第3节神经冲动的产生和传导

第3节神经冲动的产生和传导学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1．阐明兴奋在神经纤维上的产生及传导机制。2．说明突触传递的过程及特点。3．说明滥用兴奋剂、吸食毒品的危害，自觉拒绝毒品并向他人宣传毒品的危害。1．在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维上传导的，这种电信号也叫神经冲动。2．神经细胞膜静息电位表现为内负外正，主要由K＋外流引起；动作电位表现为内正外负，主要由Na＋内流引起。3．由于神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜，因此神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。[主干知识梳理]一、兴奋在神经纤维上的传导1．传导形式：兴奋在神经纤维上以

的形式传导。2．静息电位和动作电位。3．局部电流：在兴奋部位和未兴奋部位之间由于存在

而发生电荷移动，形成了局部电流。电信号膜电位电位表现主要成因静息电位___________________

动作电位

___________________

内负外正内负外正K＋外流Na＋内流电位差二、兴奋在神经元之间的传递1．写出图中字母标号代表的结构2．传递特点及原因。(1)特点：

。(2)原因：神经递质只存在于

中，只能由

释放，经扩散通过

，与

上的相关受体结合，改变突触后膜对离子的通透性，引发突触后膜电位变化。单向传递突触小泡突触前膜突触间隙突触后膜三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害1．兴奋剂和毒品能够对

产生影响，大多数是通过

起作用。2．兴奋剂原是指能提高

机能活动的一类药物，如今是_________

药物的总称。有些兴奋剂就是毒品，会对人体健康带来极大危害。3．毒品是指鸦片、

、

、吗啡、大麻、

以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的

药品和

药品。神经系统突触中枢神经系统运动禁用海洛因可卡因麻醉精神甲基苯丙胺(冰毒)[边角知识发掘]1．根据教材第27页实验，分析下图①～④(1)在图①状态下刺激b处，按照兴奋传导的时间先后重新排序：________。提示：①④②③(2)图①中指针不偏转说明什么？维持这种电位的离子基础是什么？提示：神经表面各处电位相等。K＋外流维持静息电位。(3)图②中a处兴奋的离子基础是什么？提示：Na＋内流。2．根据教材第29页图28回答(1)图中的囊泡名称是

，形成这些囊泡的结构是细胞膜、高尔基体、内质网、线粒体、微管等。(2)举例说出在突触前膜处耗能的生理活动。提示：释放(胞吐)神经递质、细胞主动吸收K＋和排出Na＋等。(3)乙酰胆碱是兴奋性递质，它由突触前膜释放后怎样到达突触后膜？与其结合的特异性受体的化学本质是什么？二者结合后发生的主要生理效应是什么？提示：经过突触间隙扩散到突触后膜。与其结合的特异性受体的化学本质是糖蛋白。乙酰胆碱与其受体结合后，导致Na＋通道打开，Na＋内流进入细胞使突触后膜兴奋。[教材问题提示]一、思考·讨论(教材第30页)1．可卡因会与突触间隙中的多巴胺转运蛋白结合，使多巴胺转运蛋白失去回收多巴胺的功能。多巴胺是一种会使大脑产生愉悦感的神经递质，正常情况下发挥作用后会被多巴胺转运蛋白回收。多巴胺在突触间隙持续发挥作用，会导致突触后膜多巴胺受体减少。当可卡因失效后，由于多巴胺受体已减少，机体正常的神经活动受到影响，服药者就必须通过服用可卡因来维持这些神经元的活动。2．主要的毒品还有鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻等。如果有人劝吸食毒品，拒绝的方式可以是说明毒品对身心健康以及社会的危害，并指出吸食毒品是违法行为。3．(1)毒品对个人身心的毒害：成瘾者身体因慢性中毒，会产生各种不适感，免疫力下降，诱发各类疾病，甚至精神错乱，中毒死亡。(2)对家庭的危害：吸毒人员戒毒困难，长期吸毒极大地增加了家庭开支；同时吸毒人员由于长期吸毒造成体内慢性中毒，体力衰弱，劳动力下降，甚至完全丧失劳动力，影响家庭收入，也影响了社会财富的创造和积累。(3)对社会的影响：吸毒人员的自我评价下降，在社会经济生活方面的角色功能降低，从而影响社会财富的创造，给社会带来巨大的经济损失。由于吸毒者对毒品的依赖性，为了寻找毒品，吸毒人员常会丧失理智和思维能力，可能因此导致各种异常行为尤其是违法犯罪行为的发生。二、思维训练(教材第31页)假说：支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心跳减慢。实验预期：从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中，B心脏的跳动也会减慢。两次方向相反电信号神经冲动(2)兴奋在神经纤维上的传导和离子基础(3)K＋外流和Na＋内流属于哪种运输方式？需要借助什么类型的蛋白？提示：K＋外流和Na＋内流运输方式都属于协助扩散，需要通道蛋白。(4)当降低细胞外溶液的K＋浓度和降低细胞外溶液的Na＋浓度时，对膜电位的主要影响是什么？提示：降低细胞外溶液的K＋浓度将使静息电位增大，降低细胞外溶液的Na＋浓度将使动作电位减小。2．分析下面的两则材料，回答问题：材料Ⅰ：某哺乳动物处于静息状态的神经元内、外K＋浓度分别是140mmol/L和5mmol/L。材料Ⅱ：科学家在细胞外液渗透压和K＋浓度相同的条件下进行了含有不同Na＋浓度的细胞外液对离体枪乌贼神经纤维电位变化影响的实验，结果如图。(1)材料Ⅰ显示细胞具有积累哪种离子的能力？在静息状态下细胞膜主要表现为对哪种离子的通透性？其进入和排出细胞的运输方式分别是什么？提示：细胞具有积累K＋的能力；在静息状态下细胞膜主要表现为对K＋的通透性；其进入和排出细胞的运输方式分别是主动运输和协助扩散。(2)由材料Ⅱ图中三条曲线可知，影响动作电位峰值的主要因素是什么？提示：细胞外液中Na＋浓度。(3)a、b、c三种细胞外液中Na＋浓度高低的关系是

。a>b>c[师说重难]

一．电位(差)测量测量项目测量方法测量图解测量结果神经表面电位差电表两极置于神经表面不同的位点跨膜电位(静息电位和动作电位)电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧二．细胞外液中Na＋、K＋浓度改变对膜电位的影响项目静息电位动作电位峰值Na＋增加不变增大Na＋降低不变变小K＋增加变小不变K＋降低增大不变1.静息电位主要是K＋外流形成的平衡电位，细胞外Na＋浓度的改变通常不会影响到静息电位。细胞外K＋浓度上升，导致细胞内K＋向外扩散减少，从而引起静息电位变小。反之，静息电位变大。2.动作电位主要是Na＋内流形成的平衡电位，细胞外K＋浓度的改变通常不会影响到动作电位的峰值。细胞外Na＋浓度上升，导致其向细胞内的扩散量增加，从而引起动作电位的峰值变大。反之，动作电位峰值变小。[在应用中悟][典例]下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＋的大量内流是神经纤维形成静息电位的主要原因B．bc段Na＋大量内流，需要载体蛋白的协助，并消耗能量C．cd段Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态D．动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大[解析]神经纤维形成静息电位的主要原因是K＋的大量外流；bc段Na＋通过通道蛋白大量内流，属于协助扩散，不需要消耗能量；cd段K＋外流，此时细胞膜对K＋的通透性大，对Na＋的通透性小，K＋通道多处于开放状态，Na＋通道多处于关闭状态；动作电位的大小不会随着有效刺激强度的增加而增大。[答案]

C[名师点睛]此题是对教材中静息电位和动作电位离子基础的直接考查。选择题中的许多选项涉及的知识点都直接来源于教材，只有对教材知识透彻理解、熟练记忆才不至丢分。[在训练中评]1．(2020·山东等级考)听毛细胞是内耳中的一种顶端具有纤毛的感觉神经细胞。声音传递到内耳中引起听毛细胞的纤毛发生偏转，使位于纤毛膜上的K＋通道打开，K＋内流而产生兴奋。兴奋通过听毛细胞底部传递到听觉神经细胞，最终到达大脑皮层产生听觉。下列说法错误的是

(

)A．静息状态时纤毛膜外的K＋浓度低于膜内B．纤毛膜上的K＋内流过程不消耗ATPC．兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导D．听觉的产生过程不属于反射解析：根据题意可知，听毛细胞受到刺激后使位于纤毛膜上的K＋通道打开，K＋内流而产生兴奋，因此推知静息状态时纤毛膜外的K＋浓度高于膜内，A错误；纤毛膜上的K＋内流方式为协助扩散，协助扩散不消耗细胞代谢产生的ATP，B正确；兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导，C正确；听觉的产生过程没有经过完整的反射弧，因此不属于反射，D正确。答案：A

2．下列关于神经细胞生物电现象的叙述，正确的是

(

)A．将电表两电极置于神经纤维膜的外侧，可测出动作电位B．将离体神经置于适宜的生理盐水溶液，适当增加溶液KCl浓度其静息电位增大C．将离体神经置于适宜的生理盐水溶液，适当增加溶液NaCl浓度其动作电位的峰值增大D．神经纤维膜上动作电位的峰值会随刺激强度的增大而增大，随传导距离的增大而减小解析：测定动作电位应该把电表的两电极分别放在细胞膜内侧和外侧，观察有无电位差，若表现为外负内正即是动作电位，A错误；神经细胞膜对K＋有通透性，造成K＋外流，形成静息电位，适当增加溶液的KCl浓度，细胞膜内外K＋浓度差变小，K＋外流减少，静息电位绝对值变小，B错误；发生动作电位时，细胞膜对Na＋的通透性增加，Na＋内流，适当增加溶液的NaCl浓度，使膜内外Na＋浓度差增大，Na＋内流增多，动作电位的峰值增大，C正确；神经纤维膜上动作电位的峰值不受刺激强度和传导距离的影响，主要与Na＋浓度有关，D错误。答案：C

其他神经元的细胞体、树突突触前膜、突触间隙和突触后膜(2)兴奋在神经元之间传递的过程(3)兴奋在神经元之间传递的特点及原因分别是什么？提示：①具有单向传递的特点。原因：神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放作用于突触后膜上，神经递质发生效应后，就被降解或回收；②具有突触延搁的特点。原因：兴奋在突触处的传递需要通过化学信号的转换，所以比在神经纤维上传导的慢。(4)服用可卡因成瘾的机理和危害。多巴胺是大脑中传递愉悦感的

。在正常情况下，多巴胺发挥作用后会被

上的转运蛋白从

回收。可卡因会使这种转运蛋白失活，于是多巴胺留在此处持续发挥作用，导致

上的多巴胺受体减少，服药者必须服用可卡因来维持这些神经元的活动，形成恶性循环。神经递质突触前膜突触间隙

突触后膜2．分析下面的两则材料，回答问题：材料Ⅰ：甘蔗发霉时滋生的节菱孢霉菌能产生三硝基丙酸(3­NP)，3­NP能抑制胆碱酯酶的合成。如图甲表示突触结构，③表示乙酰胆碱，能够被胆碱酯酶分解。材料Ⅱ：如图乙所示是毒品可卡因的作用机制：可卡因通过影响神经递质的回收，从而刺激大脑中的“奖赏”中枢，使人产生愉悦感。(1)材料Ⅰ和材料Ⅱ中的乙酰胆碱和多巴胺都是

，通过

的方式释放到

。从二者的结果看，神经递质发挥作用后被

。(2)图甲④受体位于肌肉细胞膜上，图乙②受体位于大脑某些神经元上。3-NP和可卡因进入相关的突出间隙后，具有相同的生理效应是使突触后细胞

，

能够让人成瘾。神经递质胞吐突触间隙降解或回收持续兴奋可卡因[师说重难]

一．有关神经递质的归纳项目分析种类乙酰胆碱、氨基酸类(如谷氨酸、甘氨酸)、5­羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等供体轴突末梢突触小体内的突触小泡受体突触后膜上的蛋白质传递突触前膜→突触间隙(组织液)→突触后膜释放方式为胞吐，体现了膜的流动性作用与相应的受体结合，使下一个神经元发生膜电位变化(兴奋或抑制)去向神经递质发生效应后，被降解或回收二．兴奋的传导与传递的比较比较项目兴奋在神经纤维上的传导兴奋在神经元间的传递结构基础神经元(神经纤维)突触信号形式(或变化)电信号速度快慢方向可以双向单向传递三．兴奋在神经元之间传递的特点(1)单向传递：神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放作用于突触后膜上。神经递质发挥作用后，就被降解或回收。(2)突触延搁：兴奋在突触处的传递需要通过化学信号的转换，所以比在神经纤维上传导的慢。[在应用中悟][典例]

(2019·江苏高考)

如图为突触传递示意图，下列叙述错误的是

(

)A．①和③都是神经元细胞膜的一部分B．②进入突触间隙需消耗能量C．②发挥作用后被快速清除D．②与④结合使③的膜电位呈外负内正[解析]

①为突触前膜，③为突触后膜，都是神经元细胞膜的一部分，A正确。②为神经递质，进入突触间隙通过胞吐实现，需消耗能量，B正确。神经递质发挥作用后会被快速清除，以避免下一个神经元持续性地兴奋或抑制，C正确。兴奋性神经递质与突触后膜上的相关受体结合时，会使突触后膜的膜电位呈外负内正；抑制性神经递质与突触后膜上的相关受体结合时，不会使突触后膜的膜电位发生外负内正的变化，D错误。[答案]

D[名师点睛]熟知突触的结构及兴奋在神经细胞之间的传递过程是正确解答该题的关键。这些考点是教材中的高频考点，要从原理上理解透彻。[在训练中评]1．下列与人体神经调节有关的叙述，错误的是

(

)A．缺氧不影响肽类神经递质的合成与释放B．肌肉细胞的细胞膜上有神经递质的受体C．神经纤维上的电信号可引起突触前膜释放神经递质D．神经递质可将突触前神经元的兴奋传递给突触后神经元解析：肽类神经递质的合成和释放需要消耗能量；缺氧能通过影响有氧呼吸过程而影响到细胞中能量的产生，A错误。传出神经和其支配的肌肉之间通过突触相连接，肌肉细胞的细胞膜上有神经递质的受体，B正确。当兴奋沿轴突传到突触时，突触前膜的电位发生改变，突触小泡就向突触前膜移动，与突触前膜接触融合后就将神经递质释放到突触间隙中，神经递质与突触后膜上的特异性受体结合，使后一个神经元兴奋或抑制，这样就使兴奋从一个神经元传递到另一个神经元，C、D正确。答案：A

2．

如图为突触结构示意图，下列相关叙述正确的是

(

)A．结构①为神经递质与受体结合提供能量B．当兴奋传导到③时，膜电位由内正外负变为内负外正C．递质经②的转运和③的主动运输释放至突触间隙D．结构④膜电位的变化与其选择透过性密切相关解析：①神经递质与受体结合不需要消耗能量；兴奋传导到③突触前膜时，膜电位由内负外正转变为内正外负；神经递质在突触前膜释放的方式是胞吐；④突触后膜的膜电位变化与膜的选择透过性有关。答案：D

科学思维——电位测量与电流计指针偏转问题分析一．神经纤维上电位测量的方法(1)静息电位的测量①灵敏电流计的一极与神经纤维膜外侧连接，另一极与膜内侧连接，观察到指针发生偏转(如图甲)，测量出静息电位；②两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)动作电位的测量电流计两极均与膜外侧相连，在电流计一侧给予适宜刺激，电流计测出的就是动作电位的变化。(3)指针偏转原理如图为a点受刺激产生动作电位“

”，动作电位沿神经纤维传导，依次通过“a→b→c→c右侧”过程中灵敏电流计的指针变化情况。二．电流计指针偏转的分析1.在神经纤维上2.在神经元之间图中a和b为电流计两电极所在位置，B为突触前神经元，C为突触后神经元。①在B神经元上任意处施加适宜刺激(包括两电极距离的中点)，兴奋可由B神经元传至C神经元，a点先兴奋，b点后兴奋，电流计指针发生两次方向相反的偏转；②在C神经元上任意处施加适宜刺激，兴奋不能由C神经元传至B神经元，a点不能兴奋，b点可兴奋，电流计指针发生一次偏转。3.“两看法”判断电流计指针偏转[素养评价]1．图甲所示为三个神经元及其联系，图乙为突触结构，在a、d两点连接一个灵敏电流，ab＝bd，下列说法正确的是

(

)A．刺激图甲中②处，可以测到电位变化的有①②③④⑤⑥B．在突触处完成化学信号→电信号→化学信号的转变C．刺激图乙b、c点，灵敏电流计指针各偏转1、2次D．若抑制图乙细胞的呼吸作用，不影响兴奋的传递解析：兴奋在同一个神经元上可双向传导，但在神经元之间只能单向传递，因此刺激图中②处，可以测到电位变化的有①②③④⑤⑥，A正确；在突触上完成电信号→化学信号→电信号的转变，B错误；根据题意和图示分析可知，在b点给一个强刺激，虽然ab＝bd，但在ab间兴奋是以电信号的形式传导，而在bd间是以化学信号的形式传递。因此a点先兴奋，指针向左偏转；d点后兴奋，电流表的指针又向右偏转，因此，电流计的指针会发生2次方向相反的偏转。在c点给一个强刺激，由于兴奋在神经元之间的传递只能是单向的，因此，兴奋不能传递到a处，故电位计的指针只能发生1次偏转，C错误；兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递过程均需要消耗能量，而能量主要来自线粒体的有氧呼吸，因此抑制图乙细胞的呼吸作用，会影响神经兴奋的传导和传递，D错误。答案：A

2．将枪乌贼离体的神经纤维置于培养液(相当于细胞外液)中来研究兴奋的传导。图1中①②③④表示神经纤维膜上的位点，阴影部分表示开始产生局部电流的区域。下列分析正确的是

(

)A．刺激①时，膜内局部电流的方向与兴奋传导方向相反B．兴奋传导到②时动作电位的产生过程如图2所示C．若增加培养液中Na＋的浓度，电流计指针偏转幅度会减小D．若将阻断Na＋通道的麻醉剂放在④处，电流计的测量结果不变解析：刺激①时，膜内局部电流的方向与兴奋传导方向相同，A错误；兴奋传导到②时，会产生动作电位，膜电位变化如图2所示，B正确；若增加培养液中Na＋的浓度，兴奋时Na＋内流增多，动作电位峰值增大，电流计指针的偏转幅度会增大，C错误；若将阻断Na＋通道的麻醉剂放在④处，兴奋不能传到③处，不能发生第二次偏转，D错误。答案：B

3．为了验证α-­BGT(一种神经毒素)能通过与乙酰胆碱受体牢固结合而阻断突触间兴奋传递，请结合所给实验材料，以坐骨神经动作电位和腓肠肌收缩为检测指标，完善实验思路，预测实验结果并进行分析和讨论。材料用具：蛙坐骨神经腓肠肌标本、任氏液(生理盐水)、任氏液配置的乙酰胆碱溶液、任氏液配置的α­-BGT溶液、微电极、导线、电压表等。(要求与说明：实验不再分组；电刺激强度适宜；实验条件适宜。)回答下列问题：(1)完善实验思路：①用微电极、导线及电压表连接蛙坐骨神经­腓肠肌标本的神经段，再将标本置于任氏液中，电刺激坐骨神经，观察并记录。②______________________________________