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第二节　
神经冲动的产生和传导
1.分析神经冲动的产生与传导,解释突触的信号传递。
2.通过对药物依赖和毒品成瘾的分析,认同健康的生活方式。
1.阐述动作电位的产生与传导,解释突触的化学传递
方式,建立生命的信息观。
2.基于对药物依赖和毒品成瘾的分析,认同健康的生活方式,珍爱生命,远离毒品。
任务突破
一、动作电位
1.概念:指经历 、反极化和 的过程,也就是膜外负电位的 和 的过程。
任务1　探究静息电位与动作电位产生的机理
去极化
复极化
形成
恢复
2.具体过程
静息膜电位( 状态):膜外为正电位,膜内为负电位
　　 (受到适宜刺激)
动作电位(反极化状态):膜内为 电位,膜外为 电位
　　 .
重建膜电位
极化
去极化
正
负
复极化
二、膜电位的变化与离子浓度
1.膜内外离子浓度与膜的通透性
(1)神经细胞膜内、外各种电解质的离子浓度不同,膜外
离子浓度大,膜内 离子浓度大。
(2)神经细胞对不同离子的 各不相同,造成细胞膜内、外电位差异。
钠
钾
通透性
2.静息电位的产生原因
(1)细胞内的 如蛋白质为大分子,这些大分子不能透过细胞膜到细胞外。
(2)细胞膜上存在 泵,每消耗1个ATP分子,逆着浓度梯度,从细胞内泵出 个钠离子,但只从膜外泵入 个钾离子。
(3)神经细胞膜在静息时对钾离子的通透性大,膜内的钾离子顺着浓度梯度扩散到细胞外,但对 离子的通透性小,膜外的 离子不能扩散进来。
有机负离子
Na+-K+
3
2
钠
钠
内
3.动作电位产生的原因
正外负
钠离子
钾离子
外
正内负
钠离子
1.静息状态下,钾离子运出神经细胞的运输属于什么方式 有何
特点
提示:易化扩散。需要通道蛋白的协助,不需要消耗ATP,顺浓度梯度进行。
2.受到刺激时,膜上的钠离子通道打开,此时钠离子的跨膜运输
方式为易化扩散。请推测此时跨膜运输的方向是内流还是外流 推测的依据是什么
提示:内流;易化扩散是顺浓度梯度进行的,而神经细胞膜外的
钠离子浓度比膜内高。
1.兴奋在神经纤维上的传导体现了细胞膜能完成细胞间信息交流的功能。(　　)
提示:不是细胞间信息交流,是同一细胞上电信号的传导。
2.神经细胞对不同离子的通透性各不相同,可形成细胞膜内、外电位差异。(　　)
3.静息状态下,神经细胞膜外为负电位,膜内为正电位。( 　)
提示:静息状态下,神经细胞膜外为正电位,膜内为负电位。
×
√
×
4.去极化、反极化和复极化的过程是动作电位形成和
恢复的过程,全部过程只需几秒钟。(　　)
提示:动作电位形成和恢复的过程只需数毫秒。
5.神经细胞膜在静息时对Na+通透性高。(　　)
提示:神经细胞膜在静息时对K+通透性高。
6.细胞膜上存在Na+-K+泵,每消耗1个ATP分子,逆着浓度梯度,从细胞内泵出3个钠离子,但只从膜外泵入2个钾离子。(　　)
×
×
√
1.静息电位和动作电位机理
2.电位测量
(1)静息电位的测量。
电表一极与神经纤维膜外侧连接,另一极与膜内侧连接,只观察到指针发生一次偏转(如图甲)。两极都与神经纤维膜外侧(或膜内侧)相连接时,指针不偏转(如图乙)。
(2)动作电位传导的测量。
电表的两极都连接在神经纤维膜外(或内)侧,刺激神经纤维的一端可观察到指针发生两次方向相反的偏转。
3.静息电位、动作电位形成的曲线图
分段 曲线解读 形成原因 运输方式
ab段 静息电位:内负外正 主要是K+外流 易化扩散(K+)
bc段 形成动作电位过程 Na+内流 易化扩散(Na+)
cd段 动作电位:内正外负;膜外Na+越多,动作电位峰值越高 主要是Na+通道开放,Na+内流 易化扩散(Na+)
de段 静息电位恢复 主要是K+外流 易化扩散
ef段 静息电位恢复后 通过Na+-K+泵,泵出Na+,泵入K+ 主动转运
4.细胞外液中Na+、K+浓度改变对膜电位的影响
(1)静息电位是K+的平衡电位,就是细胞内K+向外扩散达到平衡时的膜电位。细胞外Na+浓度的改变通常不会影响到静息电位。
(2)动作电位的峰值是Na+的平衡电位,就是细胞外Na+向细胞内扩散达到平衡时的膜电位。细胞外K+浓度的改变通常不会影响到动作电位的峰值。
考向1　静息电位与动作电位产生的机理
[典例1-1] 静息时,神经细胞外正内负电位的形成原因是多方面的,其中不包括(　　)
A.Na+外流,导致外正内负
B.Na+-K+泵逆浓度运输钾、钠离子数量不等
C.细胞膜对K+通透性高
D.带负电的蛋白质难以透过细胞膜到细胞外
√
解析:静息电位主要是由钾离子外流形成的,此时细胞膜对K+通透性高;Na+-K+泵每消耗1分子的ATP,就逆浓度梯度将3分子的Na+泵出细胞外,将2分子的K+泵入细胞内,因此Na+-K+泵逆浓度运输钾、钠离子数量不等;带负电的蛋白质难以透过细胞膜到细胞外,使细胞膜内负电荷分布较多,易形成外正内负的静息电位。
[典例1-2] (2023·嘉兴模拟)如图所示为神经元细胞膜上与动作电位和静息电位有关的三种转运蛋白,其中①②蛋白只有接受特定刺激才会开放,③蛋白一直开放。下列叙述错误的是(　　)
A.甲侧为细胞外侧,Na+浓度高于乙侧
B.膜两侧K+浓度梯度的形成与③有关
C.若②开放受阻,则静息电位的恢复受影响
D.相邻部位膜电位变化可引起①开放
√
解析:由题图①Na+通道、②K+通道的开放方向可知甲侧为细胞外侧,乙侧为细胞膜内侧;膜两侧K+浓度梯度的
形成与钠-钾泵载体蛋白有关,而③属于离子通道蛋白;若②开放受阻,影响K+外流,则静息电位的恢复受影响;兴奋传导时,会使相邻部位膜电位变化,导致①开放,
引起Na+内流。
考向2　电位测量与分析
[典例2-1] 如图甲、乙是膜电位的测量示意图。下列分别属于对图甲和图乙描述的是(　　)
①可以测量神经纤维的动作电位　②可以测量神经纤维的静息电位　③只观察到指针发生一次偏转　④可观察到指针发生两次方向相反的偏转
A.①④;①② B.②③;①④
C.①③;①④ D.②④;②③
√
解析:图甲中电表的一极与神经纤维膜外侧连接,另一极与膜内侧连接,此状态下可以测得静息电位,观察到指针发生一次偏转;图乙中电表的两极都连接在神经纤维膜外侧,当受到适宜刺激时,可以测得动作电位,可观察到指针发生两次方向相反的偏转。
[典例2-2] 在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下。下列叙述错误的是(　　)
A.ab段膜对Na+的通透性增大
B.若细胞外Na+浓度适当升高,图中c点上移
C.cd段的K+通道打开,K+涌入膜内
D.de段的K+外流是不需要消耗能量的
√
解析:ab段是因为膜对Na+的通透性增大,Na+内流;若细胞外Na+浓度适当升高,细胞内外Na+浓度差增大,Na+内流增加,图中c点上移;cd段是因为K+通道开放,K+外流,
K+从高浓度向低浓度经离子通道跨膜运输即K+涌入膜外;
de段的K+外流属于易化扩散,不需要消耗能量。
考向3　膜外Na+、K+浓度变化对静息电位、动作电位的
影响
[典例3] 将枪乌贼巨大轴突置于体内组织液的模拟环境中。下列分析错误的是(　　)
A.减小模拟环境中Na+浓度,动作电位的峰值变小
B.电刺激枪乌贼的巨大轴突,不一定会产生动作电位
C.若细胞膜对K+的通透性变大,静息电位的绝对值不变
D.增大模拟环境中K+浓度,静息电位的绝对值变小
√
解析:受刺激时,细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流,这是形成动作电位的基础,导致动作电位表现为外负内正。减小模拟环境中Na+浓度,导致Na+的内流减少,进而引起动作电位的峰值变小;电刺激枪乌贼的巨大轴突,当刺激达到一定强度时才会产生动作电位;若细胞膜对K+的通透性变大,则K+外流增多,静息电位的绝对值会发生变化;增大模拟环境中K+浓度,K+外流受阻,静息电位的绝对值会变小。
一、冲动在神经纤维上以电信号的形式传导
1.传导过程
(1)局部电流的产生:兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间由于 的存在而发生电荷移动,这样就形成了局部电流。
(2)局部电流的传导:局部电流又会刺激没有去极化的细胞膜,使之去极化,也形成动作电位。这样,不断地以局部电流(电信号)向前传导,将动作电位传播出去,一直传到 。
任务2　探究神经冲动的传导与传递过程
电位差
神经末梢
2.传导特点
(1)不衰减性:动作电位沿着神经纤维传导时,其电位变化总是一样的,不会随传导距离的增加而 。
(2)绝缘性:一条神经中包含很多根神经纤维,各神经纤维之间具有 。
衰减
绝缘性
1.在神经纤维上兴奋部位和相邻的未兴奋部位之间形成局部电流的原因是什么
提示:由于存在电位差而发生电荷移动。
2.兴奋的传导方向与膜内还是膜外的电流方向一致
提示:膜内。
二、神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成
1.突触的概念
两个神经元相接触部分的 ,以及它们之间微小的缝隙,共同形成了突触。神经末梢与肌肉接触处称为
,也称之为突触。
细胞膜
神经肌肉接点
2.突触结构
突触前膜
突触间隙
神经递质
突触后膜
突触后膜上的受体
3.兴奋传递过程
(1)信号转变:突触小泡向突触前膜移动并释放一种化学物质——神经递质,这种化学信号通过突触间隙后与突触后膜上的受体结合,引起电位变化。所以突触能实现 → → 的转化。
(2)作用机理:神经递质从突触前膜以胞吐的运输方式释放到突触间隙,然后与突触后膜(另一个神经元)上的特异性 结合,引起突触后膜去极化,产生 ,即引发一次新的神经冲动。
电信号
化学信号
电信号
受体
动作电位
4.兴奋在突触处传递的特点和原因
(1)特点: 。
(2)原因:突触的结构使得神经冲动的跨膜传递只能沿着一个方向进行,即从前一个神经元的轴突传递到下一个神经元的树突或胞体。
单向传递
1.从内环境的构成角度看,突触间隙液属于哪部分
提示:组织液。
2.神经递质作用于突触后膜一定使其兴奋吗
提示:不一定,由于神经递质有兴奋性或抑制性两种,因此神经递质作用于突触后膜不一定引起突触后膜兴奋。
1.兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导。(　　)
2.突触由突触前膜和突触后膜两部分组成。(　　)
提示:突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成。
3.突触后膜释放的神经递质(如乙酰胆碱)会被相应的酶分解。(　　)
提示:神经递质由突触前膜释放。神经递质(如乙酰胆碱)发挥作用后很快会被相应的酶分解或被突触前膜回收。
√
×
×
4.人体内细胞外液的变化不仅可以影响兴奋的产生,还能影响兴奋的传递。(　　)
5.乙酰胆碱受体是糖蛋白也是Na+通道蛋白。(　　)
提示:乙酰胆碱受体是一种通道蛋白,不是糖蛋白。
√
×
1.神经冲动的传导机理
2.神经冲动在神经纤维上的传导过程与特点
(1)神经冲动在神经纤维上的传导过程。
①模式图。
②模式图解读。
a.AB段:极化状态(静息电位)。神经冲动已经通过该段神经纤维,
Na+通道关闭,K+通道打开。
b.BC段:超极化。Na+通道关闭,K+通道打开。
c.CD段:复极化。静息电位恢复过程。Na+通道关闭,K+通道打开。
d.DE段:去极化、反极化。神经冲动刚传至该区段,动作电位形成过程。Na+通道打开,K+通道关闭。
e.EF段:极化状态(静息电位)。神经冲动还未传至该区段神经纤维,
Na+通道关闭,K+通道打开。
(2)神经冲动在神经纤维上传导的特点。
剥离神经然后进行刺激,此时刺激点位于神经纤维的中段,因此刺激产生的兴奋会朝着远离刺激点的方向双向传导(如图),即兴奋在神经纤维上的传导是双向的。
注意:在反射过程中,刺激部位是感受器,已经位于神经末梢,此时兴奋只能沿着效应器的方向单向传导。
3.神经递质的种类、传递终止方式及传递特点等分析
(1)神经递质的种类。
根据神经递质对突触后膜的通透性影响不同,将神经递质分为兴奋性神经递质和抑制性神经递质两类。兴奋性神经递质与突触后膜受体结合,提高突触后膜对阳离子的通透性,导致阳离子(如Na+)内流,产生兴奋性突触后电位(内正外负,即动作电位)。抑制性神经递质与突触后膜受体结合,提高突触后膜对阴离子的通透性,导致阴离子(如Cl-)内流,产生抑制性突触后电位(内负外正,即静息电位扩大),导致突触后神经元不兴奋。
(2)神经递质作用的终止方式。
①酶解灭活:如以乙酰胆碱为例,由突触前膜释放后,数毫秒内即被突触间隙的乙酰胆碱酯酶水解。
②摄取回收:通过突触前膜载体的作用将突触间隙中多余的神经递质回收至突触前神经元并储存于囊泡中,如多巴胺。
(3)小分子神经递质通过胞吐释放的原因。
要引起突触后膜神经冲动,需要一定量的神经递质来进行刺激,大于某一个值(阈值)才可引起神经冲动。而胞吐可短时间大量集中释放神经递质,提高释放的效率,引起突触后膜电位变化,从而高效完成信息传递。
(4)兴奋传递的特点。
①单向传递:由于神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,所以兴奋只能由一个神经元的轴突传递给另一个神经元的胞体、树突或效应器细胞,而不能向相反的方向传递。
②突触延搁:兴奋在突触处的传递比在神经纤维上的传导要慢,突触数量的多少决定着反射所需时间的长短。
③兴奋在神经元之间的传递还存在对药物、内环境的变化敏感的现象。
4.突触影响神经冲动传递的判断与分析
(1)突触后膜会持续兴奋或抑制的原因:若某种有毒有害物质使分解神经递质的相应酶变性失活,则突触后膜会持续兴奋或抑制。
(2)药物或有毒有害物质作用于突触从而阻断神经冲动传递的三大原因:①药物或有毒有害物质阻断神经递质的合成或释放;
②药物或有毒有害物质使神经递质失活;③突触后膜上受体位置被某种有毒物质占据,使神经递质不能和突触后膜上的受体结合。
考向1　神经冲动的传导
[典例1-1] 兴奋沿着神经纤维向前传导时,局部电流的形成是(　　)
A.细胞膜内的兴奋部位与邻近的未兴奋部位形成电位差
B.细胞膜内的兴奋部位与邻近的未兴奋部位没有电位差
C.细胞膜外的兴奋部位与邻近的未兴奋部位没有电位差
D.细胞膜内外的兴奋部位与邻近的未兴奋部位都没有电位差
√
解析:神经纤维兴奋时,兴奋部位的膜两侧的电位表现为内正外负,而未兴奋部位的膜两侧的电位表现为外正内负,从而使兴奋部位与未兴奋部位之间产生电位差而发生电荷移动,形成局部电流。
[典例1-2] (2022·浙江环大罗山联盟期中联考)如图是动作电位在神经纤维上传导的示意图,①和②表示离子。下列说法不正确是(　　)
A.升高膜外离子①的浓度,将会降低a点电位的绝对值
B.动作电位在传导过程中峰值不变
C.a点状态只与钾离子外流有关,与Na+-K+泵无关
D.此时图中b、c两点相关离子的转运方向相反,进出细胞的方式相同
√
解析:a点电位表示静息电位,其数值大小取决于外流钾离子的量,升高膜外离子①(K+)的浓度,则会使K+外流的量减少,故会降低a点电位的绝对值;动作电位在传导过程中的峰值取决于钠离子内流的量,当膜外钠离子保持不变的前提下,动作电位沿着神经纤维传导时,不会随着传导距离的增加而衰减;a点表示静息电位,a点状态与钾离子外流有关,另外与Na+-K+泵将钾离子运入细胞内也有关;图中b点是钾离子外流,c点是钠离子内流,所以离子的转运方向相反,但都是通过相关通道蛋白进出细胞,均为易化扩散。
考向2　神经冲动的传递
[典例2] 如图表示突触的亚显微结构。下列说法正确的是(　　)
A.b兴奋时,兴奋部位的膜对Na+通透性减小
B.③一定是一个神经元的树突膜
C.在a中发生电信号→化学信号的转变,信息传递需要能量
D.当兴奋沿着b神经元传导时,其膜内电流方向与兴奋传导方向
相反
√
解析:①是突触小泡,其内容物神经递质使b兴奋时,兴奋部位的膜上Na+通道打开,对Na+通透性增大;②处为突触间隙,分布的液体为组织液,③是神经元的树突膜或胞体膜;在a中发生电信号→化学信号的转变,使神经递质释放,其方式是胞吐,因此信息传递需要能量;当兴奋沿着b神经元传导时,其膜内电流方向与兴奋传导方向相同。
考向3　兴奋剂、毒品的危害
[典例3] (2022·浙江衢温5+1联盟期中联考)可卡因能通过延长神经递质在突触中的停留时间等增加愉悦感,但长期使用可卡因会引起神经系统发生变化最终使人上瘾。毒品上瘾的机制如图“甲→丁”所示。下列叙述错误的是(　　)
A.初吸食毒品者突触后膜上的受体易与神经递质结合
B.正常人体内,有的神经递质与受体结合后常被突触前膜重新回收
C.长期吸食毒品者萎靡的原因可能是突触后膜受体减少而不易与递质结合
D.吸毒后易兴奋原因可能是毒品增加了突触前膜对递质的重新回收
√
解析:由题图可知,长期使用可卡因可使突触后膜长时间暴露在高浓度的多巴胺环境下,突触后膜受体会减少而不易与递质结合,故初吸食毒品者突触后膜上的受体更易与神经递质结合;分析图甲可知,正常人体内,有的神经递质与受体结合后,会被突触前膜重新回收;图丙中,突触后膜长时间暴露在高浓度的多巴胺环境下,会通过减少突触后膜受体数目来适应这种变化,突触变得不敏感,此时会表现为精神萎靡;由图乙可知,当突触间隙存在可卡因后,其与多巴胺的转运蛋白紧密结合,使得多巴胺在突触中停留的时间延长,不断刺激突触后细胞而增加愉悦感,故吸毒后易兴奋。
考向4　坐骨神经腓肠肌标本与电位传播
[典例4] 阈值是指一个效应能够产生的最低值或最高值。利用蛙坐骨神经腓肠肌标本,研究不同强度电刺激对坐骨神经动作电位(已兴奋神经纤维的电位总和)的影响。图甲为灵敏电表两极分别接在坐骨神经外侧,图乙表示在图甲①处给予
不同强度电刺激测得的各电位峰值。据图分析,下列叙述正确的是(　　)
A.坐骨神经中各神经纤维的兴奋阈值有差异存在
B.刺激强度越大,坐骨神经产生的动作电位峰值就越大
C.给图甲①处一个刺激,电表即可检测到一个双向变化的电位
D.若将刺激点改为图甲②处重复实验,也将得到如图乙所示结果
√
解析:坐骨神经中含有多个神经纤维,不同神经纤维的兴奋阈值有差异;根据图乙的结果,随着刺激强度增大,坐骨神经产生的动作电位峰值先增大后不变;给图甲①处一个刺激,电表发生两次方向相反的偏转,但检测到兴奋只能从右边传到左边;兴奋在突触间只能单向传递,所以刺激②处电表不偏转。

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