2023高考一轮复习生物学 核心素养微专题(十六) 科学探究(6)　神经调节有关的实验探究

科学探究(6)神经调节有关的实验探究(2018·海南卷)为了验证反射弧的完整性是完成反射活动的基础，某同学将甲、乙两只脊蛙(去除脑但保留脊髓的蛙)的左、右后肢最长趾趾端(简称左、右后趾)分别浸入0.5%硫酸溶液中，均出现屈肌反射(缩腿)，之后用清水洗净、擦干。回答下列问题：(1)剥去甲的左后趾皮肤，再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾，不出现屈肌反射，其原因是_________________________________。(2)分离甲的右后肢坐骨神经，假如用某种特殊方法阻断了传入神经，再将甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中，不出现屈肌反射，则说明_______________________________________________。(3)捣毁乙的脊髓，再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾，_____(填“能”或“不能”)出现屈肌反射，原因是________________________。剥去皮肤导致反射弧的感受器缺失传入神经结构和功能完整是完成反射活动所必需的不能反射弧的神经中枢被破坏解析：(1)剥去甲的左后趾皮肤后，存在于左后趾皮肤上的感受器缺失，则再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾，不会出现屈肌反射。(2)用某种特殊方法阻断了传入神经，再将甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中，不出现屈肌反射，说明屈肌反射的发生要求传入神经的结构和功能完整正常。(3)脊髓是脊蛙低级神经反射的神经中枢，因此捣毁乙的脊髓，再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾，则不能出现屈肌。反射弧中兴奋传导与传递的实验探究1．“药物阻断”实验探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上传导，还是阻断在突触处传递，可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处，依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。2．“电刺激法”探究反射弧中兴奋传导与传递的特点(1)探究神经冲动在神经纤维上的传导①设计思路：刺激神经纤维上某一点，检测同一神经纤维上刺激点两侧的电位变化或效应器是否反应。②实验方法：(2)探究兴奋在神经元之间的传递①设计思路：分别刺激反射弧中突触两侧的某一部位，再分别在刺激点的另一侧检测有无兴奋产生。1．1909年，动物学家威廉姆斯(L.W.Williams)在解剖枪乌贼的时候，发现在枪乌贼外套膜下生长着一种无比粗壮的神经纤维，这种神经纤维甚至大到用肉眼便能看清楚，他将这种新发现的神经纤维命名为巨大轴突。如图是枪乌贼的神经纤维示意图。将一电流表的两个接线头分别接于神经纤维P、Q两处的细胞膜外表面，当在P的左侧给予神经纤维一适当刺激，可迅速引发此处兴奋产生和传导。请分析回答：(1)使用枪乌贼的神经纤维作为实验材料的优点是__________________________________________________________。(2)为了更好保持神经纤维的活性，将该神经纤维置于一种盐溶液中，该盐溶液的化学成分与枪乌贼的________(填一种体液的名称)相似。枪乌贼的神经纤维比较粗大，取材容易，操作方便，便于观察组织液解析：(1)枪乌贼的神经纤维比较粗大，取材容易，操作方便，便于观察，是作为该实验的好材料。(2)枪乌贼的神经细胞生活的液体环境是组织液，因此该实验中神经纤维生活的盐溶液的化学成分应该与枪乌贼的组织液相似。(3)若在P的左侧施加刺激后，电流表指针发生两次方向相反的偏转。据此能否得出兴奋在神经纤维上可以双向传导的结论。若能，请说明理由；若不能，请提出简单的验证方案。______________________________________________________________________________________________。(4)若实验所用神经纤维先经过了24小时5℃的低温处理，测得动作电位峰值较处理前有所下降，分析其原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。不能，实验方案：在P、Q两点之间(除P、Q之间的中间点之外)施加适宜的刺激，观察电流表指针是否偏转低温使钠离子通道活性降低(细胞膜对Na＋的通透性降低)，使神经兴奋时钠离子内流量减少；低温使钠钾泵的活性和能量供应减少，细胞膜两侧的Na＋浓度差减小解析：(3)图中电流表的两极接线头分别接于神经纤维P、Q两处的细胞膜外表面，若在P的左侧施加刺激后，电流表指针发生两次方向相反的偏转，说明兴奋先后传到P、Q，只能说明兴奋向右传导，并不能说明兴奋在神经纤维上可以双向传导的结论；若要得到该结论，应该在P、Q两点之间(除P、Q之间的中间点之外)施加适宜的刺激，观察电流表指针是否偏转两次。(4)根据题意分析，所用神经纤维经过一定时间的低温处理后，测得的动作电位峰值有所下降，而动作电位产生的机理是钠离子通道打开，钠离子内流，因此其原因可能是低温使钠离子通道活性降低(细胞膜对Na＋的通透性降低)，使神经兴奋时钠离子内流量减少；也可能是低温使钠钾泵的活性和能量供应减少，细胞膜两侧的Na＋浓度差减小。2．肌萎缩侧索硬化(ALS)也被称为渐冻症，是一种很罕见的神经性疾病，会影响大脑和脊髓的神经细胞，临床上表现为骨骼肌肉萎缩、无力、甚至因呼吸麻痹而死亡。如图表示“渐冻症”患者的某反射弧。(1)若刺激Ⅰ处，在①处检测不到动作电位，则_______(填“能”或“不能”)判断此反射弧的运动神经元已受损，原因是_______________________________________________________________________________。若刺激Ⅱ处，在②处可以检测到神经递质的释放，说明感觉神经元功能_______(填“正常”或“不正常”)。不能因为在突触中兴奋只能单向传递，无论运动神经元是否正常，①处也检测不到动作电位正常解析：(1)兴奋在神经元之间的传递是单向的，因为神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，若刺激Ⅰ处，在①处检测不到动作电位，不能判断此反射弧的运动神经元已受损，因为在突触中兴奋只能单向传递，无论运动神经元是否正常，①处也检测不到动作电位；若刺激Ⅱ处(传入神经)，在②处可以检测到神经递质的释放，说明感觉神经元功能正常，能正常感受和传导兴奋，促使②释放神经递质。(2)兴奋性递质谷氨酸能使突触后膜的膜电位发生_______________________的变化，研究发现“渐冻症”的病因之一是神经元之间谷氨酸过度堆积，引起突触后膜通透性增强，导致神经细胞涨破，其原因是______________________________________________________________________________________。由外正内负到外负内正突触后膜通透性增强引起Na＋大量进入神经细胞，使细胞内液渗透压升高，细胞大量吸水涨破解析：(2)兴奋性递质谷氨酸可使突触后膜兴奋，兴奋时钠离子内流，故突触后膜的膜电位变化为外正内负到外负内正；若神经元之间谷氨酸过度堆积，则突触后膜通透性增强，引起Na＋大量进入神经细胞，使细胞内液渗透压升高，细胞大量吸水涨破。(3)研究表明，新发明的药物AMX0035可显著减缓ALS的发展进程。为验证AMX0035能减少由谷氨酸积累而造成的神经细胞死亡，请设计简单实验验证并对结果进行预测。实验材料：小鼠离体脑神经细胞，高浓度谷氨酸溶液，脑神经细胞培养液，AMX0035溶液。实验思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。结果预测：__________________________________。将小鼠离体脑神经元随机分为三组，编号甲、乙、丙。在甲、乙、丙三组中加入等量的脑神经细胞培养液，乙组加入适量高浓度谷氨酸溶液，丙组加入等量高浓度谷氨酸溶液和适量AMX0035溶液。培养一段时间后，统计并计算三组脑神经细胞死亡率乙组死亡率高于丙组，丙组高于甲组解析：(3)分析题意可知，本实验目的为“验证AMX0035能减少由谷氨酸积累而造成的神经细胞死亡”，实验的自变量为AMX0035的有无，因变量为神经细胞的