Question

【題目】研究發(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，此時膜內(nèi)的Na+濃度比膜外的__________（填“高”或“低”）。

（2）胞體受刺激后，電位變化出現(xiàn)的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)生的興奮以____________的形式沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)至軸突側(cè)支的突觸小體，最終導(dǎo)致第二個峰值的產(chǎn)生。

（3）谷氨酸也是一種神經(jīng)遞質(zhì)，與突觸后受體結(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)元神經(jīng)遞質(zhì)是谷氨酸。寫出實驗思路并預(yù)測實驗結(jié)果。

實驗思路：______________________________________________________________________。

預(yù)測結(jié)果：______________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】K+外流 低 Na+內(nèi)流 電信號（神經(jīng)沖動或局部電流） 將單獨培養(yǎng)的大鼠自突觸神經(jīng)元隨機分為A組和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（A組神經(jīng)不出現(xiàn)第二次電位變化）

【解析】

1、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)形式是電信號，靜息時，K+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+通道開放，Na+內(nèi)流，膜內(nèi)電位高于膜外，表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正。

2、興奮在兩個神經(jīng)元之間傳遞是通過突觸進行的，突觸由突觸前膜、突觸后膜、突觸間隙三部分組成，神經(jīng)遞質(zhì)只存在于軸突一側(cè)，只能由突觸前膜釋放，進入突觸間隙，作用于突觸后膜上的特異性受體，引起下一個神經(jīng)元興奮或抑制，所以興奮在神經(jīng)元之間傳遞是單向的。突觸可完成“電信號→化學(xué)信號→化學(xué)信號”的轉(zhuǎn)變。

（1）圖中-68mV電位是神經(jīng)細(xì)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)Na+的濃度比膜外低。

（2）胞體受刺激后，Na+內(nèi)流，使細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)陽離子的濃度高于膜的外側(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)枝的突觸小體，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）上的受體特異性結(jié)合，引發(fā)新的神經(jīng)沖動，產(chǎn)生第二個峰值。

（3）谷氨酸作為一種興奮性神經(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。所以用谷氨酸受體抑制劑處理實驗組大鼠自突觸神經(jīng)元，用電極刺激胞體后，第二次電位變化明顯變小，甚至不出現(xiàn)第二次點位變化。