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生物神经调节难点突破

2015-12-25陆敏刚

求学·理科版 2015年12期
关键词:中枢电位传导

陆敏刚

生物的神经调节是高考常见的考点,本考点主要包括神经调节的基本方式、兴奋的传导、高级神经中枢的调节、神经调节与体液调节的区别与联系等基本知识点。历年高考的考查方向很多,包括神经元、突触、反射弧的结构,兴奋在神经纤维、神经元之间的传导特点,兴奋与未兴奋时电荷在神经纤维上的分布,人脑的高级功能,体液调节与神经调节的关系,以及“下丘脑—垂体—相关内分泌腺”的反馈调节和反射弧及兴奋的产生和传导等。

在复习神经调节时,如何把那么多的知识点有机地串起来呢?比较有效的方法是按照“反射→反射弧→过程→机理(兴奋在反射弧中的传导→兴奋在低级神经中枢中的传导→兴奋在高级神经中枢中的传导)→人类特有的神经中枢”这条主线进行归纳,并具体落实到动物的行为、内环境的稳态、人类的活动等内容中,挖掘人体在调节过程中各个环节的因果关系,将静态的个别生理反应变成一种动态的过程。

知识链接1:参与反射活动的神经结构被称为反射弧(见图1)。反射弧包括感受器(感觉神经末梢,感受刺激产生兴奋),传入神经(将兴奋传向中枢),神经中枢(对刺激进行分析和综合),传出神经(将兴奋传到效应器)和效应器(运动神经末梢和其支配的肌肉或腺体,产生相应的活动)。

图1

知识链接2:神经系统的结构和功能

结构名称 主要神经中枢 功能

脑 大脑 语言中枢、躯体运动中枢、躯体感觉中枢、视觉中枢、听觉中枢等 具有感知、控制躯体的运动,语言、学习、记忆和思维等方面的高级功能

小脑 维持身体平衡的中枢 维持身体平衡

脑干 呼吸中枢、心血管运动中枢 调节呼吸、心血管运动

下丘脑 体温调节中枢、水盐平衡调节中枢、血糖调节中枢等 调节体温、水盐平衡、血糖平衡等

脊 髓 调节躯体运动的低级中枢 受大脑的控制

【基本例题】如图2是膝跳反射的结构示意图,下列相关描述正确的是( )

A.a、脊髓、b、c四种结构构成了完整的反射弧

B.在d处施加任一强度的刺激,都将引起膝跳反射

C.膝跳反射发生时兴奋将沿c→b→a的方向传导

D.b处的结构决定了兴奋只能向单一方向传递

解析:由题图可知a是传入神经,b是突触,c是传出神经,而反射弧是由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器组成,故A错。刺激只有达到一定强度才会引起兴奋,发生反射活动,故B错。兴奋只能由传入神经(a)传到传出神经,故C错。b是突触,由于递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,故兴奋在反射弧内(或神经元之间)只能向单一方向传递,故D正确。

答案:D

【归纳总结】反射弧中传入神经和传出神经的判断。

(1)根据是否具有神经节判断:有神经节的是传入神经。

(2)根据脊髓灰质内突触结构判断:图示中与“ ”相连的为传入神经,与“ ”相连的为传出神经。

(3)根据脊髓灰质结构判断:与前角(膨大部分)相连的为传出神经,与后角(狭窄部分)相连的为传入神经。

难点一:兴奋在神经纤维上传导和突触间传递

【例1】已知神经细胞膜两侧离子分布不平衡是一种常态现象,细胞不受刺激时,膜外有较多的正电荷,而膜内则相反,如图3所示。如果在电极a的左侧给一适当刺激,此时膜内外会产生相关的电流,则膜外与膜内电流方向为( )

图3

A.膜外b→a;膜内a→b

B.膜外b→a;膜内b→a

C.膜外a→b;膜内a→b

D.膜外a→b;膜内b→a

解析:神经纤维上兴奋的传导方向与细胞膜内的电流方向相同,与细胞膜外的电流方向相反。此图中神经冲动的传导方向是从a到b,膜内电流方向也是从a到b,膜外电流方向是从b到a。

答案:A

【名师点拨】在膜外,兴奋传导方向与局部电流方向相反。在膜内,兴奋传导方向与局部电流方向相同。在一个神经元内有一处受到刺激产生兴奋,迅速传至整个神经元细胞,即在该神经元的任何部位均可测到生物电变化。

【例2】当手被尖锐的物体刺痛时,手先缩回来,后产生痛觉。为解释此现象,某同学绘制如图4所示的缩手反射的反射弧结构,方框甲、乙代表神经中枢。对此生理过程的分析正确的是( )

A.图中A为感受器,E为效应器

B.未被尖锐的物体刺痛时,神经纤维A处的电位分布是膜内为正电位,膜外为负电位

C.痛觉在图中的方框乙处形成

D.由甲发出的传出神经纤维末端释放的神经递质只能引起乙的兴奋

解析:根据图示可判断A为感受器,E为效应器;神经纤维未受刺激时膜内为负电位,膜外为正电位;根据甲、乙两神经中枢的调节关系(痛觉在大脑皮层中形成,与传入神经相连,而缩手反射中枢在脊髓,与效应器相连,故甲调控乙),可以判断甲为高级神经中枢(大脑皮层),产生痛觉,而乙为低级神经中枢(脊髓);神经纤维末端释放的神经递质可以引起下一个神经元兴奋或抑制。

答案:A

【名师点拨】(1)神经递质释放方式为胞吐,体现了生物膜的结构特点——流动性。递质被突触后膜上的受体(糖蛋白)识别,其作用效果有两种:促进或抑制。

(2)递质的去向:神经递质发生效应后,就会被酶破坏而失活,或被移走而迅速停止作用。

(3)在一个反射活动的完成过程中,同时存在兴奋在神经纤维上传导和神经元之间的传递,突触数量的多少决定着该反射活动所需时间的长短。

难点二:电位测量的方法及其生理学原理

【例3】图5表示神经纤维上某点受到刺激后对膜外电位的测量,图6表示神经纤维某部位在受到一次刺激前后膜内外的电位变化。相关叙述错误的是( )

图5                      图6

A.图5中在图示部位给予一刺激后,电流计指针偏转2次

B.将图5电流计电极一个置于膜内,一个置于膜外,不给予刺激时指针也能偏转

C.图5中神经纤维在未受到刺激时,电流计测得的电位为图6中的A点所示的电位即-60毫伏

D.图6的C处为反极化状态,此时膜外为负电位,膜内为正电位,这是Na+内流所致

解析:图5中在图示部位给予刺激后,因为电流计的两个电极处不同时兴奋,所以两个电极之间会出现两次电位变化,导致指针偏转2次;如果将两个电极置于膜两侧,因为在静息状态下膜内外存在电位差,所以也会导致指针偏转;图5中电流计的两个电极均位于膜外,在神经纤维未受到刺激时,电流计的两个电极处都为正电位,指针不偏转,不能测到电位变化;神经纤维某部位在受到一次刺激后,产生动作电位,由于Na+内流,导致膜外负电位,膜内正电位,此时为反极化状态。

答案:C

【名师点拨】电位差变化的测量方法总结。

测量方法 测量图解 测量结果

电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧

电表两极均置于神经纤维膜的外侧

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