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电流表指针偏转问题与兴奋传导方向的实验探究



精品微课(八 )

电流表指针偏转问题与兴奋传导 方向的实验探究

一、电流表指针偏转问题 1.膜电位的测量

方法

图解

结果

电表两极分别
置于神经纤维 膜的内侧和外



方法

/>图解

结果

电表两极 均置于神

经纤维膜
的外侧

2.指针偏转原理 下面图中 a 点受刺激产生动作电位“ ”,后面为该动作

电位沿神经纤维传导依次通过“a→b→c→c 右侧”时灵敏电 流计的指针变化细化图:

[演练 1]

右图为神经纤维受刺激后所

测得的膜电位变化,A、B、C、D 为四种测 量方式,其中能测出这种膜电位变化的是( )

解析:曲线图中所示为指针偏转 1 次所测得的结果; 图 B、C 中指针将发生两次方向相反的偏转,图 D 中不 能测到指针偏转。 答案:A

3.电流计指针偏转方向与次数的判断 (1)若电极两处同时兴奋,则电流表指针不偏转,如刺激 图 1 中的 c 点。 (2)若电极两处先后兴奋,则电流表指针发生两次方向相 反的偏转,如刺激图 1 中的 a 点和图 2 中的 b 点。 (3) 若两电极只有一处兴奋,则电流表指针发生一次偏 转,如刺激图 2 中的 c 点。

[演练 2]

(2016· 日照校际联合检测 )下图表示三个通过

突触相连接的神经元,电表的电极连接在神经纤维膜的外表 面。刺激 a 点,以下分析不 正确的是 . ( )

A.a 点受刺激时膜外电位由正变负 B.电表①会发生两次方向不同的偏转 C.电表②只能发生一次偏转 D. 该实验不能证明兴奋在神经纤维上的传导是双向的
解析

解析:a 点受刺激时,由于 Na 内流导致膜外电位变化 是由正变负,电表①会发生两次方向不同的偏转,而由于兴 奋在突触处单向传递,电表②只能发生一次偏转。由于刺激 a 点后,电表①②都发生了偏转,该实验能证明兴奋在神经 纤维上的传导是双向的。 答案:D



二、兴奋传导方向的实验探究

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

[演练 3]

(2013· 安徽高考)将蛙脑破坏,保留脊髓,

做蛙心静脉灌注,以维持蛙的基本生命活动。暴露蛙左后 肢屈反射的传入神经和传出神经,分别连接电位计 ? 和 ?。将蛙左后肢趾尖浸入 0.5%硫酸溶液后,电位计?和 ?有电位波动, 出现屈反射。 下图为该反射弧结构示意图。

(1)用简便的实验验证兴奋能在神经纤维上双向传导,而 在反射弧中只能单向传递。 (2) 若在灌注液中添加某种药物,将蛙左后肢趾尖浸入 0.5%硫酸溶液后,电位计?有波动,电位计?未出现波动, 左后肢未出现屈反射,其原因可能有:① __________ ;② ________________。

解析

解析: (1)设计实验可以应用图中的已有信息进行逆向思 考,即在神经纤维的哪个位置给予足够强度的刺激,该位置两 侧都能够观察到相应的电位变化 (或肌肉收缩 ),而另一神经纤 答案:(1)方法和现象:刺激电位计 ?与骨骼肌之间的传出 维上没有电位变化。(2) ?有波动,说明 神经。观察到电位计 ?某药物处理后,电位计 有电位波动和左后肢屈腿,电位计 ?未 该药物不会阻止神经纤维上的兴奋传导,电位计 ? 未出现波 出现电位波动。 (2)突触前膜释放的递质不能与突触后膜上的特 动,说明没有兴奋传递到电位计 ?,那么问题应该出现在电位 异性受体结合 突触前膜不能释放递质 计?和?之间的环节,可能是突触前膜不能释放神经递质,也 可能是突触前膜释放的神经递质不能与突触后膜上的特异性 受体结合。

[技法归纳] 探究或验证兴奋在神经纤维和神经元之间的传导方向 时,要注意结论的描述。 (1)验证性实验:结论为在神经纤维上双向传导,在神 经元之间单向传递。 (2)探究性实验: 需分双向、 单向中 A→B、 单向中 B→A 三种情况分析。

1.下图 1 是测量离体神经纤维膜内外电位的装置,图 2 是测得的膜电位变化。 下列有关叙述正确的是( )

A.图1中B测出的电位大小相当于图2中A点的电位 B.若细胞外Na+浓度适当降低,在适宜条件刺激下图2 中A点下移 C.图2中B点Na+通道开放,是由于乙酰胆碱与Na+通 道相结合 D.神经纤维的状态由B转变为A的过程中,膜对K+的 通透性增大

解析:图 1 中 B 为动作电位,相当于图 2 中 C 点的电位; 若细胞外 Na+浓度适当降低,则适宜条件刺激下,膜外 Na+ 内流量下降,造成动作电位偏低,故图 2 中 C 点下移;图 2 中 B 点 Na 通道开放,是由于一定强度刺激,乙酰胆碱是神 经递质作用于突触后膜上相应的受体; 动作电位恢复为静息 电位,是由于膜对 K+的通透性增大,K+外流,导致膜外电 位高于膜内电位。 答案:D


2.某神经纤维静息电位的测量装置及结果如下图 1 所示,其中 甲位于膜内,乙位于膜外,图 2 是将同一测量装置的电流计 均置于膜外。下列相关叙述正确的是 ( )

A.图 1 中钾离子浓度甲处比乙处低 B.图 2 测量装置所测电压为+70 mV C.图 2 中若在①处给予适宜刺激(②处未处理),电流计 的指针会发生两次偏转 D.图 2 中若在③处给予适宜刺激,②处用药物阻断电流 通过,则测不到电位变化
解析

解析:静息时钾离子的分布是内高外低,所以甲(膜内)处钾 离子浓度比乙(膜外)处高;图 2 装置的微电极均置于膜外, 在静息时,膜外任意两点之间的电位差都是 0;图 2 中若在 ①处给予适宜刺激(②处未处理),电流计的指针会发生两次 偏转;若在③处给予适宜刺激,右电极处电位呈负值时,左 电极处电位仍呈正值,此时装置可以测到电位变化。 答案:C

3.(2016· 郑州期中)下图甲为某一神经纤维示意图,将一电流 表的 a、b 两极置于膜外,在 X 处给予适宜刺激,测得电 位变化如图乙所示。下列说法正确的是 ( )

A.未受刺激时,电流表测得的为静息电位 B.兴奋传导过程中,a、b 间膜内电流的方向为 b→a C.在图乙中的 t3 时刻,兴奋传导至 b 电极处 D.t1~t2,t3~t4 电位的变化分别是 Na 内流和 K 外 流造成的
解析
+ +

解析:图甲所示电流表的 a、b 两极置于膜外,指针不偏转,无法 测出静息电位; 兴奋传导过程中, 膜内电流的方向与兴奋传导的方 向一致,均为 a→b;图乙中 t1~t2,t3~t4 电位的变化分别是 a 处 和 b 处产生动作电位,并且曲线中偏离横轴的一段均由 Na 内流 造成,偏回横轴的一段均由 K 外流造成。 答案:C
+ +

4.下面是反射弧的局部结构示意图,刺激 a 点(a 点为 两接线端之间的中点),检测各位点电位变化。下列 说法错误的是 ( )

A.电流表①不偏转,电流表②可能偏转两次 B.兴奋由 c 传导到 e 时,发生电信号→化学信号 →电信号的转换 C.若 c 处检测不到电位变化,可能是由于突触前膜 释放的是抑制性递质 D.若检测到 b、d 点有电位变化,说明兴奋在同一神 经元上是双向传导的
解析

解析:由于 a 点位于电流表①两极的中央,兴奋同时传到两 电极处,故电流表①不偏转,而传递到电流表②两极的时间 不同,故电流表②可发生两次偏转;兴奋由 c 传导到 e 时需 要经过突触, 在突触中发生电信号→化学信号→电信号的转 换;突触前膜释放的递质有促进兴奋的,也有抑制兴奋的; 在第一个神经元上的 a 点给予一个刺激, 兴奋将从 a 点传到 b 点,再传到 d 点,不能说明兴奋在同一神经元上是双向传 导的。 答案:D

5.(2016· 福州模拟)下图甲所示为三个神经元及其联系,图乙 为突触结构,在 a、d 两点连接一个灵敏电流计(ab=bd), 下列说法正确的是 ( )

A.刺激图甲中②处,可以测到电位变化的有①③④⑤⑥ B.在突触处完成“化学信号→电信号→化学信号”的转变 C.刺激图乙 b、c 点,灵敏电流计指针各偏转 1、2 次 D.若抑制该图中细胞的呼吸作用,不影响神经兴奋的传导
解析

解析:兴奋在神经纤维上是以电信号形式传导的,是双向的; 在神经元之间是通过神经递质的形式传递的,是单向的,因 此刺激图中② 处,兴奋可以传到 ①③④⑤⑥处。在突触处完 成“电信号→化学信号→电信号”的转变。图乙 b 处有突触 小泡,a、b 点在上一个神经元上,c、d 点在后一个神经元上, 刺激 b 点时,由于兴奋在神经纤维上的传导是双向的,并且 ab=bd, b 和 c 之间有突触, 所以 a 处先兴奋, 指针偏转一次, d 处后兴奋,指针又偏转一次;刺激 c 点时,由于兴奋在突触 处不能逆向传递, a 点不产生神经冲动, d 点可产生神经冲动, 所以指针偏转一次。兴奋的传导是一个消耗能量的过程,抑 制细胞的呼吸作用,会影响神经兴奋的传导。答案:A

6.(2016· 长沙模拟)如图为某反射弧的 模式图。为了验证某药物只能阻断 兴奋在神经元之间的传递,而不能 阻断兴奋在神经纤维上的传导。下 列实验操作中不需要做的是( )

A.不放药物时,刺激 B 处,观察现象 B.药物放在 A 处,刺激 B 处,观察现象 C.药物放在 B 处,刺激 C 处,观察现象 D.药物放在 C 处,刺激 B 处,观察现象
解析

解析:兴奋在神经元之间的传递是单向的,在神经纤维上的 传导是双向的,若要验证某药物只能阻断兴奋在神经元之间 的传递,而不能阻断兴奋在神经纤维上的传导,操作时将药 物放在 B 处或不放药物,刺激 C 处,观察 2 都会有反应,故 不需要做。 答案:C

7.下面是反射弧结构模式图。a、b 分别是放置在传出神 经和骨骼肌上的电极,用于刺激神经和骨骼肌;c 是放 置在传出神经上的电位计,用于记录神经兴奋电位;d 为神经与肌细胞接头部位,是一种突触。

(1)用 a 刺激神经,产生的兴奋传到骨骼肌引起的收缩______(填“属 于”或“不属于”)反射。 (2)用 b 刺激骨骼肌, ______(填“能”或“不能”)在 c 处记录到电位。 (3)正常时, 用 a 刺激神经会引起骨骼肌收缩; 传出部分的某一处(骨骼 肌或传出神经或 d)受损时,用 a 刺激神经,骨骼肌不再收缩。根据本 题条件,完成下列判断实验: ①如果用 a 刺激神经,在 c 处记录不到电位变化,表明________受损。 ②如果用 b 刺激骨骼肌,骨骼肌不收缩,表明______________受损。 ③如果用 a 刺激神经,在 c 处记录到电位变化,骨骼肌不收缩;用 b 刺激骨骼肌,骨骼肌收缩,表明_________________________受损。
解析

解析:(1)用 a 刺激神经,产生的兴奋传到骨骼肌引起的收缩因 没有经过完整的反射弧,故不属于反射。(2)因兴奋在经过突触 传递时具有单向性,故用 b 刺激骨骼肌不能在 c 处记录到电位 变化。(3)用 a 刺激神经,骨骼肌不再收缩,可能是传出神经受 损,也可能是骨骼肌或 d 部位受损。要证明传出神经受损,只 需用 a 刺激神经,在 c 处不能记录到电位变化;要证明骨骼肌 受损,只需用 b 刺激骨骼肌,骨骼肌不收缩;要证明 d 部位受 损,只需用 a 刺激神经,在 c 处记录到电位变化,骨骼肌不收 缩,而用 b 刺激骨骼肌,骨骼肌收缩。 答案:(1)不属于 ③d 部位 (2)不能 (3)①传出神经 ②骨骼肌

8.(2015· 大同三模)有一种药物能阻断兴奋的传导或传 递。请你根据下面反射弧的结构,完成相关探究实 验并回答问题:

(1)为了探究该药物的作用部位,请完成下面实验: ①步骤 1:刺激__________,观察________________。 ②步骤 2:用该药物分别处理 a(突触间隙)和 b,重复步骤 1。 如果_________________,则说明该药物作用于 a。 (2)回答问题: ①步骤 1 的目的是____________________________。 ②如果通过实验,证明了该药物只能阻断兴奋在神经元之间 的传递,则阻断的原因可能是该药物能引起突触后膜上某些 阴 离子 进入细 胞的 通道 蛋白 ____________( 填 “开 放”或 “关闭”)。
解析

解析:在正式探究前,要先确认该反射弧的结构是否完整,是 否具有正常的反射功能,这是确保该实验能顺利完成的前提, 因此步骤 1 是刺激皮肤的感受器,观察效应器是否发生反应, 即肌肉是否收缩。兴奋在突触处是单向传递的,只能由一个神 经元的轴突传向另一个神经元的细胞体或树突,若该药物能阻 断兴奋在神经元间的传递,即药物作用于 a,则用该药物处理 a,刺激皮肤,肌肉不收缩,用该药物处理 b,刺激皮肤,肌肉 收缩。 答案:(1)①皮肤 理 b,肌肉收缩 (2)①检验该反射弧是否具有正常的反射功能 ②开放 肌肉是否收缩 ②处理 a,肌肉不收缩,处



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