Question

为了研究高等动物的学习、记忆功能与海马脑区（H区）的关系，科学家通过电刺激实验发现：如果在H区的传入纤维上施加100次/秒、持续1秒的强刺激（HFS），在刺激后几小时之内，只要再施加单次强刺激，突触后膜的电位变化都会比未受过HFS处理时高2~3倍。研究者认为是HFS使H区神经细胞产生了“记忆”，图为这一现象可能的机制。请回答下列问题：

（1）图中传入神经末梢释放谷氨酸的方式是_____，图示的兴奋传递过程体现了细胞膜的______功能。

（2）如图所示，突触后膜上的A受体的功能是_______。N受体被激活后，Ca²⁺会以______方式进入胞内。Ca²⁺与钙调蛋白共同作用，使C酶的______发生改变，C酶被激活。

（3）为验证图中所示机制，研究者开展了大量工作，如：

①对小鼠H区传入纤维施以HFS，休息30分钟后，检测到H区神经细胞的A受体总量无明显变化，而细胞膜上的A受体数量明显增加。该结果为图中的________（填图中序号）过程提供了实验证据。

②图中A受体胞内肽段（T）被C酶磷酸化后，A受体活性增强，为证实A受体的磷酸化位点位于T上，需将一种短肽导入H区神经细胞内，以干扰C酶对T的磷酸化，其中，实验组和对照组所用短肽分别应与T的氨基酸_______。

A．数目不同序列不同    B．数目相同序列相反    C．数目相同序列相同

③为验证T的磷酸化能增强神经细胞对刺激的“记忆”这一假设，将T的磷酸化位点发生突变的一组小鼠，用HFS处理H区传入纤维，30分钟后检测H区神经细胞突触后膜A受体能否磷酸化，并检测突触后膜的电位变化。请对该实验方案加以完善：______。

Answer

胞吐 控制物质进出细胞和进行细胞间信息交流 作为受体识别谷氨酸和作为Na+通道 协助扩散 空间结构 Ⅱ C、B 应补充一组对未突变小鼠同样处理的对照实验

【解析】

依题意和分析题图：传入神经末梢释放的谷氨酸与突触后膜上的A受体结合后引起Na+通过A受体进入海马脑神经细胞内，谷氨酸与突触后膜上的N受体结合后引起Ca2+以协助扩散的方式通过N受体进入海马脑神经细胞内，说明谷氨酸是一种神经递质。进入海马脑神经细胞内的Ca2+与钙调蛋白结合后C酶被激活。激活的C酶促进了A受体胞内肽段（T）转变为A受体的Ⅱ过程，进而使细胞膜上的A受体数量增加，由此推知：H区神经细胞产生“记忆”可能是A受体在细胞膜上的数量增多所致。

(1)分析图示可知：谷氨酸是一种神经递质，神经递质是以胞吐的方式由突触前膜释放，经扩散通过突触间隙与突触后膜上的受体结合，引发突触后膜电位变化，因此图示的兴奋传递过程体现了细胞膜的控制物质进出细胞和进行细胞间信息交流的功能。

(2) 由图可知：谷氨酸与突触后膜上的A受体结合后引起Na+通过A受体进入海马脑神经细胞内，说明突触后膜上的A受体的功能是作为受体识别谷氨酸和作为Na+通道。N受体被激活后，Ca2+进入胞内是从高浓度一侧到达低浓度一侧，需要载体协助，不消耗ATP，其方式为协助扩散。Ca2+与钙调蛋白结合后共同作用，使C酶的空间结构发生改变，C酶被激活。

(3) ①对小鼠H区传入纤维施以HFS，休息30分钟后，检测到H区神经细胞的A受体总量无明显变化，而细胞膜上的A受体数量明显增加，据此分析图示可知：说明有较多的A受体胞内肽段（T）通过Ⅱ过程转变成了A受体。

②依题意可知：实验的目的是证实A受体的磷酸化位点位于T上，自变量为短肽，导入实验组的短肽含有磷酸化位点，导入对照组的短肽不含有磷酸化位点，因此实验组所用短肽应与T的氨基酸数目相同序列相同，对照组所用短肽应与T的氨基酸数目相同序列相反，分别与C、B选项的内容相对应。

③为验证T的磷酸化能增强神经细胞对刺激的“记忆”这一假设，自变量为实验小鼠是否发生了T的磷酸化位点发生突变。将T的磷酸化位点发生突变的一组小鼠，用HFS处理H区传入纤维，30分钟后检测H区神经细胞突触后膜A受体能否磷酸化，并检测突触后膜的电位变化，这是对实验组的处理和检测，因此还应补充一组对未突变小鼠同样处理的对照实验。