◎王红芳
神经调节作为动物生命活动调节的重要机制是历年高考命题的热点和亮点。这一模块试题整体难度不大,考查点比较基础,有些试题巧妙采用新情境,结合曲线图、实验等形式考查,令人耳目一新。年年岁岁“题”相似,岁岁年年“问”不同。如何准确解读试题,有效提取信息,提升学生综合分析问题的能力呢?
1.以模式图为标准,在变化的场景中把握关键 神经调节的基本方式是反射,结构基础是反射弧。试题大都结合反射弧的结构图,多侧重考查某一过程是否属于反射,或以实验形式考查反射弧的完整性,或以反射弧为载体综合考查兴奋在神经纤维上的传导和突触间的传递等。
如2012新课标全国卷第30题给出肺牵张反射示意图,对反射弧的组成、分级调节机制、突触的基本结构进行了考察。2014四川理综第8题以某人行走时,足部突然受到伤害性刺激,迅速抬脚为背景,给出相关示意图进行考察。
解决上述问题的关键之一就是传入神经的判断,通过对教材中反射弧模式图的全面分析,可根据是否有神经节、脊髓灰质结构、突触结构及切断实验法判断,问题迎刃而解。
据此也能迅速判断兴奋在反射弧中的传导也是单向的,即只由传入神经传入,传出神经传出。
并进一步简化为所示模型:
a表示传入神经,b表示神经中枢,c表示传出神经。当情境转换时,学生也能轻松应对。
神经元之间的环状联系也是命题的关注点。如2009宁夏第30题,如图,神经元①、②、③都是兴奋性神经元,且这些神经元兴奋时都可以引起下一级神经元或肌细胞的兴奋。和神经细胞一样,肌肉细胞在受到适宜的刺激后,也能引起细胞膜电位的变化。图中B处表示神经肌肉接头,其结构和功能与突触类似。若在A处给予一个适宜刺激,在 C 处______(能、不能)记录到膜电位的变化,原因是_________。
解析:神经元之间的传递可以从一个神经元的轴突传到下一个神经元的细胞体.因此,兴奋从A处传到神经元③,再传到神经元①,故在C处能测到膜电位的变化。
2.结合实验设计,验证兴奋传导方向
2.1 验证冲动在神经纤维上的传导
方法设计:电刺激图①处,观察A的变化,同时测量②处的电位有无变化。
结果分析:若A有反应,且②处电位改变,说明冲动在神经纤维上的传导是双向的。
2.2 验证冲动在神经元之间的传递
方法设计:先电刺激图①处,测量③处电位变化;再电刺激③处,测量①处电位变化。
结果分析:只有刺激③处,测量①处电位发生变化,说明冲动在神经元间的传递是单向的。
2.3 突触传递异常分析
凡是能够影响递质合成、释放、与突触后膜上特异性受体结合,以及递质消除等过程的因素,都能影响其兴奋的传递。
(1)正常情况下:神经递质与突触后膜上的受体结合引起突触后膜兴奋或抑制后,立即被相应酶分解而失活,或被移走而迅速停止作用,以提高调节作用的准确性。
(2)异常情况:
①若某种有毒物质将分解神经递质的相应酶变性失活,则突触后膜会持续兴奋或抑制。
②若突触后膜上受体位置被某种有毒物质占据,则神经递质不能与之结合,突触后膜不会产生电位变化,阻断信息传递。
(3)药物或的有毒有害物质作用于突触从而阻断兴奋的传递,可能的原因:阻止递质的合成或释放;使递质失活;与神经递质争夺受体。
2.4 误区辨析
(1)误认为只要效应器有反应就是反射。反射的完成需要完整的反射弧。若反射弧结构不完整,进行人为刺激时,尽管能够引起效应器的活动,但不属于反射。
(2)误认为只要有刺激就可引起反射。反射的进行需要接受适宜强度的刺激。
(3)误认为反射活动所需时间长短与刺激时间长短有关。在一个反射活动的完成过程中,突触数量的多少决定着该反射活动所需时间的长短。
(4)误认为条件反射可以不需要大脑皮层参与。条件反射的完成必须有大脑皮层参与。
1.静息电位和动作电位的产生机制分析 离体神经纤维某一部位受到适当刺激时,受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化,产生神经冲动。如图表示该部位受刺激前后,膜两侧电位差的变化。分析如下:
ab段:静息电位,外正内负。细胞膜内外离子分布不均和未受刺激时膜主要对K+有通透性是细胞膜两侧电位保持内负外正的基础。主要是K+顺浓度梯度以协助扩散方式外流的结果。
bc段和cd段:动作电位产生过程。主要是Na+顺浓度梯度以协助扩散方式内流的结果。
de段:主要是K+顺浓度梯度以协助扩散方式外流的结果。
ef段:静息电位的恢复,通过钠钾泵,逆浓度梯度以主动运输方式泵出 Na+、泵入 K+。
注意:图中每一个点都发生着离子交换,但不同时期交换的主要离子不同。无论静息电位还是动作电位,细胞膜外的Na+都高于膜内。
2.归类影响膜电位变化的因素
2.1 外界溶液中的Na+浓度影响动作电位的峰值
例2.(2009·山东卷)下图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。下列描述错误的是(C)
A.曲线a代表正常海水中膜电位的变化
B.两种海水中神经纤维的静息电位相同
C.低Na+海水中神经纤维静息时,膜内Na+浓度高于膜外
D.正常海水中神经纤维受刺激时,膜外Na+浓度高于膜内
解析:本题通过图示的方式显示了钠离子的内流引发了动作电位的原理。未刺激时电位相同,所以两种海水中神经纤维的静息电位相同,B正确。在两种海水中,均是膜外的Na+浓度高于膜内,只是在正常海水中,膜外和膜内的Na+浓度差较低,Na+海水中的大。所以D正确,C错误。在受到刺激后,由于正常海水中膜外和膜内的Na+浓度差较大,所以钠离子迅速内流引发较大的动作电位,对应于曲线a,所以曲线a代表正常海水中膜电位的变化,A正确。
2.2 离子通道阻断剂影响动作电位的峰值
动作电位的形成与Na+内流有关,Na+内流借助Na+通道。如果阻断剂阻断或部分阻断Na+通道,会导致不能产生动作电位或动作电位峰值降低。
2.3 不同类型神经递质影响膜电位变化曲线
兴奋性神经递质提高突触后膜对Na+的通透性,抑制性神经递质造成突触后膜上Cl-通道开放,引起Cl-内流,使突触后膜外正内负的电位差进一步增大,使突触后膜处于抑制状态。
分析以下3图:
图甲:细胞膜内外电流计指针偏转方向
①静息电位时,膜外为正电位,膜内为负电位,指针向右偏转。
②动作电位时,膜内为正电位,膜外为负电位,指针向左偏转。
图乙:在神经纤维上
a.刺激a点,b点先兴奋,d点后兴奋,电流计发生两次方向相反的偏转。
b.刺激c点(bc=cd),b点和d点同时兴奋,电流计不发生偏转。
图丙:在神经元之间
a.刺激b点,由于兴奋在突触间的传导速度小于在神经纤维上的传导速度,a点先兴奋,d点后兴奋,电流计发生两次方向相反的偏转。
b.刺激c点,兴奋不能传至a,a点不兴奋,d点可兴奋,电流计只发生一次偏转。
总之,不论兴奋是在神经纤维上的传导,还是在神经元之间的传递,引起电流计指针偏转的根本原因都是两电极接触处电位变化的次序。电流计指针偏转方向与膜电位变化次序是同步的,即哪一电极接触处先发生电位变化,电流计指针先偏转到哪一侧;如果两电极接触处同时发生电位变化,则指针不偏转;如果只有一电极接触处发生电位变化,则指针只偏向一侧。
将神经系统对内分泌功能调节的三种方式,整合如图1。
据图分析激素分泌调节的三种类型:
(1)甲状腺激素、性激素等的分泌调节属于甲类型。
(2)抗利尿激素的分泌调节属于乙类型,即由下丘脑合成,垂体释放。
(3)胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等的分泌调节属于丙类型。
认识神经调节和体液调节的关系,加深对神经——体液——免疫调节网络的理解,转换为图2,以内环境稳态调节中涉及三种“信息分子”为线索从其来源及靶细胞或作用部位进行归纳,进而应对不同类型的试题。
通过上述分析、整合,学生懂得看图说话,学会以图解文,熟练图图转换与组合,在新情境中能从题干中寻找相应信息并完成知识迁移,提升实验与探究能力、获取信息的能力、分析与综合等能力,大大提高解题效率。