Question

【題目】學(xué)習(xí)、記憶是動(dòng)物適應(yīng)環(huán)境、使個(gè)體得到發(fā)展的重要功能。通過電刺激實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、記憶功能與高等動(dòng)物的海馬腦區(qū)（H區(qū)）密切相關(guān)。如果在H區(qū)的傳入纖維上施加100次/秒、持續(xù)1秒的強(qiáng)刺激（HFS），在刺激后幾小時(shí)之內(nèi)，只要再施加單次強(qiáng)刺激，突觸后膜的電位變化都會(huì)比未受過HFS處理時(shí)高2~3倍，研究者認(rèn)為是HFS使H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生了“記憶”，下圖為這一現(xiàn)象可能的機(jī)制。請(qǐng)分析回答：

（1）在小鼠H區(qū)的傳入纖維中部施加單次強(qiáng)刺激，興奮經(jīng)神經(jīng)纖維傳導(dǎo)到________和突觸前膜 ，并導(dǎo)致________與突觸前膜融合釋放神經(jīng)遞質(zhì)作用于突觸后膜的相關(guān)受體，引起突觸后膜膜電位變化。

（2）據(jù)圖分析，突觸后膜上的N受體被激活后，Ca2+進(jìn)入胞內(nèi)與________共同作用，使C酶被激活，圖示過程中需要消耗能量的是________（填對(duì)應(yīng)的序號(hào)）

①谷氨酸的釋放 ②Ca2+與N受體結(jié)合進(jìn)入海馬細(xì)胞 ③A受體的磷酸化

（3）為驗(yàn)證圖中所示機(jī)制，對(duì)小鼠H區(qū)傳入纖維施以HFS，休息30分鐘后，檢測(cè)H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的A受體總量和細(xì)胞膜上的A受體數(shù)量，如果出現(xiàn)________，則驗(yàn)證了圖中的Ⅱ過程。

（4）為驗(yàn)證T的磷酸化增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞對(duì)刺激的“記憶”這一假設(shè)，請(qǐng)完善以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

步驟1： 將T的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變的一組小鼠，用HFS處理H區(qū)傳入纖維30分鐘并檢測(cè)H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜A受體是否磷酸化。

步驟2：________。步驟3：檢測(cè)并比較________。

Answer 1

【答案】細(xì)胞體、樹突 突觸小泡 鈣調(diào)蛋白 ①③ A受體總量不變，細(xì)胞膜上的A受體數(shù)量增加 將另一組未突變小鼠做同樣處理并檢測(cè) 兩組小鼠突觸后膜的電位變化

【解析】

依題意和分析題圖：傳入神經(jīng)末梢釋放的谷氨酸與突觸后膜上的A受體結(jié)合后引起Na+通過A受體進(jìn)入海馬腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，谷氨酸與突觸后膜上的N受體結(jié)合后引起Ca2+以協(xié)助擴(kuò)散的方式通過N受體進(jìn)入海馬腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，說明谷氨酸是一種神經(jīng)遞質(zhì)。進(jìn)入海馬腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合后C酶被激活。激活的C酶促進(jìn)了A受體胞內(nèi)肽段（T）轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>A受體的Ⅱ過程，進(jìn)而使細(xì)胞膜上的A受體數(shù)量增加，由此推知：H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生“記憶”可能是A受體在細(xì)胞膜上的數(shù)量增多所致。

(1) 突觸前膜屬于神經(jīng)元的軸突末梢膨大而成的突觸小體膜的一部分。在小鼠H區(qū)的傳入纖維中部施加單次強(qiáng)刺激，興奮經(jīng)神經(jīng)纖維傳導(dǎo)到細(xì)胞體、樹突和突觸前膜，并導(dǎo)致突觸小泡與突觸前膜融合，進(jìn)而將神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙。

(2) 從圖中可以看出，Ca2+通過N受體進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，激活C酶。谷氨酸是一種神經(jīng)遞質(zhì)，存在于突觸小泡中，以胞吐方式被釋放到突觸間隙，此過程需要消耗能量；Ca2+通過N受體進(jìn)入海馬細(xì)胞的過程是從高濃度向低濃度運(yùn)輸，需要載體，不消耗能量；A受體的磷酸化需要ATP水解提供能量。綜上分析，圖示過程中需要消耗能量的是①③。

(3) 分析圖示可知：Ⅱ過程為細(xì)胞內(nèi)的A受體胞內(nèi)肽段（T）轉(zhuǎn)變成A受體并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜上。對(duì)小鼠H區(qū)傳入纖維施以HFS，休息30分鐘后，檢測(cè)到H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的A受體總量不變，而細(xì)胞膜上的A受體數(shù)量增加，則說明有較多的A受體胞內(nèi)肽段（T）通過Ⅱ過程轉(zhuǎn)變成了A受體。

(4) 為驗(yàn)證T的磷酸化能增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞對(duì)刺激的“記憶”這一假設(shè)，自變量為實(shí)驗(yàn)小鼠是否發(fā)生了T的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變。將T的磷酸化位點(diǎn)發(fā)生突變的一組小鼠，用HFS處理H區(qū)傳入纖維30分鐘并檢測(cè)H區(qū)神經(jīng)細(xì)胞突觸后膜A受體能否磷酸化，這是對(duì)實(shí)驗(yàn)組的處理和檢測(cè)，因此還應(yīng)補(bǔ)充一組對(duì)未突變小鼠同樣處理的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即補(bǔ)充的該對(duì)照實(shí)驗(yàn)是將另一組未突變小鼠做同樣處理并檢測(cè)。檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)具有可操作性，突觸后膜A受體能否磷酸化不易檢測(cè)，因此本實(shí)驗(yàn)還應(yīng)檢測(cè)和比較以上兩組小鼠突觸后膜的電位變化。