加强提升课(五) 兴奋测定中的电流表指针偏转及探究实验分析
膜电位测量与电流计指针偏转问题
1．膜电位的测量 (1)膜电位的测量方法
测量方法 电表一极接膜外，另一极接膜内 电表两极均接膜外(内)侧 (2)膜电位变化曲线解读 测量图解 测量结果
2．兴奋传导与电流计指针偏转问题 (1)验证兴奋在神经纤维上的双向传导
(2)验证兴奋在神经元之间的单向传递
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角度1 膜电位的测量
1．(2018·河南南阳五校联考)以下是测量神经纤维膜电位变化情况的示意图，相关叙述错误的是( )
A．图甲中指针偏转说明膜内外电位不同，测出的是动作电位 B．图甲中的膜内外电位不同，主要是由于K外流形成的 C．图乙中刺激神经纤维会引起指针发生两次方向相反的偏转 D．图乙中产生的兴奋会以局部电流的形式向两侧快速传导
解析：选A。图甲为静息状态，膜内外电位差是静息电位，A错误；静息电位的形成主要是由K外流造成的，B正确；图乙中刺激神经纤维，当兴奋传至电流表一极时，两极间会有电位差，指针会发生一次偏转后恢复，兴奋传至电流表另一极时，指针会发生一次反向偏转后恢复，C正确；在神经纤维上，兴奋以局部电流的形式双向传导，D正确。 2．(2018·长沙调研)如图所示，在神经纤维上安装一电位计，两个电极都放置于神经细胞膜外侧。当刺激A处后，检测到的神经电位变化应是如图中的( )
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解析：选D。电表的两极，都置于膜外，测定的是膜外的电位变化。当刺激A处产生的兴奋传到左电极时，左电极处兴奋部位的膜外电位由原来的正电位变为负电位，而未兴奋部位的膜外仍然是正电位，这样在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动，指针向左偏转；当兴奋传至右电极时，右电极处膜外电位由原来的正电位变为负电位，而左电极处膜外已经恢复正电位，此时电表指针会向右偏转，形成如D所示的电位变化，A、B、C错误，D正确。
角度2 电流计指针偏转问题 精品K12教育教学资料
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3．将甲、乙两个微电流计的两极按下图所示接在功能完好的神经元(纤维)上，在a、b、c、d四个实验位点给予适宜强度的电刺激，下列有关指针偏转情况的分析不正确的是( )
A．刺激a点，甲的指针一定偏转2次 B．刺激b点，甲的指针一定偏转1次 C．刺激c点，乙的指针一定偏转2次 D．刺激d点，乙的指针一定偏转2次
解析：选A。如果前一个神经元释放的是抑制性神经递质，则刺激a点，甲的指针只偏转1次，A错误；由于兴奋只能从前一个神经元传递到后一个神经元，因此刺激b点，甲的指针只偏转1次，B正确；由于兴奋在神经纤维上双向传导，因此，刺激c点或d点，乙的指针均会偏转2次，C、D正确。
4．(2018·江西红色七校联考)如图为神经元结构模式图，电流计A1和A2的两极a、c、d、e分别接在神经纤维外膜上，在b、f两点给予适宜强度的刺激，则电流计的偏转情况为( )
A．在b点与f点刺激时，A1、A2各偏转两次，且方向相反
B．在b点刺激时，A1偏转两次，A2偏转一次；f点刺激时，A1不偏转，A2偏转一次 C．在b点刺激时，A1不偏转，A2偏转一次；f点刺激时，A1不偏转，A2偏转一次 D．在b点刺激时，A1不偏转，A2偏转两次；f点刺激时，A1不偏转，A2偏转一次
解析：选D。在b点刺激时，兴奋同时到达a和c处，因此A1不偏转；当兴奋继续向右传导时，先到达d处，后到达e处，因此A2偏转两次，且方向相反。在f点刺激时，兴奋能传导到e处，但由于突触的存在兴奋不能传导到a、c和d处，因此A1不偏转，A2偏转一次。D项符合题意。
“三看法”判断电流计指针偏转
反射弧中兴奋传导特点的实验探究
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1．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)，肌肉收缩则切断的为传入神经，反之则为传出神经。 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传导，还是阻断在突触处传递，可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处，依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。 3．电刺激法探究反射弧中兴奋传导的特点
(1)探究冲动在神经纤维上的传导
(2)探究冲动在神经元之间的传递
1．(2018·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
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D．药物放在C处，刺激B处，观察现象
解析：选C。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。
2．如图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；传出部分的某处受损时，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____________________，表明传出神经受损； ②如果______________________，表明骨骼肌受损；
③如果________________________________________，表明部位d受损。
解析：(1)用a刺激神经，产生的兴奋传到骨骼肌，引起收缩，不属于反射，因为反射由反射弧完成，而反射弧由五部分组成，必须完整。(2)突触间的传递是单向的，所以刺激b，在c处测不到电位。(3)①如果传出神经受损，用a刺激神经，在c处测不到电位。②用直接刺激骨骼肌的方法来判断骨骼肌是否受损。③要证明部位d受损，应分别刺激突触前和突触后，在突触后进行检测。
答案：(1)不属于 (2)不能 (3)①用a刺激神经，在c处不能记录到电位 ②用b刺激骨骼肌，骨骼肌不收缩
③用a刺激神经，在c处记录到电位，骨骼肌不收缩，用b刺激骨骼肌，骨骼肌收缩
(2016·高考江苏卷)为了研究神经干的兴奋传导和神经—肌肉突触的兴奋传递，将蛙的脑和脊髓损毁，然后剥制坐骨神经—腓肠肌标本，如下图所示。实验过程中需要经常在标本上精品K12教育教学资料
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滴加任氏液(成分见下表)，以保持标本活性。请回答下列问题：
任氏液成分(g/L) 成分 NaCl KCl CaCl2 NaHCO3 NaH2PO4 葡萄糖 含量 6.5 0.14 0.12 0.2 0.01 2.0 ＋＋＋
(1)任氏液中维持酸碱平衡的成分有______________，其Na/K比与体液中________的Na/K比接近。
＋
(2)任氏液中葡萄糖的主要作用是提供能量，若将其浓度提高到15%，标本活性会显著降低，主要是因为________________。
(3)反射弧五个组成部分中，该标本仍然发挥功能的部分有________________________________________________________________________。 (4)刺激坐骨神经，引起腓肠肌收缩，突触前膜发生的变化有__________________、________________________________________________________________________。 (5)神经—肌肉突触易受化学因素影响，毒扁豆碱可使乙酰胆碱酯酶失去活性；肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放；箭毒可与乙酰胆碱受体强力结合，却不能使阳离子通道开放。上述物质中可导致肌肉松弛的有______________________。
解析：(1)根据内环境中的H2CO3/NaHCO3、Na2HPO4/NaH2PO4构成的缓冲对能调节血浆的酸碱平衡，由任氏液的成分可知任氏液中的NaHCO3、NaH2PO4能维持酸碱平衡。因为任氏液可以保持标本活性，故任氏液中Na/K比应与体液中细胞外液的Na/K比接近。(2)如果提高任氏液中葡萄糖的浓度，那么任氏液的浓度会高于坐骨神经细胞和腓肠肌细胞内液的浓度，导致细胞失去水分，从而影响坐骨神经细胞和腓肠肌细胞的代谢活动。(3)坐骨神经—腓肠肌标本中神经中枢已被破坏，坐骨神经属于反射弧中的传出神经，坐骨神经末梢及其支配的腓肠肌属于反射弧中的效应器，故反射弧五个组成部分中，该标本仍然发挥功能的有传出神经和效应器。(4)刺激坐骨神经，引起腓肠肌收缩，突触前膜发生的变化有产生动作电位，同时突触小泡释放乙酰胆碱(神经递质)。(5)毒扁豆碱可使乙酰胆碱酶失去活性，从而使乙酰胆碱(神经精品K12教育教学资料
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递质)与突触后膜上的受体结合后不能被水解，使腓肠肌一直处于兴奋状态，即腓肠肌一直处于收缩状态；肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放，那么坐骨神经上的兴奋就不能传到腓肠肌，使腓肠肌一直处于舒张状态；箭毒可与乙酰胆碱受体强力结合，从而影响乙酰胆碱(神经递质)与突触后膜上的受体结合，使坐骨神经上的兴奋不能传到腓肠肌，从而使腓肠肌一直处于舒张状态，综上可知三种物质中可导致肌肉松弛的有肉毒杆菌毒素、箭毒。 答案：(1)NaHCO3、NaH2PO4 细胞外液(组织液)
(2)细胞失水 (3)传出神经、效应器 (4)产生动作电位 突触小泡释放乙酰胆碱(神经递质) (5)肉毒杆菌毒素、箭毒
(高考安徽卷)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。如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：(1)验证兴奋能在神经纤维上双向传导的实验需在同一神经元中完成，设计思路：刺激神经纤维的某一点，从该点两侧观察反应。结合图示信息，刺激电位计ⓑ与骨骼肌之间的传出神经，观察到图示刺激点左侧电位计ⓑ有电位波动，刺激点右侧的左后肢屈腿，可验证兴奋能在神经纤维上双向传导。验证兴奋在反射弧中只能单向传递，需跨突触检测，在上述实验基础上，电位计ⓐ未出现电位波动，可验证兴奋只能在反射弧中进行单向传递。 (2)兴奋在神经元间的传递通过神经递质完成，易受药物影响。若在灌注液中添加某种药物，用0.5%硫酸溶液刺激蛙左后肢趾尖，电位计ⓐ有波动，电位计ⓑ未出现波动，推测其原因是神经递质传递受阻。结合神经递质的作用过程，其传递受阻有两种可能，一是突触前膜不能释放递质，二是突触前膜释放的递质不能与突触后膜上的特异性受体结合。
答案：(1)方法和现象：刺激电位计ⓑ与骨骼肌之间的传出神经。观察到电位计ⓑ有电位波动和左后肢屈腿，电位计ⓐ未出现电位波动 精品K12教育教学资料
；
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(2)突触前膜释放的递质不能与突触后膜上的特异性受体结合 突触前膜不能释放递质
[课时作业]
1．(2018·陕西西安长安一中月考)以枪乌贼的粗大神经纤维作为实验材料，测定其受刺激后的电位变化过程。图中箭头表示电流方向，下列说法错误的是( )
A．在a点左侧刺激，依次看到的现象的顺序是4、2、4、3、4 B．在b点右侧刺激，依次看到的现象的顺序是4、3、4、2、4 C．在a、b两点中央刺激，依次看到的现象的顺序是4、1、4
D．在a、b两点中央偏左刺激，依次看到的现象的顺序是4、3、4、2、4
解析：选D。刺激a、b两点中央偏左侧，a点先兴奋，膜外变为负电位，而b点还处于静息电位，即b点膜外为正电位，因此电流表先向左偏转；当兴奋传至a点左侧，未到b点时，a、b点膜外均为正电位，此时电流表指针处于中间位置；当兴奋传至b点时，a点为静息电位，膜外为正电位，b点处于兴奋状态，膜外为负电位，因此电流表指针向右偏转；当兴奋传至b点右侧，a、b两点都为静息电位，膜外均为正电位。
2．(2018·山东烟台模拟)如图是离体实验条件下神经突触后膜的膜电位变化的两种情况示意图，有关说法正确的是( )
A．发生电位1是突触后膜上K大量外流导致的
B．递质只与特异性受体结合，主要与膜上磷脂的结构有关 C．发生电位2很可能是突触后膜阴离子内流的结果 D．神经递质释放后以胞吐的形式到达突触后膜
解析：选C。电位1为动作电位，是突触后膜受体接受兴奋性神经递质后，引起膜上Na通道开放，Na大量内流导致的，A错误；递质只能与特异性的受体结合，这与蛋白质具有特定的结构有关，B错误；发生电位2很可能是突触后膜阴离子内流的结果，C正确；神经递质以胞吐的形式释放到突触间隙，然后扩散到突触后膜，D错误。
3．如图表示具有生物活性的蛙坐骨神经—腓肠肌标本，神经末梢与肌细胞的接触部位类似于突触，称“神经—肌接头”。下列叙述错误的是( )
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A．“神经—肌接头”处可发生电信号与化学信号的转变 B．电刺激①处，肌肉会收缩，灵敏电流计指针也会偏转 C．电刺激②处，神经纤维上的电流计会记录到电位变化 D．神经纤维上兴奋的传导方向与膜内的电流方向相同
解析：选C。由题目所给信息可知，“神经—肌接头”处类似于突触，在突触上可发生电信号→化学信号→电信号的转变，A正确。图示的神经末梢和腓肠肌构成效应器，①处给予刺激，腓肠肌会收缩；由于兴奋在神经纤维上可以双向传导，故①处给予刺激，灵敏电流计指针可以发生偏转，B正确。兴奋在神经元间只能从上一个神经元的轴突传到下一个神经元的树突或细胞体，不能反向传递；电刺激②处，兴奋不能由腓肠肌传向神经纤维，灵敏电流计不会记录到电位的变化，C错误。兴奋部位膜内为正电位，未兴奋部位膜内为负电位，膜内电流的方向是从兴奋部位到未兴奋部位，与兴奋的传导方向相同，D正确。
4．下图为某反射弧的部分结构示意图。若在B、E两点的细胞膜表面安放电极，中间接电表，据图判断下列叙述错误的是( )
A．刺激D点时将会使电表的指针发生两次偏转 B．C处发生的信号变化是电信号→化学信号→电信号 C．若C处缺乏递质受体，则D处将无法得到从C传来的信息 D．刺激B点时相应部位神经冲动的传导方向是A←B→C
解析：选A。根据题意和图示分析可知：刺激D点，神经冲动不能传到B，所以电表的指针只能发生一次偏转，A错误；兴奋在神经纤维上的传导形式是电信号，在神经元之间是化学信号，B正确；如果C处缺乏递质受体，则神经递质不能把化学信号转化为电信号传导到D，C正确；神经冲动在神经纤维上的传导是双向的，D正确。
5．(2018·湖北部分重点中学联考)兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递，通常会受到机体或细胞内外的各种因素的影响。图甲表示某种反射弧中的部分调节过程，图乙表示突触后膜上A、B、C三处受到某种刺激后的相关电位变化。请分析回答：
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图甲
图乙
(1)兴奋在离体神经纤维上以________形式传导，在体内兴奋的传导方向是________(填“单”或“双”)向的。
(2)图乙中a段表示________电位。图甲中，运动神经元1兴奋后，释放的递质可与突触后膜上的受体结合，引起Na内流，符合图乙中的________(填“A”或“B”或“C”)处；而抑制性中间神经元兴奋后，释放的递质可使______(填“阴”或“阳”)离子内流，此时膜外为________(填“正”或“负”)电荷，膜内外两侧电位差________(填“增大”或“减小”)；出现图乙中C处的现象可能引起细胞________(填“内”或“外”)液中阳离子浓度减小。 (3)乙酰胆碱属于一种兴奋性的神经递质，当乙酰胆碱与肌细胞膜上相应受体结合后可引起肌细胞收缩。“肉毒素美容”已经成为时下普遍接受的面部除皱方式，肉毒素是肉毒杆菌分泌的一种神经毒素，能特异地与突触前膜上Ca通道结合，从而抑制神经递质的释放，结合有关知识分析，“肉毒素美容”后的症状是________________________________。
解析：(1)兴奋在神经纤维上以局部电流即电信号的形式传导。由于在突触中兴奋的传递是单向的，故在体内兴奋的传导是单向的。(2)静息电位相当于图乙中的a段；运动神经元1兴奋后，释放的递质可与突触后膜上的受体结合，引起Na内流，产生动作电位，相当于图乙的A处变化；抑制性神经递质促进阴离子内流，加大细胞膜内外的电位差，导致突触后膜维持外正内负的电位，下一个神经元受到抑制(无法兴奋)；神经纤维受刺激后引起Na大量内流，导致细胞外液中阳离子浓度减小。(3)乙酰胆碱与肌细胞膜上相应受体结合后可引起肌细胞收缩，而“肉毒素”能够阻止该神经递质的释放，所以“肉毒素美容”后将出现面部肌肉松弛的症状。
答案：(1)局部电流 单 (2)静息 A 阴 正 增大 外 (3)面部肌肉松弛(答案合理即可) 精品K12教育教学资料
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6．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为四个实验位点。现欲探究神经元A是传出神经元还是传入神经元，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传出神经末梢及其连接的肌肉。探究神经元A是传出神经元还是传入神经元的方法步骤(只在神经元A上完成)： ①先用剪刀在神经元A的________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为传入神经元，反之则为传出神经元。
(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是传出神经元还是传入神经元的方法步骤(每个实验位点只能用一次)：
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；
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为传出神经元；若微电流计的指针偏转________次，则神经元A为传入神经元。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________________________________________________________________________。 解析：(1)欲探究神经元A是传出神经元还是传入神经元(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的实验位点1、2之间将其剪断，再用电刺激仪刺激神经元A的位点1，若肌肉无收缩现象，则表明神经元A为传入神经元；若出现肌肉收缩现象，则表明神经元A为传出神经元，乙为效应器。(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是传出神经元还是传入神经元，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为传出神经元；若指针偏转2次，表明兴奋可传到实验位点3，则神经元A为传入神经元。由于神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，故兴奋在神经元间是单向传递的。
答案：(1)①1、2之间 ②1 肌肉无收缩现象 (2)②1 1 2(答“4 2 1”也可) 单向传递 神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜
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