Question

【題目】離子的跨膜運(yùn)輸是神經(jīng)興奮傳導(dǎo)與傳遞的基礎(chǔ)。突觸傳遞過程中，前、后膜內(nèi)外離子的移動如下圖所示。

請回答問題：

（1）當(dāng)興奮傳導(dǎo)到突觸前膜時，引起突觸前膜對Na+通透性的變化趨勢為______。在此過程中Na+離子的過膜方式是______。

（2）引起突觸前膜上Ca2+ 通道打開的原因是______。

（3）圖中①至④表示興奮引發(fā)的突觸傳遞過程。圖中過程②表示______。

（4）為研究細(xì)胞外Na+濃度對突觸傳遞的影響，向細(xì)胞外液適度滴加含Na+溶液，當(dāng)神經(jīng)沖動再次傳來時,膜電位變化幅度增大，原因是______。

（5）在突觸部位胞內(nèi)的鈣離子主要來自于胞外。為證明細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度可影響神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量，提出可供實(shí)驗(yàn)的兩套備選方案。

方案一：施加鈣離子通道阻斷劑，然后刺激突觸前神經(jīng)細(xì)胞，檢測神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量。再在該實(shí)驗(yàn)體系中適度增加細(xì)胞外液中的鈣離子濃度，然后刺激突觸前神經(jīng)細(xì)胞，檢測神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量。

方案二：適度增加細(xì)胞外液中的鈣離子濃度，然后刺激突觸前神經(jīng)細(xì)胞，檢測神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量。另取一組實(shí)驗(yàn)材料施加鈣離子通道阻斷劑，然后刺激突觸前神經(jīng)細(xì)胞，檢測神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量。

比較上述兩個方案的優(yōu)劣，并陳述理由 __________。

Answer 1

【答案】突然增加，達(dá)到一定水平后迅速降低（停止） 易化擴(kuò)散/協(xié)助擴(kuò)散 神經(jīng)沖動帶來的膜電位變化 進(jìn)入到胞內(nèi)的鈣離子會促進(jìn)囊泡內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙 膜兩側(cè)鈉離子濃度差增加，過膜的鈉離子數(shù)目增加 方案二優(yōu)于方案一

方案一：施加鈣離子通道阻斷劑后，然后刺激突觸前神經(jīng)細(xì)胞，檢測神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量，能夠反映細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度較低時對神經(jīng)遞質(zhì)釋放的影響。而在鈣離子通道阻斷劑存在的條件下，增加細(xì)胞外液的鈣離子濃度無法改變細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度，不能反映細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度較高時對神經(jīng)遞質(zhì)釋放的影響。因此實(shí)驗(yàn)方案有缺陷。

方案二：能反映細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度較高和較低時分別對神經(jīng)遞質(zhì)釋放的影響。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)較全面，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較明確

【解析】

據(jù)圖分析，興奮傳導(dǎo)至突觸小體時，引起鈉離子通道的開放，使鈉離子內(nèi)流引起膜電位變化。進(jìn)而導(dǎo)致鈣離子通道打開鈣離子內(nèi)流，細(xì)胞內(nèi)鈣離子增多促進(jìn)突觸小泡與突觸前膜融合向突觸間隙釋放神經(jīng)遞質(zhì)。神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體分子結(jié)合使鈉離子通道打開，引起下一神經(jīng)元興奮。

（1）Na+通道的開閉是十分迅速的，興奮傳來時迅速打開，傳過后又會迅速關(guān)閉。從圖中可知鈉離子的運(yùn)輸不消耗能量，但利用了載體。說明運(yùn)輸方式應(yīng)當(dāng)為協(xié)助擴(kuò)散。

（2）鈉離子內(nèi)流會引起膜電位變化，之后發(fā)生鈣離子內(nèi)流。所以引起鈣離子通道打開的是膜電位變化。

（3）據(jù)分析可知過程②表示突觸小泡與突觸前膜融合，向外釋放遞質(zhì)。

（4）鈉離子內(nèi)流的動力是鈉離子的濃度差。細(xì)胞外液納離子濃度增大，濃度差變大。單位時間內(nèi)流的鈉離子增多，膜電位變化幅度增大。

（5）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度可影響神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量。為了充分證明該結(jié)論，需要高鈣離子和低鈣離子兩組。施加鈣離子通道阻斷劑可以使進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的鈣離子減少，增加細(xì)胞外液中的鈣離子濃度可以使進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的鈣離子增多。但如果先使用了鈣離子通道阻斷劑，則增大細(xì)胞外液中的鈣離子濃度是無作用的。