Question

科学家发现，单独培养的大鼠神经元能形成自突触（见图甲）。用电极刺激这些自突触神经元的胞体可引起兴奋，其电位变化结果如图乙所示。请回答下列问题：

（1）_____________________是神经元产生和维持-68mV膜电位的主要原因。

（2）胞体受刺激后，电位变化出现第一个峰值的原因是_________________使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧。此时产生的兴奋沿神经纤维传导至轴突侧支的突触小体，引起突触小体内的突触小泡将神经递质释放到突触间隙，神经递质与胞体膜（突触后膜）上_____________结合，引发新的神经冲动，产生第二个峰值。

（3）谷氨酸也是一种神经递质，与突触后膜受体结合后，能使带正电的离子进入神经元，导致其兴奋。利用谷氨酸受体抑制剂（结合上述实验），证明大鼠自突触神经元的神经递质是谷氨酸。写出实验设计思路并预测实验结果。

实验思路：____________________________________________________

预测结果：____________________________________________________

Answer

K+外流 Na+内流 特异性受体 将单独培养的大鼠自突触神经元随机分为A组合B组，用谷氨酸受体抑制剂处理A组神经元，B组神经元不做处理，用电极刺激两组自突触神经元胞体，测量其电位变化 A组神经元的第二次电位变化明显小于B组的（或A组神经元不出现第二次点位变化）

【解析】

兴奋传导和传递的过程

1．静息时，神经细胞膜对钾离子的通透性大，钾离子大量外流，形成内负外正的静息电位；受到刺激后，神经细胞膜的通透性发生改变，对钠离子的通透性增大，钠离子内流，形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差，产生局部电流，兴奋就以电信号的形式传递下去。

2．兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递，突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜，其具体的传递过程为：兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时，突触小泡释放递质（化学信号），递质作用于突触后膜，引起突触后膜产生膜电位（电信号），从而将兴奋传递到下一个神经元。

（1）图中-68mV电位是神经细胞的静息电位，K+外流是神经元静息电位的产生和维持的主要原因。此时膜内的Na+浓度比膜外的低。

（2）胞体受刺激后，Na+内流，使细胞膜内侧阳离子的浓度高于膜外侧，形成动作电位，与相邻部位形成电位差，从而形成局部电流。局部电流又刺激相近未兴奋部位发生同样的电位变化，依次将兴奋沿着神经纤维传导下去。兴奋传至轴突侧支的突触小体，突触小体内的突触小泡将神经递质释放到突触间隙，神经递质与胞体膜（突触后膜）上的特异性受体结合，引发新的神经冲动，产生第二个峰值。

（3）题意显示，谷氨酸是一种兴奋性神经递质，正常情况下能使突触后膜产生兴奋。加入谷氨酸受体抑制剂后，谷氨酸无法与突触后膜受体结合，导致突触后膜不产生兴奋。

据此设计实验如下：

将单独培养的大鼠自突触神经元随机分为A组合B组，用谷氨酸受体抑制剂处理A组神经元，B组神经元不做处理，用电极刺激两组自突触神经元胞体，测量其电位变化。

实验结果为：B组神经元的电位变化如图乙，而A组神经元的电位变化为第二次电位变化明显变小，甚至不出现第二次电位变化。