Question

【題目】神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)有兩個(gè)重要的指標(biāo)：第一個(gè)是細(xì)胞膜電位的變化，第二個(gè)是細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度變化。科研人員希望通過(guò)光來(lái)檢測(cè)和控制神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)。

（1）當(dāng)膜電位變化時(shí)，細(xì)胞膜上鑲嵌的許多蛋白質(zhì)分子都會(huì)改變形狀，這類(lèi)隨膜電位改變形狀的蛋白分子叫電壓敏感蛋白�？蒲腥藛T將電壓敏感蛋白A的基因與綠色熒光蛋白（GFP）基因連接，構(gòu)建融合基因。轉(zhuǎn)入融合基因的小鼠神經(jīng)細(xì)胞受到刺激發(fā)生興奮時(shí)，膜電位發(fā)生的變化是_______________________。膜電位變化引起蛋白A的形狀改變，引起CFP的___________改變，發(fā)光特性也隨之改變，從而可以觀察到膜電位變化。

（2）靜息時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞膜上的Ca2+通道處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)興奮沿軸突傳遞到__________時(shí)，細(xì)胞膜上的Ca2+通道打開(kāi)，Ca2+進(jìn)入細(xì)胞與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，使鈣調(diào)蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而引起_______________向突觸前膜的定向移動(dòng)，釋放__________。若希望通過(guò)綠色熒光來(lái)觀察神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量的變化，可構(gòu)建鈣調(diào)蛋白基因與熒光蛋白基因的融合基因，轉(zhuǎn)入小鼠受精卵細(xì)胞，觀察并比較________________________________________________。

（3）為通過(guò)光來(lái)控制神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)，科研人員分離出光敏通道蛋白C。當(dāng)?shù)鞍證吸收光子后，陽(yáng)離子通道打開(kāi)，_______________導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞興奮。隨后，科研人員將蛋白C基因表達(dá)在果蠅與翅相連的胸肌細(xì)胞上，一種可以觀察到光能否控制神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)的方法是____________________________。

Answer 1

【答案】由外正內(nèi)負(fù)變?yōu)橥庳?fù)內(nèi)正空間結(jié)構(gòu)突觸小體突觸小泡神經(jīng)遞質(zhì)小鼠神經(jīng)細(xì)胞興奮前后細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度的變化Na+內(nèi)流切斷果蠅頭部和身體的神經(jīng)聯(lián)系，把光打到果蠅身體上，觀察果蠅翅膀是否扇動(dòng)

【解析】

考察的是興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)過(guò)程，以及神經(jīng)元之間的傳遞過(guò)程，當(dāng)神經(jīng)纖維興奮時(shí)，鈉離子通道開(kāi)放，鈉離子內(nèi)流，膜電位由外正內(nèi)負(fù)變?yōu)橥庳?fù)內(nèi)正，而后，鈉離子通道關(guān)閉，鉀離子外流恢復(fù)到靜息電位。興奮在神經(jīng)元之間傳遞時(shí)，突觸前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)，經(jīng)過(guò)突觸間隙作用于突觸后膜，與突觸后膜上的受體結(jié)合，引起突出后膜的興奮或抑制。

（1）神經(jīng)細(xì)胞受到刺激發(fā)生興奮時(shí)，膜電位發(fā)生的變化是由外正內(nèi)負(fù)變?yōu)橥庳?fù)內(nèi)正，由圖像可以看出膜電位變化引起蛋白A的形狀改變，引起CFP的空間結(jié)構(gòu)改變，使發(fā)光特性也發(fā)生改變。

（2）軸突的末端是分枝膨大形成的突觸小體，興奮沿軸突傳遞到突觸小體，隨后興奮就會(huì)在細(xì)胞之間進(jìn)行傳遞，因此，細(xì)胞膜上的Ca2+通道打開(kāi)，Ca2+進(jìn)入細(xì)胞與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，使鈣調(diào)蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而引起突觸小泡，向突觸前膜的定向移動(dòng)，釋放神經(jīng)遞質(zhì)，若希望通過(guò)綠色熒光來(lái)觀察神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量的變化，可構(gòu)建鈣調(diào)蛋白基因與熒光蛋白基因的融合基因，轉(zhuǎn)入小鼠受精卵細(xì)胞，觀察并比較小鼠神經(jīng)細(xì)胞興奮前后細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度的變化。

（3）為通過(guò)光來(lái)控制神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)，科研人員分離出光敏通道蛋白C，當(dāng)?shù)鞍證吸收光子后，陽(yáng)離子通道打開(kāi)，鈉離子內(nèi)流，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞興奮。隨后，科研人員將蛋白C基因表達(dá)在果蠅與翅相連的胸肌細(xì)胞上，可以觀察到光能否控制神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)的方法是切斷果蠅頭部和身體的神經(jīng)聯(lián)系，把光打到果蠅身體上，觀察果蠅翅膀是否扇動(dòng)。