Question

【題目】科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，單獨培養(yǎng)的大鼠神經(jīng)元能形成自突觸（見圖甲）。用電極刺激這些自突觸神經(jīng)元的胞體可引起興奮，其電位變化結(jié)果如圖乙所示。請回答下列問題：

（1）_____________________是神經(jīng)元產(chǎn)生和維持-68mV膜電位的主要原因。

（2）胞體受刺激后，電位變化出現(xiàn)第一個峰值的原因是_________________使興奮部位膜內(nèi)側(cè)陽離子濃度高于膜外側(cè)。此時產(chǎn)生的興奮沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)至軸突側(cè)支的突觸小體，引起突觸小體內(nèi)的突觸小泡將神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙，神經(jīng)遞質(zhì)與胞體膜（突觸后膜）上_____________結(jié)合，引發(fā)新的神經(jīng)沖動，產(chǎn)生第二個峰值。

（3）谷氨酸也是一種神經(jīng)遞質(zhì)，與突觸后膜受體結(jié)合后，能使帶正電的離子進入神經(jīng)元，導(dǎo)致其興奮。利用谷氨酸受體抑制劑（結(jié)合上述實驗），證明大鼠自突觸神經(jīng)元的神經(jīng)遞質(zhì)是谷氨酸。寫出實驗設(shè)計思路并預(yù)測實驗結(jié)果。

實驗思路：____________________________________________________

預(yù)測結(jié)果：____________________________________________________

Answer 1

【答案】K+外流 Na+內(nèi)流 特異性受體 將單獨培養(yǎng)的大鼠自突觸神經(jīng)元隨機分為A組合B組，用谷氨酸受體抑制劑處理A組神經(jīng)元，B組神經(jīng)元不做處理，用電極刺激兩組自突觸神經(jīng)元胞體，測量其電位變化 A組神經(jīng)元的第二次電位變化明顯小于B組的（或A組神經(jīng)元不出現(xiàn)第二次點位變化）

【解析】

興奮傳導(dǎo)和傳遞的過程

1．靜息時，神經(jīng)細胞膜對鉀離子的通透性大，鉀離子大量外流，形成內(nèi)負外正的靜息電位；受到刺激后，神經(jīng)細胞膜的通透性發(fā)生改變，對鈉離子的通透性增大，鈉離子內(nèi)流，形成內(nèi)正外負的動作電位。興奮部位和非興奮部位形成電位差，產(chǎn)生局部電流，興奮就以電信號的形式傳遞下去。

2．興奮在神經(jīng)元之間需要通過突觸結(jié)構(gòu)進行傳遞，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。

（1）圖中-68mV電位是神經(jīng)細胞的靜息電位，K+外流是神經(jīng)元靜息電位的產(chǎn)生和維持的主要原因。此時膜內(nèi)的Na+濃度比膜外的低。

（2）胞體受刺激后，Na+內(nèi)流，使細胞膜內(nèi)側(cè)陽離子的濃度高于膜外側(cè)，形成動作電位，與相鄰部位形成電位差，從而形成局部電流。局部電流又刺激相近未興奮部位發(fā)生同樣的電位變化，依次將興奮沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)下去。興奮傳至軸突側(cè)支的突觸小體，突觸小體內(nèi)的突觸小泡將神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙，神經(jīng)遞質(zhì)與胞體膜（突觸后膜）上的特異性受體結(jié)合，引發(fā)新的神經(jīng)沖動，產(chǎn)生第二個峰值。

（3）題意顯示，谷氨酸是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，正常情況下能使突觸后膜產(chǎn)生興奮。加入谷氨酸受體抑制劑后，谷氨酸無法與突觸后膜受體結(jié)合，導(dǎo)致突觸后膜不產(chǎn)生興奮。

據(jù)此設(shè)計實驗如下：

將單獨培養(yǎng)的大鼠自突觸神經(jīng)元隨機分為A組合B組，用谷氨酸受體抑制劑處理A組神經(jīng)元，B組神經(jīng)元不做處理，用電極刺激兩組自突觸神經(jīng)元胞體，測量其電位變化。

實驗結(jié)果為：B組神經(jīng)元的電位變化如圖乙，而A組神經(jīng)元的電位變化為第二次電位變化明顯變小，甚至不出現(xiàn)第二次電位變化。