Question

【題目】缺氧是神經(jīng)元損傷的常見因素，為探究不同缺氧時間對中樞神經(jīng)細(xì)胞興奮性的影響，某科研團(tuán)隊用大鼠的海馬神經(jīng)元進(jìn)行實驗。

（一）具體方法如下：

（1）海馬神經(jīng)元原代培養(yǎng)。分離大鼠海馬并剪碎，用_________處理后制成細(xì)胞懸液，經(jīng)離心后收集細(xì)胞懸液，置于溫度為37℃的_________內(nèi)培養(yǎng)。

（2）海馬神經(jīng)元電生理記錄。

對照組，用95%O2和5%CO2的混合氣飽和人工腦脊液進(jìn)行灌流處理并測定神經(jīng)細(xì)胞閾強(qiáng)度。

實驗組：用95%N2和5%CO2的混合氣飽和人工腦脊液進(jìn)行灌流缺氧處理，分別測定灌流10、15、20、25、30、35、40、45分鐘后的神經(jīng)細(xì)胞閾強(qiáng)度。結(jié)果如下：

（二）根據(jù)上圖閾強(qiáng)度結(jié)果預(yù)測靜息電位的變化趨勢，并在下圖坐標(biāo)系中用曲線表示_________________。

（三）分析與討論：

（1）據(jù)圖分析，在缺氧處理20min時，給予細(xì)胞25pA強(qiáng)度的單個電刺激不能記錄到神經(jīng)沖動的原因是__________。

（2）靜息電位水平是影響細(xì)胞興奮性水平的因素之一。當(dāng)靜息電位由-60mV變?yōu)?/span>-65mV時，神經(jīng)細(xì)胞的興奮性水平_________。用生物學(xué)知識分析缺氧引起神經(jīng)細(xì)胞興奮性改變的可能機(jī)制__________。

Answer 1

【答案】胰蛋白酶 CO2培養(yǎng)箱 不同缺氧時間對中樞神經(jīng)細(xì)胞靜息電位的影響 刺激強(qiáng)度低于閾強(qiáng)度 降低 腦細(xì)胞缺氧導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ATP合成減少，Na＋和K＋跨膜主動轉(zhuǎn)運受影響，導(dǎo)致細(xì)胞膜兩側(cè)離子梯度無法維持，出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)Na＋和細(xì)胞外K＋增高，膜電位減小。

【解析】

據(jù)題意可知，實驗?zāi)康臑樘骄坎煌�缺氧時間對中樞神經(jīng)細(xì)胞興奮性的影響，故自變量為缺氧時間。缺氧處理20min，閾強(qiáng)度為30pA以上，所以給予25pA強(qiáng)度的刺激低于閾強(qiáng)度，不能記錄到神經(jīng)沖動。靜息時，K離子外流，膜外電位高于膜內(nèi)，表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù)；興奮時，Na離子通道開放，Na離子內(nèi)流，膜內(nèi)電位高于膜外，表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正。

（一）（1）海馬神經(jīng)元原代培養(yǎng)時將組織剪碎后用胰蛋白酶處理可制成細(xì)胞懸液，經(jīng)離心后收集細(xì)胞懸液，置于溫度為37℃的CO2培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。

（二）閾強(qiáng)度越大，中樞神經(jīng)細(xì)胞靜息電位值越小，越難產(chǎn)生興奮。根據(jù)上圖閾強(qiáng)度結(jié)果，可以畫出不同缺氧時間對中樞神經(jīng)細(xì)胞靜息電位的影響曲線圖如下圖所示：

（三）（1）據(jù)圖分析，在缺氧處理20min時，閾強(qiáng)度為30pA以上，所以給予25pA強(qiáng)度的刺激低于閾強(qiáng)度，不能記錄到神經(jīng)沖動。

（2）當(dāng)靜息電位由-60mV變?yōu)?/span>-65mV時，神經(jīng)細(xì)胞的興奮性水平降低。腦細(xì)胞缺氧導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ATP合成減少，Na＋和K＋跨膜主動轉(zhuǎn)運受影響，導(dǎo)致細(xì)胞膜兩側(cè)離子梯度無法維持，出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)Na＋和細(xì)胞外K＋增高，膜電位減小，從而引起神經(jīng)細(xì)胞興奮性降低。