【题目】科学家发现,单独培养的大鼠神经元能形成自突触(见图甲)。用电极刺激这些自突触神经元的胞体可引起兴奋,其电位变化结果如图乙所示。请回答下列问题:

1_____________________是神经元产生和维持-68mV膜电位的主要原因。

2)胞体受刺激后,电位变化出现第一个峰值的原因是_________________使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧。此时产生的兴奋沿神经纤维传导至轴突侧支的突触小体,引起突触小体内的突触小泡将神经递质释放到突触间隙,神经递质与胞体膜(突触后膜)上_____________结合,引发新的神经冲动,产生第二个峰值。

3)谷氨酸也是一种神经递质,与突触后膜受体结合后,能使带正电的离子进入神经元,导致其兴奋。利用谷氨酸受体抑制剂(结合上述实验),证明大鼠自突触神经元的神经递质是谷氨酸。写出实验设计思路并预测实验结果。

实验思路:____________________________________________________

预测结果:____________________________________________________

【答案】K+外流 Na+内流 特异性受体 将单独培养的大鼠自突触神经元随机分为A组合B组,用谷氨酸受体抑制剂处理A组神经元,B组神经元不做处理,用电极刺激两组自突触神经元胞体,测量其电位变化 A组神经元的第二次电位变化明显小于B组的(或A组神经元不出现第二次点位变化)

【解析】

兴奋传导和传递的过程

1.静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去。

2.兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递,突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜,其具体的传递过程为:兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时,突触小泡释放递质(化学信号),递质作用于突触后膜,引起突触后膜产生膜电位(电信号),从而将兴奋传递到下一个神经元。

1)图中-68mV电位是神经细胞的静息电位,K+外流是神经元静息电位的产生和维持的主要原因。此时膜内的Na+浓度比膜外的低。

2)胞体受刺激后,Na+内流,使细胞膜内侧阳离子的浓度高于膜外侧,形成动作电位,与相邻部位形成电位差,从而形成局部电流。局部电流又刺激相近未兴奋部位发生同样的电位变化,依次将兴奋沿着神经纤维传导下去。兴奋传至轴突侧支的突触小体,突触小体内的突触小泡将神经递质释放到突触间隙,神经递质与胞体膜(突触后膜)上的特异性受体结合,引发新的神经冲动,产生第二个峰值。

3)题意显示,谷氨酸是一种兴奋性神经递质,正常情况下能使突触后膜产生兴奋。加入谷氨酸受体抑制剂后,谷氨酸无法与突触后膜受体结合,导致突触后膜不产生兴奋。

据此设计实验如下:

将单独培养的大鼠自突触神经元随机分为A组合B组,用谷氨酸受体抑制剂处理A组神经元,B组神经元不做处理,用电极刺激两组自突触神经元胞体,测量其电位变化。

实验结果为:B组神经元的电位变化如图乙,而A组神经元的电位变化为第二次电位变化明显变小,甚至不出现第二次电位变化。

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