祝遠(yuǎn)超 (湖北省天門(mén)市岳口高級(jí)中學(xué) 湖北天門(mén) 431702)
生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)是高中生物學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)及歷年高考的核心考點(diǎn)。在生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)中占有主導(dǎo)地位的神經(jīng)調(diào)節(jié)尤為如此。然而,在教學(xué)中每次涉及到該內(nèi)容時(shí),不管是新授課還是復(fù)習(xí)課,學(xué)生都會(huì)提出許多問(wèn)題。常見(jiàn)的問(wèn)題有哪些,又該如何解答?
例1:用去除腦但保留脊髓的蛙(稱(chēng)脊蛙)為材料,進(jìn)行反射活動(dòng)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答與此有關(guān)的問(wèn)題:
1)若從圖1中B、C 之間剪斷支配脊蛙左后肢的傳出神經(jīng),立即刺激B 處,左后肢出現(xiàn)收縮活動(dòng),則該活動(dòng)________(能、不能)稱(chēng)為反射活動(dòng),原因是________________。
2)若直接刺激圖1中B 處,左后肢出現(xiàn)收縮活動(dòng),則該活動(dòng)______(能、不能)稱(chēng)為反射活動(dòng),原因是________________。
3)若直接刺激圖1中A 處,左后肢出現(xiàn)收縮活動(dòng),則該活動(dòng)______(能、不能)稱(chēng)為反射活動(dòng),原因是________________。
解析:判斷某生命活動(dòng)是不是反射,首先要弄清楚什么是反射。反射是指在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與下,動(dòng)物體或人體對(duì)內(nèi)外環(huán)境變化做出的規(guī)律性應(yīng)答。該定義的要點(diǎn)主要有2 點(diǎn):①有中樞神經(jīng)系統(tǒng)——腦或脊髓的參與;②發(fā)生反射的對(duì)象——人或高等動(dòng)物,其他生物因無(wú)中樞神經(jīng)系統(tǒng),故不能發(fā)生反射活動(dòng)。據(jù)此可知,第1 問(wèn)和第2 問(wèn)均不是反射活動(dòng),因二者均無(wú)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與。若僅根據(jù)反射的定義分析,第3 問(wèn)是反射活動(dòng),但人教版教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中第16 頁(yè)有言:“反射活動(dòng)需要經(jīng)過(guò)完整的反射弧來(lái)實(shí)現(xiàn),” 即從反射活動(dòng)的過(guò)程來(lái)看,反射必須要經(jīng)過(guò)完整的反射?。ǜ惺芷?、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器)。綜合來(lái)看,第3 問(wèn)也不是反射,因?yàn)闆](méi)有經(jīng)過(guò)完整的反射弧(沒(méi)有經(jīng)過(guò)感受器)。
答案:1)不能。該活動(dòng)不是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與下進(jìn)行的(或該活動(dòng)沒(méi)有中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與);2)不能。該活動(dòng)不是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與下進(jìn)行的(或該活動(dòng)沒(méi)有中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與);3)不能。該活動(dòng)沒(méi)有經(jīng)過(guò)完整的反射弧。
當(dāng)然,第1 小題、第2 小題的第2 空也可答“該活動(dòng)沒(méi)有經(jīng)過(guò)完整的反射弧”。
點(diǎn)撥:在判斷人或高等動(dòng)物的某生命活動(dòng)是不是反射活動(dòng)時(shí),首先看是否符合反射的定義,若符合,則還要看是否經(jīng)過(guò)完整的反射弧。
思維警示:上述第1 小題的第2 空,很多考生經(jīng)常錯(cuò)答為“沒(méi)有完整的反射弧”。究其原因在于沒(méi)有將“是不是反射”與“能不能發(fā)生反射”區(qū)別開(kāi),前者要根據(jù)反射的定義和過(guò)程進(jìn)行判斷,即有沒(méi)有經(jīng)過(guò)完整的反射弧;而后者要根據(jù)反射發(fā)生的條件進(jìn)行判斷,即有沒(méi)有一定強(qiáng)度的刺激和完整的反射弧。
在判斷神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)或傳遞方向時(shí),首先要弄清對(duì)象,即在1 個(gè)神經(jīng)元內(nèi)還是在2 個(gè)神經(jīng)元間。神經(jīng)沖動(dòng)在2 個(gè)神經(jīng)元間的傳遞是單向的,只能由一個(gè)神經(jīng)元的軸突傳遞到另一個(gè)神經(jīng)元的樹(shù)突或胞體等,因?yàn)樯窠?jīng)遞質(zhì)只能由突觸前膜釋放,作用于突觸后膜(樹(shù)突膜或胞體膜等)。而神經(jīng)沖動(dòng)在一個(gè)神經(jīng)元內(nèi)的傳導(dǎo)是雙向的,在一個(gè)神經(jīng)元內(nèi)有一處受到刺激產(chǎn)生興奮,則興奮可迅速傳至整個(gè)神經(jīng)元,即在一個(gè)神經(jīng)元內(nèi)神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向有:軸突→胞體→樹(shù)突、樹(shù)突→胞體→軸突、胞體→樹(shù)突、胞體→軸突。
例2:在人體內(nèi),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)或傳遞方向不可能為( )。
A.軸突→樹(shù)突→胞體 B.軸突→胞體→樹(shù)突
C.樹(shù)突→胞體→軸突 D.胞體→樹(shù)突→軸突
解析:A 選項(xiàng)中若軸突是突觸前神經(jīng)元的,樹(shù)突和胞體是突觸后神經(jīng)元的,則是可以的。B 選項(xiàng)中若軸突是突觸前神經(jīng)元的,胞體和樹(shù)突是突觸后神經(jīng)元的,或三者是同一個(gè)神經(jīng)元的都行。C 選項(xiàng)中若樹(shù)突、胞體和軸突是同一個(gè)神經(jīng)元的,則神經(jīng)沖動(dòng)可以傳導(dǎo)。D 選項(xiàng)中無(wú)論樹(shù)突和軸突是不是同一個(gè)神經(jīng)元的,在人體內(nèi)神經(jīng)沖動(dòng)都不能這樣傳。故答案為D。
針對(duì)性訓(xùn)練1:在人體內(nèi),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)或傳遞方向不可能為( )。
A.軸突→胞體→樹(shù)突→軸突
B.樹(shù)突→胞體→軸突→胞體
C.樹(shù)突→胞體→軸突→樹(shù)突
D.軸突→樹(shù)突→胞體→軸突
參考答案:A。
眾所周知,神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上可雙向傳導(dǎo)。神經(jīng)沖動(dòng)是否在所有神經(jīng)纖維上都可雙向傳導(dǎo)?當(dāng)然不是。因?yàn)樯窠?jīng)沖動(dòng)雙向傳導(dǎo)必須有前提條件——在離體神經(jīng)纖維上,即將神經(jīng)纖維從生物體內(nèi)提取出來(lái),在體外做實(shí)驗(yàn)時(shí),刺激離體神經(jīng)纖維中間的任一部位,神經(jīng)沖動(dòng)均可雙向傳導(dǎo)。然而,在生物體內(nèi),都是由感受器感受到機(jī)體內(nèi)、外刺激并產(chǎn)生興奮,即在生物體內(nèi),神經(jīng)纖維上的神經(jīng)沖動(dòng)只能來(lái)自感受器。因此,在生物體內(nèi),神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上是單向傳導(dǎo)的。
要弄清楚此問(wèn)題,首先要弄清楚什么是突觸。一個(gè)神經(jīng)元與另一個(gè)神經(jīng)元或其他細(xì)胞相接觸的部位,稱(chēng)為突觸[1]。在哺乳動(dòng)物體內(nèi),2 個(gè)神經(jīng)元間形成的突觸有3 種:
①軸突-樹(shù)突突觸:一個(gè)神經(jīng)元的軸突末梢與下一個(gè)神經(jīng)元的樹(shù)突相接觸;
②軸突-胞體突觸:一個(gè)神經(jīng)元的軸突末梢與下一個(gè)神經(jīng)元的胞體相接觸;
③軸突-軸突突觸:一個(gè)神經(jīng)元的軸突末梢與下一個(gè)神經(jīng)元的軸丘 (指神經(jīng)元的軸突從胞體發(fā)出的圓錐狀隆起部分)或軸突末梢相接觸。
上述3 種突觸如圖2:
此外,神經(jīng)元還能與肌細(xì)胞或腺體細(xì)胞形成突觸。
無(wú)脊椎動(dòng)物和低等脊椎動(dòng)物神經(jīng)元的任何一部分都可彼此形成突觸,例如樹(shù)突-樹(shù)突型突觸、樹(shù)突-胞體型突觸、胞體-胞體型突觸等。
靜息電位是指細(xì)胞未受刺激時(shí),存在于細(xì)胞膜內(nèi)、外兩側(cè)的電位差。其特點(diǎn)是膜外電位高于膜內(nèi),即在細(xì)胞膜內(nèi)、外表面處分別積聚著一薄層負(fù)離子和一薄層正離子。正、負(fù)離子隔著細(xì)胞膜相互吸引,從而形成了“外正內(nèi)負(fù)”的跨膜電位。不同細(xì)胞靜息電位的數(shù)值不同,例如哺乳動(dòng)物骨骼肌細(xì)胞的靜息電位為-90 mV,神經(jīng)細(xì)胞為-70 mV,人的紅細(xì)胞為-10 mV。在生理學(xué)中通常將膜外電位規(guī)定為0,則膜內(nèi)電位大都在-10~-100 mV 之間。在生物電中,膜電位的“+”“-”只表示膜內(nèi)、外電位的關(guān)系:“-” 表示膜內(nèi)電位低于膜外,“+”表示膜內(nèi)電位高于膜外[2]。
動(dòng)作電位的產(chǎn)生是由膜外的Na+通過(guò)Na+通道內(nèi)流形成的,該過(guò)程是Na+順濃度梯度運(yùn)輸,屬于被動(dòng)運(yùn)輸(協(xié)助擴(kuò)散),不需要消耗ATP。而在靜息電位的恢復(fù)期間,鈉-鉀泵的活動(dòng)增強(qiáng),將內(nèi)流的Na+排出,同時(shí)將透出膜外的K+重新移入膜內(nèi),該過(guò)程需要消耗ATP。故產(chǎn)生動(dòng)作電位時(shí)不消耗ATP,而恢復(fù)靜息電位時(shí)要消耗ATP。
當(dāng)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜的特異性受體結(jié)合時(shí),會(huì)使其離子通道開(kāi)放,提高膜對(duì)K+、Cl-,尤其是Cl-(不包括Na+)的通透性,使突觸后膜的膜電位增大(例如由-70 mV 增加到-75 mV),出現(xiàn)突觸后膜超極化,持續(xù)時(shí)間約10 ms。此時(shí),突觸后神經(jīng)元不易去極化,不易發(fā)生興奮,表現(xiàn)為突觸后神經(jīng)元活動(dòng)的抑制[1]。
由腦和脊髓發(fā)出的內(nèi)臟神經(jīng),主要分布在內(nèi)臟,調(diào)控內(nèi)臟、血管、腺體等功能,因不受人意志支配,故稱(chēng)自主神經(jīng),也稱(chēng)植物神經(jīng)。它雖通常不直接受意志控制,但仍然受腦的各級(jí)中樞控制。其特點(diǎn)主要如下:
1)自主神經(jīng)支配平滑肌、心肌和腺體,在一定程度上不受意志的直接控制;
2)自主神經(jīng)自低級(jí)中樞發(fā)出后,需在周?chē)康淖灾魃窠?jīng)節(jié)內(nèi)換神經(jīng)元,即需經(jīng)過(guò)2 個(gè)神經(jīng)元(腎上腺髓質(zhì)除外,只需1 個(gè)神經(jīng)元),然后才能到達(dá)所支配的器官;
3)自主神經(jīng)節(jié)前纖維是薄髓的有髓纖維,節(jié)后纖維是細(xì)的無(wú)髓纖維;
4)自主神經(jīng)節(jié)前神經(jīng)元的胞體在腦干和脊髓胸腰段的側(cè)角及骶段的骶副交感核;
5)自主神經(jīng)節(jié)后纖維常攀附臟器或血管形成神經(jīng)叢,由此再分支至效應(yīng)器;
6)自主神經(jīng)有交感和副交感2 種纖維成分,且多數(shù)內(nèi)臟器官同時(shí)接受交感和副交感2 種纖維的支 配[3]。
總之,“通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”一節(jié)教學(xué)中的常見(jiàn)問(wèn)題較多,例如如何判斷人或高等動(dòng)物的某生命活動(dòng)是不是反射活動(dòng)?在人體內(nèi)神經(jīng)沖動(dòng)是否只能由軸突傳到樹(shù)突或胞體?神經(jīng)沖動(dòng)在生物體內(nèi)能否雙向傳導(dǎo)? 根據(jù)突觸接觸的部位來(lái)分,突觸是否只有軸突-樹(shù)突和軸突-胞體2 種類(lèi)型?靜息電位是不是零電位?膜電位的“+”“-”是何意?產(chǎn)生動(dòng)作電位及恢復(fù)靜息電位是否消耗ATP?抑制性神經(jīng)遞質(zhì)作用于突觸后膜時(shí)對(duì)突觸后膜產(chǎn)生什么影響?什么是自主神經(jīng),它在結(jié)構(gòu)和功能上有何特點(diǎn)等。將這些問(wèn)題弄清楚,對(duì)于突破本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn),使學(xué)生釋疑并深入、全面掌握本節(jié)內(nèi)容,應(yīng)該有一定幫助。