- describe the features of the endocrine system with reference to the hormones ADH, glucagon and insulin (see 14.1.8, 14.1.9 and 14.1.10)
- compare the features of the nervous system and the endocrine system
- describe the structure and function of a sensory neurone and a motor neurone and state that intermediate neurones connect sensory neurones and motor neurones
- outline the role of sensory receptor cells in detecting stimuli and stimulating the transmission of impulses in sensory neurones
- describe the sequence of events that results in an action potential in a sensory neurone, using a chemoreceptor cell in a human taste bud as an example
- describe and explain changes to the membrane potential of neurones, including: • how the resting potential is maintained • the events that occur during an action potential • how the resting potential is restored during the refractory period
- describe and explain the rapid transmission of an impulse in a myelinated neurone with reference to saltatory conduction
- explain the importance of the refractory period in determining the frequency of impulses
- describe the structure of a cholinergic synapse and explain how it functions, including the role of calcium ions
- describe the roles of neuromuscular junctions, the T-tubule system and sarcoplasmic reticulum in stimulating contraction in striated muscle
- describe the ultrastructure of striated muscle with reference to sarcomere structure using electron micrographs and diagrams
- explain the sliding filament model of muscular contraction including the roles of troponin, tropomyosin, calcium ions and ATP
调节与协调
A-Level 生物 · 第 15 主题
15.1
哺乳动物的调节与协调
大纲
来源:剑桥国际大纲
身体有两个协调系统。内分泌系统(endocrine system)在血液中发送化学激素(hormones,如 ADH、胰高血糖素和胰岛素)。神经系统(nervous system)沿神经细胞发送快速的电信号。
| 特征 | 神经系统 | 内分泌系统 |
|---|---|---|
| 信号 | 电冲动(impulse) | 化学激素 |
| 运输 | 沿神经细胞 | 在血液中 |
| 速度 | 非常快 | 较慢 |
| 它持续多久 | 短 | 较长 |
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| endocrine system | 内分泌系统 | nèi fēn mì xì tǒng |
| hormone | 激素 | jī sù |
| nervous system | 神经系统 | shén jīng xì tǒng |
| impulse | 冲动 | chōng dòng |
15.1
神经元
一个神经元(neurone)是一个神经细胞。有三种:
- 一个感觉神经元(sensory neurone)把冲动从一个受体运向大脑或脊髓。
- 一个运动神经元(motor neurone)把冲动运出到一个效应器,如一块肌肉(muscle)。
- 中间神经元(intermediate neurones)把感觉神经元连到运动神经元。
一个神经元有一根长纤维(轴突),冲动沿它行进。
这是真实的神经元在一个染色的脑组织切片中的样子:
探索
Explore a motor neurone
Tap each part. The impulse travels from the cell body down the long axon to the terminals, jumping between the myelin gaps.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| neurone | 神经元 | shén jīng yuán |
| sensory neurone | 感觉神经元 | gǎn jué shén jīng yuán |
| motor neurone | 运动神经元 | yùn dòng shén jīng yuán |
| muscle | 肌肉 | jī ròu |
| intermediate neurone | 中间神经元 | zhōng jiān shén jīng yuán |
15.1
感受刺激
一个感受器(sensory receptor)细胞检测一个刺激(stimulus)并在一个感觉神经元中启动一个冲动。例如,一个味蕾(taste bud)中的一个化学感受器(chemoreceptor)细胞检测食物中的化学物,而这在感觉神经元中触发一个动作电位(action potential)。
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| sensory receptor | 感受器 | gǎn shòu qì |
| stimulus | 刺激 | cì jī |
| chemoreceptor | 化学感受器 | huà xué gǎn shòu qì |
| taste bud | 味蕾 | wèi lěi |
| action potential | 动作电位 | dòng zuò diàn wèi |
15.1
神经冲动
冲动是跨神经元膜的电压的一个改变。
- 静息电位(resting potential)——当没有冲动通过时,内部相对于外部是负的。这由一个把钠离子移出、钾离子移入的泵,以及膜对钾更通透来维持。
- 动作电位(action potential)——一个刺激使钠通道打开,所以钠离子涌入,内部短暂地变成正的(去极化)。然后钾通道打开,钾离子离开,而膜电位(membrane potential)返回负的(复极化)。
- 不应期(refractory period)——就在一个动作电位之后,钠通道在一小段时间内不能再次打开。这恢复静息电位并对冲动能被发送的频率设一个限制。
Faster impulses: myelin
一些神经元被包在一层脂肪性的髓鞘(myelin sheath)中。冲动不能穿过髓鞘,所以它从一个间隙跳到下一个。这种跳跃,叫跳跃式传导(saltatory conduction),使冲动行进得快得多。
探索
The action potential
Step through one nerve impulse: a rapid depolarisation as Na⁺ enters, then repolarisation as K⁺ leaves, then recovery.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| resting potential | 静息电位 | jìng xī diàn wèi |
| membrane potential | 膜电位 | mó diàn wèi |
| refractory period | 不应期 | bù yīng qī |
| myelin sheath | 髓鞘 | suǐ qiào |
| saltatory conduction | 跳跃式传导 | tiào yuè shì chuán dǎo |
15.1
突触
一个突触(synapse)是两个神经元之间的一个微小间隙。一个胆碱能突触(cholinergic synapse)像这样传递信号:
- 冲动到达并使钙离子(calcium ions)进入第一个神经元。
- 这使囊泡释放一个叫乙酰胆碱(acetylcholine)的神经递质(neurotransmitter)。
- 乙酰胆碱扩散过间隙并结合到下一个神经元上的受体。
- 这在下一个神经元中启动一个新冲动。
探索
Across a synapse
Step through it. The electrical impulse becomes a chemical one — neurotransmitter carries the signal across the gap.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| synapse | 突触 | tū chù |
| cholinergic synapse | 胆碱能突触 | dǎn jiǎn néng tū chù |
| calcium ion | 钙离子 | gài lí zi |
| neurotransmitter | 神经递质 | shén jīng dì zhì |
| acetylcholine | 乙酰胆碱 | yǐ xiān dǎn jiǎn |
15.1
肌肉及其收缩方式
一个神经肌肉接头(neuromuscular junction)像一个突触,但在一个运动神经元和一块肌肉之间。
横纹肌(striated muscle)由长纤维构成。每根纤维被分成叫肌节(sarcomeres)的重复单元。里面是两种肌丝(filament):粗的(肌球蛋白)和细的(肌动蛋白)。T小管(T-tubule)系统把冲动带进纤维深处,而肌质网(sarcoplasmic reticulum)储存和释放钙离子。
肌丝滑动模型(sliding filament model)解释收缩:
- 一个冲动使肌质网释放钙离子。
- 钙离子结合到肌钙蛋白(troponin),它使原肌球蛋白(tropomyosin)移动并露出肌动蛋白上的结合位点。
- 肌球蛋白头附着到肌动蛋白并把它向内拉,用来自 ATP 的能量。
- 细肌丝滑过粗的,所以每个肌节变短,肌肉收缩。
探索
How a muscle contracts
Step through the sliding filament model — calcium uncovers the binding sites, then myosin pulls the actin inwards.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| neuromuscular junction | 神经肌肉接头 | shén jīng jī ròu jiē tóu |
| striated muscle | 横纹肌 | héng wén jī |
| sarcomere | 肌节 | jī jié |
| filament | 肌丝 | jī sī |
| T-tubule | T小管 | T xiǎo guǎn |
| sarcoplasmic reticulum | 肌质网 | jī zhì wǎng |
| sliding filament model | 肌丝滑动模型 | jī sī huá dòng mó xíng |
| troponin | 肌钙蛋白 | jī gài dàn bái |
| tropomyosin | 原肌球蛋白 | yuán jī qiú dàn bái |
15.2
植物的调节与协调
大纲
- describe the rapid response of the Venus fly trap to stimulation of hairs on the lobes of modified leaves and explain how the closure of the trap is achieved
- explain the role of auxin in elongation growth by stimulating proton pumping to acidify cell walls
- describe the role of gibberellin in the germination of barley (see 16.3.4)
来源:剑桥国际大纲
The Venus fly trap
捕蝇草(Venus fly trap)在它陷阱状的叶子上有微小的毛。当一只昆虫触碰这些毛时,一个快速的电信号铺开,细胞快速失去水并改变形状,而陷阱猛地关闭以捕捉昆虫。
Auxin and growth
生长素(auxin)是一种使细胞长得更长(伸长(elongation)生长)的植物激素。它通过使细胞把质子(protons,氢离子)泵入细胞壁(cell wall)来做这个。这酸化(acidifies)细胞壁,它使细胞壁松弛,所以细胞能在水进入时伸展。
Gibberellin and germination
赤霉素(gibberellin)控制大麦(barley)种子的萌发(germination)。它开启制造淀粉酶的基因,淀粉酶随即把储存的淀粉分解成糖以喂养生长的幼苗。
例题。 解释为什么神经冲动只能单向通过突触,以及为什么髓鞘化能加快它沿轴突的传导。在突触处,装着神经递质的囊泡只存在于突触前神经元中,而受体只在突触后膜上 - 所以递质只能朝一个方向通过,这使突触成为一个单向阀。沿着有髓轴突,髓鞘绝缘了细胞膜,所以离子只能在郎飞结处通过;因此冲动是从一个结跳到下一个结(跳跃式传导),而不是依次让膜的每一部分去极化,这样快得多,消耗的 ATP 也更少。要找出造成每种效应的那个结构:囊泡和受体决定方向,绝缘和郎飞结决定速度。
探索
Phototropism: bending to the light
Step through it. Auxin gathers on the shaded side, makes those cells grow longer, and the shoot bends towards the light.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Venus fly trap | 捕蝇草 | bǔ yíng cǎo |
| auxin | 生长素 | shēng zhǎng sù |
| elongation | 伸长 | shēn cháng |
| proton | 质子 | zhì zi |
| cell wall | 细胞壁 | xì bāo bì |
| acidify | 酸化 | suān huà |
| gibberellin | 赤霉素 | chì méi sù |
| germination | 萌发 | méng fā |
| barley | 大麦 | dà mài |
15.2
考试技巧
- 解释静息电位(Na+/K+ 泵;内部更负),然后把动作电位(去极化 → 复极化)解释为全或无。
- 跳跃式传导(髓鞘、郎飞结)加速冲动;不应期使它单向和离散。
- 按顺序描述突触:Ca2+ 进入 → 囊泡融合 → 神经递质 → 受体 → 新冲动。
- 肌肉收缩遵循肌丝滑动模型(肌动蛋白、肌球蛋白、ATP、Ca2+)。
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逐步学习,并即时检测练习。