(一)细胞的生物电现象 生物电现象是指生物细胞膜在安静状态和活动时伴有的电现象.它与细胞兴奋的产生和传导有着密切的关系.现以神经细胞为例来讨论细胞的生物电现象. 1.静息电位及产生原理 (1)静息电位:细胞膜处于安静状态下.存在于膜内外两侧的电位差.称为静息电位.如下图所示.将两个电极置于安静状态下神经纤维表面任何两点时.示波器屏幕上的光点在等电位线作横向扫描.表示细胞膜表面不存在电位差.但如将两个电极中的一个微电极的尖端刺入膜内.此时示波器屏幕上光点迅速从等电位下降到一定水平继续作横向扫描.显示膜内电位比膜外电位低.表示细胞膜的内外两侧存在着跨膜电位差.此电位差即是静息电位.一般将细胞膜外电位看作零.细胞膜内电位用负值表示. 静息电位测量示意图 A.膜表面无电位差 B.膜内外两侧有电位差 同类细胞的静息电位较恒定.如哺乳类动物神经细胞的静息电位为-70--90mV.安静时.细胞膜两侧这种数值比较稳定的内负外正的状态.称为极化.极化与静息电位都是细胞处于静息状态的标志.以静息电位为准.若膜内电位向负值增大的方向变化.称为超极化,若膜内电位向负值减小的方向变化.称为去极化,细胞发生去极化后向原先的极化方向恢复.称为复极化.从生物电来看.细胞的兴奋和抑制都是以极化为基础.细胞去极化时表现为兴奋.超极化时则表现为抑制. (2)静息电位的产生原理:“离子流学说 认为.生物电产生的前提是细胞膜内外的离子分布和浓度不同.以及在不同生理状态下.细胞膜对各种离子的通透性有差异.据测定.在静息状态下细胞膜内外主要离子分布及膜对离子的通透性见下表. 主要离子 离子浓度 膜内与膜外离子比例 膜对离子通透性 膜内 膜外 Na+ K+ Cl- A- 14 155 8 60 142 5 110 15 1︰10 31︰1 1︰14 4︰l 通透性很小 通透性大 通透性次之 无通透性 在静息状态下.由于膜内外K+存在浓度差和膜对K+有较大的通透性.因而一部分K+顺浓度差向膜外扩散.增加了膜外正电荷,虽然膜内带负电的蛋白质(A-)有随K+外流的倾向.但因膜对A-没有通透性.被阻隔在膜的内侧面.随着K+不断外流.膜外的正电荷逐渐增多.于是膜外电位上升.膜内因负电荷增多而电位下降.这样便使紧靠膜的两侧出现一个外正内负的电位差.这种电位差的存在.使K+的继续外流受到膜外正电场的排斥和膜内负电场的吸引.以致限制了K+的外流.随着电位差的增大.K+外流的阻力也随之增大.最后.当促使K+外流的浓度差和阻止K+外流的电位差所构成的两种互相抬抗的力量相等时.K+的净外流量为0.此时跨膜电位就相当于K+的平衡电位.K+的平衡电位与实际测得的静息电位略有差别.通常比测定值略高.这是由于在静息状态下.膜对Na+也有较小的通透性.有少量Na+顺浓度差向膜内扩散的缘故.简言之.静息电位主要是K+外流所形成的电一化学平衡电位. 2.动作电位及其产生原理 (1)动作电位:细胞膜受到刺激时.在静息电位的基础上发生一次可扩布的电位变化.称为动作电位.动作电位可用上述微电极插入细胞内测量记录下来.在测出静息电位的基础上.给予神经纤维一个有效刺激.此时在示波器屏幕上即显示出一个动作电位.动作电位包括一个上升相和一个下降相.上升相表示膜的去极化过程.此时膜内原有的负电位迅速消失.并进而变为正电位.即由-70--90mV变为+20-+40mV.出现膜两侧电位倒转.整个膜电位变化的幅度可达90-130mV.其超出零电位的部分称为超射.下降相代表膜的复极化过程.是膜内电位从上升相顶端下降到静息电位水平的过程.神经纤维的动作电位.主要部分由于幅度大.时程短.电位波形呈尖峰形.称为峰电位.在峰电位完全恢复到静息电位水平之前.膜两侧还有微小的连续缓慢的电变化.称为后电位.从细胞的生物电角度来看.动作电位与兴奋两者是同义语.而兴奋性是指细胞或组织产生动作电位的能力.动作电位一旦产生.细胞的兴奋性也相应发生一系列改变.从时程上来说.峰电位相当于细胞的绝对不应期,后电位的前段相当于相对不应期和超常期,后电位的后段相当于低常期.膜电位恢复到静息电位水平.兴奋性也就恢复正常. (2)动作电位的引起及产生原理:细胞膜受到刺激后.首先是该部位细胞膜上Na+通道少量开放.膜对Na+的通透性稍有增加.少量Na+由膜外流入膜内.使膜内外电位差减小.称为局部去极化或局部电位.局部电位不能远传.但Na+内流使膜内负电位减小到某一临界数值时.受刺激部位的膜上Na+通道全部开放.使膜对Na+的通透性突然增大.于是膜外Na+顺浓度差和电位差迅速大量内流.从而爆发动作电位.Na+内流是一个正反馈过程.使膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位数值.称为阈电位.阈电位比静息电位约小10-20mV.任何刺激必须使内负电位降到阈电位水平.才能爆发动作电位. 动作电位上升相是由于膜外Na+大量内流.膜内电位迅速高.使原来的负电位消失并高出膜外电位.在膜的两侧形成一个正外负的电位差.这种电位差的存在.使Na+的继续内流受到内正电荷的排斥.当促使Na+内流的浓度差与阻止Na+内流的位差所构成的两种互相拮抗的力量相等时.Na+的净内流停止.此时膜电位为Na+的平衡电位.简言之.动作电位的上升相是Na+内流所形成的电一化学平衡电位.是膜由K+平衡电位转为Na+平衡电位的过程. 在上升相到达Na+平衡电位时.膜上Na+通道已关闭.Na+的通透性迅速下降.与此同时.膜对K+的通透性大增.于是.K+顺浓度差和顺电位差迅速外流.使膜内外电位又恢复到原来的内负外正的静息水平.形成动作电位的下降相.简言之.动作电位下降相是K+外流所形成.是膜由Na+平衡电位转变为K+平衡电位的过程. 细胞膜在复极化后.跨膜电位虽然恢复.但膜内Na+有所增多.而K+有所减少.这时便激活了细胞膜上的钠一钾泵.通过Na+.K+的主动转运.重新将它们调整到原来静息时的水平.以维持细胞正常的兴奋性. (3)动作电位的特点:动作电位具有“全或无 现象.刺激达不到阈强度.不能产生动作电位(无).一旦产生.幅度就达到最大值(全).幅度不随刺激的强度增加而增加. (4)动作电位的传导特点:动作电位在同一细胞沿膜由近及远地扩布称为动作电位的传导.其传导特点有:①不衰减性传导.动作电位传导时.电位幅度不会因距离增大而减小.②双向性传导.如果刺激神经纤维中段.产生的动作电位可从产生部位沿膜向两端传导. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(10分)生物小组的同学为研究叶绿体色素吸收不同波长的光,设计了一个实验,其方法步骤如下:

A.选7株天竺葵,制作7只能装下天竺葵的黑色硬纸盒,在每个硬纸盒内分别装上一只不同颜色(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)的彩灯;

B.将7株天竺葵立即放入7只黑色硬纸盒中,接通电源,照射4 h;

C.取7只烧杯,各装入70%的酒精至烧杯的1/3处;

D.取7只培养皿,各装入碘液至培养皿的1/3处;

E.从经过照光处理后的7株天竺葵上,各取一片叶片放入烧杯中,隔水加热,待叶片脱绿、漂洗后,将叶片放入培养皿中,并使碘液浸没叶片;

F.观察叶片的颜色变化。

请根据以上实验设计,回答问题:

(1)请指出实验设计中三处明显的不足,并提出修改意见。

①____________;

修改意见:______________。

②_______________;

修改意见:_____________ 。

③ ______________;

修改意见:_____________   。

(2)某同学用普通光学显微镜观察天竺葵的叶肉细胞,仔细观察一段时间后,如果要进一步确认这些细胞是否为活细胞,请你为该同学介绍一种判断方法。简述该方法的操作过程和出现的现象,并说明该方法能够判断这些细胞是活细胞的理由。

方法:__________ 。

判断理由:_____________。

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生物小组的同学为研究叶绿体色素吸收不同波长的光,设计了一个实验,其方法步骤如下:

A.选7株天竺葵,制作7只能装下天竺葵的黑色硬纸盒,在每个硬纸盒内分别装上一只不同颜色(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)的彩灯;

B.将7株天竺葵立即放入7只黑色硬纸盒中,接通电源,照射4h;

C.取7只烧杯,各装入70%的酒精至烧杯的1/3处;

D.取7只培养皿,各装入碘液至培养皿的1/3处;

E.从经过照光处理后的7株天竺葵上,各取一片叶片放入烧杯中,隔水加热,待叶片脱绿、漂洗后,将叶片放入培养皿中,并使碘液浸没叶片;
F.观察叶片的颜色变化。
请根据以上实验设计,回答问题:

(1)请指出实验设计中三处明显的不足,并提出修改意见。
①__________;
修改意见:__________。
②__________;
修改意见:__________。
③__________;
修改意见:__________。

(2)某同学用普通光学显微镜观察天竺葵的叶肉细胞,仔细观察一段时间后,如果要进一步确认这些细胞是否为活细胞,请你为该同学介绍一种判断方法。简述该方法的操作过程和出现的现象,并说明该方法能够判断这些细胞是活细胞的理由。
方法:__________。
判断理由:__________。

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生物小组的同学为研究叶绿体色素吸收不同波长的光,设计了一个实验,其方法步骤如下:

A.选7株天竺葵,制作7只能装下天竺葵的黑色硬纸盒,在每个硬纸盒内分别装上一只不同颜色(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)的彩灯;

B.将7株天竺葵立即放入7只黑色硬纸盒中,接通电源,照射4 h;

C.取7只烧杯,各装入75%的酒精至烧杯的1/3处;

D.取7只培养皿,各装入碘液至培养皿的1/3处;

E.从经过照光处理后的7株天竺葵上,各取一片叶片放入烧杯中,隔水加热,待叶片脱绿、漂洗后,将叶片放入培养皿中,并使碘液浸没叶片;

F.观察叶片的颜色变化。

请根据以上实验设计,回答问题:

(1)请指出实验设计中三处明显的不足,并提出修改意见。

                                                              

修改意见:                                                          

                                                               

修改意见:                                                          

                                                             

修改意见:                                                          

(2)某同学用普通光学显微镜观察天竺葵的叶肉细胞,仔细观察一段时间后,如果要进一步确认这些细胞是否为活细胞,请你为该同学介绍一种判断方法。简述该方法的操作过程和出现的现象,并说明该方法能够判断这些细胞是活细胞的理由。

方法:                                                                      

判断理由:                                                                     

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生物体生命活动调节的形式是多种多样的,植物生命活动调节的基本形式是激素调节,动物生命活动调节的基本形式包括神经调节和体液调节。

(1)生产实践活动中,人们用一定浓度的生长素类似物促进植物插条生根,用一定浓度的生长素类似物除去田间的双子叶植物杂草,这些应用能说明生长素对植物生长的作用往往具有________。

(2)当神经纤维的某一部分受到刺激产生兴奋并向前传导时,细胞膜内电流方向与兴奋传导方向________(相反或相同);兴奋通过突触的传递只能是单方向的,即只能从一个神经元的________传递给另一个神经元的________,而不能向相反的方向传递。

(3)动物的体液调节主要是激素调节,下丘脑和垂体在其中起重要作用。下丘脑是机体________的枢纽;________是促进哺乳动物乳腺的发育和泌乳的激素,它是由________分泌的,它与孕激素之间具有________作用。

(4)某些糖尿病人具有典型的“三多一少”症状,“三多一少”具体是指________现象,其中“一少”是由于________发生障碍,使得体内________加强而导致的。

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高等生物细胞中的nuc-1基因(又称细胞凋亡基因)编码的蛋白质能使DNA被切割成有规律的小片断,DNA分子电泳图呈梯状条带,正常细胞的DNA未降解,电泳图表现为大分子片段。下列说法错误的是:

A.细胞中遗传信息缺失可能是细胞凋亡的原因之一

B.如能激活癌细胞的nuc-1基因,可导致癌细胞死亡

C.被病毒感染的细胞的清除,不是通过细胞凋亡来完成的

D.蝌蚪尾部的自溶现象是nuc-1基因表达的产物所致

 

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同步练习册答案