内容正文:
第3节 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通常通过化学方式完成。 3.通过分析电位产生的机理及相关曲线的解读,养成科学思维习惯。 4.通过反射弧中兴奋传导和传递特点的分析,提升实验设计、分析能力。 5.关注滥用兴奋剂和吸食毒品的危害,向他人宣传这些危害,拒绝毒品。
知识点一 兴奋在神经纤维上的传导
1.神经表面电位差的实验
神经表面电位差的实验示意图
(1)静息时,电表没有测出电位差,说明静息时神经表面各处电位相等。
(2)而在图示位置的左侧给予刺激时,电表发生2次偏转,这说明刺激后会引起a、b间两次出现电位差。
(3)实验说明在神经系统中,兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的,这种电信号也叫神经冲动。
2.传导过程
3.传导特点:双向连续传导,即图中a←b→c。即未兴奋部位←兴奋部位→未兴奋部位。
4.局部电流方向
(1)膜内局部电流方向与兴奋传导方向相同:未兴奋部位←兴奋部位→未兴奋部位。
(2)膜外局部电流方向与兴奋传导方向相反:未兴奋部位→兴奋部位。
[概念检测]
(1)未受刺激时,膜电位为外负内正,受刺激后变为外正内负。(×)
(2)神经元细胞膜外Na+的内流是形成静息电位的基础。(×)
(3)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。(√)
(4)神经纤维上兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相同。(√)
(5)兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na+大量内流。(√)
(6)神经纤维受到刺激后,兴奋和未兴奋部位之间,膜内、外局部电流方向相同。(×)
1.静息电位和动作电位产生的离子机制。
(1)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。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。
(2)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。
(3)动作电位达到峰值后,膜电位表现为内正外负。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。此时,在钠钾泵的协助下,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。
2.下图为枪乌贼的神经纤维上兴奋的产生与传导模式图,请分析并思考有关问题:
(1)若测量该神经纤维上的静息电位和动作电位,电流计的两极应怎样连接?电流计指针如何偏转?
提示: 测静息电位时灵敏电流计一极与神经纤维a(或c)区膜外侧连接,另一极与a(或c)区膜内侧连接(如图甲),指针发生偏转不回复。
测动作电位,灵敏电流计都连接在神经纤维a(或c)区膜外(或内)侧(如图乙),给予适宜强度的刺激时,指针发生两次方向相反的偏转。
(2)若将枪乌贼的神经纤维放入一定浓度的氯化钾溶液中,并给予适当强度的刺激,神经纤维能否产生兴奋?为什么?
提示: 不能产生兴奋,动作电位产生的机理是钠离子内流,外界溶液没有钠离子无法产生动作电位。
(3)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。
兴奋产生与传导过程中K+、Na+的运输方式
(2021·芜湖高二期中)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
B [ab段未受刺激,神经纤维处于静息状态,A正确;bd段产生了动作电位,主要是Na+内流的结果,B错误;若增加培养液中的Na+浓度,会使Na+内流的量增多,动作电位增大,则d点将上移,C正确;若受到刺激后,导致Cl-内流,使膜内负电荷增多,静息电位增大,则c点将下移,D正确。]
K+、Na+对电位的影响不同
(1)静息电位的幅度决定于细胞内外的K+浓度差,细胞外K+浓度较低时,K+外流加大,静息电