内容正文:
知识点(一) 动作电位的产生及在神经纤维上的传导
[教材知识梳理]
1.生物电现象
概念
人体内的活细胞或组织都存在复杂的电活动,这种电活动称为生物电现象
产生原因
生物电是由细胞质膜两侧的电位差或电位差的变化引起的
特点
①当生物细胞或组织所处的环境发生变化时,常会引起细胞代谢等生命活动的改变;
②人体和各器官表现的电现象,是以细胞水平的生物电现象为基础的,而细胞生物电的产生又是质膜内外两侧带电离子的不均匀分布和跨膜移动的结果
应用
人体的生物电现象与各项生命活动紧密相关。例如,利用生物电绘制的心电图可用于检测心脏功能是否正常
2.静息电位和动作电位
图示
项目
离子运输
电位状态
图中状态(填“A区” 或“B区”)
细胞质膜状态
静息电位
K+外流
外正内负
A区
极化
动作电位
Na+内流
外负内正
B区
去极化和复极化
3.动作电位以电信号的形式在神经纤维上传导
(1)神经冲动:动作电位又称为神经冲动。
(2)兴奋在无髓神经纤维上的传导
①过程
②特点:双向传导。
(3)动作电位在有髓神经纤维上的传导
阈电位
细胞质膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位
郎飞结
概念:两段髓鞘之间有一个无髓鞘裸露区的结构称为郎飞结。
特点:离子通道密集,容易形成跨膜电流并达到阈电位
跳跃式传导
概念:动作电位在有髓神经纤维上从一个郎飞结跨越节间区后“跳跃”到下一个郎飞结的传导方式。
特点:多个郎飞结可同时产生动作电位,从而加快了神经冲动的传导速度
4.影响神经冲动传导的因素及应用
(1)影响因素:温度。随着温度降低,神经冲动传导速度会有所减慢,当温度降低至0 ℃时,即终止传导。
(2)应用
①冷冻麻醉。
②诊断某些神经疾病。
③判断神经损伤的部位、神经再生及恢复情况。
[核心要点点拨]
1.静息电位和动作电位的产生机制
(1)静息电位的产生
(2)动作电位的产生
2.神经纤维上膜电位差变化曲线
3.动作电位在不同类型神经纤维上传导的比较
神经纤维类型
无髓神经纤维
有髓神经纤维
相同点
传导形式
局部电流(电信号)
传导方向
双向传导
不同点
传导方式
沿着神经纤维连续传导
只在郎飞结处跳跃式传导
传导速度
较慢
较快
4.归纳兴奋在神经纤维上传导的特点
生理完整性
包括结构完整性和功能完整性两个方面。如果神经纤维被切断,冲动就不能通过断口继续向前传导;即使不破坏神经纤维结构上的连续性,机械压力、冷冻、电流和化学药品等因素也能使神经纤维的局部功能改变,从而中断兴奋的传导
绝缘性
一条神经中包含有大量粗细不同、传导速度不一的神经纤维,诸多神经纤维各自传导其兴奋,基本上互不干扰,这称为传导的绝缘性
双向传导
神经纤维上某一点被刺激而兴奋时,其兴奋可沿神经纤维同时向两端传导
相对不疲劳性
神经纤维可以接受高频率、长时间的有效电刺激,并始终保持其传导兴奋的能力,这称为神经纤维传导兴奋的相对不疲劳性
[经典案例探究]
[典例] 动作电位的产生过程:神经纤维在安静状态时,其膜的静息电位约为-70 mV。当它们受到一次阈刺激(或阈上刺激)时,膜内原来存在的负电位将迅速消失,并进而变成正电位,即膜内电位由原来的-70 mV变为+30 mV的水平,由原来的内负外正变为内正外负。这样整个膜内外电位变化的幅度约为100 mV,构成了动作电位的上升支。但是,由刺激引起的这种膜内外电位的倒转只是暂时的,很快就出现了膜内电位的下降,由正值的减小发展到膜内出现刺激前原有的负电位状态,这就构成了动作电位的下降支,如图甲所示。图乙表示该离体神经纤维局部放大后膜内外电荷的分布情况。据此思考有关问题。
(1)分段分析图甲中电位变化情况:
①A点时,神经细胞的膜电位为静息电位(填“静息电位”或“动作电位”),形成原因是K+外流。
②BC段时,神经细胞的膜电位为动作电位(填“静息电位”或“动作电位”),形成原因是Na+内流。
③CE段时,K+通道打开,相应离子以协助扩散的方式大量外流,膜电位恢复静息电位。
(2)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+内流的运输方式都属于协助扩散,需要通道蛋白。
(3)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+浓度将使静息电位的绝对值增大,降低细胞外溶液的Na+浓度将使动作电位的幅度减小。
(4)图乙中,②区域表示兴奋(填“兴奋”或“未兴奋”)区。兴奋会向①③(填标号)方向传导。兴奋传导方向与膜内(填“膜内”或“膜外”)局部电流方向相同。
[易错警示]
K+、Na+对电位的影响不同
(1)静息