内容正文:
第一章 人体稳态维持的生理基础
第一节 神经调节
第2课时 动作电位的产生和传导
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第一章 人体稳态维持的生理基础
生物学•选择性必修1 稳态与调节(配SJ版)
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第一章 人体稳态维持的生理基础
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目
录
课前新知导学
01
CONTENTS
03
随堂巩固演练
02
课堂互动探究
04
知能达标训练
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第一章 人体稳态维持的生理基础
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课前新知导学
01
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第一章 人体稳态维持的生理基础
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活细胞
组织
电位差
不均匀
跨膜
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第一章 人体稳态维持的生理基础
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动作电位
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第一章 人体稳态维持的生理基础
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双
郎飞结
郎飞结
跳跃式传导
同时
加快
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√
√
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轴突
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第一章 人体稳态维持的生理基础
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单向
突触小泡
突触前膜
突触后膜
化学信号
直接
胆碱类
单胺类
氨基酸类
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第一章 人体稳态维持的生理基础
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Na+
Na+
Cl-
Cl-
兴奋性
抑制性
兴奋
抑制
清除
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课堂互动探究
02
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内负外正
K+外流
协助扩散
极化
内流
外负内正
去极化
B、A
Na+
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K+外流
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随堂巩固演练
03
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知能达标训练
04
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第一章 人体稳态维持的生理基础
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[学习目标]
[素养要求]
1.阐明静息电位和动作电位产生的机制。
2.阐述兴奋在神经纤维上的产生及传导机制。
3.说明突触传递的过程及特点。
1.生命观念:用结构和功能观以及稳态与平衡观认识兴奋在神经纤维上的传导。
2.科学思维:比较法区分静息电位和动作电位。
3.生命观念:通过分析突触传递的过程,明确信息流的传递特点,建立信息观。
知识点一 动作电位的产生及其在神经纤维上的传导
1.生物电现象
(1)概念:人体内的________或_____都存在复杂的电活动,这种电活动称为生物电现象。
(2)产生原因:由细胞质膜两侧的________或电位差的变化引起的。
(3)细胞生物电的产生原因:是质膜内外两侧带电离子的________分布和_____移动的结果。
2.动作电位的产生
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:__________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:___向传导。
(3)动作电位在有髓神经纤维上的传导
①传导方式:动作电位在有髓神经纤维上从一个________跨越节间区后“跳跃”到下一个________的传导方式,称为_____________。
②特点:多个郎飞结可_____产生动作电位,从而_____了神经冲动的传导速度。
[微思考]
静息电位表现为外正内负,是不是意味着静息状态时,神经细胞膜外是阳离子,膜内是阴离子呢?
提示:不是;“外正内负”只是表示膜外电位高,膜内电位低,是K+外流使膜外阳离子浓度高于膜内导致的。
(1)未受刺激时,膜电位为外负内正,受刺激后变为外正内负。( )
提示:未受刺激时,K+外流,膜电位为外正内负,受刺激后变为外负内正。
(2)“极化”和“复极化”产生的原因是K+内流,“去极化”产生的原因是Na+外流。( )
提示:“极化”和“复极化”产生的原因是K+外流,“去极化”产生的原因是Na+内流。
(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传导方向相同。( )
(5)动作电位在有髓神经纤维上比在无髓神经纤维上传导的慢。( )
提示:动作电位在有髓神经纤维上可跳跃式传导,速度更快。
知识点二 神经冲动在神经细胞之间的传递
1.突触小体:神经细胞的_____末梢有许多分支,每个分支的末端膨大成球状,称为突触小体。
2.突触的结构和兴奋在神经细胞间传递的过程
3.传递特点
(1)特点:_____传递。
(2)原因:神经递质只存在于轴突末端突触小体内的__________中,由__________释放并作用于__________。
4.信号转换:电信号→__________→电信号。
5.电突触:电信号能从一个神经细胞_____传递给另一个神经细胞。这种连接方式称为电突触。
6.神经递质
(1)种类:主要分为________、________和__________。
(2)不同神经递质生理作用的比较
神经递质
乙酰胆碱等兴奋性递质
甘氨酸等抑制性递质
突触后膜
离子通道变化
_____通道打开,_____迅速进入突触后细胞
_____通道打开,_____迅速进入突触后细胞
突触后膜
电位变化
去极化,即产生________突触后电位
超极化,即产生________突触后电位
对突触后神经细胞的影响
产生_____
产生_____
(3)去路:神经递质起作用后一般会被迅速_____。
[微思考]
神经递质从突触前膜释放的方式是什么?需要转运蛋白和能量吗?
提示:胞吐。不需要转运蛋白,但需要能量。
(3)神经递质作用于突触后膜上的受体一定能引起下一个神经元的兴奋。( )
提示:抑制性神经递质引起突触后神经细胞产生抑制性影响。
(1)突触的结构包括突触小体、突触间隙和突触后膜。( )
提示:突触的结构包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。
(2)兴奋通过神经递质在突触处进行双向传递。( )
提示:兴奋通过神经递质在突触处进行单向传递。
(4)神经冲动在突触处的传递都需要神经递质的作用。( )
提示:电突触中的传递不需要神经递质。
(5)神经递质可长时间作用于突触后膜。( )
提示:神经递质在引发突触后膜的膜电位变化后,一般会被迅速清除。
探究点一 动作电位的产生和在神经纤维上的传导
[思考探讨]
根据以下资料和动作电位产生示意图,回答下列问题。
资料1 神经细胞质膜内、外各离子的浓度不同。细胞在静息状态时,膜外Na+浓度高于膜内,膜内K+浓度高于膜外,细胞内带负电的大分子有机物(如蛋白质)的含量比细胞外丰富。
资料2 在神经细胞质膜上有Na+和K+的通道蛋白,Na+通道打开时,Na+迅速进入细胞;K+通道打开时,K+迅速流出细胞。
资料3 动作电位产生示意图(如下)
(1)①时为静息电位,膜电位表现为__________,产生原因为__________,此时离子的运输方式为__________,此时细胞质膜的状态称为_____。
(2)当细胞受到适宜的刺激时,Na+通道打开,Na+_____,形成__________的膜电位,此过程称为________;下图中能分别表示②、③过程中离子跨膜运输的是________。
(3)④为动作电位的峰值,此时_____通道关闭。
(4)⑤为“复极化”过程,其产生的原因是__________。
(5)细胞质膜上的Na+K+泵通过泵入K+,泵出Na+来维持细胞内外离子的分布状态。该过程中离子的运输方式是什么?需不需要能量?
提示:都是主动运输,需要能量。
(6)如降低外界溶液中Na+的浓度,则动作电位的峰值将怎么变化?
提示:动作电位峰值将减小。
[核心归纳]
1.动作电位产生示意图解读
2.细胞外液中Na+、K+浓度改变对电位的影响
项目
静息电位
动作电位峰值
Na+增加
不变
增大
Na+降低
不变
变小
K+增加
变小
不变
K+降低
增大
不变
[迁移运用]
1.如图是兴奋在神经纤维上产生和传导的示意图。下列说法与图示相符的是( )
A.图中兴奋部位是B和C
B.图中弧线最可能表示局部电流方向
C.图中兴奋传导的方向是C→A→B
D.兴奋传导方向与膜外局部电流方向一致
解析 B 兴奋部位的电位为动作电位,即外负内正,所以兴奋部位是A,A错误;正电荷移动的方向为电流的方向,因此图中弧线最可能表示局部电流方向,B正确;兴奋的传导方向与膜内局部电流方向一致,与膜外局部电流方向相反,因此图中兴奋传导方向为A→C、A→B,C、D错误。
2.(2025·江苏镇江期末)图1为某一神经纤维示意图,将一电表的a、b两极置于膜外,在X处给予适宜刺激,测得电位变化如图2所示,下列相关叙述错误的是( )
A.X处受到适宜刺激后,电表会发生两次方向相反的偏转
B.兴奋传导过程中,a、b间细胞膜内局部电流的方向为a→b
C.图2中的t3时刻,对应图1中兴奋传导至b电极处
D.t1~t2,t3~t4的峰值电位的大小都主要与膜内外K+的浓度差有关
解析 D 在X处给予适宜刺激,兴奋先传到a电极,a电极处膜电位变为外负内正,b电极处仍为外正内负,此时电表指针发生一次偏转,当兴奋传到b电极时,b电极处膜电位变为外负内正,a电极处恢复为外正内负,电表指针又发生一次方向相反的偏转,所以电表会发生两次方向相反的偏转,A正确;兴奋的传导方向与细胞膜内局部电流的方向相同,与细胞膜外局部电流的方向相反,在兴奋传导过程中,兴奋从a向b传导,所以a、b间细胞膜内局部电流的方向为a→b,B正确;图2中t1~t2是兴奋传到a电极导致的电位变化,t3~t4是兴奋传到b电极导致的电位变化,所以t3时刻对应图1中兴奋传导至b电极处,C正确;t1~t2,t3~t4的峰值电位是动作电位,动作电位的产生主要是Na+内流引起的,其电位大小主要与膜内外Na+的浓度差有关,而不是K+的浓度差,D错误。
探究点二 神经冲动在神经细胞之间的传递过程分析
[思考探讨]
1.下面为神经元之间通过突触传递信息的图解,探究以下问题:
神经递质与突触后膜上的受体结合后一定会引起突触后神经元兴奋吗?
提示:不一定。也可能会抑制突触后神经元。
2.据图1和图2分析,神经递质作用于突触后膜导致的结果分别是什么?
提示:图1神经递质作用于突触后膜使下一个神经细胞产生兴奋,图2神经递质作用于突触后膜使下一个神经细胞产生抑制。
3.α银环蛇毒能与突触后膜上的乙酰胆碱(常为兴奋性递质)受体牢固结合;有机磷农药能抑制乙酰胆碱酯酶的活性,而乙酰胆碱酯酶的作用是清除与突触后膜上受体结合的乙酰胆碱。当α银环蛇毒和有机磷农药起作用时,突触后膜的反应分别是怎样的?
提示:α 银环蛇毒与突触后膜上的乙酰胆碱受体牢固结合后,乙酰胆碱不能与突触后膜上的受体结合,突触后膜不能兴奋;有机磷农药抑制乙酰胆碱酯酶的活性后,乙酰胆碱酯酶不能清除与突触后膜上受体结合的乙酰胆碱,从而使突触后膜处于持续兴奋状态。
[核心归纳]
1.比较动作电位在神经纤维上的传导和在神经细胞之间的化学方式传递
比较项目
动作电位在神经纤维上的传导
动作电位在神经
细胞之间的传递
结构基础
神经细胞(神经纤维)
突触
信号形式(或变化)
电信号
电信号→化学
信号→电信号
速度
快
慢
方向
可以双向
单向传递
2.有关神经递质的6点总结
(1)供体:轴突末端突触小体内的突触小泡。
(2)传递途径:突触前膜→突触间隙→突触后膜。
(3)受体:突触后膜上的糖蛋白,具有特异性。
(4)作用:神经递质与受体结合后,打开突触后膜上的相应的离子通道,发生离子流动,引起突触后膜膜电位变化。
(5)类型:兴奋性神经递质——如乙酰胆碱、谷氨酸等,引起兴奋的机理为该类递质作用于突触后膜后,能增强突触后膜对Na+的通透性,使Na+内流,从而使突触后膜产生动作电位,即引起下一神经细胞发生兴奋;抑制性神经递质——如甘氨酸、γ氨基丁酸、去甲肾上腺素等,引起抑制的机理为该类递质作用于突触后膜后,能增强突触后膜对Cl-的通透性,使Cl-进入细胞内,强化外正内负的静息电位,从而使神经细胞难以产生兴奋。
(6)去向:神经递质发挥效应后,会很快被相应的酶降解,或被突触前神经细胞回收,以免持续发挥作用。
[迁移运用]
3.下图为突触结构示意图,下列相关叙述正确的是( )
A.结构①为神经递质与受体结合提供能量
B.当兴奋传导到③时,膜电位由内正外负变为内负外正
C.神经递质经②的转运和③的主动运输释放至突触间隙
D.结构④膜电位的变化与其选择透过性密切相关
解析 D 神经递质与受体结合不消耗能量,不需要结构①线粒体提供能量,A错误;当兴奋传导到③突触前膜时,膜电位由外正内负变为外负内正,B错误;神经递质经②突触小泡的转运和③突触前膜的胞吐作用释放至突触间隙,C错误;若是兴奋性神经递质,则结构④是钠离子通道打开,钠离子大量内流,形成外负内正的动作电位,说明膜电位的变化与其选择透过性密切相关,D正确。
4.研究发现,睡眠主要依靠脑部多个脑区的胞外腺苷含量来调节,胞外腺苷含量高可促进睡眠。胞外腺苷的作用机制类似于神经递质;咖啡因是腺苷类似物,可与腺苷竞争突触后膜上的受体,但不发挥腺苷的作用。下列判断不合理的是( )
A.腺苷经扩散通过突触间隙到达突触后膜
B.咖啡因可与腺苷受体特异性结合
C.腺苷分泌不足时机体可能出现嗜睡症状
D.咖啡因的可乐等饮料可用来“提神”
解析 C 由题干可知,腺苷经扩散通过突触间隙到达突触后膜,A正确;咖啡因与腺苷竞争受体故咖啡因可与腺苷受体特异性结合,B正确;睡眠主要依靠胞外腺苷含量来调节,胞外腺苷含量高可促进睡眠,所以腺苷分泌不足不利于睡眠,C错误;咖啡因与腺苷竞争受体,但不发挥腺苷的作用,所以,含咖啡因的可乐等饮料可用来“提神”,D正确。
[构建课堂要点]
[检测学习效果]
1.(2025·江苏镇江检测)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
解析 A 丁区膜电位表现为外正内负,是K+外流所致,A错误;神经纤维上静息电位表现为外正内负,动作电位表现为内正外负。图示中乙区电位为外负内正,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是从乙到丁,C正确。
2.图1表示神经纤维上某点受到刺激后对膜外电位的测量,图2表示神经纤维某部位在受到一次刺激前后膜内外的电位变化。相关叙述正确的是( )
A.在没有接受刺激时,图1中的电位计可测量到静息电位的大小
B.图2中从A到C段,Na+大量内流需要载体蛋白的协助,消耗能量
C.受刺激后,膜内局部电流的方向与兴奋传导方向相反
D.如果神经纤维膜外的Na+含量较低,则图2中C的电位将下降
解析 D 在没有接受刺激时,图1中的电位计测量到的电位是零电位,不能测量到静息电位的大小,A错误;图2中从A到C段是动作电位形成的过程,是由Na+经协助扩散内流形成的,该过程不消耗能量,B错误;受刺激后,膜内局部电流的方向与兴奋传导方向相同,C错误;如果将神经纤维膜外的Na+浓度降低,则Na+内流减少,动作电位的峰值降低,即图2中C的电位将下降,D正确。
3.(2025·江苏盐城期末)研究发现,抑郁症患者体内神经递质5羟色胺(5HT)含量低于正常人,5HT降低与抑郁症发生相关,5HT的受体有5HT3和5HT1A两种类型,5HT1A是自身受体,5HT3受体同时具有离子通道功能。5HT合成、释放及与受体结合传递信号的过程如图,下列相关叙述错误的是( )
A.5HT是抑制性神经递质,会抑制兴奋导致抑郁症发生
B.突触小体中储存5HT的囊泡形成与高尔基体直接相关
C.提高5HT转运体对5HT的回收率,会促进抑郁症发生
D.5HT1A受体有利于维持突触间隙中5HT含量的相对稳定
解析 A 分析题图可知,5HT与受体结合后会促进钙离子内流,是一种兴奋性的神经递质,5HT含量下降导致抑郁症的发生,A错误;高尔基体可形成囊泡,突触小体中储存5HT的囊泡形成与高尔基体直接相关,B正确;提高5HT转运体对5HT的回收率,突触间隙的5HT会减少,会促进抑郁症发生,C正确;激活位于轴突末梢的5HT1A受体会抑制神经冲动传到突触小泡,导致5HT释放更少,5HT1A受体有利于维持突触间隙中5HT含量的相对稳定,D正确。
4.(多选)如图为有髓神经纤维的局部结构示意图,b、d是被髓鞘包裹的区域,c为郎飞结。下列相关叙述正确的是( )
A.c区域处于兴奋状态,膜内钠离子较膜外多
B.b、d区域膜电位的波动达不到产生动作电位的阈电位
C.c区域产生的局部电流能直接流向下一个郎飞结
D.有髓神经纤维动作电位的传导速率比无髓神经纤维快得多
解析 BCD 由于c区域受到刺激,产生动作电位,Na+内流,造成膜两侧的电位表现为内正外负,膜内正离子多,但膜内钠离子仍然少于膜外,A错误;由于被髓鞘包裹的轴突区域(b、d)钠、钾离子不能进出细胞,所以刺激c区域,b、d区域不能产生动作电位,B正确;动作电位在有髓神经纤维上的传导是从一个郎飞结跳到下一个郎飞结,因此比无髓神经纤维上的传导更为快速,C、D正确。
5.图甲表示通过化学突触进行兴奋传递的过程(图中的Ach为兴奋性神经递质——乙酰胆碱)。神经元之间的兴奋传递除了化学突触外,还存在如图乙所示的电突触。电突触的突触间隙很窄,前后膜之间有离子通道连接,依赖带电离子传递电信号。回答下列问题:
(1)图甲中Ach释放的方式是________,该过程可体现出细胞质膜具有________。如果图甲中的钙离子不能运入神经元或神经元周围缺乏钙离子,则对化学突触传递兴奋的影响是________________。
(2)从图乙可以看出,电突触是通过____________运输离子而进行的一种信号传递方式,化学突触相比电突触传递信号速度较慢,原因是_________________ ____________________________________________________________________。
(3)γ氨基丁酸(GABA)是脑内主要的抑制性递质,突触释放的GABA在体内可被γ氨基丁酸转氨酶降解而失活。如果唾液腺分泌反射中传出神经与唾液腺之间GABA含量过少,则吃了山楂之类的食物后,唾液会分泌不止,原因是____________________________________________________________________,给该类人使用γ氨基丁酸转氨酶的抑制剂可缓解病情,依据是_______________
____________________________________________________________________。
解析 (1)神经递质(乙酰胆碱)通过胞吐的方式释放到突触间隙,该过程体现了细胞质膜具有一定的流动性。钙离子可以引起神经递质外排,如果图甲中的钙离子不能运入神经元或神经元周围缺乏钙离子,则对化学突触传递兴奋的影响是减少神经递质外排。(2)从图乙可以看出,电突触是通过离子通道运输离子而进行的一种信号传递方式,化学突触相比电突触传递信号速度较慢,原因是化学突触信息是单向传递,且神经递质在突触间隙通过扩散到达突触后膜。(3)γ氨基丁酸(GABA)抑制性递质减少,山楂之类的食物引起突触后膜兴奋,释放唾液,故如果唾液腺分泌反射中传出神经与唾液腺之间GABA含量过少,则吃了山楂之类的食物后,唾液会分泌不止。给该类人使用γ氨基丁酸转氨酶的抑制剂可缓解病情,这是由于γ氨基丁酸转氨酶的抑制剂的作用是抑制γ氨基丁酸转氨酶活性,使其催化γ氨基丁酸的降解速率降低,从而抑制这类人异常兴奋的产生。
答案 (1)胞吐 流动性 减少神经递质外排 (2)离子通道 化学突触信息是单向传递,且神经递质在突触间隙通过扩散到达突触后膜 (3)γ氨基丁酸(GABA)抑制性递质减少,山楂之类的食物,引起突触后膜兴奋,释放唾液 抑制γ氨基丁酸转氨酶的活性,使γ氨基丁酸的降解速率降低
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