第06讲神经冲动的产生和传导-2021年新高二生物暑假课程（人教版2019选择性必修1）

第06讲神经冲动的产生和传导【学习目标】1.阐明神经细胞膜内外在静息状态具有电位差，受到外界刺激后形成动作电位，并沿神经纤维传导。2.阐明神经冲动在突触处的传递需要通过电信号和化学信号的转换实现，其传递具有单方向传递的特点。3.关注滥用兴奋剂和吸食毒品的危害，并能够向他人宣传这些危害，拒绝毒品。【基础知识】一、兴奋在神经纤维上的传导1.神经表面电位差的实验实验结果说明：①静息时神经表面各处电位相等；②在神经系统中，兴奋是以电信号(又叫神经冲动)的形式沿着神经纤维传导的。2.膜电位（1）膜电位指细胞膜内外的电位差，包括静息电位和动作电位。静息电位是静息状态，神经细胞膜内外两侧的电位电位表现；动作电位神经细胞受刺激后变为显著活跃状态的神经细胞膜内外两侧的电位电位表现。（2）下图中，图中A代表静息电位，由于K＋外流引起，膜电位为内负外正；图中B代表动作电位，由于Na＋内流引起，膜电位为内正外负。动作电位和静息电位的产生可以概括为：静息电位状态（内负外正）→接受刺激→细胞膜对Na＋的通透性增强，Na＋内流→动作电位产生；动作电位状态（内正外负）→K＋外流→恢复为静息电位。如下图所示：（3）神经冲动在神经纤维的传导（如下图所示）①兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，也叫神经冲动。兴奋部位与未兴奋部位之间存在电位差，形成了局部电流。②兴奋在神经纤维上的传导方向与局部电流方向的关系：在膜外，局部电流方向与兴奋传导方向相反。在膜内，局部电流方向与兴奋传导方向相同。③局部电流刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化，兴奋向前传导，原兴奋部位又恢复为静息电位。二、兴奋在神经元之间的传递1．兴奋在神经元传递的结构结构突触小体和突触（如下图）(1)突触小体：神经元的轴突末鞘经过多次分枝，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状。(2)突触：突触由突触前膜、突触间隙与突触后膜组成。2．神经原之间通过突触传递信息的过程（如下图）兴奋到达突触前膜所在的神经元的轴突末梢→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．兴奋在神经元之间的传递特点(1)特点：单方向传递——只能从一个神经元的轴突传到下一个神经元的细胞体或树突。(2)原因：神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜上的神经递质受体。三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害1．兴奋剂原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物，如今是运动禁用药物的统称。兴奋剂具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用。2．毒品是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。3．兴奋剂和毒品等大多是通过突触来起作用的。【考点剖析】考点一：兴奋产生与传导例1．某神经纤维静息电位的测量装置及结果如图1所示，图2是将同一测量装置的微电极均置于膜外。下列相关叙述正确的是()A.图1中膜内的钾离子浓度甲处比乙处低B.图2测量装置所测电压为＋70mVC.图2中若在①处给予适宜刺激(②处未处理)，电流计的指针会发生两次偏转D.图2中若在③处给予适宜刺激，②处用药物阻断电流通过，则测不到电位变化【答案】C【解析】图1为静息状态，甲、乙两处的膜内钾离子浓度相等，A错误；图2中电流计微电极均置于膜外，所测电压应为0mV，B错误；图2中若在①处给予适宜刺激，两微电极处先后发生电位变化，电流计指针偏转两次，C正确；图2中若在③处给予刺激，②处阻断电流通过，则仅右侧微电极处发生电位变化，电流计指针偏转一次，D错误。【特别提醒】膜电位的测量测量项目测量方法测量结果膜电位的测量电压计一极接膜外，另一极接膜内指针发生一次偏转兴奋传导的测量电流计两极都接膜外(或内)侧指针发生两次方向相反的偏转考点二：膜电位变化曲线例2．如图表示神经纤维在离体培养条件下，受到刺激时产生动作电位及恢复过程中的电位变化，有关分析错误的是()A.ab段神经纤维处于静息状态B.bd段主要是Na＋外流的结果C.若增加培养液中的Na＋浓度，则d点将上移D.若受到刺激后，导致Cl－内流，则c点将下移【答案】B【解析】图示为神经纤维上静息电位与动作电位的产生机理。未受刺激时，神经纤维处于静息状态；bd段表示受刺激后动作电位的产生过程，主要是Na＋内流的结果；若增加培养液中Na＋浓度，会使Na＋内流增多，动作电位变大，d点上移；若刺激后，Cl－内流，使膜内电位进一步降低，静息电位增大，c点下移。【特别提醒】a点——由于K＋外流，产生内负外正的静息电位b点——受到刺激，Na＋通道开放，Na＋内流bc段(不包括c点)——Na＋内流→形成动作电位cd段(不包括c点)——K＋外流→静息电位恢复过程de段——静息电位恢复后，Na＋－K＋泵活动加强，排Na＋吸K＋，使膜内外离子分布恢复到初始静息水平考点三：兴奋在神经元之间的传递例3．图乙是图甲中方框内结构的放大示意图，图丙是图乙中方框内结构的放大示意图。下列相关叙述中，正确的是()A.图甲中突触后膜上信号转换是电信号→化学信号→电信号B.C处，细胞膜外电流的方向与兴奋的传导方向相同C.图丙中物质a的分泌与高尔基体和线粒体有关D.图丙的b如果不能与a结合，则会引起突触后神经元抑制【答案】C【解析】图甲中A、B为两个神经元，两个神经元之间的结构为突触；图乙为突触的放大图，由突触前膜、突触间隙、突触后膜组成，图丙为神经递质的释放。图甲突触后膜上信号转换是化学信号→电信号，A错误；细胞膜外电流的方向与兴奋的传导方向相反，B错误；图丙中物质a是一种神经递质，神经递质的分泌与高尔基体、线粒体有关，C正确；丙图的b如果不能与a结合，则不会引起突触后神经元兴奋或抑制，D错误。【特别提醒】(1)突触小体≠突触①组成不同：突触小体是上一个神经元轴突末端的膨大部分，其上的膜构成突触前膜，是突触的一部分；突触由两个神经元构成，包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。②信号转变不同：在突触小体上的信号变化为电信号→化学信号；在突触中完成的信号变化为电信号→化学信号→电信号。(2)在一个反射活动的完成过程中，同时存在兴奋在神经纤维上的传导和兴奋在神经元之间的传递，突触数量的多少决定着该反射所需时间的长短。考点四：滥用兴奋剂和吸食毒品的危害例4．多巴胺是脑内分泌的一种神经递质，主要负责大脑的情欲、感觉、兴奋及开心的信息传递，也与上瘾有关。目前可卡因是最强的天然中枢兴奋剂，吸毒者把可卡因称作“快乐客”。下图为毒品可卡因对人脑部突触间神经冲动的传递干扰示意图，下列说法错误的是 ()A.当多巴胺与受体结合，使突触后膜兴奋，此时膜内是正电位B.“瘾君子”吸食毒品后，表现出健谈现象与吸食者大脑皮层言语中枢H区兴奋性过高有关C.吸毒“瘾君子”未吸食毒品时，精神萎靡，四肢无力，体内的甲状腺激素和肾上腺素含量减少D.由图可知可卡因的作用机理是与多巴胺转运载体结合，阻止了多巴胺进入突触前膜，导致突触间隙中多巴胺含量增多，从而增强并延长多巴胺对脑的刺激，产生“快感”【答案】B【解析】多巴胺与受体结合，使得突触后膜兴奋，电位变为外负内正，即膜内是正电位，A正确；“瘾君子”吸食毒品后，表现出健谈现象与吸食者大脑皮层言语中枢S区(运动性语言中枢)兴奋性过高有关，H区是听觉性语言中枢，B错误；“瘾君子”未吸食毒品时，精神萎靡，四肢无力，体内的甲状腺激素和肾上腺素含量减少，细胞代谢水平减弱，神经系统的兴奋性减弱，C正确；可卡因与突触前膜多巴胺转运载体结合，阻止多巴胺回收入细胞，导致其与后膜受体持续结合引起突触后神经元持续兴奋，产生“快感”，D正确。【归纳总结】科学研究证明，使用兴奋剂会对人的身心健康产生许多直接的危害。使用不同种类和不同剂量的禁用药物，对人体的损害程度也不相同。一般说来，使用兴奋剂的主要生理危害包括：出现严重的性格变化，产生药物依赖性；导致细胞和器官功能异常，产生过敏反应，损害免疫力——引起各种感染(如肝炎和艾滋病)。【过关检测】1．关于兴奋在神经纤维上的传导的叙述，正确的是()A．神经纤维处于静息状态时，细胞膜两侧的电位表现为外负内正B．神经纤维处于兴奋状态的部位，细胞膜两侧的电位表现为外正内负C．神经纤维上兴奋传导的方向与细胞膜内电流的方向一致D．神经纤维受到适宜刺激时，膜内外电位的变化是因为K＋外流和Na＋内流2．下列有关神经兴奋的叙述，正确的是()A．静息状态时神经元的细胞膜内外没有离子进出B．组织液中Na＋浓度增大，则神经元的静息电位减小C．突触间隙中的神经递质经主动运输穿过突触后膜而传递兴奋D．神经纤维接受刺激产生的兴奋以电信号的形式传导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．增大模拟环境中K＋浓度，静息电位的绝对值变小B．增大模拟环境中Na＋浓度，达到动作电位峰值所需时间变短C．减小模拟环境中Na＋浓度，动作电位的峰值变小D．静息时细胞膜对K＋通透性变大，静息电位的绝对值不变4．如图是兴奋在神经纤维上产生和传导的示意图。下列说法与图示相符的是()A．图中兴奋部位是B和CB．图中弧线最可能表示局部电流方向C．图中兴奋传导方向是C→A→BD．兴奋传导方向与膜外电流方向一致5．研究表明甘氨酸能使处于静息状态的突触后膜上Cl－通道开放，如图为两个神经元之间局部结构的放大，下列有关叙述正确的是()A．甘氨酸作为神经递质可使突触后膜膜外电位由正变负B．该过程能体现细胞膜具有完成细胞内信息交流的功能C．静息状态时神经细胞膜主要对K＋具有通透性，造成K＋内流D．甘氨酸与突触后膜上相关受体结合导致Cl－通道开启6．下图为神经突触结构模式图，下列叙述错误的是()A．甲膜电位的变化可导致结构①的定向移动和②的释放B．物质②在突触间隙的扩散，离不开组织液的运输作用C．结构④的开启可使物质②进入细胞内而引起乙细胞的兴奋D．图中过程能够体现细胞膜具有控制物质进出和信息交流等功能7．γ­氨基丁酸和某种局部麻醉药(简称“局麻药”)在神经兴奋传递过程中的作用机理如图所示。此种局麻药单独使用时不能通过细胞膜，如与辣椒素同时注射才会发生如图所示效果。下列分析不正确的是()A．局麻药作用于突触后膜的Na＋通道，阻碍Na＋内流，抑制突触后膜产生兴奋B．γ­氨基丁酸与突触后膜的受体结合，促进Cl－内流，抑制突触后膜产生兴奋C．局麻药和γ­氨基丁酸的作用效果和作用机理一致，都属于抑制性神经递质D．神经细胞兴奋时，膜外由正电位变为负电位，膜内由负电位变为正电位8．如图是由甲、乙、丙三个神经元(部分)构成的突触结构。神经元兴奋时，Ca2＋通道开放，使Ca2＋内流，由此触发突触小泡前移并释放神经递质。据图分析，下列叙述正确的是()A．乙酰胆碱和5­羟色胺在突触后膜上的受体相同B．若乙神经元兴奋，会引起丙神经元兴奋C．若某种抗体与乙酰胆碱受体结合，不会影响甲神经元膜电位的变化D．若甲神经元上的Ca2＋通道被抑制，会引起乙神经元膜电位发生变化9．如图示意反射弧结构，若在实验条件下刺激部位a可引起b处产生冲动，效应器作出反应，而刺激b也可以引起效应器作出反应，但不能引起a处产生冲动，对此实验现象，说法正确的是()A．刺激a点后，兴奋在感觉神经元上传导是单向的B．在神经中枢内突触传递兴奋的方向是单向的C．刺激b点后，兴奋在运动神经元上传导是单向的D．刺激a使突触传递兴奋，刺激b使突触传递抑制10．神经电位的测量装置如图所示，其中箭头a表示施加适宜刺激，阴影表示兴奋区域。用记录仪记录b、c两电极之间的电位差。下列说法正确的是()A．静息状态下，神经元的细胞膜内外没有Na＋进出B．动作电位主要是由膜外Na＋在短期内大量涌入膜内造成的C．兴奋的传导方向只是从b到cD．在整个过程中记录仪指针会发生两次方向相同的偏转11．如图为蟾蜍屈肌反射实验装置的结构模式图，请据图回答：（1）神经元接受刺激，由静息状态变为兴奋的过程中，细胞膜两侧电位发生了____________________的变化，产生的神经冲动传入神经中枢，神经中枢随之产生兴奋并对传入的信息进行________，并将兴奋传导到屈肌，使屈肌收缩。（2）在反射过程中，神经元之间兴奋的传递是单向的，原因是_____________________________。12．取出枪乌贼完整无损的粗大神经纤维并置于适宜的环境中，进行如图所示的实验。G表示灵敏电流计，a、b为两个微型电极，阴影部分表示开始发生局部电流的区域。请据图分析回答下列问题。（1）静息状态时的电位，A侧为____，B侧为____。(均填“正”或“负”)（2）局部电流在膜外由____部位流向____部位，这样就形成了局部电流回路。（3）兴奋在神经纤维上的传导是____的。（4）如果将a、b两电极置于神经纤维膜外，同时在c处给予一个强刺激(如上图所示)，电流计的指针会发生两次方向____(填“相同”或“相反”)的偏转。答案+解析1.【答案】C【解析】神经纤维膜静息电位表现为外正内负，A错误；神经纤维受到刺激处于兴奋状态的部位，形成外负内正的动作电位，B错误；神经纤维上兴奋传导的方向与细胞膜内电流的方向一致，与细胞膜外电流方向相反，C正确；神经纤维受到适宜刺激时，膜上的Na＋通道打开，Na＋内流，导致膜内外电位发生变化，D错误。2.【答案】D【解析】A项中，静息时，细胞膜内外离子处于动态平衡中，所以有离子进出；B项中，组织液Na＋浓度增大，神经元的静息电位不变，静息电位与K＋浓度有关；C项中，神经递质经胞吐作用排到突触间隙与突触后膜上的受体结合，使突触后膜兴奋不进入突触后膜。3.【答案】D【解析】增大模拟环境中K＋浓度，K＋外流受阻，导致静息电位的绝对值变小；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，刺激引发动作电位所需时间变短；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；静息时细胞膜对K＋通透性变大，K＋外流增多，静息电位的绝对值会发生变化。4.【答案】B【解析】兴奋部位的膜电位是内正外负，因此图中兴奋部位是A，A错误；电流方向：从正电荷流向负电荷，因此图中弧线最可能表示局部电流方向，B正确；图中兴奋的传导方向与膜内电流方向一致，即由A→B和A→C，C错误；兴奋传导方向与膜内电流方向一致，D错误。5.【答案】D【解析】从图中信息可知，甘氨酸释放到突触间隙后，与突触后膜上的受体结合，可导致Cl－通道开启，致使膜内负电位进一步降低，膜外依然为正电位，A项错误、D项正确。兴奋传递可体现细胞膜具有完成细胞间信息交流的功能，B项错误。静息状态时，神经细胞膜主要对K＋具有通透性，造成K＋外流，C项错误。6.【答案】C【解析】甲为突触前膜，突触前膜的电位变化，可导致结构①突触小泡受到刺激并向突触前膜方向移动，并且释放②神经递质，A正确；物质②神经递质在突触间隙的扩散，离不开组织液的运输作用，B正确；结构③是突触后膜上的受体，能与物质②神经递质特异性结合，使结构④通道蛋白开启，从而引起乙细胞的兴奋或抑制，神经递质不能通过通道蛋白进入突触后神经元，C错误；图中过程能够体现细胞膜具有控制物质进出和信息交流等功能，D正确。7.【答案】C【解析】局麻药与辣椒素同时注射后，局麻药进入细胞内，作用于突触后膜的Na＋通道，阻碍Na＋内流，从而抑制突触后膜产生兴奋，A项正确；由图可知，γ­氨基丁酸与突触后膜上的受体结合，促进Cl－内流，抑制膜内电位由负变正，从而抑制突触后膜产生兴奋，B项正确；局麻药不属于神经递质，C项错误。8.【答案】C【解析】乙酰胆碱和5­羟色胺都与突触后膜对应的受体结合，A错误；乙神经元兴奋释放的是抑制性神经递质，故丙神经元不兴奋，B错误；若某种抗体与乙酰胆碱受体结合，只能影响突触后神经元的兴奋，不会影响甲神经元膜电位的变化，C正确；若甲神经元上的Ca2＋通道被抑制，