第3節(jié)神經沖動的產生和傳導

第3節(jié)神經沖動的產生和傳導學有目標——課標要求必明記在平時——核心語句必背1．闡明興奮在神經纖維上的產生及傳導機制。2．說明突觸傳遞的過程及特點。3．說明濫用興奮劑、吸食毒品的危害，自覺拒絕毒品并向他人宣傳毒品的危害。1．在神經系統(tǒng)中，興奮是以電信號的形式沿著神經纖維上傳導的，這種電信號也叫神經沖動。2．神經細胞膜靜息電位表現(xiàn)為內負外正，主要由K＋外流引起；動作電位表現(xiàn)為內正外負，主要由Na＋內流引起。3．由于神經遞質只存在于突觸小泡中，只能由突觸前膜釋放，然后作用于突觸后膜，因此神經元之間興奮的傳遞只能是單方向的。[主干知識梳理]一、興奮在神經纖維上的傳導1．傳導形式：興奮在神經纖維上以

的形式傳導。2．靜息電位和動作電位。3．局部電流：在興奮部位和未興奮部位之間由于存在

而發(fā)生電荷移動，形成了局部電流。電信號膜電位電位表現(xiàn)主要成因靜息電位___________________

動作電位

___________________

內負外正內負外正K＋外流Na＋內流電位差二、興奮在神經元之間的傳遞1．寫出圖中字母標號代表的結構2．傳遞特點及原因。(1)特點：

。(2)原因：神經遞質只存在于

中，只能由

釋放，經擴散通過

，與

上的相關受體結合，改變突觸后膜對離子的通透性，引發(fā)突觸后膜電位變化。單向傳遞突觸小泡突觸前膜突觸間隙突觸后膜三、濫用興奮劑、吸食毒品的危害1．興奮劑和毒品能夠對

產生影響，大多數(shù)是通過

起作用。2．興奮劑原是指能提高

機能活動的一類藥物，如今是_________

藥物的總稱。有些興奮劑就是毒品，會對人體健康帶來極大危害。3．毒品是指鴉片、

、

、嗎啡、大麻、

以及國家規(guī)定管制的其他能夠使人形成癮癖的

藥品和

藥品。神經系統(tǒng)突觸中樞神經系統(tǒng)運動禁用海洛因可卡因麻醉精神甲基苯丙胺(冰毒)[邊角知識發(fā)掘]1．根據(jù)教材第27頁實驗，分析下圖①～④(1)在圖①狀態(tài)下刺激b處，按照興奮傳導的時間先后重新排序：________。提示：①④②③(2)圖①中指針不偏轉說明什么？維持這種電位的離子基礎是什么？提示：神經表面各處電位相等。K＋外流維持靜息電位。(3)圖②中a處興奮的離子基礎是什么？提示：Na＋內流。2．根據(jù)教材第29頁圖28回答(1)圖中的囊泡名稱是

，形成這些囊泡的結構是細胞膜、高爾基體、內質網、線粒體、微管等。(2)舉例說出在突觸前膜處耗能的生理活動。提示：釋放(胞吐)神經遞質、細胞主動吸收K＋和排出Na＋等。(3)乙酰膽堿是興奮性遞質，它由突觸前膜釋放后怎樣到達突觸后膜？與其結合的特異性受體的化學本質是什么？二者結合后發(fā)生的主要生理效應是什么？提示：經過突觸間隙擴散到突觸后膜。與其結合的特異性受體的化學本質是糖蛋白。乙酰膽堿與其受體結合后，導致Na＋通道打開，Na＋內流進入細胞使突觸后膜興奮。[教材問題提示]一、思考·討論(教材第30頁)1．可卡因會與突觸間隙中的多巴胺轉運蛋白結合，使多巴胺轉運蛋白失去回收多巴胺的功能。多巴胺是一種會使大腦產生愉悅感的神經遞質，正常情況下發(fā)揮作用后會被多巴胺轉運蛋白回收。多巴胺在突觸間隙持續(xù)發(fā)揮作用，會導致突觸后膜多巴胺受體減少。當可卡因失效后，由于多巴胺受體已減少，機體正常的神經活動受到影響，服藥者就必須通過服用可卡因來維持這些神經元的活動。2．主要的毒品還有鴉片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、嗎啡、大麻等。如果有人勸吸食毒品，拒絕的方式可以是說明毒品對身心健康以及社會的危害，并指出吸食毒品是違法行為。3．(1)毒品對個人身心的毒害：成癮者身體因慢性中毒，會產生各種不適感，免疫力下降，誘發(fā)各類疾病，甚至精神錯亂，中毒死亡。(2)對家庭的危害：吸毒人員戒毒困難，長期吸毒極大地增加了家庭開支；同時吸毒人員由于長期吸毒造成體內慢性中毒，體力衰弱，勞動力下降，甚至完全喪失勞動力，影響家庭收入，也影響了社會財富的創(chuàng)造和積累。(3)對社會的影響：吸毒人員的自我評價下降，在社會經濟生活方面的角色功能降低，從而影響社會財富的創(chuàng)造，給社會帶來巨大的經濟損失。由于吸毒者對毒品的依賴性，為了尋找毒品，吸毒人員常會喪失理智和思維能力，可能因此導致各種異常行為尤其是違法犯罪行為的發(fā)生。二、思維訓練(教材第31頁)假說：支配心臟的副交感神經可能是釋放了某種化學物質，該物質可以使心跳減慢。實驗預期：從A心臟的營養(yǎng)液中取一些液體注入B心臟的營養(yǎng)液中，B心臟的跳動也會減慢。兩次方向相反電信號神經沖動(2)興奮在神經纖維上的傳導和離子基礎(3)K＋外流和Na＋內流屬于哪種運輸方式？需要借助什么類型的蛋白？提示：K＋外流和Na＋內流運輸方式都屬于協(xié)助擴散，需要通道蛋白。(4)當降低細胞外溶液的K＋濃度和降低細胞外溶液的Na＋濃度時，對膜電位的主要影響是什么？提示：降低細胞外溶液的K＋濃度將使靜息電位增大，降低細胞外溶液的Na＋濃度將使動作電位減小。2．分析下面的兩則材料，回答問題：材料Ⅰ：某哺乳動物處于靜息狀態(tài)的神經元內、外K＋濃度分別是140mmol/L和5mmol/L。材料Ⅱ：科學家在細胞外液滲透壓和K＋濃度相同的條件下進行了含有不同Na＋濃度的細胞外液對離體槍烏賊神經纖維電位變化影響的實驗，結果如圖。(1)材料Ⅰ顯示細胞具有積累哪種離子的能力？在靜息狀態(tài)下細胞膜主要表現(xiàn)為對哪種離子的通透性？其進入和排出細胞的運輸方式分別是什么？提示：細胞具有積累K＋的能力；在靜息狀態(tài)下細胞膜主要表現(xiàn)為對K＋的通透性；其進入和排出細胞的運輸方式分別是主動運輸和協(xié)助擴散。(2)由材料Ⅱ圖中三條曲線可知，影響動作電位峰值的主要因素是什么？提示：細胞外液中Na＋濃度。(3)a、b、c三種細胞外液中Na＋濃度高低的關系是

。a>b>c[師說重難]

一．電位(差)測量測量項目測量方法測量圖解測量結果神經表面電位差電表兩極置于神經表面不同的位點跨膜電位(靜息電位和動作電位)電表兩極分別置于神經纖維膜的內側和外側二．細胞外液中Na＋、K＋濃度改變對膜電位的影響項目靜息電位動作電位峰值Na＋增加不變增大Na＋降低不變變小K＋增加變小不變K＋降低增大不變1.靜息電位主要是K＋外流形成的平衡電位，細胞外Na＋濃度的改變通常不會影響到靜息電位。細胞外K＋濃度上升，導致細胞內K＋向外擴散減少，從而引起靜息電位變小。反之，靜息電位變大。2.動作電位主要是Na＋內流形成的平衡電位，細胞外K＋濃度的改變通常不會影響到動作電位的峰值。細胞外Na＋濃度上升，導致其向細胞內的擴散量增加，從而引起動作電位的峰值變大。反之，動作電位峰值變小。[在應用中悟][典例]下圖是某神經纖維動作電位的模式圖，下列敘述正確的是

(

)A．K＋的大量內流是神經纖維形成靜息電位的主要原因B．bc段Na＋大量內流，需要載體蛋白的協(xié)助，并消耗能量C．cd段Na＋通道多處于關閉狀態(tài)，K＋通道多處于開放狀態(tài)D．動作電位大小隨有效刺激的增強而不斷加大[解析]神經纖維形成靜息電位的主要原因是K＋的大量外流；bc段Na＋通過通道蛋白大量內流，屬于協(xié)助擴散，不需要消耗能量；cd段K＋外流，此時細胞膜對K＋的通透性大，對Na＋的通透性小，K＋通道多處于開放狀態(tài)，Na＋通道多處于關閉狀態(tài)；動作電位的大小不會隨著有效刺激強度的增加而增大。[答案]

C[名師點睛]此題是對教材中靜息電位和動作電位離子基礎的直接考查。選擇題中的許多選項涉及的知識點都直接來源于教材，只有對教材知識透徹理解、熟練記憶才不至丟分。[在訓練中評]1．(2020·山東等級考)聽毛細胞是內耳中的一種頂端具有纖毛的感覺神經細胞。聲音傳遞到內耳中引起聽毛細胞的纖毛發(fā)生偏轉，使位于纖毛膜上的K＋通道打開，K＋內流而產生興奮。興奮通過聽毛細胞底部傳遞到聽覺神經細胞，最終到達大腦皮層產生聽覺。下列說法錯誤的是

(

)A．靜息狀態(tài)時纖毛膜外的K＋濃度低于膜內B．纖毛膜上的K＋內流過程不消耗ATPC．興奮在聽毛細胞上以電信號的形式傳導D．聽覺的產生過程不屬于反射解析：根據(jù)題意可知，聽毛細胞受到刺激后使位于纖毛膜上的K＋通道打開，K＋內流而產生興奮，因此推知靜息狀態(tài)時纖毛膜外的K＋濃度高于膜內，A錯誤；纖毛膜上的K＋內流方式為協(xié)助擴散，協(xié)助擴散不消耗細胞代謝產生的ATP，B正確；興奮在聽毛細胞上以電信號的形式傳導，C正確；聽覺的產生過程沒有經過完整的反射弧，因此不屬于反射，D正確。答案：A

2．下列關于神經細胞生物電現(xiàn)象的敘述，正確的是

(

)A．將電表兩電極置于神經纖維膜的外側，可測出動作電位B．將離體神經置于適宜的生理鹽水溶液，適當增加溶液KCl濃度其靜息電位增大C．將離體神經置于適宜的生理鹽水溶液，適當增加溶液NaCl濃度其動作電位的峰值增大D．神經纖維膜上動作電位的峰值會隨刺激強度的增大而增大，隨傳導距離的增大而減小解析：測定動作電位應該把電表的兩電極分別放在細胞膜內側和外側，觀察有無電位差，若表現(xiàn)為外負內正即是動作電位，A錯誤；神經細胞膜對K＋有通透性，造成K＋外流，形成靜息電位，適當增加溶液的KCl濃度，細胞膜內外K＋濃度差變小，K＋外流減少，靜息電位絕對值變小，B錯誤；發(fā)生動作電位時，細胞膜對Na＋的通透性增加，Na＋內流，適當增加溶液的NaCl濃度，使膜內外Na＋濃度差增大，Na＋內流增多，動作電位的峰值增大，C正確；神經纖維膜上動作電位的峰值不受刺激強度和傳導距離的影響，主要與Na＋濃度有關，D錯誤。答案：C

其他神經元的細胞體、樹突突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜(2)興奮在神經元之間傳遞的過程(3)興奮在神經元之間傳遞的特點及原因分別是什么？提示：①具有單向傳遞的特點。原因：神經遞質只存在于突觸小泡中，只能由突觸前膜釋放作用于突觸后膜上，神經遞質發(fā)生效應后，就被降解或回收；②具有突觸延擱的特點。原因：興奮在突觸處的傳遞需要通過化學信號的轉換，所以比在神經纖維上傳導的慢。(4)服用可卡因成癮的機理和危害。多巴胺是大腦中傳遞愉悅感的

。在正常情況下，多巴胺發(fā)揮作用后會被

上的轉運蛋白從

回收。可卡因會使這種轉運蛋白失活，于是多巴胺留在此處持續(xù)發(fā)揮作用，導致

上的多巴胺受體減少，服藥者必須服用可卡因來維持這些神經元的活動，形成惡性循環(huán)。神經遞質突觸前膜突觸間隙

突觸后膜2．分析下面的兩則材料，回答問題：材料Ⅰ：甘蔗發(fā)霉時滋生的節(jié)菱孢霉菌能產生三硝基丙酸(3-NP)，3-NP能抑制膽堿酯酶的合成。如圖甲表示突觸結構，③表示乙酰膽堿，能夠被膽堿酯酶分解。材料Ⅱ：如圖乙所示是毒品可卡因的作用機制：可卡因通過影響神經遞質的回收，從而刺激大腦中的“獎賞”中樞，使人產生愉悅感。(1)材料Ⅰ和材料Ⅱ中的乙酰膽堿和多巴胺都是

，通過

的方式釋放到

。從二者的結果看，神經遞質發(fā)揮作用后被

。(2)圖甲④受體位于肌肉細胞膜上，圖乙②受體位于大腦某些神經元上。3-NP和可卡因進入相關的突出間隙后，具有相同的生理效應是使突觸后細胞

，

能夠讓人成癮。神經遞質胞吐突觸間隙降解或回收持續(xù)興奮可卡因[師說重難]

一．有關神經遞質的歸納項目分析種類乙酰膽堿、氨基酸類(如谷氨酸、甘氨酸)、5-羥色胺、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素等供體軸突末梢突觸小體內的突觸小泡受體突觸后膜上的蛋白質傳遞突觸前膜→突觸間隙(組織液)→突觸后膜釋放方式為胞吐，體現(xiàn)了膜的流動性作用與相應的受體結合，使下一個神經元發(fā)生膜電位變化(興奮或抑制)去向神經遞質發(fā)生效應后，被降解或回收二．興奮的傳導與傳遞的比較比較項目興奮在神經纖維上的傳導興奮在神經元間的傳遞結構基礎神經元(神經纖維)突觸信號形式(或變化)電信號速度快慢方向可以雙向單向傳遞三．興奮在神經元之間傳遞的特點(1)單向傳遞：神經遞質只存在于突觸小泡中，只能由突觸前膜釋放作用于突觸后膜上。神經遞質發(fā)揮作用后，就被降解或回收。(2)突觸延擱：興奮在突觸處的傳遞需要通過化學信號的轉換，所以比在神經纖維上傳導的慢。[在應用中悟][典例]

(2019·江蘇高考)

如圖為突觸傳遞示意圖，下列敘述錯誤的是

(

)A．①和③都是神經元細胞膜的一部分B．②進入突觸間隙需消耗能量C．②發(fā)揮作用后被快速清除D．②與④結合使③的膜電位呈外負內正[解析]

①為突觸前膜，③為突觸后膜，都是神經元細胞膜的一部分，A正確。②為神經遞質，進入突觸間隙通過胞吐實現(xiàn)，需消耗能量，B正確。神經遞質發(fā)揮作用后會被快速清除，以避免下一個神經元持續(xù)性地興奮或抑制，C正確。興奮性神經遞質與突觸后膜上的相關受體結合時，會使突觸后膜的膜電位呈外負內正；抑制性神經遞質與突觸后膜上的相關受體結合時，不會使突觸后膜的膜電位發(fā)生外負內正的變化，D錯誤。[答案]

D[名師點睛]熟知突觸的結構及興奮在神經細胞之間的傳遞過程是正確解答該題的關鍵。這些考點是教材中的高頻考點，要從原理上理解透徹。[在訓練中評]1．下列與人體神經調節(jié)有關的敘述，錯誤的是

(

)A．缺氧不影響肽類神經遞質的合成與釋放B．肌肉細胞的細胞膜上有神經遞質的受體C．神經纖維上的電信號可引起突觸前膜釋放神經遞質D．神經遞質可將突觸前神經元的興奮傳遞給突觸后神經元解析：肽類神經遞質的合成和釋放需要消耗能量；缺氧能通過影響有氧呼吸過程而影響到細胞中能量的產生，A錯誤。傳出神經和其支配的肌肉之間通過突觸相連接，肌肉細胞的細胞膜上有神經遞質的受體，B正確。當興奮沿軸突傳到突觸時，突觸前膜的電位發(fā)生改變，突觸小泡就向突觸前膜移動，與突觸前膜接觸融合后就將神經遞質釋放到突觸間隙中，神經遞質與突觸后膜上的特異性受體結合，使后一個神經元興奮或抑制，這樣就使興奮從一個神經元傳遞到另一個神經元，C、D正確。答案：A

2．

如圖為突觸結構示意圖，下列相關敘述正確的是

(

)A．結構①為神經遞質與受體結合提供能量B．當興奮傳導到③時，膜電位由內正外負變?yōu)閮蓉撏庹鼵．遞質經②的轉運和③的主動運輸釋放至突觸間隙D．結構④膜電位的變化與其選擇透過性密切相關解析：①神經遞質與受體結合不需要消耗能量；興奮傳導到③突觸前膜時，膜電位由內負外正轉變?yōu)閮日庳摚簧窠涍f質在突觸前膜釋放的方式是胞吐；④突觸后膜的膜電位變化與膜的選擇透過性有關。答案：D

科學思維——電位測量與電流計指針偏轉問題分析一．神經纖維上電位測量的方法(1)靜息電位的測量①靈敏電流計的一極與神經纖維膜外側連接，另一極與膜內側連接，觀察到指針發(fā)生偏轉(如圖甲)，測量出靜息電位；②兩極都與神經纖維膜外側(或膜內側)相連接時，指針不偏轉(如圖乙)；(2)動作電位的測量電流計兩極均與膜外側相連，在電流計一側給予適宜刺激，電流計測出的就是動作電位的變化。(3)指針偏轉原理如圖為a點受刺激產生動作電位“

”，動作電位沿神經纖維傳導，依次通過“a→b→c→c右側”過程中靈敏電流計的指針變化情況。二．電流計指針偏轉的分析1.在神經纖維上2.在神經元之間圖中a和b為電流計兩電極所在位置，B為突觸前神經元，C為突觸后神經元。①在B神經元上任意處施加適宜刺激(包括兩電極距離的中點)，興奮可由B神經元傳至C神經元，a點先興奮，b點后興奮，電流計指針發(fā)生兩次方向相反的偏轉；②在C神經元上任意處施加適宜刺激，興奮不能由C神經元傳至B神經元，a點不能興奮，b點可興奮，電流計指針發(fā)生一次偏轉。3.“兩看法”判斷電流計指針偏轉[素養(yǎng)評價]1．圖甲所示為三個神經元及其聯(lián)系，圖乙為突觸結構，在a、d兩點連接一個靈敏電流，ab＝bd，下列說法正確的是

(

)A．刺激圖甲中②處，可以測到電位變化的有①②③④⑤⑥B．在突觸處完成化學信號→電信號→化學信號的轉變C．刺激圖乙b、c點，靈敏電流計指針各偏轉1、2次D．若抑制圖乙細胞的呼吸作用，不影響興奮的傳遞解析：興奮在同一個神經元上可雙向傳導，但在神經元之間只能單向傳遞，因此刺激圖中②處，可以測到電位變化的有①②③④⑤⑥，A正確；在突觸上完成電信號→化學信號→電信號的轉變，B錯誤；根據(jù)題意和圖示分析可知，在b點給一個強刺激，雖然ab＝bd，但在ab間興奮是以電信號的形式傳導，而在bd間是以化學信號的形式傳遞。因此a點先興奮，指針向左偏轉；d點后興奮，電流表的指針又向右偏轉，因此，電流計的指針會發(fā)生2次方向相反的偏轉。在c點給一個強刺激，由于興奮在神經元之間的傳遞只能是單向的，因此，興奮不能傳遞到a處，故電位計的指針只能發(fā)生1次偏轉，C錯誤；興奮在神經纖維上的傳導和在神經元之間的傳遞過程均需要消耗能量，而能量主要來自線粒體的有氧呼吸，因此抑制圖乙細胞的呼吸作用，會影響神經興奮的傳導和傳遞，D錯誤。答案：A

2．將槍烏賊離體的神經纖維置于培養(yǎng)液(相當于細胞外液)中來研究興奮的傳導。圖1中①②③④表示神經纖維膜上的位點，陰影部分表示開始產生局部電流的區(qū)域。下列分析正確的是

(

)A．刺激①時，膜內局部電流的方向與興奮傳導方向相反B．興奮傳導到②時動作電位的產生過程如圖2所示C．若增加培養(yǎng)液中Na＋的濃度，電流計指針偏轉幅度會減小D．若將阻斷Na＋通道的麻醉劑放在④處，電流計的測量結果不變解析：刺激①時，膜內局部電流的方向與興奮傳導方向相同，A錯誤；興奮傳導到②時，會產生動作電位，膜電位變化如圖2所示，B正確；若增加培養(yǎng)液中Na＋的濃度，興奮時Na＋內流增多，動作電位峰值增大，電流計指針的偏轉幅度會增大，C錯誤；若將阻斷Na＋通道的麻醉劑放在④處，興奮不能傳到③處，不能發(fā)生第二次偏轉，D錯誤。答案：B

3．為了驗證α--BGT(一種神經毒素)能通過與乙酰膽堿受體牢固結合而阻斷突觸間興奮傳遞，請結合所給實驗材料，以坐骨神經動作電位和腓腸肌收縮為檢測指標，完善實驗思路，預測實驗結果并進行分析和討論。材料用具：蛙坐骨神經腓腸肌標本、任氏液(生理鹽水)、任氏液配置的乙酰膽堿溶液、任氏液配置的α--BGT溶液、微電極、導線、電壓表等。(要求與說明：實驗不再分組；電刺激強度適宜；實驗條件適宜。)回答下列問題：(1)完善實驗思路：①用微電極、導線及電壓表連接蛙坐骨神經-腓腸肌標本的神經段，再將標本置于任氏液中，電刺激坐骨神經，觀察并記錄。②______________________________________