生物学:神经元和动作电位

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例子问题

例子问题12:动作电位与突触生物学

在人类中,神经冲动是通过钠离子和钾离子通道的协调作用来传递的。这些通道以特定的顺序打开,允许膜电位沿轴突的长度发生定向变化。

图1描述了细胞膜的单个磷脂层,以及对动作电位传播很重要的三个跨膜通道。

无标题的

在神经元中的任何电压敏感通道因邻近去极化而打开之前,静息膜电位是怎样的?

可能的答案:

它最接近钠平衡势,因为存在钾泄漏通道。

它最接近钾平衡势,因为存在钠泄漏通道。

它正好在钠和钾平衡势之间。

它最接近钾平衡势,因为存在钾泄漏通道。

它最接近钠平衡势,因为存在钠泄漏通道。

正确答案:

它最接近钾平衡势,因为存在钾泄漏通道。

解释

细胞膜上钾离子泄漏通道的存在使得钾离子能使静息细胞膜电位更接近平衡电位而不是钠离子。

平衡势是能完全平衡浓度和电梯度的作用力的电势。细胞质中钾离子浓度高会使钾离子从细胞膜上的渗漏通道向细胞外空间流动,但其内部会产生负电荷。当这个负电荷把钾离子拉回来,足以抵消把钾离子推出去的浓度力时,平衡电位就达到了。

示例问题13:动作电位与突触生物学

在人类中,神经冲动是通过钠离子和钾离子通道的协调作用来传递的。这些通道以特定的顺序打开,允许膜电位沿轴突的长度发生定向变化。

图1描述了细胞膜的单个磷脂层,以及对动作电位传播很重要的三个跨膜通道。

无标题的

标记为“3”的蛋白质是一个主动的运输泵,每当动作电位通过轴突区域时,它就会恢复钠和钾的正常平衡。这个泵最有可能输送什么?

可能的答案:

3个钠离子离开细胞2个钾离子进入细胞

2个钠离子离开细胞2个钾离子进入细胞

2个钠进入细胞,3个钾离开细胞

2个钠离子离开细胞,3个钾离子进入细胞

三个钠离子进入细胞,两个钾离子离开细胞

正确答案:

3个钠离子离开细胞2个钾离子进入细胞

解释

钠钾泵,或Na/K atp酶,是在动作电位后使离子浓度恢复正常的原因。这个泵是带电的,并且是活跃的,利用ATP将三个钠泵出细胞,两个钾泵入细胞。随着钾离子通道的渗漏,细胞内钾离子浓度保持在高水平,钠离子浓度保持在低水平。

问题14:动作电位与突触生物学

在人类中,神经冲动是通过钠离子和钾离子通道的协调作用来传递的。这些通道以特定的顺序打开,允许膜电位沿轴突的长度发生定向变化。

图1描述了细胞膜的单个磷脂层,以及对动作电位传播很重要的三个跨膜通道。

无标题的

不应期是动作电位后的一段时间,如果有另一个刺激存在,神经元无法“重新激活”。

如果蛋白质1是电压门控钠通道,蛋白质2是电压门控钾通道,蛋白质3是泄漏通道,那么哪个通道对绝对不应期的贡献最大?

可能的答案:

泄漏通道,因为它的失效门

钾通道,因为它缺乏激活门

蛋白质3,因为它缺乏失活门

蛋白质2,由于它的激活门

蛋白质1,由于它的失活门

正确答案:

蛋白质1,由于它的失活门

解释

钠通道被灭活,通过它的灭活门,防止刺激在前一个刺激后立即启动动作电位。

在绝对不应期,无论刺激有多强,这都是事实。在相对不应期,神经元可以被刺激,但只能通过非常大的刺激。

例子问题15:动作电位与突触生物学

在人类中,神经冲动是通过钠离子和钾离子通道的协调作用来传递的。这些通道以特定的顺序打开,允许膜电位沿轴突的长度发生定向变化。

图1描述了细胞膜的单个磷脂层,以及对动作电位传播很重要的三个跨膜通道。

无标题的

图1中与轴突相关的细胞体正在积极地接受来自邻近细胞的电输入。下面哪个特性是相邻神经元的突触后电位和突触前动作电位的主要区别?

可能的答案:

突触后电位总是兴奋性的;动作电位总是抑制的

突触后电位是“全有或全无”的;动作电位是分级的

突触后电位总是抑制性的;动作电位总是兴奋性的

突触后电位由钙去极化驱动;动作电位由钠去极化驱动

突触后电位是分级的;动作电位是“全有或全无”

正确答案:

突触后电位是分级的;动作电位是“全有或全无”

解释

突触后电位是分级的,而动作电位是“全或无”的。这意味着电输入从神经细胞的整合点进入得越远,当它到达远处的整合点时,相应的突触后电位就越弱。

通过这种方式,突触后电位可以被总结为强度和距离的函数,而动作电位无论从多远的地方传播,振幅总是相同的。

示例问题21:神经系统和神经组织

心脏含有自节律细胞,它们可以自己产生动作电位。然后这些细胞将动作电位传播到整个心脏,导致心脏收缩。下列哪一种机制可以解释为什么这些细胞能自发地产生动作电位?

可能的答案:

这些细胞没有静息电位

这些电池没有钠钾泵,这使得去极化更快

专门的通道允许钠进入细胞,从而导致去极化

特殊的通道允许钠离子离开细胞,从而导致去极化

正确答案:

专门的通道允许钠进入细胞,从而导致去极化

解释

记住,动作电位始于钠在细胞内的扩散。随着更多的钠进入细胞,更多的电压门控钠通道打开。这导致细胞去极化。随着钠在细胞内的稳定扩散,最终会达到阈值刺激,并产生动作电位。钠离子稳定地扩散到自节律细胞中,从而产生动作电位。

例子问题12:动作电位与突触生物学

在人类中,神经冲动是通过钠离子和钾离子通道的协调作用来传递的。这些通道以特定的顺序打开,允许膜电位沿轴突的长度发生定向变化。

图1描述了细胞膜的单个磷脂层,以及对动作电位传播很重要的三个跨膜通道。

无标题的

树突携带电信号到图1中与轴突相关的神经细胞体。如果这个信号是抑制性的(一种抑制性突触后电位),关于这个信号对细胞的影响,下列哪一项可能是正确的?

可能的答案:

它会使细胞超极化,从而降低发射的难度

它会使细胞去极化,从而降低发射的难度

它会使细胞去极化,使其更难发射

它会使细胞超极化,使其更难发射

它不会改变细胞膜电位,但会使其更难发射

正确答案:

它会使细胞超极化,使其更难发射

解释

抑制性突触后电位(IPSP)驱使突触后细胞膜走向超极化,从而远离触发动作电位所必需的阈值。因此,轴突需要更多的刺激来激发动作电位。

示例问题21:神经系统和神经组织

动作电位沿神经元轴突传递。神经元去极化过程中发生了下列哪一项?

可能的答案:

钠沿着电梯度流入细胞,但与化学梯度相反

钾离子沿电流和化学梯度流入神经元

钠离子沿电流和化学梯度流出神经元

钠离子沿电流和化学梯度流入神经元

正确答案:

钠离子沿电流和化学梯度流入神经元

解释

重要的是要认识到钠在去极化过程中流入神经元。神经元外部的区域相对于神经元内部的区域是电正的,导致细胞的负静息膜电位。这种电位使得带正电荷的钠离子从高浓度的正电荷流向细胞内部的负电荷。因为钠离子从一个带相对正电荷的区域移动到一个带相对负电荷的区域,所以它沿着电梯度流动。

由于钠钾泵的作用,相对于细胞内的钠离子浓度较小,细胞外也有较大浓度的钠离子。这种不平衡在轴突膜上产生了化学梯度。在去极化过程中打开电压门控钠通道使钠离子从高离子浓度流向低离子浓度的化学梯度。

例19:动作电位与突触生物学

下列哪一项正确地将神经元结构与功能配对?

可能的答案:

电压门控钠通道允许钠流入细胞

钾钙泵使膜的静息电位恢复到-70 mV

钠渗漏通道使钠从细胞中被动释放

电压门控钙通道导致去极化

电压门控钾通道主动将钾输出到细胞外

正确答案:

电压门控钠通道允许钠流入细胞

解释

电压门控钙通道不会导致神经元去极化,但对肌肉去极化是不可或缺的。电压门控钠通道负责神经去极化;神经元中没有钠泄露通道,因为这些通道会破坏静息电位。电压门控钾通道主动输入钾,而钠钾泵主动输出钾。没有钾钙泵这种东西。

问题22:神经系统和神经组织

在动作电位中,去极化与以下哪一项有关?

可能的答案:

神经递质的内吞作用

钠离子的流入

电压门控钠离子通道的关闭

膜电位降低

正确答案:

钠离子的流入

解释

在去极化过程中,电压门控钠通道打开并允许钠离子快速涌入。膜电压从静息电位-70 mV上升到35 mV。去极化与神经递质的内吞作用无关。

问题22:神经系统和神经组织

下列哪一项是指动作电位从一个朗维尔节点跳到另一个节点的过程?

可能的答案:

钠钾泵

电位分布

扩散

跳跃式传导

刺激阈值

正确答案:

跳跃式传导

解释

答案是跳跃传导。跳跃传导是用来定义问题中描述的动作电位跳跃过程的术语。其他的可能性,虽然涉及神经系统和它的功能,并不能适当地描述问题的过程。

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