装置编号A、B，同时用电极分别刺激两个“神经腓肠肌标本”的神经，指针都向左偏转，然后恢复。第二步：第三步：实验结果及结论： （1） （2）酶8【解析】 （1）无氧呼吸 C6H12O6 2C3H6O3 (乳酸)+能量（2）麻痹） （3）实验假设：肉毒杆菌外毒素能作用于突触而不是作用于肌细胞 实验步骤：第二步：用吸管吸取适量肉毒杆菌外毒素，滴加到A装置的1处，同时用吸管吸取等量肉毒杆菌外毒素，滴加到B装置的2处（第三步：用电极刺激A、B装置的神经，观察指针是否偏转结果及结论：（1） 如果A装置的指针向左偏转，B装置的指针不偏转，说明肉毒杆菌外毒素能作用于突触而不是作用于肌细胞 （2）如果A装置的指针不偏转，B装置的指针向左偏转，说明肉毒杆菌外毒素能作用于肌细胞而不是作用于突触9小白鼠是恒温动物，当环境温度明显降低时，其体温仍能保持相对恒定。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组制订了以下实验方案：实验假设：下丘脑是调节体温的主要中枢