1、知识能力提升7 神经调节中电位、指针及兴奋传导与传递的相关实验探究一、神经纤维上膜电位变化曲线分析1膜电位的测量测量方法测量图解测量结果电表两极分别置于膜两侧电表两极都置于膜外2.膜电位变化曲线解读(以电表两极分别置于膜两侧为例)(1)曲线表示膜两侧电位差的变化情况。(2)a点：静息电位、外正内负，K通道稍微打开，K的进(NaK泵)和出(K外流)动态平衡。(3)b点：零电位，动作电位形成过程中，Na通道开放使Na内流。(4)bc段：动作电位形成过程中、外负内正，Na通道继续开放。(5)c点：动作电位峰值(最大值)。(6)cd段：静息电位恢复过程中，K通道彻底开放，K外流。(7)de段：通过Na
2、K泵恢复静息状态。【典例1】(2020日照模拟)某神经纤维静息电位的测量装置及结果如图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微电极均置于膜外。相关叙述正确的是()A图1中K浓度甲处比乙处低B图2测量装置所测电压为70mVC图2中若在处给予适宜刺激(处未处理)，电表的指针会发生两次偏转D图2中若在处给予适宜刺激，处用药物阻断电流通过，则测不到电位变化解析：(1)图1中两个微电极一个在膜内，一个在膜外，测得的膜电位是外正内负的静息电位，在静息时，K的分布是内高外低。(2)图2是将同一测量装置的微电极均置于膜外，且没有兴奋传导，则图2测量装置所测电压为0 mV；若在处给予适宜刺激
3、，由于处未处理，局部电流先传导到左侧微电极，后传导到右侧微电极，所以电表指针发生两次偏转。(3)图2中若在处给予适宜刺激，处用药物阻断电流通过，则当兴奋传导到右侧微电极时能测到电位变化，电表指针会偏转一次。答案：C(1)形成静息电位时K的外流和形成动作电位时Na的内流，都是顺浓度梯度完成的，均不需要消耗能量，即运输方式为协助扩散。(2)在处于静息电位和动作电位时，神经纤维膜内外两侧具有电位差，膜两侧的零电位差出现在动作电位形成的过程中。(3)细胞外Na的浓度会对动作电位的峰值产生影响，若浓度过低，会导致峰值变小。两个电表(甲、乙)的电极A、B和C、D分别连接在两条神经纤维外侧，其中电极D所在位
4、置神经纤维有膜损伤(负电位且无法产生兴奋)；未受刺激时电表指针如图所示。若分别给两条神经纤维以适宜强度刺激，下列叙述错误的是()A甲、乙均不形成反射B受刺激前，甲不是静息电位，乙不是动作电位C若刺激点在A、C左侧，则甲偏转，乙不偏转D若刺激点在两个电极的中点 ，甲不偏转，乙偏转解析：反射必须经过完整的反射弧，甲、乙表示神经纤维，因此甲乙受刺激兴奋不表示反射，A正确； 由图可知，刺激前甲不是静息电位，因为检测静息电位的两极应一个在膜外，一个在膜内；乙不是动作电位，因为D电极为负电位且无法产生兴奋，B正确； 若刺激点在A、C左侧，则甲偏转，乙也偏转，C错误； 若刺激点在两个电极的中点，甲不偏转，乙
5、偏转，D正确。 答案：C二、电位测量与电流计指针偏转问题1神经纤维上电位测定的方法(1)静息电位的测量。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，观察到指针发生偏转(如图甲)，测量出静息电位。两极都与神经纤维膜外侧(或膜内侧)相连接时，指针不偏转(如图乙)。(2)动作电位的测量。在电流计一侧给予适宜刺激，电流计测出的就是动作电位的变化。(3)指针偏转原理。下面图中a点受刺激产生动作电位“”，动作电位沿神经纤维传导依次通过“abcc右侧”时灵敏电流计的指针变化如下：2电流计指针偏转的分析(1)在神经纤维上(a和b为电流计两电极所在位置，c为两电极距离的中点，即acbc)。若刺激点位
6、于c处，a点和b点同时兴奋，电流计指针不发生偏转。若刺激点位于c点左侧，a点先兴奋，b点后兴奋，电流计指针发生两次方向相反的偏转。若刺激点位于c点右侧，b点先兴奋，a点后兴奋，电流计指针发生两次方向相反的偏转。(2)在神经元之间(a和b为电流计两电极所在位置，B为突触前神经元，C为突触后神经元)。在B神经元上任意处施加适宜刺激(包括两电极距离的中点)，兴奋可由B神经元传至C神经元，a点先兴奋，b点后兴奋，电流计指针发生两次方向相反的偏转。在C神经元上任意处施加适宜刺激，兴奋不能由C神经元传至B神经元，a点不能兴奋，b点可兴奋，电流计指针发生一次偏转。【典例2】图甲为研究神经细胞膜电位变化的实验
7、装置，两个神经元以突触联系，并连有电表(电极分别在Q点细胞内外)、(电极分别在R、S的细胞外侧)，给予P点适宜刺激后，电表测得电位变化如图乙所示，下列分析正确的是()A电位变化对应于PQ兴奋传导过程B刺激S点，电表将发生两次方向不同的偏转C刺激S点，电表记录到的电位变化波形与图乙基本相同D刺激P点，电表的指针将发生两次反向偏转解析：电位变化是因为发生Na内流导致产生动作电位，对应于Q点的兴奋。刺激S点，兴奋能先后传到S点和R点，所以电表将发生两次方向不同的偏转，会有两个方向不同的峰值，如下图所示：由于兴奋在神经元之间的传递是单向的，只能由突触前膜传到突触后膜，所以刺激P点，兴奋只能传到R点，所
8、以电表的指针只能发生一次偏转。答案：B判断电流计指针偏转的方法(2020广东名校联考)某反射弧的结构如图所示，其中为基本结构，a与b为可测膜电位变化的灵敏电流计，在实验前后细胞始终保持活性，反射弧的结构保持正常状态，则下列分析错误的是()A刺激后，引起收缩的直接因素为神经递质B处可产生兴奋并对传入的信息进行分析和综合C分别刺激和，a、b电流计指针偏转情况相同D为突触，其决定了兴奋在反射弧中的传递方向解析：由神经节的位置可判断是传入神经，是传出神经，刺激(感受器)后，兴奋最终到达传出神经末梢，末梢内的突触小泡释放神经递质，作用于(肌肉)，引起收缩，A正确；是神经中枢，可产生兴奋并对传入信息分析和
9、综合，B正确；兴奋在反射弧上传递方向为，刺激，a、b电流计均发生2次方向相反偏转，刺激，a电流计不偏转，b电流计发生2次偏转，C错误。答案：C三、兴奋传导和传递的探究实验1探究兴奋在神经纤维上传导的实验方法设计：电刺激图中处，观察A的变化，同时测量处的电位有无变化。结果分析：若A有反应，且处电位改变，说明兴奋在神经纤维上的传导是双向的；若A有反应，而处无电位变化，则说明兴奋在神经纤维上的传导是单向的。2探究兴奋在神经元之间传递的实验方法设计：先电刺激图中处，测量处电位变化；再电刺激处，测量处的电位变化。结果分析：若两次实验的测量部位均发生电位变化，说明兴奋在神经元之间的传递是双向的；若只有一处
10、电位改变，则说明兴奋在神经元之间的传递是单向的。【典例3】为了探究兴奋在神经元轴突上的传导是双向的还是单向的，某兴趣小组做了以下实验：取新鲜的神经肌肉标本(实验期间用生理盐水湿润标本)，设计了下面的实验装置图(C点位于两电极之间的正中心，指针偏转方向与电流方向一致)。下列叙述错误的是()A神经元轴突与肌肉之间的突触结构由突触前膜、突触间隙和突触后膜构成B若为双向传导，则电刺激D点，肌肉会收缩且电流计偏转2次C电刺激C处，神经纤维上的电流计不会偏转，因此C点无法探究得出正确结论D兴奋在AC之间的传导所用的时间比兴奋从C点到肌肉所用的时间短解析：突触结构由突触前膜、突触间隙和突触后膜构成，A正确；
11、刺激D点，兴奋先到达距离微电流计近端，引起指针偏转一次，兴奋向距离微电流计较远端传导时，之前兴奋部位恢复静息状态，指针发生与第一次方向相反的偏转，故肌肉会收缩且电流表偏转2次，B正确；C点位于两电极之间的正中心，到微电流计两端的距离相等，刺激C点，兴奋部位产生的局部电流传递至微电流计两端并同时进入，指针不偏转，能说明兴奋在神经纤维上双向传导，C错误；兴奋在AC间以电信号形式传导，而在神经肌肉突触处以电信号化学信号电信号形式传递，因突触延搁其传导速度较慢，D正确。答案：C切断实验法确认传入神经与传出神经若切断某一神经，刺激外周段(远离中枢的位置)，肌肉不收缩，而刺激向中段(近中枢的位置)，肌肉收
12、缩则切断的为传入神经，反之则为传出神经。(2020成都测评)图甲中a部位为神经纤维与肌细胞接头(突触的一种)，图乙是a部位的放大图。乙酰胆碱(ACh)与肌肉细胞膜上的受体结合，会引起肌肉收缩。将2个微电极置于图中b、c两处神经细胞膜外，并与灵敏电流计正负两极相连。(1)刺激e处，肌肉收缩且电流计指针偏转，说明e点位于反射弧_上，此时电流计的偏转情况为_。在b、c、d、e、f点处施加刺激，能够证明兴奋在神经纤维上双向传导的是点_。(2)实验证实，只刺激肌肉，肌肉也会收缩，此时电流计指针_(填“能”或“不能”)发生偏转，原因是_。(3)图乙中的部分结构会被自身产生的抗体攻击而导致重症肌无力。如果刺
13、激e处，电流计指针发生偏转，但肌肉无反应，若要通过实验进一步探究损伤部位是肌肉还是a处，请写出实验方案：_。解析：(1)刺激e处，肌肉收缩，电流计指针偏转，说明e点位于传出神经上，兴奋先到达c点，后到达b点，电流计指针发生2次方向相反的偏转，只有刺激b点，肌肉收缩，电流计发生两次方向相反的偏转，才能证明兴奋在神经纤维上双向传导。(2)只刺激肌肉，因为兴奋在突触处只能单向传递，所以电流计指针不偏转。(3)刺激f，若肌肉收缩，说明损伤部位在a处，否则，损伤部位是肌肉。答案：(1)传出神经发生2次方向相反的偏转b(2)不能兴奋在突触处只能单向传递(3)在f处刺激，若肌肉收缩，说明损伤部位是a处，若肌肉不收缩，说明损伤的是肌肉
