苏教版 (2019)选择性必修1 稳态与调节第一章 人体稳态维持的生理基础第一节 神经调节第2课时导学案

第2课时　动作电位的产生和传导

一、动作电位的产生

1．生物电现象

人体内的活细胞或组织都存在复杂的电活动，被称为生物电现象。生物电是由细胞质膜两侧的电位差或电位差的变化引起的。

2．动作电位的产生

(1)刺激：生理学中，将能引起细胞、组织、器官或整体的活动状态发生变化的任何内外环境变化因子都称为刺激，刺激包括机械刺激、化学刺激、温度刺激和电刺激等。

(2)静息电位：当细胞未受刺激时，细胞质膜内外两侧存在外正内负的电位差，即静息电位。

(3)动作电位的生成

①神经细胞质膜上的Na＋通道蛋白和K＋通道蛋白对Na＋、K＋进出细胞起着调节和控制作用，而Na＋和K＋进出细胞的变化是动作电位产生的基础。

②细胞在静息状态下，K＋通道开放，K＋大量外流，形成膜外为正电位、膜内为负电位的电位差，形成静息电位，此时细胞质膜的状态称为“极化”。当细胞受到适宜的刺激，细胞质膜上Na＋通道打开，Na＋迅速大量内流，形成膜外为负电位、膜内为正电位的电位变化，此过程称为“去极化”。在去极化到达膜电位最大值(峰值)时，Na＋通道关闭。随后，由于K＋通过K＋通道大量外流，膜两侧电位又转变为“外正内负”状态，即“复极化”。膜的去极化和复极化构成了动作电位的主要部分，而细胞质膜在恢复到静息电位之前，会发生一个低于静息电位的“超极化”过程。

二、动作电位以电信号的形式在神经纤维上传导

1．动作电位又称为神经冲动，在神经纤维上不断地由受刺激部位向未受刺激部位传导，即兴奋以电信号的形式沿着神经纤维传导。

2．在无髓神经纤维上，动作电位一旦产生，一般会沿神经纤维连续传导。在有髓神经纤维上的动作电位不能在节间区产生，而只能在郎飞结处产生。因此，局部电流会直接从一个郎飞结跨越节间区后“跳跃”到下一个郎飞结处，这种传导方式称为跳跃式传导。

三、神经冲动在神经细胞之间通常以化学信号传递

1．突触小体和突触

(1)突触小体：神经细胞的轴突末鞘有许多分支，每个分支的末端膨大成球状。

(2)突触：突触由突触前膜、突触间隙与突触后膜组成。

2．传递过程

兴奋到达突触前膜所在的神经细胞的轴突末梢→突触小泡向突触前膜移动并融合释放神经递质→神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近→神经递质与突触后膜上的受体结合→突触后膜上的离子通道发生变化，引发电位变化→神经递质被降解或回收。

3．传递特点

(1)特点：单向传递。

(2)原因

四、不同的神经递质产生不同的作用

1．神经递质的种类

(1)胆碱类：乙酰胆碱。

(2)单胺类：多巴胺、肾上腺素与5­羟色胺。

(3)氨基酸类：甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸。

2．神经递质的生理作用

(1)对突触后神经细胞产生兴奋性影响，如：乙酰胆碱。

(2)对突触后神经细胞产生抑制性影响，如：甘氨酸。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．神经纤维受到刺激后，兴奋部位和未兴奋部位之间，膜内和膜外的局部电流方向相反。                            (　　)

2．兴奋在离体神经纤维上以电信号形式双向传导。 (　　)

3．突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程属于胞吐。

  (　　)

4．兴奋在突触小体中的信号转变为电信号→化学信号。 (　　)

5．神经递质作用于突触后膜上，就会使下一个神经元兴奋。

  (　　)

6．有髓神经纤维动作电位的传导速度比无髓神经纤维快。

  (　　)

提示：1.√　2.√　3.√　4.√  5.×　神经递质有兴奋性和抑制性两种，其作用于突触后膜会使下一个神经细胞兴奋或抑制。  6.√

　兴奋在神经纤维上的传导

1．兴奋的传导过程

2．K＋、Na＋与静息电位和动作电位的关系

(1)

(2)

3．神经纤维上膜电位差变化曲线解读

离体神经纤维某一部位受到适当刺激时，受刺激部位细胞质膜两侧会出现暂时性的电位变化，产生神经冲动。如图表示该部位受刺激前后，质膜两侧电位差的变化。详细分析如下：

(1)a点——静息电位，外正内负，此时细胞质膜主要对K＋有通透性。——极化

(2)b点——零电位，动作电位形成过程中，细胞膜对Na＋的通透性增强。——去极化

(3)bc段——动作电位，细胞膜继续保持对Na＋的通透性强度。——去极化

(4)cd段——静息电位恢复，K＋通道开放使K＋外流。——复极化

(5)de段——Na＋－K＋泵活动加强，排Na＋吸K＋，使膜内外离子分布恢复到静息水平。

辨析下列图示，完成相关问题：

甲　　　　　　　　乙

 (1)在图甲中箭头处给予刺激时，兴奋传导方向如何？(用图示表示)

提示：。

(2)图乙中箭头表示神经冲动的传导途径，其中哪一条最为正确？

提示：兴奋在神经纤维上双向传导，兴奋在神经细胞之间单向传递，因此D最符合题意。

(3)若测量该神经纤维上的静息电位和动作电位，电流计的两极应怎样连接？电流计指针如何偏转？

提示：静息电位和动作电位的测量

①测静息电位：灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接，另一极与膜内侧连接(如图丙)，只观察到指针发生一次偏转。

②测动作电位：灵敏电流计两极都连接在神经纤维膜外(或内)侧(如图丁)，可观察到指针发生两次方向相反的偏转。

丙　　　　　　　　丁

1．如图是某神经纤维动作电位的模式图，下列叙述正确的是(　　)

A．K＋的大量内流是形成静息电位的主要原因

B．bc段Na＋大量内流，需要载体蛋白，并消耗能量

C．ce段Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态

D．动作电位的峰值大小与膜两侧Na＋浓度差无关

C　[K＋的大量外流是神经纤维形成静息电位的主要原因，A错误；bc段为动作电位的形成，此时Na＋大量内流，其运输方式属于协助扩散，需要载体蛋白，不消耗能量，B错误；ce段为静息电位的恢复，此时Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态，表现为K＋外流，C正确；动作电位是膜外Na＋大量内流形成的，其峰值大小与膜两侧Na＋浓度差有关，D错误。]

2．(多选)图甲为某一神经纤维示意图，将一电流表的a、b两极置于膜外，在X处给予适宜刺激，测得电位变化如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　乙

A．未受刺激时，电流表测得的为静息电位

B．动作电位传导方向与神经纤维膜内局部电流方向相同

C．在图乙中的t3时刻，兴奋传导至b电极处

D．t1～t2，t3～t4电位的变化分别是Na＋内流和K＋外流造成的

BC　[静息状态时，神经细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位，图甲所示两电极都在膜外，所以电流表测得的为零电位，A错误；兴奋的传导方向和膜内的电流传导方向相同，B正确；静息电位是外正内负，动作电位是外负内正，电流表会有不同方向的偏转，在图乙中的t3时刻，兴奋传导至b电极处，并产生电位变化，C正确；t1～t2和t3～t4电位的变化都是Na＋内流造成的，D错误。]

K＋、Na＋对电位的影响不同

(1)静息电位的幅度决定于细胞质膜内外的K＋浓度差，细胞外K＋浓度较低时，K＋外流加大，静息电位的绝对值加大，引起静息电位转化为动作电位的阈刺激加大。

(2)动作电位的幅度决定于细胞质膜内外Na＋的浓度差，细胞质膜外Na＋浓度降低，动作电位幅度也相应降低。

　兴奋在神经细胞之间的传递

1．突触的常见类型

(1)轴突—细胞体型，如图中A。

(2)轴突—树突型，如图中B。

2．传递的过程

3．神经递质的理解

(1)存在部位：突触小泡内。

(2)释放方式：胞吐，消耗能量，只能由突触前膜释放。

(3)在突触间隙中的移动：扩散，不消耗能量。

(4)两种类型：兴奋性递质和抑制性递质。

(5)两种去路：被酶降解或回收进细胞。

4．兴奋在神经纤维上传导和在神经细胞之间传递的比较

3．(2021·山东潍坊高二上期中考试)下列关于兴奋传递的叙述，错误的是   (　　)

A．突触前后两个神经细胞的兴奋是不同步的

B．神经递质进入受体细胞后可引起其兴奋或抑制

C．抑制高尔基体的作用，会影响神经兴奋的传递

D．兴奋在神经细胞之间传递时，存在信号形式的转换

B　[兴奋在两个神经细胞之间的传递是通过突触进行的，存在突触延搁，是不同步的，A正确；神经递质作用于突触后膜上的特异性受体，引起突触后神经细胞的兴奋或抑制，并不是进入受体细胞，B错误；突触小泡的产生与高尔基体有关，而突触小泡中含有神经递质，所以如果抑制高尔基体的作用，则会影响神经兴奋的传递，C正确；兴奋在神经细胞之间传递时，会发生电信号→化学信号→电信号的转换，D正确。]

4．根据突触前细胞传来的信号，突触可分为兴奋性突触和抑制性突触。使下一个神经细胞产生兴奋的为兴奋性突触，对下一个神经细胞产生抑制效应(抑制效应是指下一个神经细胞的膜电位仍为内负外正)的为抑制性突触。如图为某种动物体内神经调节的局部图(带圈数字代表不同的突触小体)。下列说法正确的是(　　)

A．①的突触小泡中是兴奋性神经递质

B．当兴奋传至突触3时，其突触后膜的电位变为内正外负

C．图中的突触类型有轴突—树突型、轴突—肌肉型

D．突触2和突触3的作用相同，均是抑制肌肉兴奋

A　[据图可知，突触1为兴奋性突触，因此，①的突触小泡中的神经递质是兴奋性神经递质，A正确；突触3为抑制性突触，因此，当兴奋传至突触3时，其突触后膜的膜电位仍为内负外正，B错误；由图可知，突触1和3为轴突—肌肉型，突触2是轴突—轴突型，C错误；突触2的作用是抑制①处的轴突兴奋，突触3的作用是抑制肌肉兴奋，D错误。]

通过对递质种类不同，突触后膜识别受体不同，开启的通道蛋白不同，突触后膜的电位变化不同，认同生命的结构功能观；通过对突触传递示意图的识别分析，培养模型与建模的科学思维能力；通过对问题2的分析，提升演绎与推理的科学思维能力。

1．释放到突触间隙中的兴奋性递质乙酰胆碱，是如何引起突触后膜产生膜电位变化的？若为抑制性递质γ­氨基丁酸呢？(生命观念)

提示：突触后膜上的乙酰胆碱受体同时又是一种Na＋通道，兴奋性递质乙酰胆碱与乙酰胆碱受体特异性结合后，会导致突触后膜上Na＋通道打开，Na＋内流引起突触后膜去极化，进而产生内正外负的动作电位(兴奋)；突触后膜上的γ­氨基丁酸受体同时又是一种Cl－通道，抑制性递质γ­氨基丁酸与γ­氨基丁酸受体特异性结合后，会导致突触后膜上Cl－通道打开，Cl－内流引起突触后膜超极化，产生抑制。

2．若突触前膜释放的神经递质在与突触后膜上的受体特异性结合后，不能及时被降解或回收，会对突触后膜产生什么影响？(科学思维)

提示：突触后膜持续性兴奋或持续性抑制。

3．在膝跳反射(如图)中，如果兴奋经过图中3个突触，都引起突触后膜去极化进而产生动作电位，股四头肌和股二头肌将会做出什么反应？能否完成伸小腿的动作？(科学思维)

提示：都将收缩；不能。

4．膝跳反射的完成，需要股四头肌收缩，这说明突触①和②属于兴奋性突触还是抑制性突触？(科学思维)

提示：兴奋性突触。

5．要想膝跳反射正常进行，在股四头肌收缩的同时，股二头肌应该收缩还是舒张？这说明突触③属于兴奋性突触还是抑制性突触？(科学思维)

提示：舒张；抑制性突触。

[课堂小结]

1．(2021·北京师大附中高二上期中)下图表示一段离体神经纤维的S点受到刺激产生兴奋时，局部电流和神经兴奋的传导方向(弯箭头表示膜内、外局部电流的流动方向，直箭头表示兴奋传导方向)，其中正确的是(　　)

A　　　　　　　B

C　　　　　　　　D

C　[兴奋在离体神经纤维上的传导是双向的，S点受到刺激产生兴奋时，兴奋部位的膜两侧发生电位变化，膜外由正电位变成负电位，膜内由负电位变成正电位。在细胞膜的内外，兴奋部位与邻近未兴奋部位之间形成了电位差，也有了电荷的移动，这样就形成了局部电流。该电流在膜外由未兴奋部位移向兴奋部位，膜内由兴奋部位移向未兴奋部位，而兴奋传导的方向与膜内电流的移动方向一致，故C符合题意。]

2．当神经细胞受到适宜刺激后，受刺激部位不会发生(　　)

A．细胞质膜内外电位发生变化

B．钠离子通道开放，钠离子大量涌入细胞内

C．动作电位产生

D．钾离子通道开放，钾离子大量涌入细胞内

D　[神经细胞受到适宜刺激后，细胞膜内外电位发生变化，由外正内负变为外负内正，A不符合题意；神经细胞受到适宜刺激后，钠离子通道开放，钠离子通过协助扩散方式大量涌入细胞内，导致膜两侧电位表现为外负内正，产生动作电位，B、C不符合题意；当神经细胞受到适宜刺激后，受刺激部位的钾离子通道关闭，钾离子不会涌入细胞内，D符合题意。]

3．下列有关人体生命活动调节的叙述，错误的是(　　)

A．兴奋在突触处的传递离不开生物膜的转移和融合

B．线粒体可以为神经递质释放到突触间隙提供能量

C．突触后膜上的电位变化与其功能特性有关

D．反射弧中兴奋在神经纤维上可以双向传导，而在神经细胞间兴奋只能单向传递

D　[兴奋在突触处的传递需要神经递质的释放，神经递质的释放是通过胞吐完成的，胞吐过程离不开生物膜的转移和融合，需要消耗线粒体释放的能量，A、B正确；突触后膜上的电位变化与其选择透过性的功能特性相关，C正确；反射弧中兴奋是由感受器产生的，在神经纤维上和神经细胞间只能单向传递，D错误。]

4．神经细胞可以利用多巴胺来传递愉悦信息。下图a、b、c、d依次展示毒品分子使人上瘾的机理，据相关信息以下说法错误的是   (　　)

a　　　　b　　　　c　　　d

A．据a图可知多巴胺可以被突触前膜回收

B．据b图可知毒品分子会严重影响突触前膜对多巴胺分子的回收

C．据c图可知大量多巴胺在突触间隙积累，经机体调节导致其受体数目减少

D．据d图可知，当没有毒品分子时，多巴胺被大量分解，愉悦感急剧下降，形成毒瘾

D　[兴奋在突触间只能单向传递，据a图可知多巴胺可以被突触前膜回收，A正确；据b图可知毒品分子可以与多巴胺转运分子结合，从而严重影响突触前膜对多巴胺分子的回收，使愉悦感持续，B正确；据c图可知大量多巴胺在突触间隙积累，使相关神经持续兴奋，经机体调节导致其受体数目减少，C正确；据d图可知，当没有毒品分子时，多巴胺被突触前膜大量回收，突触间隙的多巴胺减少，愉悦感急剧下降，形成毒瘾，D错误。]

5．甲图是缩手反射相关结构，乙图是甲图中某一结构的亚显微结构模式图。据图回答：

甲　　　　　　　　　乙

(1)甲图中f表示的结构是________，乙图是甲图中________(填字母)的亚显微结构放大模式图，乙图中的B是下一个神经细胞的__________________。

(2)缩手反射时，兴奋从A传到B的信号物质是____________。兴奋不能由B传到A的原因是__________________________________________________

_______________________________________________________________。

(3)乙图中传递信号的物质由A细胞合成加工，形成突触小泡，突触小泡再与________融合，通过A细胞的____________作用，进入突触间隙。

(4)突触后膜上的受体与相应信号物质结合，引起B细胞产生________。

[解析]　(1)根据神经节的位置，可以确定f是感受器，e是传入神经，c是神经中枢，b是传出神经，a是效应器，乙图为突触的结构图，B是突触后膜即下一个神经细胞的树突膜或细胞体膜。(2)兴奋在神经细胞之间的传递借助于神经递质，由于神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，故兴奋在神经细胞之间的传递是单向的。(3)突触小泡与突触前膜融合，通过胞吐的方式将神经递质释放到突触间隙。(4)神经递质与突触后膜上的受体结合，使下一个神经细胞产生兴奋或抑制。

[答案]　(1)感受器　d　胞体膜或树突膜　(2)神经递质　神经递质只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜　(3)突触前膜　胞吐　(4)兴奋或抑制