2026《金版教程》高考复习方案生物经典多选版-第七单元 微专题10 兴奋传导与传递的相关实验探究

1．电刺激法探究反射弧中兴奋传导和传递的特点(1)探究兴奋在神经纤维上的传导(2)探究兴奋在神经元之间的传递2．“药物阻断”实验探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上的传导，还是阻断兴奋在突触处的传递，可分别将药物置于神经纤维上和突触处，依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。[例1]下面是从蛙体内剥离出的某反射弧结构的模式图，其中甲表示神经中枢，乙、丙未知。神经元A、B上的1、2、3、4为4个实验位点。现欲探究神经元A是传出神经还是传入神经，结合所给器材完成以下内容。材料：从蛙体内剥离出的某反射弧(反射弧结构未被破坏)。供选择仪器：剪刀、电刺激仪、微电流计。(1)如果该反射弧的效应器为运动神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等。探究神经元A是传出神经还是传入神经的方法步骤(只在神经元A上完成)：①先用剪刀在神经元A的实验位点____________将其剪断；②再用电刺激仪刺激神经元A上的实验位点________，若________，则神经元A为传入神经，反之则为传出神经。(2)如果在实验过程中要保证神经元A和神经元B的完整性，探究神经元A是传出神经还是传入神经的方法步骤(每个实验位点只能用1次)：①将微电流计的两个电极分别搭在实验位点2和实验位点3的神经纤维膜外(已知指针偏转方向与电流方向一致)；②用电刺激仪刺激实验位点________，若微电流计的指针偏转________次，则神经元A为传出神经；若微电流计的指针偏转________次，则神经元A为传入神经。该实验结果表明兴奋在神经元间传递的特点为______________，具有这种特点的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)①1、2之间(或2)②1肌肉无收缩现象(2)②112(或421)单向传递神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜解析：(1)欲探究神经元A是传出神经还是传入神经(只在神经元A上完成)，可利用兴奋在反射弧中单向传递的特点。用剪刀在神经元A上的实验位点1、2之间(或2)将其剪断，再用电刺激仪刺激神经元A上的实验位点1，若肌肉无收缩现象，则表明神经元A为传入神经；若肌肉收缩，则表明神经元A为传出神经。(2)若实验过程中要保证神经元A和神经元B的完整性，探究神经元A是传出神经还是传入神经，可将微电流计的两个电极分别搭在实验位点2和实验位点3的神经纤维膜外，通过观察微电流计指针的偏转次数进行判断。用电刺激仪刺激实验位点1，若指针偏转1次，表明兴奋不能传到实验位点3，则神经元A为传出神经；若指针偏转2次，表明兴奋可传到实验位点3，则神经元A为传入神经，同理，用电刺激仪刺激实验位点4也可得出相应结论。由于神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，因此兴奋在神经元间的传递是单向的。[例2]神经细胞间兴奋的传递依赖突触。无脊椎动物枪乌贼的星状神经节具有巨大的化学突触结构(巨突触)，可用微电极来记录突触前动作电位和突触后电位变化(如图1)。以下是关于递质释放机制的相关研究。(1)在图1中的突触结构中，突触前神经元兴奋后，由突触前膜释放的________作用于突触后膜的________，导致突触后神经元兴奋。(2)河豚毒素(TTX)是一种钠离子通道阻断剂。用TTX处理突触前神经纤维，然后每隔5min施加一次刺激，分别测量突触前和突触后神经元的电位变化，结果如图2。推测TTX导致突触前和突触后神经元电位发生变化的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在上述实验过程中，研究者检测到，在使用TTX后突触前膜处的Ca2＋内流逐渐减弱，由此推测“突触前神经元通过提高突触小体内Ca2＋浓度来促进神经递质的释放”。研究者利用图1所示标本进行如下实验，获得了支持上述推测的实验结果。实验材料：BAPTA(是一种Ca2＋螯合剂，能够快速与钙离子发生结合，从而阻断钙离子与相应分子的结合)；“笼锁钙”(是一种缓冲液，暴露在强紫外线下会释放钙离子，强紫外线不影响正常神经纤维兴奋)实验过程及结果：第一组：对突触前神经纤维施加适宜电刺激。实验结果：先检测到突触前动作电位的发生，之后检测到突触后电位的变化。第二组：先向突触小体注射足量BAPTA，接着在突触前神经纤维施加适宜电刺激。实验结果：__________________________________________________________________________。第三组：_____________________________________________________________________________________________________________(写出实验过程及结果)。(4)结合上述研究，完善正常条件下的递质释放流程图。答案：(1)神经递质受体(2)由于TTX作用于钠离子通道，阻断了Na＋内流，导致突触前膜动作电位明显减小，进而导致突触前膜递质释放减少或不能释放，使得突触后膜难以兴奋(3)能检测到突触前动作电位的发生，但不能检测到突触后电位的变化向突触小体注射适量“笼锁钙”，然后用强紫外线照射标本。实验结果：检测不到突触前动作电位的发生，但能检测到突触后电位的变化(4)[例3]离子的跨膜运输是神经兴奋传导与传递的基础。突触传递过程中，前、后膜内外离子的移动如图所示。请回答问题：(1)当兴奋传导到突触前膜时，引起突触前膜对Na＋通透性的变化趋势为____________________________________________。在此过程中Na＋的过膜方式是________。(2)引起突触前膜上Ca2＋通道打开的原因是____________________________________。(3)图中①至④表示兴奋引发的突触传递过程。图中过程②表示______________________________________________________________________________________。(4)为研究细胞外Na＋浓度对突触传递的影响，向细胞外液适度滴加含Na＋的溶液，当神经冲动再次传来时，膜电位变化幅度增大，原因是____________________________________________________________。(5)在突触部位胞内的钙离子主要来自于胞外。为证明细胞内钙离子浓度可影响神经递质的释放量，提出可供实验的两套备选方案。方案一：施加钙离子通道阻断剂，然后刺激突触前神经细胞，检测神经递质的释放量。再在该实验体系中适度增加细胞外液中的钙离子浓度，然后刺激突触前神经细胞，检测神经递质的释放量。方案二：适度增加细胞外液中的钙离子浓度，然后刺激突触前神经细胞，检测神经递质的释放量。另取一组实验材料施加钙离子通道阻断剂，然后刺激突触前神经细胞，检测神经递质的释放量。比较上述两个方案的优劣，并陈述理由。答案：(1)通透性增加，达到一定水平后迅速降低(停止)协助扩散(2)神经冲动带来的膜电位变化(3)进入到胞内的钙离子会促进囊泡内的神经递质释放到突触间隙(4)膜两侧钠离子浓度差增加，过膜的钠离子数目增加(5)方案二优于方案一方案一：施加钙离子通道阻断剂后，然后刺激突触前神经细胞，检测神经递质的释放量，能够反映细胞内钙离子浓度较低时对神经递质释放的影响。而在钙离子通道阻断剂存在的条件下，增加细胞外液的钙离子浓度无法改变细胞内的钙离子浓度，不能反映细胞内钙离子浓度较高时对神经递质释放的影响。因此实验方案有缺陷。方案二：能反映细胞内钙离子浓度较高和较低时分别对神经递质释放的影响。实验方案设计较全面，实验结果较明确。[例4]坐骨神经由多种神经纤维组成，不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异，多根神经纤维同步兴奋时，其动作电位幅值(即大小变化幅度)可以叠加；单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。欲研究神经的电生理特性，请完善实验思路，分析和预测结果(说明：生物信号采集仪能显示记录电极处的电位变化，仪器使用方法不要求；实验中标本需用任氏液浸润)。(1)实验思路：①连接坐骨神经与生物信号采集仪等(简图如图1，a、b为坐骨神经上相距较远的两个点)。②刺激电极依次施加由弱到强的电刺激，显示屏1上出现第一个动作电位时的刺激强度即阈刺激，记为Smin。③____________________________________，当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时，刺激强度即为最大刺激，记为Smax。(2)结果预测和分析：①当刺激强度范围为______________________时，坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。②实验中，每次施加电刺激的几乎同时，在显示屏上都会出现一次快速的电位变化，称为伪迹，其幅值与电刺激强度成正比，不影响动作电位(见图2)。伪迹的幅值可以作为____________________的量化指标；伪迹与动作电位起点的时间差，可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上__________________所需的时间。伪迹是电刺激通过________________传导到记录电极上而引发的。③在单根神经纤维上，动作电位不会因传导距离的增加而减小，即具有________性。而上述实验中a、b处的动作电位有明显差异(如图2)，原因是不同神经纤维上动作电位的________不同导致b处电位叠加量减小。④以坐骨神经和单根神经纤维为材料，分别测得两者的Smin和Smax。将坐标系补充完整，并用柱形图表示两者的Smin和Smax相对值。答案：(1)在阈刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激(2)①小于Smax且不小于Smin②电刺激强度钠离子通道开放任氏液③不衰减传导速率④解析：(1)由实验思路可知，②已出现并记录了阈刺激，而在③中要测量并记录最大刺激，最大刺激是指当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时的刺激强度，所以③的操作是在阈刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激。(2)①由题意可知，虽然单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象，但是坐骨神经由多种神经纤维组成，不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异，多根神经纤维同步兴奋时，其动作电位幅值(大小变化幅度)可以叠加。当刺激强度范围为小于Smax且不小于Smin时，坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。②伪迹的幅值与电刺激强度成正比，可以作为电刺激强度的量化指标；每次施加电刺激的几乎同时，显示屏上都会出现一次伪迹，膜上离子通道的开放需要时间，伪迹与动作电位的起点的时间差显示了Na＋通道从接受刺激到开放所需的时间；伪迹是电刺激通过任氏液传导到记录电极上而引发的。③在单根神经纤维上，动作电位不会因传导距离的增加而减小，即具有不衰减性；由图2可知，上述实验中a、b处的动作电位有明显差