Question

【題目】咖啡因能提高人體神經系統(tǒng)的興奮性，減少疲倦感。人感到疲憊的原因是大腦的神經細胞膜表面存在大量的腺苷受體，當神經元興奮后，會消耗大量ATP產生腺苷，腺苷中的腺嘌呤與腺苷受體結合后，會使人產生疲勞感�？Х纫虻姆肿咏Y構與腺嘌呤類似。請根據以上材料回答下列有關問題：

（1）神經元興奮部位，膜兩側的電位表現(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，但是茶葉提高神經系統(tǒng)興奮性的效果不如咖啡顯著。有人認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。為了驗證上述假設，某小組設計了如下實驗。小組成員發(fā)現(xiàn)，當小鼠神經系統(tǒng)興奮性較高時，平均體重的耗氧速率會升高，可以通過檢測小鼠單位時間單位體重的耗氧量（C）來判斷小鼠神經系統(tǒng)興奮性的高低。

實驗材料：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，并標注實驗組A和對照組B。

②A組處理：定時灌喂__________________________________；

B組處理：定時灌喂__________________________________。

③處理一段時間后，統(tǒng)計小鼠單位時間單位體重的耗氧量CA和CB

實驗分析，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】內正外負 鉀離子外流 咖啡因結構與腺嘌呤類似，能和腺苷受體結合，阻斷了腺苷與受體的結合，使人體不產生疲倦的感覺 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.實驗設計的一般步驟：

分組編號→設置對照實驗（給與不同的處理）→觀察并記錄實驗結果（注意保證無關變量的一致性）→得出結論。

2.靜息電位和動作電位的產生。

神經纖維未受刺激時電位狀態(tài)為靜息電位，表現(xiàn)為外正內負，是由于鉀離子外流形成的。通常情況下鈉離子在細胞外液中含量高，是維持細胞外液滲透壓的主要離子。當神經纖維接受刺激后會使細胞膜上的鈉離子通道打開，導致鈉離子大量內流使得膜電位發(fā)生逆轉表現(xiàn)為外負內正，為動作電位狀態(tài)。

（1）神經元興奮部位，意味著該部位的電位為動作電位，即膜兩側的電位表現(xiàn)為內正外負，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）因為咖啡因結構與腺嘌呤類似，能和腺苷受體結合，阻斷了腺苷與受體的結合，使人體不產生疲倦的感覺，從而咖啡因緩解了人疲倦的感覺。

（3）由實驗目的“驗證茶葉中的另外一種成分茶氨酸抑制了咖啡因的作用，從而導致茶葉提高神經系統(tǒng)興奮性的效果不如咖啡顯著”出發(fā)，去設計實驗，分析題目可知，實驗的單一變量是是否含有茶氨酸，因變量是興奮性的強弱，相關的監(jiān)測因變量的指標為平均體重的耗氧速率的變化。故實驗步驟為：

①（分組編號）選取健康的雌性或雄性小鼠若干，平均分成兩組，并標注實驗組A和對照組B。

②（給不同處理）結合材料設計單一變量，注意讓茶氨酸找到作用對象咖啡因，

A組處理：定時灌喂適量的咖啡因制劑和茶氨酸制劑；

B組處理：定時灌喂與A組等量的咖啡因制劑和蒸餾水。

③處理一段時間后，統(tǒng)計小鼠單位時間單位體重的耗氧量CA和CB

結合實驗目證明茶氨酸抑制了咖啡因的作用的分析實驗結果，應該為：如果CA<CB。