备课素材：动作电位是如何传导的-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修1

动作电位是如何传导的

在高中生物的“神经调节”章节里，动作电位的传导总带着两个让人困惑的问题：一是推动信号前进的 “局部电流” 到底是什么？二是明明说动作电位能双向传导，可在身体里它却总朝着一个方向跑？

   要搞懂这两个问题，得先从动作电位的形成说起。

   动作电位的产生，离不开细胞膜内外的离子分布和通透性差异：细胞内主要是钾离子、磷酸根离子、有机阴离子等，细胞外则以钠离子与氯离子为主，这种不均衡的离子分布以及细胞膜上特异性的离子通道分布是生物电形成的关键。

   膜电位主要有两种相呼应的状态——静息膜电位和动作电位，相信大家已经不陌生。

   静息状态下，由于细胞膜对钾离子的通透性最高，钾离子将顺浓度梯度向细胞外流动，这就使得细胞膜内外形成一层很薄的“偶极层”（可理解为正负电荷隔着细胞膜相互吸引），最终呈现出“内负外正”的状态，这被称为细胞膜的“极化”状态，这个简单了解即可。

  生物体时时刻刻处在内外环境变化的背景下，趋利避害才得以生存，神经调节则成为生物体面对内外环境变化做出的最快的反应。

  刺激产生兴奋，当兴奋传入“传入神经”时，膜上钠离子通道将短暂开放，钠离子顺着浓度梯度向细胞内流动，原本“内负外正”的电位差将逐渐减弱。如果刺激强度足够大，达到“阈刺激”（能产生动作电位的最小刺激强度），膜电位随之达到“阈电位”，这将进一步激活更多钠离子通道，引发钠离子的正反馈式内流——就像多米诺骨牌被推倒，一旦启动就停不下来，最终让膜电位彻底颠倒，变成“内正外负”，完整的动作电位就此形成，这个过程被“抽象”地称为“去极化”。

  动作电位形成后，更关键的问题来了：它是如何沿着神经纤维传导的？

  这就不得不提及“局部电流”。当神经纤维某一点形成动作电位后，细胞膜上会出现两个截然不同的区域：兴奋区和未兴奋区，前者是膜电位为“内正外负”，后者仍保持静息态的“内负外正”

（这里有个巧记方法：外负谐音wife，见到wife可不就很兴奋嘛）。此时，兴奋区与未兴奋区之间必然存在“电势差”（可以简单理解为不同区域间的电荷压力差，和物理中的电势差原理一致）。有电势差就会有电荷移动，膜内的负电荷会向未兴奋区的正电荷流动，膜外的负电荷则会向兴奋区的正电荷流动，这种在细胞膜内外形成的电流，就是“局部电流”。（需注意，电流的方向是正电荷到负电荷，电荷移动一般是负电荷移向正电荷，两者相反，不明白的同学要去看看物理书哦）

  局部电流正是动作电位传导的动力。随着电荷移动，未兴奋区的膜内负电荷会逐渐减少，膜外正电荷也随之减少，使得该区域“内负外正”的静息状态不断减弱（如下图标红的正负电荷）。这种由局部电流带来的“电刺激”，和最初引发动作电位的刺激作用完全相同，它会激活未兴奋区的钠离子通道，促使钠离子内流，进一步削弱静息电位的“内负外正”趋势。当膜电位达到阈电位时，“去极化”过程会再次上演，形成和之前峰值完全一致的动作电位。就这样，局部电流推着动作电位沿着神经纤维持续传导，既不会中断，也不会衰减。（这里需记住，动作电位的强度与刺激强度无关，只取决于细胞膜内外的钠离子浓度差）