内容正文:
高考总复习
生物学
第七单元 稳态与调节
第三讲 神经冲动的产生和传导
课标要求 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。
考点一 动作电位的产生与冲动在神经纤维上的传导
1.静息电位与动作电位
2.冲动以电信号(局部电流)的形式传导
(1)局部电流的形成:______部位(内正外负的反极化状态)与邻近____________的部位(内负外正的极化状态)形成电位差,这样就形成了局部电流。
(2)局部电流的作用:局部电流又会刺激_______________的细胞膜,使之去极化,也形成动作电位。
刺激
未受刺激
没有去极化
(3)膜内外电流方向和兴奋传导方向
动作电位的顺序传播即是神经冲动的传导;刺激→膜电位变化→电位差→电荷移动→局部电流。
①膜外:兴奋传导方向与电流方向______;
②膜内:兴奋传导方向与电流方向______。
相反
相同
3.膜电位曲线分析
(1)AB段:______状态(静息电位)。神经冲动已经通过该段神经纤维,Na+通道关闭,K+通道开放。
极化
(2)BC段:超极化状态。Na+通道关闭,K+通道开放。
(3)CD段:_________。静息电位恢复过程。Na+通道关闭,K+通道开放。
(4)DE段:_________。神经冲动刚传至该区段,动作电位形成过程。Na+通道开放,K+通道关闭。
(5)EF段:______状态(静息电位)。神经冲动还未传至该区段神经纤维,Na+通道关闭,K+通道开放。
复极化
去极化
极化
提醒:静息电位与动作电位相关过程的离子跨膜
4.神经冲动(兴奋)传导的特点
(1)生理完整性:神经冲动传导要求神经纤维在结构上和生理功能上都是完整的。如果神经纤维被切断,破坏了结构的完整性,冲动不可能通过断口。
(2)________:一条神经中包含很多根神经纤维,一根神经纤维传导神经冲动时不影响其他神经纤维,也就是说,各神经纤维之间具有绝缘性。
(3)非递减性传导:与电流在导体中的传导不同,动作电位在传导过程中,其大小和速率不会因传导距离的增加而______。
(4)在(离体)神经纤维上______(填“单向”或“双向”)传导。
绝缘性
衰减
双向
1.易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)刺激神经纤维产生的动作电位沿神经纤维传播时,波幅一直稳定不变。( )
(2)神经元细胞膜上存在与K+、Na+主动转运有关的通道蛋白。( )
(3)神经细胞处于静息状态时,细胞外K+和Na+浓度均高于细胞内。( )
(4)Na+与神经细胞膜上兴奋传导有关。( )
√
×
×
√
2.深度思考——挖掘新命题点
如图是测量神经纤维膜电位变化情况的示意图,据图思考:
(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?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(2)图乙中刺激神经纤维会引起指针发生怎样的偏转?
_________________________________________________________________________________________________________________
[例1] (2024·浙江宁波模拟)如图表示某神经元一个动作电位传导示意图,据图分析,下列说法正确的是( )
C
A.图中a→b→c的过程就是动作电位快速形成和恢复的过程
B.产生a段是K+经扩散外流造成的,消耗ATP
C.动作电位传导是局部电流触发邻近细胞膜依次产生动作电位的过程
D.若将该神经纤维置于更高浓度的Na+溶液中进行实验,d点将下移
解析:动作电位产生是Na+内流引起的,恢复静息电位是K+外流引起的,bc段是Na+内流阶段,因此动作电位产生及静息电位恢复过程是c→b→a,A错误;a段膜电位是外正内负,是静息电位,原因是K+外流,属于易化扩散,不需要消耗ATP,B错误;动作电位是Na+内流引起的,将该神经纤维置于更高浓度的Na+溶液中进行实验,动作电位增大,d点将上移,D错误。
[例2] (2024·浙江丽水高三一模)图1表示神经纤维在静息和兴奋状态下跨膜运输的过程,其中甲为某种载体蛋白,乙为通道蛋白,该通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道。图2表示兴奋在神经纤维上的传导过程。下列分析正确的是( )
A
A.图1中a侧为神经细胞膜的外侧,b侧为神经细胞膜的内侧
B.图2中②处Na+通道开放;④处K+通道开放
C.图2中③处膜内Na+浓度可能高于膜外
D.图2兴奋传导过程中,动作电位随着传导距离的增加而衰减
解析:据图分析,图1中K+从b侧运输到a侧是通过离子通道完成的,静息状态时,K+外流,所以a侧为神经细胞膜的外侧,b侧为神经细胞膜的内侧,A正确;兴奋传导方向是从左向右,图2中③处达到动作电位峰值,②处恢复静息电位,K+通道开放,④处形成动作电位,Na+通道开放,B错误;图2中③处膜内为正电位,膜外为负电位,而Na+浓度仍然是膜外高于膜内,C错误;图2兴奋传导过程中,动作电位不会随着传导距离的增加而衰减,D错误。
细胞外液中Na+、K+浓度改变对膜电位的影响
(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,与Na+浓度无关。
(2)动作电位的本质是一种Na+平衡电位,其绝对值的大小与膜内外Na+浓度差呈正相关,与K+浓度无关。
[例3] (2025·江浙皖高中发展共同体联考)如图甲、乙分别为利用细针和粗针进行针灸治疗时,针刺部位附近神经末梢的电位变化。下列叙述正确的是( )
A
A.图示结果说明,用细针治疗和粗针治疗时的刺激强度存在差异
B.用细针治疗时没有发生Na+内流,用粗针治疗时发生了Na+内流
C.利用粗针进行针灸治疗时,力度加大可使动作电位峰值变大
D.图乙中bc段变化的原因是K+外流,K+外流需要消耗能量
解析:由题图可知,用细针治疗时膜内外电位差没有超过阈电位,没有产生动作电位,而用粗针治疗时产生了动作电位,说明细针刺激和粗针刺激的强度存在差异,A正确;用细针和粗针治疗时膜内外电位差都发生了变化,说明都发生了Na+内流,B错误;动作电位的峰值与细胞内外Na+浓度差有关,结合图示可知,用粗针治疗时产生了动作电位,但力度加大不能使动作电位峰值变大,C错误;图乙中bc段变化的原因是K+外流,K+外流为协助扩散,不需要消耗能量,D错误。
考点二 突触的信号传递
1.突触的结构和类型
2.兴奋传递的过程
3.神经递质与受体
提醒:神经递质的作用效果有兴奋和抑制两类。
①当神经递质作用于突触后膜时,若能使Na+通道打开,则会引起突触后神经元的兴奋。
②若不能打开Na+通道,而是提高细胞膜对K+的通透性,尤其是Cl-的通透性,从而导致膜电位外正内负的局面加剧,进而表现为突触后神经元活动被抑制。
4.兴奋传递的特点
提醒:突触结构及兴奋在突触中传递
①突触前膜分泌神经递质的方式为胞吐,依赖于细胞膜的流动性,不需要载体,但消耗能量。
②突触间隙内的液体属于组织液,突触后膜上受体的化学本质为糖蛋白,神经递质与突触后膜上受体的结合具有特异性。
③突触后膜可能是下一个神经元的胞体膜、树突膜或轴突膜,也可能是传出神经元支配的肌肉细胞膜或腺体细胞膜。
④兴奋在突触中的传递体现了细胞间的信息交流,神经递质、激素等属于信号分子。
易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)神经肌肉接点的神经冲动传递伴随信号形式的转换。( )
(2)缺氧不影响肽类神经递质的合成和释放。( )
(3)神经递质在载体蛋白的协助下,从突触前膜释放到突触间隙。( )
(4)通过药物抑制突触间隙中降解神经递质的酶的活性,可治疗因运动神经元与骨骼肌之间的兴奋传递过度而引起的肌肉痉挛。( )
√
×
×
×
[例1] (2024·浙江杭州模拟)如图是由甲、乙、丙三个神经元(部分)构成的突触结构。神经元兴奋时,Ca2+通道开放,使Ca2+内流,由此触发突触小泡前移并释放神经递质。据图分析,下列叙述正确的是( )
D
A.若乙神经元兴奋,会引起丙神经元兴奋
B.乙酰胆碱和5-羟色胺在突触后膜上的受体相同
C.某种抗体与乙酰胆碱受体结合,会影响甲神经元的兴奋产生
D.若甲神经元上的Ca2+通道被抑制,不会引起乙神经元膜电位发生变化
解析:乙神经元兴奋,释放5-羟色胺,5-羟色胺属于抑制性神经递质,与突触后膜上的受体结合后,会抑制丙神经元兴奋,A错误;乙酰胆碱和5-羟色胺属于不同的神经递质,受体具有特异性,因此乙酰胆碱和5-羟色胺在突触后膜上的受体不同,B错误;若某种抗体与乙酰胆碱受体结合,只能影响突触后神经元的兴奋,不会影响甲神经元兴奋的产生,C错误。
[例2] 甘蔗发霉时滋生的节菱孢霉菌能产生三硝基丙酸(3-NP),3-NP能抑制胆碱酯酶的合成。如图表示突触结构,③表示乙酰胆碱,能够被胆碱酯酶分解。下列说法正确的是( )
B
A.②中的③从突触前膜释放不需要①提供ATP
B.若3-NP作用于神经肌肉接头,可导致肌肉痉挛
C.③与④结合后,一定会导致突触后膜产生动作电位
D.胆碱酯酶的作用是降低突触后膜的兴奋性
解析:图中②是突触小泡,其中的③(神经递质)从突触前膜释放的方式是胞吐,需要①(线粒体)提供ATP,A错误;3-NP可通过抑制胆碱酯酶的合成,进而抑制乙酰胆碱的分解,使乙酰胆碱持续作用于肌肉,导致肌肉痉挛,B正确;③(乙酰胆碱)与④(突触后膜)上的受体结合后,不一定会导致突触后膜产生动作电位,必须达到一定阈值才能产生动作电位,C错误;胆碱酯酶的作用是分解乙酰胆碱,使乙酰胆碱失去效应,从而中断兴奋的传递,D错误。
药物对突触部位兴奋传递的影响
1.(2025·浙江1月卷)制备蛙的坐骨神经腓肠肌标本,将其置于生理溶液中进行实验。下列叙述正确的是( )
A.刺激腓肠肌,在肌肉和坐骨神经上都能检测到电位变化
B.降低生理溶液中Na+浓度,刺激神经纤维,其动作电位幅度增大
C.随着对坐骨神经的刺激强度不断增大,腓肠肌的收缩强度随之增大
D.抑制乙酰胆碱的分解,刺激坐骨神经,一定时间内腓肠肌持续收缩
D
真题演练•考向感悟
解析:刺激腓肠肌,不能在坐骨神经上检测到电位变化,因为兴奋在突触处的传递是单向的,A错误;降低生理溶液中Na+浓度,神经细胞膜两侧Na+浓度差减小,刺激神经纤维,其动作电位幅度减小,B错误;在一定范围内,随着刺激强度的增大,肌肉收缩的力度也相应增大,其原因是不同神经纤维兴奋所需的刺激强度阈值不同,随着刺激强度的增大,受刺激发生兴奋的神经纤维数量逐渐增加,引起效应器的反应强度也随之增大,C错误;乙酰胆碱是兴奋性神经递质,抑制乙酰胆碱的分解,刺激坐骨神经,乙酰胆碱持续起作用,一定时间内腓肠肌持续收缩,D正确。
真题演练•考向感悟
2.(2024·浙江6月卷)以枪乌贼的巨大神经纤维为材料,研究了静息状态和兴奋过程中,K+、Na+的内向流量与外向流量,结果如图所示。外向流量指经通道外流的离子量,内向流量指经通道内流的离子量。
真题演练•考向感悟
下列叙述正确的是( )
A.兴奋过程中,K+外向流量大于内向流量
B.兴奋过程中,Na+内向流量小于外向流量
C.静息状态时,K+外向流量小于内向流量
D.静息状态时,Na+外向流量大于内向流量
A
真题演练•考向感悟
解析:由图可知,兴奋过程中,K+外向流量大于内向流量,Na+内向流量大于外向流量,A正确、B错误;静息状态时,K+外向流量大于内向流量,Na+外向流量小于内向流量,C、D错误。
3.(2024·浙江1月卷)坐骨神经可以支配包括腓肠肌在内的多块骨骼肌。取坐骨神经腓肠肌标本,将电位表的两个电极置于坐骨神经表面 Ⅱ 、 Ⅲ 两处,如图甲。在坐骨神经 Ⅰ 处,给一个适当强度的电刺激,指针偏转情况如图乙,其中h1>h2,t1<t3。下列叙述错误的是( )
A
A.h1和h2反映 Ⅱ 处和 Ⅲ 处含有的神经纤维数量
B.Ⅱ 处的神经纤维数量比 Ⅲ 处的多可导致h1>h2
C.神经纤维的传导速度不同可导致t1<t3
D.两个电极之间的距离越远t2的时间越长
解析:h1和h2反映 Ⅱ 处和 Ⅲ 处动作电位峰值,A错误;Ⅱ处的神经纤维数量比 Ⅲ 处的多,可导致动作电位峰值h1>h2,B正确;神经纤维的传导速度不同可导致t1<t3,C正确;两个电极之间的距离越远, Ⅱ 处与 Ⅲ 处兴奋时间间隔越长,即t2的时间越长,D正确。
4.(2023·浙江6月卷)神经元的轴突末梢可与另一个神经元的树突或胞体构成突触。通过微电极测定细胞的膜电位,PSP1和PSP2分别表示突触a和突触b的后膜电位,如图所示。下列叙述正确的是( )
B
A.突触a、b前膜释放的递质,分别使突触a后膜通透性增大、突触b后膜通透性降低
B.PSP1和PSP2由离子浓度改变形成,共同影响突触后神经元动作电位的产生
C.PSP1由K+外流或Cl-内流形成,PSP2由Na+或Ca2+内流形成
D.突触a、b前膜释放的递质增多,分别使PSP1幅值增大、PSP2幅值减小
解析:据图可知,突触a释放的递质使突触后膜上膜电位增大,推测可能是递质导致突触后膜的通透性增大,突触后膜上钠离子通道开放,钠离子大量内流;突触b释放的递质使突触后膜上膜电位减小,推测可能是递质导致突触后膜的通透性增大,突触后膜上氯离子通道开放,氯离子大量内流,A错误。图中PSP1中膜电位增大,可能是Na+或Ca2+内流形成的,PSP2中膜电位减小,可能是K+外流或Cl-内流形成的,共同影响突触后神经元动作电位的产生,B正确、C错误。细胞接受有效刺激后,一旦产生动作电位,其幅值就达最大,增加刺激强度,动作电位的幅值不再增大,故推测突触a、b前膜释放的递质增多,PSP1、PSP2幅值可能不变,D错误。
5.(2023·浙江1月卷)我们说话和唱歌时,需要有意识地控制呼吸运动的频率和深度,这属于随意呼吸运动;睡眠时不需要有意识地控制呼吸运动,人体仍进行有节律性的呼吸运动,这属于自主呼吸运动。人体呼吸运动是在各级呼吸中枢相互配合下进行的,呼吸中枢分布在大脑皮层、脑干和脊髓等部位。体液中的O2、CO2和H+浓度变化通过刺激化学感受器调节呼吸运动。回答下列问题:
(1)人体细胞能从血浆、__________和淋巴等细胞外液获取O2,这些细胞外液共同构成了人体的内环境。内环境的相对稳定和机体功能系统的活动,是通过内分泌系统、________系统和免疫系统的调节实现的。
(2)自主呼吸运动是通过反射实现的,其反射弧包括感受器、_____ _______________和效应器。化学感受器能将O2、CO2和H+浓度等化学信号转化为________信号。神经元上处于静息状态的部位,受刺激后引发Na+________而转变为兴奋状态。
(3)人屏住呼吸一段时间后,动脉血中的CO2含量增大,pH变_____ ___,CO2含量和pH的变化共同引起呼吸加深加快。还有实验发现,当吸入气体中CO2浓度过大时,会出现呼吸困难、昏迷等现象,原因是CO2浓度过大导致呼吸中枢________。
(4)大脑皮层受损的“植物人”仍具有节律性的自主呼吸运动;哺乳动物脑干被破坏,或脑干和脊髓间的联系被切断,呼吸停止。上述事实说明,自主呼吸运动不需要位于____________的呼吸中枢参与,自主呼吸运动的节律性是由位于________的呼吸中枢产生的。
答案:(1)组织液 神经
(2)传入神经元、神经中枢、传出神经元 电 内流
(3)小 受抑制
(4)大脑皮层 脑干
解析:(1)人体内环境稳态的调节机制是神经-体液-免疫调节网络,故内环境的相对稳定是通过内分泌系统、神经系统和免疫系统的调节实现的。(4)大脑皮层受损仍具有节律性的自主呼吸运动,说明自主呼吸运动不需要位于大脑皮层的呼吸中枢参与,而脑干被破坏或脑干和脊髓间的联系被切断,呼吸停止,说明自主呼吸运动的节律性是由位于脑干的呼吸中枢产生的。
真题演练•考向感悟
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分别测定的是静息电位和动作电位。图甲中电表指针偏转说明膜内外电位不同,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外侧兴奋部位与未兴奋部位电位不同,所以测出的是动作电位。
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。
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