Question

【題目】用微電極記錄細(xì)胞膜上的電位變化是研究神經(jīng)沖動產(chǎn)生、傳導(dǎo)和突觸傳遞原理的常用方法。根據(jù)以下實驗方法和結(jié)果，分析和解決相關(guān)問題。

（1）當(dāng)圖1中的微電極M記錄到動作電位時，突觸小泡將依次產(chǎn)生的反應(yīng)是_________。突觸后膜上將依次產(chǎn)生的反應(yīng)是___________。

（2）研究表明，在突觸小體未產(chǎn)生動作電位的情況下，微電極N上也會記錄到隨機產(chǎn)生的、幅度幾乎相等的微小電位變化，如圖2所示。結(jié)合突觸的結(jié)構(gòu)和突觸傳遞的過程，分析導(dǎo)致該電位變化產(chǎn)生的原因：_____。

（3）在某些突觸中，突觸小體產(chǎn)生動作電位后，微電極N上記錄到電位負(fù)值增大的抑制性突觸后電位（IPSP），如圖3所示。已知K＋和C1—通道都參與了IPSP的形成，IPSP產(chǎn)生的原理是___________。

（4）已知從刺激開始到動作電位產(chǎn)生有一短暫的延遲，且與刺激強度有關(guān)。為了規(guī)避該延遲對測量精度的影響，請利用微電極記錄技術(shù)設(shè)計實驗，精確測量動作電位在神經(jīng)軸突上的傳導(dǎo)速度：__________。（實驗儀器：微電極記錄設(shè)備、刺激器、計時器、刻度尺等。）

Answer 1

【答案】突觸小泡向突觸前膜移動，與突觸前膜融合，突觸前膜以胞吐的方式釋放神經(jīng)遞質(zhì) 突觸后膜上受體與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合，引起突觸后膜產(chǎn)生動作電位 發(fā)揮完作用的神經(jīng)遞質(zhì)沒有被徹底降解，極微量的神經(jīng)遞質(zhì)引起微小的電位變化，但不足以引起動作電位 K＋外流和C1—內(nèi)流 先用刻度尺測量兩個微電極之間的距離，用刺激器刺激1次，同時用計時器記錄兩個微電極記錄設(shè)備發(fā)生變化的時間差，再計算出傳導(dǎo)速率

【解析】

靜息時，神經(jīng)細(xì)胞膜對鉀離子的通透性大，鉀離子大量外流，形成內(nèi)負(fù)外正的靜息電位；受到刺激后，神經(jīng)細(xì)胞膜的通透性發(fā)生改變，對鈉離子的通透性增大，鈉離子內(nèi)流，形成內(nèi)正外負(fù)的動作電位。興奮在神經(jīng)元之間需要通過突觸結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳遞，突觸包括突觸前膜、突觸間隙、突觸后膜，其具體的傳遞過程為：興奮以電流的形式傳導(dǎo)到軸突末梢時，突觸小泡釋放遞質(zhì)（化學(xué)信號），遞質(zhì)作用于突觸后膜，引起突觸后膜產(chǎn)生膜電位（電信號），從而將興奮傳遞到下一個神經(jīng)元，由于遞質(zhì)只能由突觸前膜釋放，作用于突觸后膜，因此神經(jīng)元之間興奮的傳遞只能是單方向的。

（1）當(dāng)圖1中的微電極M記錄到動作電位時，即興奮傳導(dǎo)到軸突末梢時，突觸小泡逐漸向突觸前膜移動，與突觸前膜融合后，以胞吐的方式釋放神經(jīng)遞質(zhì)。突觸后膜上受體結(jié)合神經(jīng)遞質(zhì)后，引起突觸后膜上發(fā)生電位變化。

（2）在突觸小體未產(chǎn)生動作電位的情況下，微電極N上也會記錄到隨機產(chǎn)生的、幅度幾乎相等的微小電位變化，如圖2所示，說明有神經(jīng)遞質(zhì)作用于突觸后膜，但不能引發(fā)動作電位，推測可能原因是發(fā)揮作用后的神經(jīng)遞質(zhì)沒有被徹底降解，極微量的神經(jīng)遞質(zhì)作用于突觸后膜的受體，引起微小的電位變化，但不足以引起動作電位。

（3）正常情況下，靜息時神經(jīng)細(xì)胞膜對鉀離子的通透性大，鉀離子大量外流，形成內(nèi)負(fù)外正的靜息電位；受到刺激后，神經(jīng)細(xì)胞膜的通透性發(fā)生改變，對鈉離子的通透性增大，鈉離子內(nèi)流，因此形成內(nèi)正外負(fù)的動作電位，如圖3所示，微電極N上記錄到電位負(fù)值增大的抑制性突觸后電位（IPSP），已知K＋和C1—通道都參與了IPSP的形成，則在電位負(fù)值增大的過程中膜內(nèi)負(fù)電位增強，是C1—內(nèi)流的結(jié)果，而在抑制性突觸后電位恢復(fù)成靜息電位過程中是K＋外流的結(jié)果，故IPSP的產(chǎn)生是K＋外流和C1—內(nèi)流的結(jié)果。

（4）已知從刺激開始到動作電位產(chǎn)生有一短暫的延遲，且與刺激強度有關(guān)。若要規(guī)避該延遲對測量精度的影響，精確測量動作電位在神經(jīng)軸突上的傳導(dǎo)速度，可通過測量兩個電極之間的距離，同時測量電極記錄到的動作電位的起始點的時間差即可，即：先用刻度尺測量兩個微電極之間的距離，用刺激器刺激1次，同時用計時器記錄兩個微電極記錄設(shè)備發(fā)生變化的時間差，從而根據(jù)時間和距離的關(guān)系式計算出傳導(dǎo)速率。