高中浙科版 (2019)第二节 神经冲动的产生和传导学案及答案

第二节　神经冲动的产生和传导

一、环境刺激使得神经细胞产生动作电位

1．动作电位的形成和恢复

(1)静息膜电位，极化状态：膜外为正电位、膜内为负电位。

(2)去极化：在膜上某处给予刺激后，该处极化状态被破坏，叫作去极化。

(3)发生动作电位期间，反极化：膜内为正电位、膜外为负电位。

(4)复极化，重建膜电位：神经纤维膜迅速恢复到原来的外正内负状态。

(5)去极化、反极化和复极化的过程，也就是动作电位——膜外负电位的形成和恢复的过程，全部过程只需数毫秒。

2．静息膜电位的产生

(1)细胞内的有机负离子如蛋白质为大分子，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。

(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，但对钠离子的通透性小，膜外的钠离子不能扩散进来。

3．动作电位的产生

在神经纤维膜上存在离子通道，其中包括钠离子通道和钾离子通道。当神经某处受到刺激时会使钠通道开放，于是膜外钠离子在短时间内顺浓度梯度大量涌入膜内，使膜内电势升高，造成了内正外负的反极化现象。

4．复极化状态的产生

在很短的时间内钠通道又重新关闭，钾通道随即开放，钾离子又很快涌出膜外，使得膜电位又恢复到原来外正内负的状态。

二、冲动在神经纤维上以电信号的形式传导

1．动作电位的传导过程

神经纤维膜电位处于外正内负的极化状态(未受刺激)

受刺激部位膜电位变为内正外负的反极化状态

↓

与未受刺激的部位形成局部电流

↓

局部电流刺激没有去极化的细胞膜使之去极化，形成动作电位

↓

局部电流(兴奋)不断向前传导

2．特点：(1)动作电位沿着神经纤维传导，不会随传导距离的增加而衰减。

(2)各神经纤维元间具有绝缘性。

三、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

前一个神经元的轴突末梢的细小分支处膨大，与下一个神经元的树突或胞体相接触。两个神经元相接触部分的细胞膜，以及它们之间微小的缝隙，共同形成了突触(synapse)。

2．突触的结构

3．神经冲动在突触处的传递(以乙酰胆碱为例)

神经冲动→神经末梢→突触小泡释放乙酰胆碱→突触间隙→扩散到突触后膜处→和突触后膜上的乙酰胆碱受体结合→受体(一种通道蛋白)通道开放→正离子内流→突触后膜去极化，产生动作电位。

4．神经肌肉接点(也称之为突触)

5．神经冲动的跨膜传递特点：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。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．神经细胞膜在静息时对Na＋的通透性高。 (　　)

2．复极化时，神经细胞膜电位是内负外正。 (　　)

3．突触是一个神经元与另一个神经元之间的接点。 (　　)

4．突触前膜神经递质的释放量能够影响后膜上Na＋通道的开放程度。 (　　)

5．一个乙酰胆碱分子可使突触后膜产生一个小电位。 (　　)

6．突触前膜释放的神经递质引起突触后膜兴奋。 (　　)

提示：1．×　静息电位主要是K＋外流造成的，静息时对K＋通透性高。

2．×　复极化时神经细胞的膜电位由内正外负变为内负外正。

3．×　一个神经元的神经末梢可以在下一个神经元的树突、胞体等处形成突触，也可在肌细胞上形成突触，因此突触还可以是神经与肌肉的接点。

4．√

5．√　一个乙酰胆碱分子在与后膜的受体结合后，在后膜上产生了一个小电位，但是这个电位不能传播，达到阈值后才可传播。

6．×　兴奋性递质引起突触后膜兴奋，抑制性递质抑制突触后膜兴奋。

　环境刺激使得神经细胞产生动作电位、冲动在神经纤维上以电信号的形式传导

1．动作电位的产生机理

注：①在动作电位形成和恢复的过程中，Na＋浓度始终是膜外高于膜内，K＋浓度始终是膜内高于膜外，浓度差是由Na＋­K＋泵来维持的，Na＋­K＋泵不断地从吸收K＋而泵出Na＋，这是主动转运的过程。

②Na＋通道受刺激后开放得早，关闭得快；K＋通道开放得迟，关闭得慢。

2．电位变化曲线解读

(1)图示：离体神经纤维某一部位受到适宜刺激时，受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化，产生神经冲动。右图表示该部位受刺激前后，膜两侧电位差的变化。

(2)解读：A线段——极化状态、外正内负，K＋通道开放。

B点——0电位，去极化，Na＋通道开放。

BC段——反极化，Na＋通道继续开放。

CD段——复极化，静息电位恢复过程中。

DE段——极化状态。

3．神经冲动在神经纤维上的传导机理和特点

(1)传导的机制

(2)兴奋在神经元内双向传导，膜外局部电流方向与兴奋传导方向相反，膜内局部电流方向与兴奋传导方向相同。如图所示：

(3)传导具有绝缘性：一条神经中包含许多根神经纤维，各条神经纤维上传导的兴奋基本上互不干扰。

(4)不衰减性：动作电位在传导过程中，电位变化总是一样的，不会随着传导距离的增加而衰减。

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，兴奋在神经元之间单向传递，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？电流计指针会如何偏转？

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．下图表示动作电位在神经纤维上传导的示意图。下列叙述错误的是(　　)

A．动作电位沿神经纤维传导时，其电位变化是一样的

B．在EF段神经纤维膜处于静息电位状态，D点处于反极化状态

C．DE段的电位变化与Na＋内流有关

D．CD段的神经纤维膜正处于去极化过程

D　[轴突上动作电位的传导具有不衰减性，因此电位变化是一样的。分析图中信息可知动作电位从左向右传导，动作电位还没有传导到EF段，EF段处于静息电位状态，D点的膜电位为外负内正，因此处于反极化状态。DE段从极化状态到反极化状态，主要是钠离子通道打开，钠离子快速、大量内流造成的。而CD段钾离子大量外流，从反极化状态恢复为极化状态，属于复极化过程。]

2．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，测得的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，电流表测得的电位差为静息电位

B．动作电位传导方向与神经纤维膜外局部电流方向相同

C．在图乙中的t3时刻，兴奋传导至b电极处

D．t1～t2，t3～t4电位的变化分别是由Na＋内流和K＋外流造成的

C　[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错误；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＋内流和K＋外流造成的，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内外Na＋的浓度差，细胞外Na＋浓度降低，动作电位幅度也相应降低。

　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

(1)突触的结构

结构

(2)突触的简单表示法：(其中表示突触前神经元的轴突，·——表示突触后神经元的胞体)，神经冲动在神经元间的传递为单向传递。

(3)突触的常见类型

①如下图所示，从结构上来看：A为轴突—胞体突触，B为轴突—树突突触，C为轴突—轴突突触。另外，还有轴突—肌细胞类型。

②从功能上来看：突触分为兴奋性突触和抑制性突触。突触前神经元电信号通过突触传递，影响突触后神经元的活动。使突触后膜发生兴奋的突触称兴奋性突触，使突触后膜发生抑制的突触称抑制性突触。突触的兴奋或抑制，不仅取决于化学递质的种类，还取决于其受体的类型。

2．兴奋在两个神经元间的传递

(1)过程

在此过程中，突触处的信号转换：前膜将电信号变成化学信号，后膜将化学信号变成电信号。

(2)突触小泡释放的化学递质

①递质的供体：轴突末端突触小体内的突触小泡。

②递质的受体：突触后膜上的受体蛋白。

③递质的作用：使另一个神经元兴奋或抑制。

④递质的化学本质：乙酰胆碱、单胺类物质、氨基酸类物质等。

3．神经冲动在突触处传递的特点

(1)单向传递：只能由一个神经元的轴突传递到另一个神经元的树突或胞体(或轴突)。

(2)突触延搁：神经冲动在突触处的传递比在神经纤维上的传递慢，因为神经冲动由突触前神经元传至突触后神经元，需要经历化学递质的释放、扩散以及对突触后膜作用的过程，所以需要较长时间。

4．化学递质的种类和去向

(1)种类

(2)递质的去向：迅速分解或被重吸收到神经末梢，或扩散离开突触间隙，为下一次传递做好准备。

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．突触前后两个神经元的兴奋是不同步的

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．兴奋在神经元之间传递时，存在信号形式的转换

B　[兴奋在两个神经元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，引起突触后神经元的兴奋或抑制，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；兴奋在神经元之间传递时，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。使下一个神经元产生兴奋的为兴奋性突触，对下一个神经元产生抑制效应(抑制效应是指下一个神经元的膜电位仍为内负外正)的为抑制性突触。下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和突触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的认识，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？若释放的是抑制性递质γ­氨基丁酸，又会如何呢？(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)若突触前膜释放的化学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，如果兴奋经过图中三个突触，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．(2021·黑龙江哈尔滨三中高二期中)将枪乌贼的巨大轴突(神经纤维)置于体内组织液的模拟环境中，下列相关分析不正确的是 (　　)

A．静息时，膜主要对K＋有通透性，K＋外流

B．若减小模拟环境中K＋浓度，则静息电位的绝对值变小

C．若增大模拟环境中Na＋浓度，则刺激引发动作电位的速度加快

D．若减小模拟环境中的Na＋浓度，则动作电位峰值变小

B　[静息时，K＋外流，造成膜两侧的电位表现为内负外正，A正确。减小模拟环境中K＋浓度，K＋外流增加，导致静息电位的绝对值变大，B错误。Na＋内流，造成膜两侧的电位表现为内正外负，所以增大模拟环境中Na＋浓度，则刺激引发动作电位的速度加快，C正确。由于静息时，K＋外流，造成膜两侧的电位表现为内负外正；受刺激后，Na＋内流，造成膜两侧的电位表现为内正外负，所以减小模拟环境中Na＋浓度，动作电位的峰值变小，D正确。]

3．下图为神经肌肉接点的亚显微结构。下列有关叙述错误的是(　　)

A．①是突触前膜，③是突触后膜

B．信号仅能从甲向乙方向传递而不会逆向传递

C．一个乙酰胆碱分子引起肌膜产生一个动作电位

D．乙酰胆碱与突触后膜上的受体结合后，受体蛋白作为离子通道开放，引起突触后膜去极化

C　[一个乙酰胆碱分子可以引起一个小电位，随着乙酰胆碱与受体结合的增加，电位可加大，当电位达到一定(阈)值时，可在肌膜上引起动作电位。]

4．下图是突触局部模式图，以下说法错误的是(　　)

A．②和①的结合具有特异性

B．兴奋只能由③传递到④，而不能反过来

C．⑤内的液体是组织液

D．⑥的形成与高尔基体有关

B　[化学递质和受体的结合具有特异性，A正确；兴奋只能由④突触前膜传递到③突触后膜，而不能反过来，B错误；⑤突触间隙内的液体是组织液，C正确；突触小泡的形成与高尔基体有关，D正确。]

5．图甲是测量神经纤维膜内外电位的装置，图乙是测量到的膜电位变化。请回答：

甲　　　　　　　　　　　乙

(1)图中甲装置A测得的电位相当于图乙中的________点的电位，该电位称为________电位。装置B测得的电位相当于图乙中的________点的电位，该电位称为________电位。

(2)当神经受到适宜刺激后，在兴奋部位，膜对钠离子的________性发生变化，钠离子大量流向膜________，引起电位逐渐变化，此时相当于图乙中的________点。

(3)将离体神经置于不同钠离子浓度的生理盐水中，给予一定刺激后，下图中能正确反映膜电位变化与钠离子浓度关系的是(图中纵轴表示膜电位，横轴表示钠离子浓度对数值)(　　)

A　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　D

[解析]　图乙中可以看出A点表示静息电位，C点表示的是受到刺激后的电位。所以装置A测的是A点的电位，为静息电位，装置B测的是C点的电位，为动作电位。神经冲动的传导过程是在神经纤维上顺序发生的电化学变化，神经受到刺激时，细胞膜的通透性发生急剧变化，钠离子向膜内的流量增加，所以神经冲动是伴随着钠离子大量的流入发生的。生理盐水中离体培养的神经，受到一定刺激后会产生膜电位的变化，出现动作电位。此时，钠离子会以易化扩散的形式大量内流导致膜电位的改变。膜外钠离子的浓度越高，钠离子内流量越大，动作电位的峰值就越大，电位的变化也就越大，换言之，神经细胞膜电位的变化与钠离子浓度成正比，D正确。

[答案]　(1)A　静息　C　动作　(2)通透　内　B　(3)D