2024屆高考 二輪備考 微專題(一)　膜電位變化曲線分析及電流表指針偏轉問題 學案

微專題(一)膜電位變化曲線分析及電流表指針偏轉問題真題測評·試能力1．(2023·浙江6月選考)神經元的軸突末梢可與另一個神經元的樹突或胞體構成突觸。通過微電極測定細胞的膜電位，PSP1和PSP2分別表示突觸a和突觸b的后膜電位，如圖所示。下列敘述正確的是()A．突觸a、b前膜釋放的遞質，分別使突觸a后膜通透性增大、突觸b后膜通透性降低B．PSP1和PSP2由離子濃度改變形成，共同影響突觸后神經元動作電位的產生C．PSP1由K＋外流或Cl－內流形成，PSP2由Na＋或Ca2＋內流形成D．突觸a、b前膜釋放的遞質增多，分別使PSP1幅值增大、PSP2幅值減小解析：選B由題圖可知，突觸a、b前膜釋放的遞質均能引起突觸后膜電位改變，突觸a、b后膜通透性均增大，A錯誤；PSP1由Na＋或Ca2＋內流形成，PSP2由K＋外流或Cl－內流形成，膜電位的幅值由膜內外離子濃度差決定，突觸a、b前膜釋放的遞質增多，PSP1、PSP2幅值均增大，C、D錯誤。2．(2021·湖南高考)研究人員利用電壓鉗技術改變槍烏賊神經纖維膜電位，記錄離子進出細胞引發(fā)的膜電流變化，結果如圖所示，圖a為對照組，圖b和圖c分別為通道阻斷劑TTX、TEA處理組。下列敘述正確的是()A．TEA處理后，只有內向電流存在B．外向電流由Na＋通道所介導C．TTX處理后，外向電流消失D．內向電流結束后，神經纖維膜內Na＋濃度高于膜外解析：選A據(jù)題圖分析可知，TEA處理后，阻斷了外向電流，只有內向電流存在，A正確；TEA阻斷鉀通道，從而阻斷了外向電流，說明外向電流與鉀通道有關，B錯誤；由題圖可知，TTX處理后，內向電流消失，C錯誤；內向電流與鈉通道有關，神經細胞內K＋濃度高，Na＋濃度低，內向電流結束后，神經纖維膜內Na＋濃度依然低于膜外，D錯誤。3．(2022·浙江6月選考)聽到上課鈴聲，同學們立刻走進教室，這一行為與神經調節(jié)有關。該過程中，其中一個神經元的結構及其在某時刻的電位如圖所示。下列關于該過程的敘述，錯誤的是()A．此刻①處Na＋內流，②處K＋外流，且兩者均不需要消耗能量B．①處產生的動作電位沿神經纖維傳播時，波幅一直穩(wěn)定不變C．②處產生的神經沖動，只能沿著神經纖維向右側傳播出去D．若將電表的兩個電極分別置于③④處，指針會發(fā)生偏轉解析：選A根據(jù)興奮傳遞的方向為③→④，則①處恢復靜息電位，為K＋外流，②處Na＋內流，A錯誤；動作電位沿神經纖維傳導時，其電位變化總是一樣的，不會隨傳導距離而衰減，B正確；該反射弧中，興奮在神經纖維上的傳導是單向的，由軸突傳導到軸突末梢，即向右傳播出去，C正確；將電表的兩個電極置于③④處時，由于神經沖動會使神經上不同點產生電位差，指針會發(fā)生偏轉，D正確。深化學習·提素養(yǎng)1．膜電位的測量及膜電位的曲線解讀(1)膜電位測量的兩種方法(2)膜電位變化曲線解讀2．電流表指針的偏轉問題(1)在神經纖維上電流表指針偏轉問題(2)在神經元之間電流表指針偏轉問題[典例]將一靈敏電流計電極置于蛙坐骨神經腓腸肌的神經上(如圖1)，在①處給予一適宜強度的刺激，測得的電位變化如圖2所示。若在②處給予同等強度的刺激，測得的電位變化是()[解析]分析圖1、圖2可知，靈敏電流計電極置于蛙坐骨神經腓腸肌的神經上的外側，靜息電位時靈敏電流計電位為0，當①處給予一適宜強度的刺激，指針發(fā)生兩次方向相反的偏轉，如圖2所示；而當在②處給予同等強度的刺激時，指針也發(fā)生兩次方向相反的偏轉，但是每一次偏轉的方向正好與刺激①處時相反，故選B。[答案]B[思維建模]兩看法判斷電流計指針偏轉問題(電極位于膜的同側)考法訓練·融會通考法(一)膜電位的測量及膜電位變化曲線解讀1．某神經纖維在產生動作電位的過程中，鈉、鉀離子通過離子通道的流動造成的跨膜電流如圖所示(內向電流是指正離子由細胞膜外向膜內流動，外向電流則相反)。下列說法錯誤的是()A．a點之前神經纖維膜可能處于靜息狀態(tài)B．ab段和bc段鈉離子通道開放C．c點時神經纖維的膜內電位等于0mVD．cd段的外向電流是鉀離子外流引起的解析：選Ca點之后，細胞存在內向電流，即鈉離子內流，形成動作電位，所以推測a點之前神經纖維膜沒有受到刺激，處于靜息狀態(tài)，A正確；ab段和bc段存在內向電流，鈉離子通道開放導致鈉離子內流，形成動作電位，B正確；c點時動作電位達到峰值，膜兩側表現(xiàn)為外負內正的電位，C錯誤；cd段的外向電流是恢復靜息電位的過程，由鉀離子外流引起，D正確。2．圖1是測量離體神經纖維膜內外電位的裝置，圖2是測得的膜電位變化。下列有關敘述正確的是()A．圖1中B測出的電位大小相當于圖2中A點的電位B．若細胞外鈉離子濃度適當降低，在適宜條件刺激下圖2中A點下移C．圖2中B點鈉離子通道開放，是由于乙酰膽堿與鈉離子通道相結合D．圖1中，神經纖維的狀態(tài)由B轉變?yōu)锳的過程，膜對鉀離子的通透性增大解析：選D圖1中B為動作電位，相當于圖2中C點的電位，A錯誤；若細胞外鈉離子濃度適當降低，則適宜條件刺激下，膜外鈉離子內流量下降，造成動作電位降低，故圖2中C點下移，B錯誤；圖2中B點鈉離子通道開放，是由于神經纖維在A點和B點之間受到一定強度的刺激，而乙酰膽堿是神經遞質，它只作用于突觸后膜上的相應受體，而本裝置測量的是離體神經纖維的膜電位變化，C錯誤；圖1中，神經纖維的狀態(tài)由B轉變?yōu)锳的過程，即為動作電位恢復為靜息電位，是由于膜對鉀離子的通透性增大，鉀離子外流，導致膜外電位高于膜內電位，D正確。考法(二)電流表指針偏轉問題3．如圖1為坐骨神經腓腸肌實驗，其中電流計放在傳出神經纖維的表面，圖2是某反射弧的部分結構。下列說法正確的是()A．如果分別刺激圖1中的①②，都不會引起肌肉收縮B．刺激圖1中②能檢測到電流計指針有兩次方向相反的偏轉C．刺激圖2中c點，電流計①指針不偏轉，電流計②指針偏轉兩次D．刺激圖2中c點，如果a處檢測不到電位變化，原因是突觸前膜釋放了抑制性遞質解析：選C刺激圖1中的①時，神經纖維能將興奮傳到肌肉使肌肉收縮，直接刺激肌肉(②)也能引起肌肉收縮，A錯誤；由于傳出神經和與其相連接的肌肉之間存在類似于突觸的結構，所以刺激圖1中的②時，興奮不能傳遞到神經纖維上，電流計指針不偏轉，B錯誤；由于興奮在突觸處的傳遞是單向的，刺激圖2中c點時，興奮不能在突觸處向左傳遞，電流計①指針不偏轉，而興奮向右傳導時，能引起電流計②指針發(fā)生兩次方向相反的偏轉，C正確；刺激圖2中c點，a處檢測不到電位變化，原因是興奮不能從突觸后膜向突觸前膜傳遞，D錯誤。4．某科研小組利用槍烏賊的神經纖維進行了下列實驗，請回答下列問題：(1)以槍烏賊的粗大神經為材料測定神經纖維膜內外電位差，將電壓表的兩電極均接于神經纖維膜外，測得結果如圖甲所示；將測量電極一極接于膜外，另外一極接于膜內，測得結果如圖乙所示。該實驗可以得到的結論是________________________________________________________________________________________________________。(2)將2條槍烏賊的粗大神經纖維(保持活性)編號為甲、乙，甲組不作處理，乙組抑制膜上運輸K＋的通道蛋白的活性，置于相同且適宜濃度的鹽溶液中，檢測靜息電位并觀察比較其絕對值大小。預期的實驗結果是____________________________________________________。(3)已知圖丙中電表1的兩個電極分別接于b、c兩處的膜外，電表2的兩個電極分別接于d處膜內、e處膜外，靜息狀態(tài)下兩個電表指針的偏轉方向如圖所示。適宜刺激作用于a處，可以觀察到電表1的偏轉方向是______________________________(填“先向左偏轉回位后再向右偏轉”“先向右偏轉回位后再向左偏轉”或“不偏轉”)；興奮傳到c處后，神經遞質釋放的生理過程是_______________________________________________________，突觸后膜上將發(fā)生的生理過程是________________________________________________________________________________________________________。(4)毒品成癮的機制復雜，其一是突觸后膜上多巴胺受體減少，突觸間隙中多巴胺含量異常增加，使突觸后膜持續(xù)興奮，多巴胺含量減少，引起繼續(xù)吸食毒品，以維持突觸后膜的興奮性。有研究表明，運動可促進腦內多巴胺的合成，也可加快多巴胺的分解，毒品成癮者通過適度運動能有效抑制復吸沖動，但急性劇烈運動卻無法有效抑制復吸沖動，甚至會誘發(fā)復吸行為，對此可能的解釋是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)圖甲中電壓表的兩電極均接于神經纖維膜外，顯示為0mV，說明膜外不同位置電位差為0，圖乙中電壓表的電極一極接于膜外，另外一極接于膜內，電壓表顯示為－70mV，說明槍烏賊神經纖維膜內外電位差為70mV。(2)靜息狀態(tài)下膜電位為外正內負，是由K＋外流造成的。甲組不作處理，乙組抑制膜上運輸K＋的通道蛋白的活性，K＋外流受阻，因此甲組靜息電位絕對值大于乙組。(3)適宜刺激作用于a處，a處興奮，產生動作電位，沿著神經纖維傳導至b處，使得電表1向左偏轉，動作電位傳至c處，使得回正的電表1向右偏轉，動作電位傳到c的右側，電表1回正，因此電表1的偏轉方向是先向左偏轉回位后再向右偏轉；興奮傳到c處后，突觸小泡向突觸前膜移動并與它融合，同時釋放出神經遞質；突觸后膜上有神經遞質的受體，與神經遞質結合后，離子通道改變，突觸后膜發(fā)生電位變化。(4)急性劇烈運動對多巴胺分解的促進作用超過了對多巴胺合成的促進作用，減少了突觸間隙中多巴胺的含量，因此急性劇烈運動無法有效抑制毒品成癮者的復吸沖動，甚至會誘發(fā)復吸行為。答案：(1)槍烏賊神經纖維膜內外電位差為70mV(2)甲組靜息電位絕對值大于乙組(3)先向左偏轉回位后再向右偏轉突觸小泡向突觸前膜移動并與它融合，同時釋放出神經遞質神經遞質與突觸后膜上的受體結合(離子通道改變)，突觸后膜發(fā)生電位變化(4)急性劇烈運動對多巴胺分解的促進作用超過了對多巴胺合成的促進作用，減少了突觸間隙中多巴胺的含量

[重難強化訓練(一)]一、選擇題1．(2023·青島統(tǒng)考)位置膜電位是指某一時刻在不同位置的膜電位變化。研究人員利用槍烏賊大軸突進行動作電位的傳導實驗，結果如圖所示。其中b、c位點接有靈敏電位計。下列敘述正確的是()A．d位點膜內外電位相同，此時K＋外流與Na＋內流速率相等B．此時e位點Na＋大量內流，引發(fā)去極化和反極化過程C．由圖可以判斷，興奮的傳導方向是從左向右D．若適當增加外界溶液的Na＋濃度，則靈敏電位計每次偏轉的幅度增加解析：選Dd位點是動作電位的形成過程，此時主要是Na＋通道開放，Na＋內流速率大于K＋外流速率，A錯誤；e位點為靜息電位的恢復過程，此時主要是K＋外流，B錯誤；d位點是動作電位的形成過程，e位點為靜息電位的恢復過程，則興奮的傳導方向是從右向左，C錯誤；動作電位是Na＋內流形成的，若增加外界溶液的Na＋濃度，膜內外Na＋濃度差變大，形成的動作電位峰值變大，則靈敏電位計每次偏轉的幅度增加，D正確。2．(2023·淄博統(tǒng)考)圖甲為研究神經細胞膜電位變化的實驗裝置，兩個神經元以突觸聯(lián)系，并連有電表Ⅰ(電極分別在Q點細胞內外側)、Ⅱ(電極分別在R、S點的細胞外側)，下列分析正確的是()A．靜息電位時，若升高細胞外K＋濃度，則電表Ⅰ的指針右偏幅度增大B．刺激P點，電表Ⅰ和電表Ⅱ記錄到的電位變化波形分別為圖乙和圖丙C．刺激P點，電表Ⅰ記錄到②處電位值時，Q點膜內Na＋濃度可能高于膜外D．若S點電極移至膜內，再刺激P點，電表Ⅱ記錄到的電位變化波形與圖乙相似解析：選D靜息電位時，若升高細胞外K＋濃度，K＋外流減少，則電表Ⅰ的指針右偏幅度減小，A錯誤；由于興奮在神經元之間的傳遞是單向的，只能由突觸前膜到突觸后膜，所以刺激P點，興奮只能傳到Q點、R點，不能傳到S點，所以電表Ⅰ、Ⅱ的指針均只能發(fā)生1次偏轉，電表Ⅰ記錄到的電位變化波形與圖乙基本相同，電表Ⅱ記錄到的電位變化波形與圖丙不同，B錯誤；刺激P點，Na＋內流產生動作電位，電表Ⅰ記錄到②處電位值時，Q點膜外Na＋濃度仍高于膜內，C錯誤；若S點電極移至膜內，則電表Ⅰ、Ⅱ的電極都是一極在膜外、一極在膜內，再刺激P點，電表Ⅱ記錄到的電位變化波形與圖乙相似，D正確。3．如圖甲所示，在神經纖維上安裝兩個相同的靈敏電表，表1兩電極分別在a、b處的膜外，表2兩電極分別在d處膜的內外側。在b、d的中點c處給予一適宜刺激，相關的電位變化如圖乙、丙所示。下列敘述錯誤的是()A．表2記錄得到圖乙所示的電位變化曲線B．圖乙①點時Na＋的內流速率比②點時更大C．圖丙中④→⑤是恢復靜息電位的過程D．圖丙曲線處于⑤點時，圖甲a處膜外表現(xiàn)為正電位解析：選B表1兩電極分別在a、b處的膜外，可測定動作電位，興奮依次通過b、a處時，指針會發(fā)生兩次方向不同的偏轉，因此表1記錄得到圖丙所示的電位變化曲線；表2兩電極分別在d處膜的內外側，興奮傳導到d處時，d處膜內外電位同時變化，故只會發(fā)生1次偏轉，因此表2記錄得到圖乙所示的電位變化曲線，A正確；圖乙②點時處于產生動作電位的過程，動作電位的產生與Na＋的內流有關，①點時處于靜息電位，因此圖乙②點時Na＋的內流速率比①點時更大，B錯誤；圖丙中④→⑤是恢復靜息電位的過程，C正確；圖丙曲線處于⑤點時，圖甲a處處于靜息電位(興奮還沒有傳到此處)，a點膜外為正電位，D正確。二、非選擇題4．無脊椎動物槍烏賊的星狀神經節(jié)具有巨大的化學突觸結構，可用微電極來檢測突觸前動作電位和突觸后電位的變化。請回答下列問題：(1)在突觸結構中，突觸前神經元興奮后，由突觸前膜釋放的________作用于突觸后膜的________，導致突觸后神經元產生相應的電位變化。(2)河豚毒素(TTX)是一種鈉離子通道阻斷劑。用TTX處理突觸前神經纖維，然后每隔5min施加一次刺激，分別測量突觸前和突觸后神經元的電位變化，結果如上圖所示。推測TTX導致突觸前和突觸后神經元電位發(fā)生變化的原因是TTX作用于鈉離子通道，阻斷了鈉離子內流，導致________________________________________________________________________________________________________。(3)在上述實驗過程中，研究者檢測到，在使用TTX處理后突觸前膜處的鈣離子內流逐漸減弱，由此推測“突觸前神經纖維動作電位通過提高突觸小體內鈣離子濃度來促進神經遞質的釋放”。研究者利用槍烏賊星狀神經節(jié)進行如下實驗，獲得了支持上述推測的實驗結果。實驗材料：BAPTA(能夠快速與鈣離子結合，從而阻斷鈣離子與相應分子的結合)、“籠鎖鈣”(一種緩沖液，暴露在強紫外線下會釋放鈣離子；強紫外線不影響正常神經纖維興奮)。實驗過程及結果：第一組：對突觸前神經纖維施加適宜電刺激。實驗結果：先檢測到突觸前神經纖維內動作電位的發(fā)生，之后檢測到突觸后神經纖維電位的變化。第二組：先向突觸小體注射適量BAPTA，接著在突觸前神經纖維施加適宜電刺激。實驗結果：____________________________________________________。第三組：____________