内容正文:
第3节 神经冲动的产生和传导
兴奋在神经纤维上的传导
自主梳理
(1)若刺激离体神经纤维的一端,产生的兴奋只能在神经纤维上单向传导;若刺激离体神经纤维的中部,产生的兴奋可以向两端双向传导;
(2)兴奋的传导方向总是与膜内局部电流的方向一致,而与膜外局部电流的方向相反;
(3)静息状态虽然由K+大量外流产生和维持,但此时K+浓度膜内仍然高于膜外。导致膜两侧电位外正内负的原因是外侧阳离子(包含Na+、K+等)多,而不是K+浓度膜外比膜内高。同理,动作电位状态时,Na+浓度膜外仍然高于膜内。
(1)产生和维持神经细胞静息电位主要与K+有关(√)
(2)兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na+大量内流(√)
(3)动作电位形成过程中Na+内流的方式是主动运输(×)
提示:动作电位形成过程中,Na+内流的方式为顺浓度梯度的协助扩散。
(4)在完成反射活动的过程中,兴奋在神经纤维上的传导方向是双向的(×)
提示:在完成反射时,兴奋只能从感受器产生,因此在神经纤维上的传导方向是单向的。
(5)刺激离体的神经纤维中部,产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导(√)
(6)神经纤维上兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相同(√)
[应用示例] (2021·山东济南调研)如图表示某时刻神经纤维膜电位状态。下列叙述错误的是( )
A.丁区是Na+内流所致
B.甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态
C.乙区与丁区间膜内局部电流的方向可能是从乙到丁
D.图示神经冲动的传导方向可能是从左到右,也可能是从右到左
答案 A
解析 神经纤维上静息电位表现为内负外正,动作电位表现为内正外负。图示中乙区电位为内正外负,则乙区为兴奋部位,甲区、丙区和丁区都有可能刚恢复为静息电位,因此神经冲动的传导方向可能是从左到右,也可能是从右到左,B、D正确;乙区与丁区间膜内局部电流的方向可能是从乙到丁,C正确;丁区膜电位表现为内负外正,是K+外流所致,A错误。
素养提升
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,而神经细胞膜外的Na+浓度比膜内高。
【归纳】
[应用示例] (2021·湖北孝感开学考试)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段是产生动作电位的过程
C.若增加培养液中的Na+浓度,则D点将上移
D.AB段和BD段分别是K+外流和Na+外流的结果
答案 D
解析 BD段产生了动作电位,主要是Na+内流的结果,D错误。
[对点小练] (2021·河南许昌月考)果蝇的某种突变体因动作电位异常而发生惊厥。如图表示两种果蝇的动作电位。据图分析,突变体果蝇神经细胞膜异常的是( )
A.钠离子通道和恢复静息电位的过程
B.钠离子通道和产生动作电位的过程
C.钾离子通道和恢复静息电位的过程
D.钾离子通道和产生动作电位的过程
答案 C
解析 据图分析,突变体与野生型果蝇动作电位的产生的曲线相同,说明突变体的动作电位的产生过程没有问题,即钠离子内流的通道没有问题;但在恢复到静息电位的过程中,即复极化过程中,两条曲线不相同了,说明突变体果蝇神经细胞膜的钾离子通道和恢复静息电位过程出现了异常。
联想质疑
★电位变化原理
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。
1.离体和生物体内神经纤维上兴奋传导的方向不同
(1)离体神经纤维上兴奋的传导方向是双向的。
(2)在生物体内,神经纤维上的神经冲动只能来自感受器,因此,在生物体内,兴奋在神经纤维上是单向传导的。
2.静息电位≠零电位。
静息电位时,膜外的阳离子浓度大于膜内的阳离子浓度,膜内外存在电位差,而不是零电位。用电表测量时一般表现为负电位。
★动作电位:动作电位的产生主要是因为Na+的内流。
1.静息电位
(1)静息电位的本质是一种K+平衡电位,其绝对值的大小与膜内外K+浓度差呈正相关;
(2)当