Question

【題目】咖啡因能提高人體神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，減少疲倦感。人感到疲憊的原因是大腦的神經(jīng)細(xì)胞膜表面存在大量的腺苷受體，當(dāng)神經(jīng)元興奮后，會(huì)消耗大量ATP產(chǎn)生腺苷，腺苷中的腺嘌呤與腺苷受體結(jié)合后，會(huì)使人產(chǎn)生疲勞感�？Х纫虻姆肿咏Y(jié)構(gòu)與腺嘌呤類似。請根據(jù)以上材料回答下列有關(guān)問題：

（1）神經(jīng)元興奮部位，膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為_______，這種電位表現(xiàn)與靜息電位是相反的，靜息電位形成的主要原因是___________________。

（2）請分析咖啡因能減少疲倦的原因：__________________________________。

（3）茶葉和咖啡中均含有咖啡因，但是茶葉提高神經(jīng)系統(tǒng)興奮性的效果不如咖啡顯著。有人認(rèn)為原因可能是茶葉中的另外一種成分茶氨酸抑制了咖啡因的作用。為了驗(yàn)證上述假設(shè)，某小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。小組成員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠神經(jīng)系統(tǒng)興奮性較高時(shí)，平均體重的耗氧速率會(huì)升高，可以通過檢測小鼠單位時(shí)間單位體重的耗氧量（C）來判斷小鼠神經(jīng)系統(tǒng)興奮性的高低。

實(shí)驗(yàn)材料：健康雄性小鼠若干、健康雌性小鼠若干、生理鹽水、蒸餾水配制的咖啡因制劑、蒸餾水配置的茶氨酸制劑、蒸餾水等。

具體步驟：①選取健康的雌性或雄性小鼠若干，平均分成兩組，并標(biāo)注實(shí)驗(yàn)組A和對照組B。

②A組處理：定時(shí)灌喂__________________________________；

B組處理：定時(shí)灌喂__________________________________。

③處理一段時(shí)間后，統(tǒng)計(jì)小鼠單位時(shí)間單位體重的耗氧量CA和CB

實(shí)驗(yàn)分析，如果CA_______CB（填“>”或“<”或“=”），則證明茶氨酸能抑制咖啡因的作用。

Answer 1

【答案】內(nèi)正外負(fù) 鉀離子外流 咖啡因結(jié)構(gòu)與腺嘌呤類似，能和腺苷受體結(jié)合，阻斷了腺苷與受體的結(jié)合，使人體不產(chǎn)生疲倦的感覺 適量的咖啡因制劑和茶氨酸制劑 與A組等量的咖啡因制劑和蒸餾水 <

【解析】

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟：

分組編號(hào)→設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)（給與不同的處理）→觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（注意保證無關(guān)變量的一致性）→得出結(jié)論。

2.靜息電位和動(dòng)作電位的產(chǎn)生。

神經(jīng)纖維未受刺激時(shí)電位狀態(tài)為靜息電位，表現(xiàn)為外正內(nèi)負(fù)，是由于鉀離子外流形成的。通常情況下鈉離子在細(xì)胞外液中含量高，是維持細(xì)胞外液滲透壓的主要離子。當(dāng)神經(jīng)纖維接受刺激后會(huì)使細(xì)胞膜上的鈉離子通道打開，導(dǎo)致鈉離子大量內(nèi)流使得膜電位發(fā)生逆轉(zhuǎn)表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正，為動(dòng)作電位狀態(tài)。

（1）神經(jīng)元興奮部位，意味著該部位的電位為動(dòng)作電位，即膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負(fù)，這種電位表現(xiàn)與靜息電位是相反的，靜息電位形成的主要原因是鉀離子外流形成的。

（2）因?yàn)榭Х纫蚪Y(jié)構(gòu)與腺嘌呤類似，能和腺苷受體結(jié)合，阻斷了腺苷與受體的結(jié)合，使人體不產(chǎn)生疲倦的感覺，從而咖啡因緩解了人疲倦的感覺。

（3）由實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹膀?yàn)證茶葉中的另外一種成分茶氨酸抑制了咖啡因的作用，從而導(dǎo)致茶葉提高神經(jīng)系統(tǒng)興奮性的效果不如咖啡顯著”出發(fā)，去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析題目可知，實(shí)驗(yàn)的單一變量是是否含有茶氨酸，因變量是興奮性的強(qiáng)弱，相關(guān)的監(jiān)測因變量的指標(biāo)為平均體重的耗氧速率的變化。故實(shí)驗(yàn)步驟為：

①（分組編號(hào)）選取健康的雌性或雄性小鼠若干，平均分成兩組，并標(biāo)注實(shí)驗(yàn)組A和對照組B。

②（給不同處理）結(jié)合材料設(shè)計(jì)單一變量，注意讓茶氨酸找到作用對象咖啡因，

A組處理：定時(shí)灌喂適量的咖啡因制劑和茶氨酸制劑；

B組處理：定時(shí)灌喂與A組等量的咖啡因制劑和蒸餾水。

③處理一段時(shí)間后，統(tǒng)計(jì)小鼠單位時(shí)間單位體重的耗氧量CA和CB

結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)孔C明茶氨酸抑制了咖啡因的作用的分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)該為：如果CA<CB。