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14.兴奋性是指细胞接受刺激产生兴奋的能力。为探究不同缺氧时间对中枢神经细胞兴奋性的影响,研究人员先将体外培养的大鼠海马神经细胞置于含氧培养液中,测定单细胞的静息电位和阈强度(引发神经冲动的最小电刺激强度),之后再将其置于无氧培养液中,于不同时间点重复上述测定,结果如图所示。请回答:
(1)本实验的自变量是________。
(2)静息电位水平是影响细胞兴奋性水平的因素之一,图中静息电位数值是以细胞膜的________侧为参照,并将该侧电位水平定义为0 mV。据图分析,当静息电位由-60 mV变为-65 mV时,神经细胞的兴奋性水平________。
(3)在缺氧处理20 min时,给予细胞25 pA强度的单个电刺激,________(能/不能)记录到神经冲动,判断理由是_________________。
(4)在含氧培养液中,细胞内ATP主要在________合成。在无氧培养液中,细胞内ATP含量逐渐减少,对细胞通过________方式跨膜转运离子产生影响,这是缺氧引起神经细胞兴奋性改变的可能机制之一。
解析 (1)本实验的目的是探究不同缺氧时间对中枢神经细胞兴奋性的影响,据之可判断自变量是缺氧时间。(2)静息电位时,该细胞膜两侧的电位表现为外正内负,由曲线图可知静息电位为负值,说明图中静息电位数值是以细胞膜的外侧为参照的;结合题干中关于兴奋性的定义可知,当静息电位由-60 mV变为-65 mV时,细胞产生兴奋的能力降低,该神经细胞的兴奋性水平降低。(3)在缺氧时间为20 min时,要引发神经冲动的最小电刺激强度(即阈强度)大于25 pA,因此,如果给予细胞25 pA强度的单个电刺激,不能记录到神经冲动。(4)在含氧培养液中,细胞进行有氧呼吸,产生ATP最多的是第三阶段,其场所是线粒体内膜;在跨膜运输方式中主动运输需要消耗能量,因此当细胞在无氧培养液中,ATP的产生量逐渐减少时,通过主动运输方式跨膜转运离子的过程会受到影响。
答案 (1)缺氧时间
(2)外 降低
(3)不能 刺激强度低于阈强度
(4)线粒体(或线粒体内膜) 主动运输