PAGEPAGE7膜電位的測定及興奮傳導(dǎo)與傳遞的相關(guān)試驗探究一、膜電位的測量及電流表指針偏轉(zhuǎn)問題的分析【考題范例】如圖表示用電表測量神經(jīng)纖維某部位在受到一次刺激前后膜內(nèi)外的電位變更，下列有關(guān)說法正確的是()A．神經(jīng)纖維在靜息狀態(tài)下膜內(nèi)外的電位差為30毫伏B．左圖裝置測得的電位對應(yīng)于右圖中的B點(diǎn)的電位C．神經(jīng)纖維受刺激后再次復(fù)原到靜息狀態(tài)，電表指針兩次通過0電位D．興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是單向的[審答提示](1)神經(jīng)纖維在靜息狀態(tài)下是外正內(nèi)負(fù)，動作電位相反。(2)神經(jīng)纖維形成靜息電位的主要緣由是K＋通道打開，K＋外流，動作電位產(chǎn)生的主要緣由是細(xì)胞膜上的Na＋通道開放，Na＋內(nèi)流造成的，動作電位復(fù)原到靜息電位的過程，該過程中Na＋通道多處于關(guān)閉狀態(tài)，K＋通道多處于開放狀態(tài)。解析：選C。神經(jīng)纖維在靜息狀態(tài)下膜內(nèi)外的電位差為60毫伏，故A錯誤；左圖裝置測得的電位對應(yīng)于右圖中的A點(diǎn)的電位，故B錯誤；神經(jīng)纖維受刺激后再次復(fù)原到靜息狀態(tài)，電表指針兩次通過0電位，故C正確；興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是雙向的，在神經(jīng)元之間的傳遞是單向的，故D錯誤?！緜淇煎\囊】1．關(guān)于膜電位測量及曲線變更的分析電流計兩極分別置于神經(jīng)纖維膜的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，刺激任何一側(cè)，會形成一個波峰，如圖1所示，電流計兩極均置于神經(jīng)纖維膜的外側(cè)(或內(nèi)側(cè))，刺激任何一端，會形成方向相反的兩個波峰，如圖2、圖3所示，圖2和圖3的推斷可依據(jù)試題中的提示得出。2．關(guān)于興奮傳導(dǎo)與電流表指針偏轉(zhuǎn)問題的分析(1)指針偏轉(zhuǎn)原理下面圖中a點(diǎn)受刺激產(chǎn)生動作電位“”，動作電位沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)依次通過“a→b→c”時靈敏電流計的指針變更如下：(2)在神經(jīng)纖維上①刺激a點(diǎn)，b點(diǎn)先興奮，d點(diǎn)后興奮，電流表指針發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)。②刺激c點(diǎn)(bc＝cd)，b點(diǎn)和d點(diǎn)同時興奮，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(3)在神經(jīng)元之間(ab＝bd)①刺激b點(diǎn)，由于興奮在突觸間的傳遞速度小于在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)速度，a點(diǎn)先興奮，d點(diǎn)后興奮，電流表指針發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)。②刺激c點(diǎn)，興奮不能傳至a點(diǎn)，a點(diǎn)不興奮，d點(diǎn)可興奮，電流表指針只發(fā)生一次偏轉(zhuǎn)?！緫?yīng)考提升】1．如圖表示用電表測量膜內(nèi)外的電位差。當(dāng)神經(jīng)纖維受到刺激時，細(xì)胞膜上Na＋通道打開，膜外Na＋順濃度梯度大量流入膜內(nèi)，此后Na＋通道很快就進(jìn)入失活狀態(tài)，同時K＋通道開放，膜內(nèi)K＋在濃度差和電位差的推動下向膜外擴(kuò)散。下列相關(guān)敘述正確的是()A．神經(jīng)纖維在靜息狀態(tài)下，電表不能測出電位差B．受刺激后膜外Na＋大量流入膜內(nèi)，興奮部位膜兩側(cè)的電位是外正內(nèi)負(fù)C．神經(jīng)纖維受刺激時，興奮傳導(dǎo)方向與膜外局部電流方向相同D．從神經(jīng)纖維受刺激到復(fù)原靜息狀態(tài)，電表指針兩次通過0電位解析：選D。靜息狀態(tài)下膜電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù)，電表能夠測出電位差；受刺激后膜外Na＋大量流入膜內(nèi)，興奮部位膜兩側(cè)的電位是外負(fù)內(nèi)正；神經(jīng)纖維受到刺激時，興奮的傳導(dǎo)方向與膜內(nèi)局部電流的方向相同；神經(jīng)纖維靜息時膜電位為內(nèi)負(fù)外正，受刺激后Na＋大量流入膜內(nèi)，此過程中電表指針通過0電位，復(fù)原靜息狀態(tài)的過程中電表指針再次通過0電位。2．下圖1為某一神經(jīng)纖維示意圖，將一電流表的a、b兩極置于膜外，在X處賜予相宜刺激，測得電位變更如圖2所示。下列說法正確的是()A．未受刺激時，電流表測得的為靜息電位B．興奮傳導(dǎo)過程中，a、b間膜內(nèi)電流的方向為b→aC．在圖2中的t3時刻，興奮傳導(dǎo)至b電極處D．t1～t2，t3～t4電位的變更分別是Na＋內(nèi)流和K＋外流造成的解析：選C。圖甲所示電流表的a、b兩極置于膜外，指針不偏轉(zhuǎn)，無法測出靜息電位；興奮傳導(dǎo)過程中，膜內(nèi)電流的方向與興奮傳導(dǎo)的方向一樣，均為a→b；圖乙中t1～t2，t3～t4電位的變更分別是a處和b處產(chǎn)生動作電位，并且曲線中偏離橫軸的一段均由Na＋內(nèi)流造成，偏回橫軸的一段均由K＋外流造成。3．甲、乙為電表，a、b、c、d是測量電極，e、f是刺激電極，各電極均置于神經(jīng)細(xì)胞膜外表面。e、f之間的神經(jīng)纖維被結(jié)扎。e使靜息膜電位差明顯增大、f使靜息膜電位差明顯減小。賜予e點(diǎn)低于閾值的刺激、f點(diǎn)高于閾值的刺激，下列敘述正確的是()A．甲電表a、b處均能測得一個負(fù)電位B．甲電表指針可能發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)C．當(dāng)c處為外負(fù)內(nèi)正狀態(tài)時，K＋通道可能處于開放狀態(tài)D．當(dāng)興奮傳到d處時，膜發(fā)生的Na＋外流須要Na＋通道幫助解析：選C。由題干信息e使靜息膜電位差明顯增大，由于a、b均處于神經(jīng)纖維膜外，不論給e點(diǎn)任何強(qiáng)度刺激，a、b處均無電位差存在，所以甲電表不能測得電位，A錯誤；由于給e點(diǎn)低于閾值的刺激，所以無法引起神經(jīng)纖維膜上的離子通道打開而不會變更膜內(nèi)外電位，所以甲電表指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B錯誤；當(dāng)c處為外負(fù)內(nèi)正狀態(tài)時，說明c到處于興奮狀態(tài)，主要是Na＋通道打開，但此時其他部位的K＋通道可能也處于開放狀態(tài)，C正確；當(dāng)興奮傳到d處時，膜發(fā)生的Na＋內(nèi)流(因為膜外的Na＋濃度比膜內(nèi)高)須要Na＋通道幫助，D錯誤。4．以槍烏賊的粗大神經(jīng)纖維作材料，在神經(jīng)纖維某處的細(xì)胞膜內(nèi)外放置電極a和b(如圖1)，在圖1中M點(diǎn)賜予一次相宜刺激，通過電壓表測量神經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)、外電位差(膜內(nèi)、外電位差＝膜外電位—膜內(nèi)電位)。在圖2中符合試驗結(jié)果的曲線是()A．① B．②C．③ D．④解析：選B。靜息電位時，神經(jīng)細(xì)胞膜上電位為內(nèi)負(fù)外正，膜內(nèi)外電位差(膜內(nèi)、外電位差＝膜外電位—膜內(nèi)電位)為正，當(dāng)受到相宜刺激時，神經(jīng)細(xì)胞膜產(chǎn)生動作電位為外負(fù)內(nèi)正，膜內(nèi)外電位差為負(fù)，符合試驗結(jié)果的曲線為②。5．如圖是反射弧的局部結(jié)構(gòu)示意圖(a、d點(diǎn)為兩接線端之間的中點(diǎn))，下列相關(guān)說法正確的是()A．若刺激a點(diǎn)，電流表①可能偏轉(zhuǎn)1次，電流表②可能偏轉(zhuǎn)2次，且方向相反B．若刺激b點(diǎn)，b點(diǎn)會因為大量Na＋通過主動運(yùn)輸方式內(nèi)流而產(chǎn)生動作電位C．若刺激c點(diǎn)，電流表①、電流表②均可能偏轉(zhuǎn)2次，且方向相反D．若刺激a點(diǎn)，d處無電位變更，可能是由于突觸前膜釋放的是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)解析：選D。因為a點(diǎn)為電流表①兩接線端之間的中點(diǎn)，所以刺激a點(diǎn)時興奮同時傳到兩極，無電位差，故電流表①不偏轉(zhuǎn)，若興奮能夠通過突觸傳遞下去，則電流表②將偏轉(zhuǎn)2次，且方向相反。神經(jīng)纖維上興奮產(chǎn)生的主要緣由是大量Na＋內(nèi)流，此時Na＋內(nèi)流的方式是幫助擴(kuò)散。若刺激c點(diǎn)，興奮不能通過a、b間的突觸，電流表①不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電流表②可能偏轉(zhuǎn)2次，且方向相反。突觸前膜釋放的神經(jīng)遞質(zhì)有興奮性神經(jīng)遞質(zhì)和抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。若突觸前膜釋放的是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，刺激a點(diǎn)，則d處無電位變更。二、興奮傳導(dǎo)與傳遞的相關(guān)試驗探究【考題范例】(2024·高考海南卷)為了驗證反射弧的完整性是完成反射活動的基礎(chǔ)，某同學(xué)將甲、乙兩只脊蛙(去除腦但保留脊髓的蛙)的左、右后肢最長趾趾端(簡稱左、右后趾)分別浸入0.5%硫酸溶液中，均出現(xiàn)屈肌反射(縮腿)，之后用清水洗凈、擦干?；卮鹣铝袉栴}：(1)剝?nèi)ゼ椎淖蠛笾浩つw，再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾，不出現(xiàn)屈肌反射，其緣由是________________________________________________________。(2)分別甲的右后肢坐骨神經(jīng)，假如用某種特別方法阻斷了傳入神經(jīng)，再將甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中，不出現(xiàn)屈肌反射，則說明________________________________。(3)搗毀乙的脊髓，再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾，_____________(填“能”或“不能”)出現(xiàn)屈肌反射，緣由是________________________________________。[審答提示](1)明確“反射”形成的條件。(2)明確反射弧的組成及興奮傳導(dǎo)的方向。解析：(1)剝?nèi)ゼ椎淖蠛笾浩つw后，存在于左后肢皮膚上的感受器缺失，則再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾，不會出現(xiàn)屈肌反射。(2)用某種特別方法阻斷了傳入神經(jīng)，再將甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中，不出現(xiàn)屈肌反射，說明屈肌反射的發(fā)生要求傳入神經(jīng)的結(jié)構(gòu)完整和功能正常。(3)脊髓是脊蛙低級神經(jīng)反射的神經(jīng)中樞，因此搗毀蛙的脊髓，再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾，則不能出現(xiàn)屈肌反射。答案：(1)剝?nèi)テつw導(dǎo)致反射弧的感受器缺失(2)傳入神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能完整是完成反射活動所必需的(3)不能反射弧的神經(jīng)中樞被破壞【備考錦囊】探究興奮在反射弧中傳導(dǎo)特點(diǎn)時常依據(jù)如下圖示來設(shè)計試驗方案。1．探究興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)(1)(2)2．探究興奮在神經(jīng)元之間的傳遞(1)(2)【應(yīng)考提升】1．在神經(jīng)－肌肉標(biāo)本中，傳出神經(jīng)末梢與骨骼肌共同構(gòu)成效應(yīng)器，它們之間通過突觸連接在一起。圖中a、b、c、d(b不在電流計兩接線端中點(diǎn))為可以進(jìn)行電刺激的部位。請回答下列問題：(1)刺激a處，肌肉收縮，該種現(xiàn)象不能稱為反射，緣由是___________________。(2)神經(jīng)興奮后，神經(jīng)遞質(zhì)由③處釋放，在②中通過___________與①上的___________結(jié)合，整個過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有___________的功能。(3)已知興奮在神經(jīng)纖維上可雙向傳導(dǎo)，在突觸處只能單方向傳遞。請利用神經(jīng)—肌肉標(biāo)本設(shè)計試驗進(jìn)行驗證(寫出試驗思路并預(yù)期試驗結(jié)果)。解析：(1)刺激a處，肌肉收縮，因無完整的反射弧參加，所以該種現(xiàn)象不能稱為反射。(2)神經(jīng)興奮后，神經(jīng)遞質(zhì)由③突觸前膜處釋放，在②突觸間隙中通過擴(kuò)散與①突觸后膜上的特異性受體結(jié)合，整個過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有限制物質(zhì)進(jìn)出和信息溝通的功能。(3)若利用神經(jīng)—肌肉標(biāo)本設(shè)計試驗，驗證興奮在神經(jīng)纖維上可雙向傳導(dǎo)、在突觸處只能單方向傳遞，則其試驗思路為：分別在b、d處依次施加肯定強(qiáng)度的電刺激，視察肌肉收縮狀況及靈敏電流計偏轉(zhuǎn)狀況。因該試驗是驗證性試驗，其結(jié)論是已知的，即興奮在神經(jīng)纖維上可雙向傳導(dǎo)、在突觸處只能單方向傳遞，所以預(yù)期的試驗結(jié)果為：刺激b處時，肌肉收縮，靈敏電流計發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)；刺激d處時，肌肉收縮，靈敏電流計不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。答案：(1)無完整的反射弧參加(2)擴(kuò)散特異性受體限制物質(zhì)進(jìn)出和信息溝通(3)試驗思路：分別在b、d處依次施加肯定強(qiáng)度的電刺激，視察肌肉收縮狀況及靈敏電流計偏轉(zhuǎn)狀況。預(yù)期試驗結(jié)果：刺激b處時，肌肉收縮，靈敏電流計發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)；刺激d處時，肌肉收縮，靈敏電流計不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。2．某同學(xué)驗證“動作電位沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)時，其電位變更總是一樣的，不會隨傳導(dǎo)距離的增加而衰減”。請利用供應(yīng)的試驗材料與用具加以驗證，要求完善試驗思路并進(jìn)行分析。試驗器材：生理狀況正常的離體槍烏賊的巨大軸突作標(biāo)本，電位測量裝置若干個(示波器)、生理鹽水溶液、電刺激設(shè)備等。(要求：答題時槍烏賊離體巨大軸突神經(jīng)纖維標(biāo)本制作、神經(jīng)纖維生理鹽水的詳細(xì)濃度、電刺激的強(qiáng)度、調(diào)制和示波器測量電位的詳細(xì)方法不作要求)(1)試驗思路：①取一個大培育皿，加入足量特定濃度的生理鹽水，將簇新離體的槍烏賊巨大軸突的神經(jīng)纖維標(biāo)本浸泡在生理鹽水中；②在神經(jīng)纖維某一端的相宜位置上正確連接電刺激設(shè)備，然后將多個相同的示波器_________正確連接在神經(jīng)纖維上；③在電刺激設(shè)備上用相宜強(qiáng)度的電刺激離體神經(jīng)纖維使之產(chǎn)生一個動作電位；④同時視察并記錄各電位測量裝置的膜電位波形變更，統(tǒng)計分析試驗數(shù)據(jù)并比較____________。(2)預(yù)料試驗結(jié)果：(3)分析與探討：①神經(jīng)纖維受到相宜刺激后產(chǎn)生動作電位，其電位變更不隨傳導(dǎo)距離的增加而衰減，其最大峰電位值仍相同的緣由是動作電位峰電位值大小確定于____________________，與傳播距離無關(guān)。②若本試驗改用蛙的坐骨神經(jīng)，試驗發(fā)覺：當(dāng)一根神經(jīng)纖維在傳導(dǎo)神經(jīng)沖動時不會影響其他神經(jīng)纖維，緣由最可能是______________________