1 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
興奮由神經(jīng)向肌肉的傳遞是通過神經(jīng)肌肉接點(diǎn)裝置(即神經(jīng)—肌肉突觸)得以實(shí)現(xiàn)的。神經(jīng)肌肉接點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元軸突末梢在骨骼肌肌纖維上的接觸點(diǎn)。根據(jù)電子顯微鏡觀察,特化的神經(jīng)細(xì)胞軸突膜和肌細(xì)胞膜分別是神經(jīng)—肌肉突觸的突觸前膜和突觸后膜,二者之間的間隙為突觸間隙(如圖1)。在突觸前膜所在的突觸小體中有大量的突觸小泡,里面含有神經(jīng)肌肉傳遞的遞質(zhì)──乙酰膽堿(ACh)。
2 傳遞過程
神經(jīng)-肌肉突觸上興奮傳遞的過程與神經(jīng)細(xì)胞間興奮傳遞的過程類似:當(dāng)興奮傳至突觸前膜時(shí),其產(chǎn)生動(dòng)作電位使膜的Ca2+通道開放,引起Ca2+內(nèi)流,從而使突觸小泡與突觸前膜融合破裂,將ACh釋放到突觸間隙,ACh與突觸后膜上的受體結(jié)合,使之發(fā)生變構(gòu),開放Na+、K+通道,導(dǎo)致Na+內(nèi)流、K+外流,最終使肌細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位(肌細(xì)胞受刺激前后膜內(nèi)外的電位變化和神經(jīng)纖維的電位變化一樣),引起收縮。這樣,興奮就單向地從運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元傳至肌纖維。
3 考點(diǎn)動(dòng)態(tài)
3.1 神經(jīng)—肌肉突觸的回避考查
神經(jīng)調(diào)節(jié),尤其是神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維和神經(jīng)元之間的傳導(dǎo),一直是高考的核心考點(diǎn)。前些年高考反復(fù)考查了反射弧中神經(jīng)突觸的結(jié)構(gòu)和傳遞機(jī)制。實(shí)際上,在反射弧結(jié)構(gòu)中,傳出神經(jīng)末梢與效應(yīng)器之間的連接為神經(jīng)—肌肉突觸,但2008年以前的高考一直回避了相關(guān)問題的考查。
例1(2008年海南卷第23題) 圖1是當(dāng)A接受一定強(qiáng)度刺激后引起F收縮過程的示意圖。圖2為 圖1中D結(jié)構(gòu)的放大示意圖。請(qǐng)回答:
⑵神經(jīng)纖維B在A中的細(xì)小分枝叫做 。用針刺A時(shí),引起F收縮的現(xiàn)象被稱為 。針刺引起疼痛,產(chǎn)生痛覺的部位是 。
答案:⑵感受器(感覺神經(jīng)末梢) 反射 大腦皮層。
解析:神經(jīng)纖維末端的細(xì)小分枝叫神經(jīng)末梢,感覺神經(jīng)末梢及其周圍其他結(jié)構(gòu)共同組成感受器;感受器可以感受外界刺激,產(chǎn)生興奮并通過反射弧引起反射活動(dòng);任何感覺的產(chǎn)生都在大腦皮層。
例2(2006年天津卷第6題) 某種藥物可以阻斷蟾蜍屈肌反射活動(dòng)。下圖為該反射弧的模式圖。A、B為神經(jīng)纖維上的實(shí)驗(yàn)位點(diǎn),C為突觸間隙。下列實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,能夠證明這種藥物“在神經(jīng)系統(tǒng)中僅對(duì)神經(jīng)細(xì)胞間的興奮傳遞有阻斷作用”的是
①將藥物放在A,刺激B,肌肉收縮 ②將藥物放在B,刺激A,肌肉收縮
③將藥物放在C,刺激B,肌肉不收縮 ④將藥物放在C,刺激A,肌肉收縮
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
答案:A
解析:突觸的結(jié)構(gòu)決定了反射弧結(jié)構(gòu)中的興奮總是沿“感受器→傳入神經(jīng)→神經(jīng)中樞→傳出神經(jīng)→效應(yīng)器”單向傳遞的。A點(diǎn)與效應(yīng)器之間不需要經(jīng)過突觸傳導(dǎo),所以刺激A點(diǎn),都會(huì)引起肌肉收縮,與該藥物無關(guān)。而B點(diǎn)到效應(yīng)器之間必須經(jīng)過突觸傳導(dǎo),將藥物放在C點(diǎn)(突觸間隙),刺激B點(diǎn)肌肉不收縮,而將藥物放在A點(diǎn)(神經(jīng)纖維),則不影響B(tài)點(diǎn)到效應(yīng)器的傳導(dǎo),說明此種藥物“在神經(jīng)系統(tǒng)中僅對(duì)神經(jīng)細(xì)胞間的興奮傳遞有阻斷作用”。
3.2 神經(jīng)—肌肉突觸的獨(dú)立考查
自2008年以來,神經(jīng)—肌肉突觸的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和傳遞機(jī)制經(jīng)常作為題干信息,借以考查考生獲取信息、分析推理及解決實(shí)際問題的能力。
例3(2008年全國(guó)卷Ⅰ第30題第Ⅱ部分) 肌肉受到刺激會(huì)收縮,肌肉受刺激前后肌細(xì)胞膜內(nèi)外的電位變化和神經(jīng)纖維的電位變化一樣。現(xiàn)取兩個(gè)新鮮的神經(jīng)-肌肉標(biāo)本,將左側(cè)標(biāo)本的神經(jīng)搭在右側(cè)標(biāo)本的肌肉上,此時(shí)神經(jīng)纖維與肌肉細(xì)胞相連接(實(shí)驗(yàn)期間用生理鹽水濕潤(rùn)標(biāo)本),如圖4所示。圖中②、④指的是神經(jīng)纖維與肌細(xì)胞之間的接頭,此接頭與突觸結(jié)構(gòu)類似。刺激①可引起右肌肉收縮,左肌肉也隨之收縮。請(qǐng)回答:
⑵右肌肉興奮時(shí),其細(xì)胞膜內(nèi)外形成的 電流會(huì)對(duì)③的神經(jīng)纖維產(chǎn)生 作用,從而引起③的神經(jīng)纖維興奮。
⑶直接刺激③會(huì)引起收縮的肌肉是 。
答案:⑵局部 刺激⑶左肌肉和右肌肉。
解析:“②、④指的是神經(jīng)纖維與肌細(xì)胞之間的接頭,此接頭與突觸結(jié)構(gòu)類似。刺激①可引起右肌肉收縮,左肌肉也隨之收縮!闭f明僅僅②、④處類似突觸連接,且傳遞方向由神經(jīng)纖維傳至肌肉;而兩個(gè)標(biāo)本之間的連接不是突觸連接;“實(shí)驗(yàn)期間用生理鹽水濕潤(rùn)標(biāo)本”說明搭在一起的兩個(gè)標(biāo)本已通過生理鹽水連成一個(gè)整體,信號(hào)可以雙向傳導(dǎo);“肌肉受到刺激前后肌細(xì)胞膜內(nèi)外的電位變化和神經(jīng)纖維的電位變化一樣!闭f明肌肉細(xì)胞和神經(jīng)纖維受到一定的刺激,均會(huì)產(chǎn)生興奮,且膜內(nèi)外電位變化相同;故刺激③處神經(jīng)纖維,產(chǎn)生的興奮電位變化同樣也可引起右側(cè)肌肉細(xì)胞產(chǎn)生電位差,進(jìn)而引起右肌肉收縮。
例4(2009年重慶卷第30題第Ⅱ部分) 圖5是反射弧結(jié)構(gòu)模式圖,a、b分別是放置在傳出神經(jīng)和骨骼肌上的電極,用于刺激神經(jīng)和骨骼。籧是放置在傳出神經(jīng)上的電位計(jì),用于記錄神經(jīng)興奮電位;d為神經(jīng)與肌細(xì)胞接頭部位,是一種突觸。
⑵用b刺激骨骼肌, (能活不能)在c處記錄到電位。
答案:不能
解析:d為神經(jīng)與肌細(xì)胞接頭部位,是一種突觸,其興奮只能從傳出神經(jīng)傳至肌細(xì)胞,而不能由肌細(xì)胞傳至傳出神經(jīng)。故用b刺激骨骼肌,不能在c處記錄到電位。
3.3 神經(jīng)—肌肉突觸與神經(jīng)突觸的混合考查
有了2008年全國(guó)卷Ⅰ的鋪墊,這兩年全國(guó)各地的高考題很自然地將神經(jīng)—肌肉突觸與神經(jīng)突觸綜合到一起,甚至簡(jiǎn)化了神經(jīng)—肌肉突觸的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和傳遞機(jī)制的信息介紹,考查考生舉一反三的創(chuàng)新能力和探究能力。
例5(2009年遼寧、寧夏卷第30題) 圖6是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖,圖中神經(jīng)元①、②、③都是興奮性神經(jīng)元,且這些神經(jīng)元興奮時(shí)都可以引起下一級(jí)神經(jīng)元或肌細(xì)胞的興奮。和神經(jīng)細(xì)胞一樣,肌肉細(xì)胞在受到適宜的刺激后,也能引起細(xì)胞膜電位的變化。圖中B處表示神經(jīng)肌肉接頭,其結(jié)構(gòu)和功能與突觸類似。請(qǐng)回答:
⑵若給骨骼肌一個(gè)適宜刺激,在A處 (能、不能)記錄到膜電位的變化,原因是 。
⑶若在A處給予一個(gè)適宜刺激,在C處 (能、不能)記錄到膜電位的變化,原因是 。
答案:⑵不能 由肌細(xì)胞產(chǎn)生的興奮在神經(jīng)肌肉接頭處不能逆向傳遞⑶能 興奮從A處傳到神經(jīng)元③,再傳到神經(jīng)元①,故在C處能測(cè)到膜電位的變化。
解析 圖中三個(gè)神經(jīng)元之間的連接為神經(jīng)突觸,B處表示神經(jīng)肌肉接頭,其結(jié)構(gòu)和功能與突觸類似。肌細(xì)胞產(chǎn)生的興奮只能單向地從從運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元傳至骨骼肌細(xì)胞,所以給骨骼肌一個(gè)適宜刺激,在A處不能記錄到膜電位的變化;而興奮可以從A處傳到神經(jīng)元③,再傳到神經(jīng)元①,故在C處能測(cè)到膜電位的變化。
例6(2010年安徽卷第30題) 圖7為神經(jīng)-肌肉連接示意圖。C1、C2表示免疫細(xì)胞,黑點(diǎn)(●)表示神經(jīng)元胞體,①~⑦表示神經(jīng)纖維。按圖示,肌肉受到刺激不由自主地收縮,神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上出現(xiàn)的順序依次為_______(填①~⑦編號(hào))。大腦感覺到肌肉受到刺激。其信號(hào)(神經(jīng)沖動(dòng))在神經(jīng)纖維上出現(xiàn)的順序依次為______(填①~⑦編號(hào))。
答案:④⑤⑥ ③②①
解析:“肌肉受到刺激不由自主地收縮”說明神經(jīng)沖動(dòng)不經(jīng)過大腦,肌肉既有傳入神經(jīng)支配(④⑤所在的神經(jīng)元),又和傳出神經(jīng)相連(⑥所在的神經(jīng)元),由突觸傳遞的單向性可知,神經(jīng)沖動(dòng)沿此反射弧在神經(jīng)纖維上出現(xiàn)的順序依次為④→⑤→⑥;“大腦感覺到肌肉受到刺激”說明神經(jīng)沖動(dòng)傳向大腦,其信號(hào)(神經(jīng)沖動(dòng))在神經(jīng)纖維上出現(xiàn)的順序依次為③→②→①。
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