Question

【題目】科學家發現，單獨培養的大鼠神經元能形成自突觸（見圖甲）。用電極刺激這些自突觸神經元的胞體可引起興奮，其電位變化結果如圖乙所示。請回答下列問題：

（1）_____________________是神經元產生和維持-68mV膜電位的主要原因。

（2）胞體受刺激后，電位變化出現第一個峰值的原因是_________________使興奮部位膜內側陽離子濃度高于膜外側。此時產生的興奮沿神經纖維傳導至軸突側支的突觸小體，引起突觸小體內的突觸小泡將神經遞質釋放到突觸間隙，神經遞質與胞體膜（突觸后膜）上_____________結合，引發新的神經沖動，產生第二個峰值。

（3）谷氨酸也是一種神經遞質，與突觸后膜受體結合后，能使帶正電的離子進入神經元，導致其興奮。利用谷氨酸受體抑制劑（結合上述實驗），證明大鼠自突觸神經元的神經遞質是谷氨酸。寫出實驗設計思路并預測實驗結果。

實驗思路：____________________________________________________

預測結果：____________________________________________________

Answer 1

【答案】K+外流 Na+內流 特異性受體 將單獨培養的大鼠自突觸神經元隨機分為A組合B組，用谷氨酸受體抑制劑處理A組神經元，B組神經元不做處理，用電極刺激兩組自突觸神經元胞體，測量其電位變化 A組神經元的第二次電位變化明顯小于B組的（或A組神經元不出現第二次點位變化）

【解析】

興奮傳導和傳遞的過程

1．靜息時，神經細胞膜對鉀離子的通透性大，鉀離子大量外流，形成內負外正的靜息電位；受到刺激后，神經細胞膜的通透性發生改變，對鈉離子的通透性增大，鈉離子內流，形成內正外負的動作電位。興奮部位和非興奮部位形成電位差，產生局部電流，興奮就以電信號的形式傳遞下去。

2．興奮在神經元之間需要通過突觸結構進行傳遞，突觸包括突觸前膜、突觸間隙、突觸后膜，其具體的傳遞過程為：興奮以電流的形式傳導到軸突末梢時，突觸小泡釋放遞質（化學信號），遞質作用于突觸后膜，引起突觸后膜產生膜電位（電信號），從而將興奮傳遞到下一個神經元。

（1）圖中-68mV電位是神經細胞的靜息電位，K+外流是神經元靜息電位的產生和維持的主要原因。此時膜內的Na+濃度比膜外的低。

（2）胞體受刺激后，Na+內流，使細胞膜內側陽離子的濃度高于膜外側，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生同樣的電位變化，依次將興奮沿著神經纖維傳導下去。興奮傳至軸突側支的突觸小體，突觸小體內的突觸小泡將神經遞質釋放到突觸間隙，神經遞質與胞體膜（突觸后膜）上的特異性受體結合，引發新的神經沖動，產生第二個峰值。

（3）題意顯示，谷氨酸是一種興奮性神經遞質，正常情況下能使突觸后膜產生興奮。加入谷氨酸受體抑制劑后，谷氨酸無法與突觸后膜受體結合，導致突觸后膜不產生興奮。

據此設計實驗如下：

將單獨培養的大鼠自突觸神經元隨機分為A組合B組，用谷氨酸受體抑制劑處理A組神經元，B組神經元不做處理，用電極刺激兩組自突觸神經元胞體，測量其電位變化。

實驗結果為：B組神經元的電位變化如圖乙，而A組神經元的電位變化為第二次電位變化明顯變小，甚至不出現第二次電位變化。