2024屆高考 二輪備考 微專題(一)　膜電位變化曲線分析及電流表指針偏轉(zhuǎn)問題 學(xué)案

微專題(一)膜電位變化曲線分析及電流表指針偏轉(zhuǎn)問題真題測評·試能力1．(2023·浙江6月選考)神經(jīng)元的軸突末梢可與另一個神經(jīng)元的樹突或胞體構(gòu)成突觸。通過微電極測定細胞的膜電位，PSP1和PSP2分別表示突觸a和突觸b的后膜電位，如圖所示。下列敘述正確的是()A．突觸a、b前膜釋放的遞質(zhì)，分別使突觸a后膜通透性增大、突觸b后膜通透性降低B．PSP1和PSP2由離子濃度改變形成，共同影響突觸后神經(jīng)元動作電位的產(chǎn)生C．PSP1由K＋外流或Cl－內(nèi)流形成，PSP2由Na＋或Ca2＋內(nèi)流形成D．突觸a、b前膜釋放的遞質(zhì)增多，分別使PSP1幅值增大、PSP2幅值減小解析：選B由題圖可知，突觸a、b前膜釋放的遞質(zhì)均能引起突觸后膜電位改變，突觸a、b后膜通透性均增大，A錯誤；PSP1由Na＋或Ca2＋內(nèi)流形成，PSP2由K＋外流或Cl－內(nèi)流形成，膜電位的幅值由膜內(nèi)外離子濃度差決定，突觸a、b前膜釋放的遞質(zhì)增多，PSP1、PSP2幅值均增大，C、D錯誤。2．(2021·湖南高考)研究人員利用電壓鉗技術(shù)改變槍烏賊神經(jīng)纖維膜電位，記錄離子進出細胞引發(fā)的膜電流變化，結(jié)果如圖所示，圖a為對照組，圖b和圖c分別為通道阻斷劑TTX、TEA處理組。下列敘述正確的是()A．TEA處理后，只有內(nèi)向電流存在B．外向電流由Na＋通道所介導(dǎo)C．TTX處理后，外向電流消失D．內(nèi)向電流結(jié)束后，神經(jīng)纖維膜內(nèi)Na＋濃度高于膜外解析：選A據(jù)題圖分析可知，TEA處理后，阻斷了外向電流，只有內(nèi)向電流存在，A正確；TEA阻斷鉀通道，從而阻斷了外向電流，說明外向電流與鉀通道有關(guān)，B錯誤；由題圖可知，TTX處理后，內(nèi)向電流消失，C錯誤；內(nèi)向電流與鈉通道有關(guān)，神經(jīng)細胞內(nèi)K＋濃度高，Na＋濃度低，內(nèi)向電流結(jié)束后，神經(jīng)纖維膜內(nèi)Na＋濃度依然低于膜外，D錯誤。3．(2022·浙江6月選考)聽到上課鈴聲，同學(xué)們立刻走進教室，這一行為與神經(jīng)調(diào)節(jié)有關(guān)。該過程中，其中一個神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)及其在某時刻的電位如圖所示。下列關(guān)于該過程的敘述，錯誤的是()A．此刻①處Na＋內(nèi)流，②處K＋外流，且兩者均不需要消耗能量B．①處產(chǎn)生的動作電位沿神經(jīng)纖維傳播時，波幅一直穩(wěn)定不變C．②處產(chǎn)生的神經(jīng)沖動，只能沿著神經(jīng)纖維向右側(cè)傳播出去D．若將電表的兩個電極分別置于③④處，指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)解析：選A根據(jù)興奮傳遞的方向為③→④，則①處恢復(fù)靜息電位，為K＋外流，②處Na＋內(nèi)流，A錯誤；動作電位沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)時，其電位變化總是一樣的，不會隨傳導(dǎo)距離而衰減，B正確；該反射弧中，興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是單向的，由軸突傳導(dǎo)到軸突末梢，即向右傳播出去，C正確；將電表的兩個電極置于③④處時，由于神經(jīng)沖動會使神經(jīng)上不同點產(chǎn)生電位差，指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D正確。深化學(xué)習(xí)·提素養(yǎng)1．膜電位的測量及膜電位的曲線解讀(1)膜電位測量的兩種方法(2)膜電位變化曲線解讀2．電流表指針的偏轉(zhuǎn)問題(1)在神經(jīng)纖維上電流表指針偏轉(zhuǎn)問題(2)在神經(jīng)元之間電流表指針偏轉(zhuǎn)問題[典例]將一靈敏電流計電極置于蛙坐骨神經(jīng)腓腸肌的神經(jīng)上(如圖1)，在①處給予一適宜強度的刺激，測得的電位變化如圖2所示。若在②處給予同等強度的刺激，測得的電位變化是()[解析]分析圖1、圖2可知，靈敏電流計電極置于蛙坐骨神經(jīng)腓腸肌的神經(jīng)上的外側(cè)，靜息電位時靈敏電流計電位為0，當(dāng)①處給予一適宜強度的刺激，指針發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)，如圖2所示；而當(dāng)在②處給予同等強度的刺激時，指針也發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)，但是每一次偏轉(zhuǎn)的方向正好與刺激①處時相反，故選B。[答案]B[思維建模]兩看法判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)問題(電極位于膜的同側(cè))考法訓(xùn)練·融會通考法(一)膜電位的測量及膜電位變化曲線解讀1．某神經(jīng)纖維在產(chǎn)生動作電位的過程中，鈉、鉀離子通過離子通道的流動造成的跨膜電流如圖所示(內(nèi)向電流是指正離子由細胞膜外向膜內(nèi)流動，外向電流則相反)。下列說法錯誤的是()A．a(chǎn)點之前神經(jīng)纖維膜可能處于靜息狀態(tài)B．a(chǎn)b段和bc段鈉離子通道開放C．c點時神經(jīng)纖維的膜內(nèi)電位等于0mVD．cd段的外向電流是鉀離子外流引起的解析：選Ca點之后，細胞存在內(nèi)向電流，即鈉離子內(nèi)流，形成動作電位，所以推測a點之前神經(jīng)纖維膜沒有受到刺激，處于靜息狀態(tài)，A正確；ab段和bc段存在內(nèi)向電流，鈉離子通道開放導(dǎo)致鈉離子內(nèi)流，形成動作電位，B正確；c點時動作電位達到峰值，膜兩側(cè)表現(xiàn)為外負內(nèi)正的電位，C錯誤；cd段的外向電流是恢復(fù)靜息電位的過程，由鉀離子外流引起，D正確。2．圖1是測量離體神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位的裝置，圖2是測得的膜電位變化。下列有關(guān)敘述正確的是()A．圖1中B測出的電位大小相當(dāng)于圖2中A點的電位B．若細胞外鈉離子濃度適當(dāng)降低，在適宜條件刺激下圖2中A點下移C．圖2中B點鈉離子通道開放，是由于乙酰膽堿與鈉離子通道相結(jié)合D．圖1中，神經(jīng)纖維的狀態(tài)由B轉(zhuǎn)變?yōu)锳的過程，膜對鉀離子的通透性增大解析：選D圖1中B為動作電位，相當(dāng)于圖2中C點的電位，A錯誤；若細胞外鈉離子濃度適當(dāng)降低，則適宜條件刺激下，膜外鈉離子內(nèi)流量下降，造成動作電位降低，故圖2中C點下移，B錯誤；圖2中B點鈉離子通道開放，是由于神經(jīng)纖維在A點和B點之間受到一定強度的刺激，而乙酰膽堿是神經(jīng)遞質(zhì)，它只作用于突觸后膜上的相應(yīng)受體，而本裝置測量的是離體神經(jīng)纖維的膜電位變化，C錯誤；圖1中，神經(jīng)纖維的狀態(tài)由B轉(zhuǎn)變?yōu)锳的過程，即為動作電位恢復(fù)為靜息電位，是由于膜對鉀離子的通透性增大，鉀離子外流，導(dǎo)致膜外電位高于膜內(nèi)電位，D正確?？挤?二)電流表指針偏轉(zhuǎn)問題3．如圖1為坐骨神經(jīng)腓腸肌實驗，其中電流計放在傳出神經(jīng)纖維的表面，圖2是某反射弧的部分結(jié)構(gòu)。下列說法正確的是()A．如果分別刺激圖1中的①②，都不會引起肌肉收縮B．刺激圖1中②能檢測到電流計指針有兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)C．刺激圖2中c點，電流計①指針不偏轉(zhuǎn)，電流計②指針偏轉(zhuǎn)兩次D．刺激圖2中c點，如果a處檢測不到電位變化，原因是突觸前膜釋放了抑制性遞質(zhì)解析：選C刺激圖1中的①時，神經(jīng)纖維能將興奮傳到肌肉使肌肉收縮，直接刺激肌肉(②)也能引起肌肉收縮，A錯誤；由于傳出神經(jīng)和與其相連接的肌肉之間存在類似于突觸的結(jié)構(gòu)，所以刺激圖1中的②時，興奮不能傳遞到神經(jīng)纖維上，電流計指針不偏轉(zhuǎn)，B錯誤；由于興奮在突觸處的傳遞是單向的，刺激圖2中c點時，興奮不能在突觸處向左傳遞，電流計①指針不偏轉(zhuǎn)，而興奮向右傳導(dǎo)時，能引起電流計②指針發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)，C正確；刺激圖2中c點，a處檢測不到電位變化，原因是興奮不能從突觸后膜向突觸前膜傳遞，D錯誤。4．某科研小組利用槍烏賊的神經(jīng)纖維進行了下列實驗，請回答下列問題：(1)以槍烏賊的粗大神經(jīng)為材料測定神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位差，將電壓表的兩電極均接于神經(jīng)纖維膜外，測得結(jié)果如圖甲所示；將測量電極一極接于膜外，另外一極接于膜內(nèi)，測得結(jié)果如圖乙所示。該實驗可以得到的結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________。(2)將2條槍烏賊的粗大神經(jīng)纖維(保持活性)編號為甲、乙，甲組不作處理，乙組抑制膜上運輸K＋的通道蛋白的活性，置于相同且適宜濃度的鹽溶液中，檢測靜息電位并觀察比較其絕對值大小。預(yù)期的實驗結(jié)果是____________________________________________________。(3)已知圖丙中電表1的兩個電極分別接于b、c兩處的膜外，電表2的兩個電極分別接于d處膜內(nèi)、e處膜外，靜息狀態(tài)下兩個電表指針的偏轉(zhuǎn)方向如圖所示。適宜刺激作用于a處，可以觀察到電表1的偏轉(zhuǎn)方向是______________________________(填“先向左偏轉(zhuǎn)回位后再向右偏轉(zhuǎn)”“先向右偏轉(zhuǎn)回位后再向左偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)；興奮傳到c處后，神經(jīng)遞質(zhì)釋放的生理過程是_______________________________________________________，突觸后膜上將發(fā)生的生理過程是________________________________________________________________________________________________________。(4)毒品成癮的機制復(fù)雜，其一是突觸后膜上多巴胺受體減少，突觸間隙中多巴胺含量異常增加，使突觸后膜持續(xù)興奮，多巴胺含量減少，引起繼續(xù)吸食毒品，以維持突觸后膜的興奮性。有研究表明，運動可促進腦內(nèi)多巴胺的合成，也可加快多巴胺的分解，毒品成癮者通過適度運動能有效抑制復(fù)吸沖動，但急性劇烈運動卻無法有效抑制復(fù)吸沖動，甚至?xí)T發(fā)復(fù)吸行為，對此可能的解釋是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)圖甲中電壓表的兩電極均接于神經(jīng)纖維膜外，顯示為0mV，說明膜外不同位置電位差為0，圖乙中電壓表的電極一極接于膜外，另外一極接于膜內(nèi)，電壓表顯示為－70mV，說明槍烏賊神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位差為70mV。(2)靜息狀態(tài)下膜電位為外正內(nèi)負，是由K＋外流造成的。甲組不作處理，乙組抑制膜上運輸K＋的通道蛋白的活性，K＋外流受阻，因此甲組靜息電位絕對值大于乙組。(3)適宜刺激作用于a處，a處興奮，產(chǎn)生動作電位，沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)至b處，使得電表1向左偏轉(zhuǎn)，動作電位傳至c處，使得回正的電表1向右偏轉(zhuǎn)，動作電位傳到c的右側(cè)，電表1回正，因此電表1的偏轉(zhuǎn)方向是先向左偏轉(zhuǎn)回位后再向右偏轉(zhuǎn)；興奮傳到c處后，突觸小泡向突觸前膜移動并與它融合，同時釋放出神經(jīng)遞質(zhì)；突觸后膜上有神經(jīng)遞質(zhì)的受體，與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合后，離子通道改變，突觸后膜發(fā)生電位變化。(4)急性劇烈運動對多巴胺分解的促進作用超過了對多巴胺合成的促進作用，減少了突觸間隙中多巴胺的含量，因此急性劇烈運動無法有效抑制毒品成癮者的復(fù)吸沖動，甚至?xí)T發(fā)復(fù)吸行為。答案：(1)槍烏賊神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位差為70mV(2)甲組靜息電位絕對值大于乙組(3)先向左偏轉(zhuǎn)回位后再向右偏轉(zhuǎn)突觸小泡向突觸前膜移動并與它融合，同時釋放出神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合(離子通道改變)，突觸后膜發(fā)生電位變化(4)急性劇烈運動對多巴胺分解的促進作用超過了對多巴胺合成的促進作用，減少了突觸間隙中多巴胺的含量

[重難強化訓(xùn)練(一)]一、選擇題1．(2023·青島統(tǒng)考)位置膜電位是指某一時刻在不同位置的膜電位變化。研究人員利用槍烏賊大軸突進行動作電位的傳導(dǎo)實驗，結(jié)果如圖所示。其中b、c位點接有靈敏電位計。下列敘述正確的是()A．d位點膜內(nèi)外電位相同，此時K＋外流與Na＋內(nèi)流速率相等B．此時e位點Na＋大量內(nèi)流，引發(fā)去極化和反極化過程C．由圖可以判斷，興奮的傳導(dǎo)方向是從左向右D．若適當(dāng)增加外界溶液的Na＋濃度，則靈敏電位計每次偏轉(zhuǎn)的幅度增加解析：選Dd位點是動作電位的形成過程，此時主要是Na＋通道開放，Na＋內(nèi)流速率大于K＋外流速率，A錯誤；e位點為靜息電位的恢復(fù)過程，此時主要是K＋外流，B錯誤；d位點是動作電位的形成過程，e位點為靜息電位的恢復(fù)過程，則興奮的傳導(dǎo)方向是從右向左，C錯誤；動作電位是Na＋內(nèi)流形成的，若增加外界溶液的Na＋濃度，膜內(nèi)外Na＋濃度差變大，形成的動作電位峰值變大，則靈敏電位計每次偏轉(zhuǎn)的幅度增加，D正確。2．(2023·淄博統(tǒng)考)圖甲為研究神經(jīng)細胞膜電位變化的實驗裝置，兩個神經(jīng)元以突觸聯(lián)系，并連有電表Ⅰ(電極分別在Q點細胞內(nèi)外側(cè))、Ⅱ(電極分別在R、S點的細胞外側(cè))，下列分析正確的是()A．靜息電位時，若升高細胞外K＋濃度，則電表Ⅰ的指針右偏幅度增大B．刺激P點，電表Ⅰ和電表Ⅱ記錄到的電位變化波形分別為圖乙和圖丙C．刺激P點，電表Ⅰ記錄到②處電位值時，Q點膜內(nèi)Na＋濃度可能高于膜外D．若S點電極移至膜內(nèi)，再刺激P點，電表Ⅱ記錄到的電位變化波形與圖乙相似解析：選D靜息電位時，若升高細胞外K＋濃度，K＋外流減少，則電表Ⅰ的指針右偏幅度減小，A錯誤；由于興奮在神經(jīng)元之間的傳遞是單向的，只能由突觸前膜到突觸后膜，所以刺激P點，興奮只能傳到Q點、R點，不能傳到S點，所以電表Ⅰ、Ⅱ的指針均只能發(fā)生1次偏轉(zhuǎn)，電表Ⅰ記錄到的電位變化波形與圖乙基本相同，電表Ⅱ記錄到的電位變化波形與圖丙不同，B錯誤；刺激P點，Na＋內(nèi)流產(chǎn)生動作電位，電表Ⅰ記錄到②處電位值時，Q點膜外Na＋濃度仍高于膜內(nèi)，C錯誤；若S點電極移至膜內(nèi)，則電表Ⅰ、Ⅱ的電極都是一極在膜外、一極在膜內(nèi)，再刺激P點，電表Ⅱ記錄到的電位變化波形與圖乙相似，D正確。3．如圖甲所示，在神經(jīng)纖維上安裝兩個相同的靈敏電表，表1兩電極分別在a、b處的膜外，表2兩電極分別在d處膜的內(nèi)外側(cè)。在b、d的中點c處給予一適宜刺激，相關(guān)的電位變化如圖乙、丙所示。下列敘述錯誤的是()A．表2記錄得到圖乙所示的電位變化曲線B．圖乙①點時Na＋的內(nèi)流速率比②點時更大C．圖丙中④→⑤是恢復(fù)靜息電位的過程D．圖丙曲線處于⑤點時，圖甲a處膜外表現(xiàn)為正電位解析：選B表1兩電極分別在a、b處的膜外，可測定動作電位，興奮依次通過b、a處時，指針會發(fā)生兩次方向不同的偏轉(zhuǎn)，因此表1記錄得到圖丙所示的電位變化曲線；表2兩電極分別在d處膜的內(nèi)外側(cè)，興奮傳導(dǎo)到d處時，d處膜內(nèi)外電位同時變化，故只會發(fā)生1次偏轉(zhuǎn)，因此表2記錄得到圖乙所示的電位變化曲線，A正確；圖乙②點時處于產(chǎn)生動作電位的過程，動作電位的產(chǎn)生與Na＋的內(nèi)流有關(guān)，①點時處于靜息電位，因此圖乙②點時Na＋的內(nèi)流速率比①點時更大，B錯誤；圖丙中④→⑤是恢復(fù)靜息電位的過程，C正確；圖丙曲線處于⑤點時，圖甲a處處于靜息電位(興奮還沒有傳到此處)，a點膜外為正電位，D正確。二、非選擇題4．無脊椎動物槍烏賊的星狀神經(jīng)節(jié)具有巨大的化學(xué)突觸結(jié)構(gòu)，可用微電極來檢測突觸前動作電位和突觸后電位的變化。請回答下列問題：(1)在突觸結(jié)構(gòu)中，突觸前神經(jīng)元興奮后，由突觸前膜釋放的________作用于突觸后膜的________，導(dǎo)致突觸后神經(jīng)元產(chǎn)生相應(yīng)的電位變化。(2)河豚毒素(TTX)是一種鈉離子通道阻斷劑。用TTX處理突觸前神經(jīng)纖維，然后每隔5min施加一次刺激，分別測量突觸前和突觸后神經(jīng)元的電位變化，結(jié)果如上圖所示。推測TTX導(dǎo)致突觸前和突觸后神經(jīng)元電位發(fā)生變化的原因是TTX作用于鈉離子通道，阻斷了鈉離子內(nèi)流，導(dǎo)致________________________________________________________________________________________________________。(3)在上述實驗過程中，研究者檢測到，在使用TTX處理后突觸前膜處的鈣離子內(nèi)流逐漸減弱，由此推測“突觸前神經(jīng)纖維動作電位通過提高突觸小體內(nèi)鈣離子濃度來促進神經(jīng)遞質(zhì)的釋放”。研究者利用槍烏賊星狀神經(jīng)節(jié)進行如下實驗，獲得了支持上述推測的實驗結(jié)果。實驗材料：BAPTA(能夠快速與鈣離子結(jié)合，從而阻斷鈣離子與相應(yīng)分子的結(jié)合)、“籠鎖鈣”(一種緩沖液，暴露在強紫外線下會釋放鈣離子；強紫外線不影響正常神經(jīng)纖維興奮)。實驗過程及結(jié)果：第一組：對突觸前神經(jīng)纖維施加適宜電刺激。實驗結(jié)果：先檢測到突觸前神經(jīng)纖維內(nèi)動作電位的發(fā)生，之后檢測到突觸后神經(jīng)纖維電位的變化。第二組：先向突觸小體注射適量BAPTA，接著在突觸前神經(jīng)纖維施加適宜電刺激。實驗結(jié)果：____________________________________________________。第三組：____________