Question

【題目】神經(jīng)細胞間興奮的傳遞依賴突觸。無脊椎動物槍烏賊的星狀神經(jīng)節(jié)具有巨大的化學突觸結(jié)構(gòu)（巨突觸），可用微電極來記錄突觸前動作電位和突觸后電位變化（如圖1）。以下是關(guān)于遞質(zhì)釋放機制的相關(guān)研究。

（1）在圖1中的突觸結(jié)構(gòu)中，突觸前神經(jīng)元興奮后，由突觸前膜釋放的________作用于突觸后膜的________，導致突觸后神經(jīng)元興奮。

（2）河豚毒素（TTX）是一種鈉離子通道阻斷劑。用TTX處理突觸前神經(jīng)纖維，然后每隔5min施加一次刺激，分別測量突觸前和突觸后神經(jīng)元的電位變化，結(jié)果如圖2。推測TTX導致突觸前和突觸后神經(jīng)元電位發(fā)生變化的原因是_________。

（3）在上述實驗過程中，研究者檢測到，在使用TTX后突觸前膜處的Ca2+內(nèi)流逐漸減弱，由此推測“突觸前動作電位通過提高突觸小體內(nèi)Ca2+濃度來促進神經(jīng)遞質(zhì)的釋放”。研究者利用圖1所示標本進行如下實驗，獲得了支持上述推測的實驗結(jié)果。

實驗材料：BAPTA（是一種Ca2+螯合劑，能夠快速與鈣離子發(fā)生結(jié)合，從而阻斷鈣離子與相應分子的結(jié)合） “籠鎖鈣”（是一種緩沖液，暴露在強紫外線下會釋放鈣離子。強紫外線不影響正常神經(jīng)纖維興奮）

實驗過程及結(jié)果：

第一組：對突觸前神經(jīng)纖維施加適宜電刺激。實驗結(jié)果：先檢測到突觸前動作電位的發(fā)生，之后檢測到突觸后電位的變化。

第二組：先向突觸小體注射足量BAPTA，接著在突觸前神經(jīng)纖維施加適宜電刺激。實驗結(jié)果：_________。

第三組：________（寫出實驗過程及結(jié)果）。

（4）結(jié)合上述研究，完善正常條件下的遞質(zhì)釋放流程圖。________

Answer 1

【答案】神經(jīng)遞質(zhì) 受體 由于TTX作用于鈉離子通道，阻斷了Na+內(nèi)流，導致突觸前動作電位變化明顯減弱，進而導致突觸前膜遞質(zhì)釋放減少或不能釋放，使得突觸后膜難以興奮 能檢測到突觸前動作電位的發(fā)生，但不能檢測到突觸后電位的變化 向突觸小體注射適量“籠鎖鈣”，然后用強紫外線照射標本；檢測不到突觸前動作電位的發(fā)生，但能檢測到突觸后電位的變化

【解析】

1、突觸的結(jié)構(gòu)由突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜組成。

2、當神經(jīng)末梢有神經(jīng)沖動傳來時，突出前膜內(nèi)的突觸小泡受到刺激，就會釋放一種化學物質(zhì)——神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)遞質(zhì)經(jīng)擴散通過突觸間隙，然后與突觸后膜上特異性的受體結(jié)合，引發(fā)突觸后膜電位變化，即引發(fā)一次新的神經(jīng)沖動。

（1）興奮在神經(jīng)元之間的傳遞過程中，突出前膜釋放的神經(jīng)遞質(zhì)到達突觸間隙，與突觸后膜上特異性的受體結(jié)合，引起下一個神經(jīng)元興奮。

（2）依據(jù)圖2顯示，突觸后神經(jīng)元的興奮主要取決于突觸前神經(jīng)元的興奮，隨著刺激次數(shù)的增加，突觸前神經(jīng)元興奮明顯減弱，突觸后神經(jīng)元興奮也減弱甚至不興奮，主要原因是TTX作用于鈉離子通道，阻斷了Na+內(nèi)流，導致突觸前動作電位變化明顯減弱，進而導致突觸前膜遞質(zhì)釋放減少或不能釋放，使得突觸后膜難以興奮。

（3）本實驗驗證的是突觸前動作電位通過提高突觸小體內(nèi)Ca2+濃度來促進神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。通過實驗設(shè)計如下：首先是施加適宜電刺激來檢測突觸前動作電位和突觸后電位的變化，然后向突觸注射足量BAPTA，接著在突觸前神經(jīng)纖維施加適宜電刺激，檢測到的電位變化為突觸前有動作電位的發(fā)生，突觸后無電位的變化，再向突觸小體注射適量“籠鎖鈣”，然后用強紫外線照射標本，檢測的結(jié)果則為檢測不到突觸前動作電位的發(fā)生，但能檢測到突觸后電位的變化。

（5）結(jié)合上述分析，突觸前膜神經(jīng)遞質(zhì)的釋放過程為：