内容正文:
第3课时 动作电位的产生、传导及传递
动作电位以电信号的形式在神经纤维上的传导
自主梳理
1.动作电位形成及其机理示意图
2.有髓神经纤维与无髓神经纤维结构与功能区别
(1)静息状态下钾离子的外流是构成静息电位的主要因素(√)
(2)神经细胞吸K+排Na+为协助扩散(×)
(3)无髓神经纤维的神经膜就是细胞质膜(×)
提示:神经膜,是一种细胞,称为神经膜细胞,或称施旺细胞,有保护轴突的作用。神经纤维受到损伤,在有施旺细胞包裹的情况下,细胞体能再生出新的轴突。
(4)神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输(√)
素养提升
1.生命观念——静息电位和动作电位产生的离子机制
根据静息电位和动作电位产生的原理,分析回答下列问题:
(1)静息电位和动作电位产生的离子基础是什么?
提示:神经细胞质膜内外离子分布的不平衡,即膜内的K+浓度比膜外高,Na+浓度比膜外低。
(2)静息状态下,膜上K+通道处于开放状态,K+外流,形成内负外正的静息电位,这种膜电位状态称为极化状态。K+的这种跨膜运输属于什么方式?有何特点?
提示:协助扩散,需要通道蛋白的协助,不需要消耗ATP,顺浓度梯度进行。
(3)受到刺激时,膜上的Na+通道打开,此时Na+的跨膜运输方式为协助扩散。请推测此时跨膜运输的方向是内流还是外流?推测的依据是什么?
提示:内流;协助扩散是顺浓度梯度进行的,而神经细胞质膜外的Na+浓度比膜内高。
(4)动作电位达到峰值后,膜电位表现为内正外负,与静息电位的膜电位状态相反,这种膜电位状态称为反极化。此时,会打开膜上的另一些K+通道,造成K+顺浓度梯度外流,以恢复静息电位状态,但由于外流的K+量过高,造成膜内的电位比静息状态还要低,这种膜电位状态称为超极化。在由超极化状态恢复真正极化状态过程中,Na+外流的同时K+内流,Na+和K+的这种跨膜运输是顺浓度梯度还是逆浓度梯度的?这种跨膜运输的方式是什么?还有哪些特点?
提示:逆浓度梯度;主动运输;需要载体蛋白的协助,需要消耗ATP。
(5)综上所述,你认为兴奋在神经纤维上的传导是否需要消耗ATP?为什么?
提示:需要;在超极化过程中,Na+和K+的主动运输需要消耗ATP。
2.科学思维——膜电位变化曲线解读
[应用示例] 如图表示一段运动神经细胞轴突的纵切面,①为轴突,②为髓鞘细胞(髓鞘细胞是一种绝缘细胞,它包裹着轴突,轴突膜被它包裹的地方无机盐离子难以通过).髓鞘细胞间的空隙称为朗飞结,Ⅱ、Ⅲ表示轴突膜内胞质中的特定部位.据图分析正确的是( )
A.①和②都是可兴奋的细胞
B.兴奋部位在恢复静息电位的过程中,①内的Na+通过Na+通道扩散到膜外
C.适宜刺激时,K+从Ⅱ处流向Ⅰ处的同时从Ⅲ处流向②
D.若相邻的两个Ⅰ间能形成局部电流,则朗飞结能加快神经冲动传导的速率
答案 D
解析 根据题干可知,②为髓鞘细胞,包裹着轴突的地方无机盐离子不能通过,因此不能产生兴奋,A错误;钠离子在细胞外液的浓度高,因此钠离子可以通过钠离子通道进入细胞内,若从细胞内运输到细胞外,则需要钠—钾泵,其运输方式为主动运输,B错误;当神经纤维受到适宜刺激时会形成动作电位,原理是钠离子内流,而静息电位的形成原理是钾离子外流,C错误;郎飞结的电阻较小,在冲动传导时,局部电流可由一个郎飞结跳跃到邻近的下一个郎飞结,该传导称为跳跃式传导,跳跃式传导方式极大地加快了神经冲动传导的速度,D正确。
[对点小练] (2020·天津市一中高三4月月考)将一灵敏电流计电极置于蛙坐骨神经腓肠肌的神经上(如图1),在①处给予一适宜强度的刺激,测得的电位变化如图2所示。若在②处给予同等强度的刺激,测得的电位变化是( )
答案 B
解析 已知灵敏电流计电极置于蛙坐骨神经腓肠肌的神经上的外侧,静息电位是为0,当在①处给予一适宜强度的刺激,指针发生两次方向相反的偏转,如图2所示;而当在②处给予同等强度的刺激时,指针也发生两次方向相反的偏转,但是每一次偏转的方向正好与刺激①处的时候相反,故选B。
【归纳总结】
静息电位与动作电位的比较
联想质疑
兴奋在神经纤维上是以何种形式传导的?兴奋的传导具有什么特点?
提示:兴奋在神经纤维上是以电信号(神经冲动或局部电流)的形式传导的.兴奋的传导具有双向传导的特点。
★静息电位:静息电位的维持主要因为K+的外流。
★动作电位:动作电位的产生主要是因为Na+的内流。
影响神经冲动传导因素有哪些?
提示:神经纤维的传导速度可因纤维的粗细,髓鞘的厚薄和温度、氧气浓度、代谢障碍而异。髓鞘具有高电阻,低电容的特点,髓鞘下面的轴突几乎不存在
Na+通道,而在郎飞节处,髓鞘薄,电阻最小,其轴突上又存在高密度电压门控Na+通道,因此兴奋传导只能从一个郎飞节到下一个郎飞节做跳跃式传导。大大加快了传导