第2章 第2节 神经冲动的产生和传导（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中生物学选择性必修1 稳态与调节（浙科版2019）

第二节　神经冲动的产生和传导 课程内容标准 核心素养对接 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传递方式完成。 1．通过思考讨论“兴奋在神经纤维上的传导”说明兴奋的产生及传导过程。(生命观念) 2．通过分析讨论“兴奋在神经元之间的传递”能够构建兴奋的传递过程。(科学思维) 3．通过思考讨论“分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害”感知自己的责任和义务。(社会责任) [对应学生用书P17] 1．环境刺激使得神经细胞产生动作电位 神经细胞的 状态变化 变化图示 变化过程分析 静息膜电位，极化状态 膜外钠离子浓度大，膜内钾离子浓度大；静息状态时神经细胞膜对钾离子的通透性大，钾离子外流，即膜外为正电位，膜内为负电位 发生动作电位期间，反极化 神经某处受到刺激时会使钠离子通道开放，于是膜外钠离子在短时间内大量涌入膜内，使膜内电势升高，造成内正外负的反极化现象 复极化，重建膜电位 动作电位产生后钠离子通道又重新关闭，钾离子通道随即开放，钾离子又很快涌出膜外，使得膜电位恢复到原来的外正内负的状态 极化状态反极化状态极化状态 2．冲动在神经纤维上以电信号的形式传导 (1)过程 局部电流使细胞膜去极化动作电位，不断地以局部电流向前传导。 (2)特点 ①动作电位沿着神经纤维传导时，不会随传导距离的增加而衰减。 ②各神经纤维之间具有绝缘性。 二、神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成 1．突触结构 2．突触的信号传递过程 神经冲动传到末梢突触小泡中的乙酰胆碱释放到突触间隙中突触后膜―→与突触后膜上的乙酰胆碱受体结合突触后膜去极化动作电位。 3．神经冲动在突触处传递的特点 单向传递：只能从前一个神经元的轴突传递到下一个神经元的树突或胞体。 1．判正误(对的画“√”，错的画“×”) (1)静息电位形成中K＋从细胞内向细胞外运输时消耗能量。(×) (2)兴奋传递过程中不消耗能量。(×) (3)膜内外K＋、Na＋分布不均匀是兴奋传导的基础。(√) (4)神经元间兴奋的传递离不开内环境的参与。(√) 2．微思考 (1)静息电位就是零电位吗？ 提示　不是，静息电位时，膜外的阳离子浓度大于膜内的阳离子浓度，内外存在电位差，不是零电位。用电表测量时一般表现为负电位。 (2)神经递质从突触前膜释放的方式是什么？需要载体和能量吗？ 提示　神经递质从突触前膜释放的方式是胞吐，不需要载体，需要能量。 [对应学生用书P18] 任务驱动一　兴奋在神经纤维上的产生和传导 下图是测量神经纤维膜电位变化情况的示意图，据图思考讨论： 1．图甲、图乙分别测定神经纤维什么电位？判断的依据是什么？ 提示　分别测定的是静息电位和动作电位。图甲中电表指针偏转表明膜内外电位不同，由于膜两侧电位是外正内负，所以测出的是静息电位；图乙中电表指针偏转是由于膜两侧电位是外负内正，所以测出的是动作电位。 2．在图乙中箭头指向位置刺激神经纤维会引起电表指针发生怎样的偏转？ 提示　图乙中刺激神经纤维，产生兴奋，兴奋先传导到电表右侧，后传导到电表左侧，所以会引起电表指针发生两次方向相反的偏转。 3．图乙中兴奋的传导方向有怎样的特点？与局部电流的方向有怎样的关系？ 提示　兴奋会以局部电流的形式向两侧快速传导；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。 1．兴奋传导过程中膜电位变化曲线分析 2．兴奋的产生和传导过程中Na＋、K＋的运输方式的判断 (1)形成静息电位时，K＋的外流是由高浓度向低浓度运输，需载体蛋白的协助，不消耗能量，属于协助扩散。 (2)产生动作电位时，Na＋的内流需载体蛋白协助，同时从高浓度向低浓度运输，不消耗能量，属于协助扩散。 (3)恢复静息电位时，K＋的外流是由高浓度向低浓度运输，属于协助扩散。 (4)一次兴奋结束后，Na＋­K＋泵将流入的Na＋泵出膜外，将流出的K＋泵入膜内，需要消耗ATP，属于主动运输。 如图是某神经纤维动作电位的模式图，下列叙述正确的是(　　) A．K＋的大量内流是神经纤维形成静息电位的主要原因 B．bc段Na＋大量内流，需要载体蛋白的协助，并消耗能量 C．cd段Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态 D．动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大 C　[神经纤维形成静息电位的主要原因是钾离子通道打开，钾离子外流，A错误；bc段动作电位产生的主要原因是细胞膜上的钠离子通道开放，Na＋内流，属于协助扩散，不消耗能量，B错误；cd段是动作电位恢复到静息电位的过程，该过程中Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态，C正确；一定强度的刺激引起动作电位后，大于这个强度的刺激引起的动作电位大小不变，动作电位大小与神经纤维膜内外Na＋浓度差有关，而刺激强度较小时是不能产生动作电位的，D错误。] [借题发挥] 1．(长句专练)静息电位与动作电位是怎样形成的？ 提示　静息时，膜主要对K＋有通透性，造成K＋外流，使膜外阳离子浓度高于膜内。由于细胞膜内外这种特异的离子分布特点，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，这称为静息电位；当神经纤维某一部位受到刺激时，细胞膜对Na＋的通透性增加，Na＋内流，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，表现为内正外负的兴奋状态，此时的膜电位称为动作电位。 2．(科学思维)Na＋、K＋与膜电位变化关系的判断 (1)细胞内K＋浓度 影响静息电位 (2)细胞外Na＋浓度 影响动作电位 (2021·湖南选考)研究人员利用电压钳技术改变枪乌贼神经纤维膜电位，记录离子进出细胞引发的膜电流变化，结果如图所示，图a为对照组，图b和图c分别为通道阻断剂TTX、TEA处理组。下列叙述正确的是(　　) 图a 图b 图c A．TEA处理后，只有内向电流存在 B．外向电流由Na＋通道所介导 C．TTX处理后，外向电流消失 D．内向电流结束后，神经纤维膜内Na＋浓度高于膜外 A　[据图分析可知，TEA处理阻断钾通道，阻断了外向电流，只有内向电流存在，A正确；也说明外向电流与钾通道有关，B错误；TTX阻断钠通道，从而阻断了内向电流，内向电流消失，C错误；内向电流与钠通道有关，神经细胞内，K＋浓度高，Na＋浓度低，内向电流结束后，神经纤维膜内Na＋浓度依然低于膜外，D错误。] 任务驱动二　兴奋在神经元之间的传递 乙酰胆碱可作为兴奋性神经递质，其合成与释放过程如下图所示，请据图思考讨论： 1．在乙酰胆碱的合成和释放过程中，能被循环利用的物质是图中的哪一个字母表示的？判断的依据是什么？ 提示　物质C ，乙酰胆碱分解后形成的C物质；又被运回到上一个神经元内重新合成乙酰胆碱，能被循环利用。 2．图中E物质可能是什么物质？判断的依据是什么？ 提示　 ATP ，E来自线粒体，所以可能是ATP。 3．乙酰胆碱与受体结合后突触后膜为什么会产生兴奋？ 提示　乙酰胆碱是兴奋性神经递质，与受体结合后，会引发突触后膜兴奋，所以突触后膜的Na＋内流；使膜内外电位表现为内正外负。 4．若突触后神经元表现为持续兴奋，可能的原因是什么？ 提示　神经递质一旦被识别就被相应的酶催化分解灭活或者回收，使突触后膜的兴奋停止，若D酶失活，则突触后神经元会持续兴奋。 1．兴奋传递的过程 2．神经递质的释放方式、性质及作用效果 已知下图中神经元a、b与痛觉传入有关，神经元c能释放神经递质脑啡肽(有镇痛作用)。下列判断不合理的是(　　) A．痛觉感受器产生的兴奋会引发神经元a释放乙酰胆碱 B．神经元c兴奋会释放脑啡肽从而引起乙酰胆碱释放量增加 C．a与脑啡肽结合的受体和b与乙酰胆碱结合的受体不同 D．脑啡肽和乙酰胆碱均可引起突触后膜电位的改变 B　[痛觉感受器产生的兴奋，会引发神经元a释放兴奋性递质乙酰胆碱，A正确；脑啡肽有镇痛作用，所以c细胞分泌的脑啡肽会引起a细胞释放的乙酰胆碱减少，从而阻碍痛觉信息传递，B错误；a上与脑啡肽结合的受体和b上与乙酰胆碱结合的受体的本质都是蛋白质，受体具有特异性，与其结构不同有关，C正确；无论递质传递的是兴奋还是抑制信号，都是通过膜电位变化实现的，乙酰胆碱能使b膜电位发生改变，而脑啡肽起抑制作用，会使a膜静息电位加强，两者都会改变膜电位，D正确。] [借题发挥] 1．(长句专练)突触小体和突触有什么区别？ 提示　突触小体是上一个神经元轴突末端的膨大部分。突触小体和突触范围不同，但都包括突触前膜。在突触小体上的变化是电信号→化学信号；而突触上的变化是电信号→化学信号→电信号。 [借题发挥] 2．(批判性思维)突触后膜一定是下一个神经元的胞体膜或树突膜吗？ 提示　突触后膜不一定是下一个神经元的胞体膜或树突膜，也可能是传出神经元支配的肌肉细胞膜或腺体细胞膜。 下图为某神经网络结构示意图。据图分析，下列叙述正确的是(　　) A．F的存在， 使兴奋在此反射弧中能双向传导 B．当兴奋传到C的突触后膜时，发生的信号转变是电信号→化学信号 C．刺激A不一定能引起D处膜外电位由正电位变为负电位 D．图中能接受神经递质的细胞共有3个 C　[F的存在，只是使该反射弧参与的调节中有反馈调节，不意味着兴奋就可以在突触处双向传递，A错误；当兴奋传到C的突触后膜时，发生的信号转变是化学信号→电信号，B错误；由于刺激需要达到一定的强度才能产生兴奋，所以刺激A不一定能引起D处兴奋，即膜外电位不一定会改变，C正确；图中能接受神经递质的细胞共有4个，三个神经元分别是C、D、F，一个效应器细胞E，D错误。] 知识网络构建 关键知识积累 1．静息状态时神经细胞膜对钾离子的通透性大，钾离子外流，即膜外为正电位，膜内为负电位。 2．神经某处受到刺激时会使钠离子通道开放，于是膜外钠离子在短时间内大量涌入膜内，使膜内电势升高，造成内正外负的反极化现象。 3．兴奋在神经纤维上以电信号的形式双向传导。 4．兴奋沿突触单向传递的原因是神经递质只存在于突触前膜的突触小泡内，只能由突触前膜释放，作用于突触后膜。 [对应学生用书P22] 1．(2021·全国高考)在神经调节过程中，兴奋会在神经纤维上传导和神经元之间传递。下列有关叙述错误的是(　　) A．兴奋从神经元的胞体传导至突触前膜，会引起Na＋外流 B．突触前神经元兴奋可引起突触前膜释放乙酰胆碱 C．乙酰胆碱是一种神经递质，在突触间隙中经扩散到达突触后膜 D．乙酰胆碱与突触后膜受体结合，引起突触后膜电位变化 A　[神经细胞膜外Na＋浓度高于细胞内，兴奋从神经元的胞体传导至突触前膜，会引起Na＋内流，A错误；突触前神经元兴奋可引起突触前膜释放神经递质，如乙酰胆碱，B正确；乙酰胆碱是一种兴奋性神经递质，在突触间隙中经扩散到达突触后膜，与后膜上的特异性受体相结合，C正确；乙酰胆碱与突触后膜受体结合，引起突触后膜电位变化，即引发一次新的神经冲动，D正确。] 2．下列有关神经调节过程中“方向”的叙述，不正确的是(　　) A．兴奋在神经纤维上的传导方向与细胞膜内电流方向相同 B．兴奋在神经元之间只能按“突触前膜→突触后膜”的方向传递 C．刺激蛙的坐骨神经标本，兴奋在神经纤维上双向传导 D．完成反射时，兴奋在神经纤维上双向传导 D　[兴奋在神经纤维上的传导方向与细胞膜内电流方向相同，A正确；兴奋在神经元之间是按“突触前膜→突触后膜”的方向传递的，因为神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜，B正确；刺激蛙的坐骨神经标本，兴奋在神经纤维上双向传导，C正确；兴奋在反射弧中是单向传递的，故完成反射时，兴奋在神经纤维上单向传导，D错误。] 3．(2021·浙江选考)当人的一只脚踩到钉子时，会引起同侧腿屈曲和对侧腿伸展，使人避开损伤性刺激，又不会跌倒。其中的反射弧示意图如下，“＋”表示突触前膜的信号使突触后膜兴奋，“－”表示突触前膜的信号使突触后膜受抑制。甲～丁是其中的突触，在上述反射过程中，甲～丁突触前膜信号对突触后膜的作用依次为(　　) A．＋、－、＋、＋　　　　　 B．＋、＋、＋、＋ C．－、＋、－、＋ D．＋、－、＋、－ A　[由题图分析可知：该有害刺激位于图示左侧的脚，则图示左侧表现腿屈曲，即与屈肌相连的甲突触表现为兴奋，则为“＋”，伸肌表现为抑制，则乙为“－”；图示右侧表现为腿伸展，则与伸肌相连的丙表现为兴奋，即为“＋”，屈肌表现为抑制，但图示丁为上一个神经元，只有丁兴奋才可释放抑制性神经递质，作用于与屈肌相连的神经元，使屈肌被抑制，故丁表现为“＋”。综上所述，甲～丁突触前膜信号对突触后膜的作用依次为＋、－、＋、＋。A正确。] 4．脊椎动物的大脑发送一个神经信号使血管壁的平滑肌松弛，是由平滑肌附近的神经释放信号分子乙酰胆碱，导致附近的上皮细胞产生NO，由它来使平滑肌松弛，使血管扩张来增强血液流动。下列相关叙述不正确的是(　　) A．大脑发送神经信号与神经纤维膜内外离子变化有关 B．大脑发出信号使上皮细胞产生的NO属于神经递质 C．细胞能接受乙酰胆碱的信号与细胞膜表面特异性受体有关 D．上述生理过程的调节方式既有神经调节也有体液调节 B　[大脑发送神经信号是通过电信号的方式，与神经纤维膜内外离子变化有关，静息电位与钾离子外流有关，动作电位与钠离子内流有关，A正确；大脑支配平滑肌附近的上皮细胞产生NO，NO并不是突触前膜释放的，不属于神经递质，B错误；乙酰胆碱是一种兴奋型的神经递质，只能与细胞表面的特异性受体结合，C正确；上述生理过程的调节方式既有神经调节也有体液调节，上皮细胞产生NO，由它来使平滑肌松弛，这就是体液调节，D正确。] 5．下图甲是缩手反射的相关结构，图乙是图甲中某一结构的亚显微结构模式图，图丙表示三个神经元及其联系，据图回答下列问题： (1)图甲中f表示的结构是________，图乙是图甲中________(填字母)的亚显微结构放大模式图，图乙中的B是下一个神经元的____________________。 (2)缩手反射时，将兴奋从A传到B的信号物质是________。兴奋不能由B传到A的原因是______________________________________________。 (3)图丙中若①代表小腿上的感受器，⑤代表神经支配的小腿肌肉，则③称为________。若刺激图丙中b点，图中________点可产生兴奋，图丙中共有________个突触。 (4)图乙中神经递质由A细胞合成，经过________包装加工，形成突触小泡，突触小泡再与_______融合，通过A细胞的_______作用，进入突触间隙。 解析　(1)由图可知，兴奋由f传到a，所以f是感受器，a是效应器；图乙表示突触，是d处的放大图；突触后膜是树突膜或者胞体膜。 (2)A和B之间是突触，从A传到B的信号物质是神经递质，神经冲动在突触内单向传递的原因是神经递质存在于突触小泡内，只能由突触前膜释放作用于突触后膜。 (3)根据反射弧的结构可知，③称为神经中枢，若刺激图丙中b点，则图中a、b、c、d、e点可产生兴奋，图丙中共有3个突触。 (4)图乙中神经递质由A细胞合成，经过高尔基体加工，形成突触小泡，突触小泡再与突触前膜融合，通过A细胞的胞吐作用，进入突触间隙。 答案　(1)感受器　d　细胞体膜或树突膜　(2)神经递质　神经递质存在于突触小泡内，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜　(3)神经中枢　a、b、c、d、e　3　(4)高尔基体　突触前膜　胞吐 学科网（北京）股份有限公司 $$