第2章 第3节 第1课时 兴奋在神经纤维上的传导-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二生物选择性必修1 稳态与调节同步课堂高效讲义教师用书word(人教版 多选)
2025-10-10
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 生物学 |
| 教材版本 | 高中生物学人教版选择性必修1 稳态与调节 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第3节 神经冲动的产生和传导 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 1.14 MB |
| 发布时间 | 2025-10-10 |
| 更新时间 | 2025-10-10 |
| 作者 | 山东正禾大教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 金版新学案·高中同步课堂高效讲义 |
| 审核时间 | 2025-10-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54201493.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
第3节 神经冲动的产生和传导
第1课时 兴奋在神经纤维上的传导
[学习目标] 1.结合物理知识,理解静息电位和动作电位产生的原理。 2.结合图示,明确兴奋在神经纤维上的产生及传导机制。
任务 兴奋在神经纤维上的传导
1.神经冲动
在神经系统中,兴奋是以电信号(又叫神经冲动)的形式沿着神经纤维传导的。
2.兴奋传导的机制和过程
3.兴奋在离体神经纤维上的传导方向:双向传导。
(1)在膜内,局部电流的方向与兴奋的传导方向相同(从兴奋区域到未兴奋区域)。
(2)在膜外,局部电流的方向与兴奋的传导方向相反(从未兴奋区域到兴奋区域)。
1.钾离子和钠离子在神经元内外的浓度是否相同?
提示:神经细胞膜内外离子分布是不平衡的,即膜内的K+浓度比膜外高,Na+浓度比膜外低,这种离子分布是静息电位和动作电位产生的离子基础。
2.在蛙的坐骨神经上放置两个电极,连接到一个电表上,其实验结果如图1、2、3、4,
据图分析下列问题。
(1)图1静息时,电表 (填“有”或“没有”)测出电位差,说明静息时神经纤维表面各处电位 ,电表指针指示零。
(2)在图1所示位置给予刺激时,电表指针向左偏转 次又回到原位零,接着电表指针向右偏转 次再回到零,电表共发生 次偏转,方向相反。
(3)说明:①在神经系统中,兴奋是以 的形式沿着神经纤维传导的。②刺激后引起a、b间两次出现电位差。
提示:(1)没有 相等 (2)1 1 2 (3)电信号
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【自我诊断】
1.静息时,神经纤维表面各处电位相等,但膜内外电位不相等。 (√)
2.静息状态时,神经细胞膜只对K+有通透性,K+外流形成静息电位。 (×)
3.兴奋部位的膜内侧发生的变化是由负电位变为正电位。 (√)
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.神经细胞外的Na+浓度比膜内要高,K+浓度比膜内低。 (√)
[活动1] 分析兴奋在神经纤维上产生和传导的机制
材料1:静息状态下,枪乌贼神经细胞内液和细胞外液中K+、Na+的浓度。
离子
细胞内液/(mmol·L-1)
细胞外液/(mmol·L-1)
Na+
50
440
K+
400
20
思考:神经细胞膜内外Na+、K+浓度差的维持依靠的是哪种运输方式?
提示:主动运输。
材料2:下图为枪乌贼的神经纤维上兴奋的产生与传导模式图,a、c为神经纤维的未刺激部位,b为刺激部位,根据静息电位和动作电位产生的原理,以及兴奋在神经纤维上的传导过程,回答下列问题。
(1)神经纤维上的静息电位和动作电位是怎样形成的?
提示:①静息电位:未受到刺激时,K+外流,使膜外侧阳离子浓度高于膜内侧,细胞膜两侧的电位表现为内负外正。②动作电位:受到刺激时,Na+内流,使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧,细胞膜两侧的电位表现为内正外负。
(2)K+外流和Na+内流的跨膜运输各属于什么方式?有何特点?
提示:K+的外流和Na+的内流为协助扩散,不消耗能量,都是顺离子浓度梯度进行的,都需要相应离子通道的协助。
(3)图中膜内、外均形成局部电流,依据电流由高电势流向低电势特点,说出膜内、外的电流方向(用字母和箭头表示)。兴奋的传导有什么特点?
提示:膜内的电流方向是a←b→c,膜外的电流方向是a→b←c。兴奋传导的方向与膜内局部电流方向一致。兴奋在离体的神经纤维上的传导是双向的。
(4)动作电位达到峰值后,膜电位表现为内正外负。此时,会打开膜上的另一些K+通道,造成K+顺浓度梯度外流,以恢复静息电位状态。但由于外流的K+量过高,造成膜内的电位比静息状态还要低。此时,在钠—钾泵的协助下,Na+外流的同时K+内流,Na+和K+的这种跨膜运输是顺浓度梯度还是逆浓度梯度的?这种跨膜运输是什么方式?有哪些特点?
提示:Na+运出细胞和K+进入细胞均为主动运输,都是逆浓度梯度进行的,既需要消耗能量,又需要相应载体蛋白的协助。
材料3:科学家将离体的枪乌贼神经纤维置于溶液S(相当于细胞外液)中,做如下实验。
甲组
适当增大溶液S的K+浓度,分别测得静息电位的绝对值U1和动作电位V1
乙组
适当降低溶液S的Na+浓度,分别测得静息电位的绝对值U2和动作电位V2
阅读教材P28,尝试比较U1和U2、V1和V2的大小,并说明理由。
提示:U1<U2、V1>V2。静息电位是K+外流形成的,其大小取决于K+外流的量,增大溶液S的K+浓度,K+外流的量减少,静息电位绝对值减小。动作电位是Na+内流形成的,其大小取决于Na+内流的量,降低溶液S的Na+浓度,Na+内流的量减少,动作电位减小。
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【归纳总结】
膜电位变化曲线解读(以时间为横坐标)
(1)静息状态虽然由K+大量外流产生和维持,但此时K+浓度膜内仍然高于膜外。导致膜两侧电位外正内负的原因是外侧阳离子(包含Na+、K+等)多,而不是K+浓度膜外比膜内高。同理,动作电位状态时,膜外Na+浓度仍然高于膜内。
(2)Na+-K+泵是神经细胞膜上的一种常见载体,能催化ATP水解,每消耗1分子的ATP,就可以逆浓度梯度将3分子的Na+泵出细胞外,将2分子的K+泵入细胞内。使神经纤维恢复为初始静息电位,从而为下一次兴奋做好准备,Na+-K+泵作用机理如图。
(3)兴奋在神经纤维上传导的特点
①生理完整性:若神经纤维被切断,或神经纤维的局部功能改变,都会中断兴奋的传导。
②双向传导:神经纤维上某一点被刺激,其产生的兴奋可沿神经纤维同时向两端传导。
③绝缘性:一条神经中的诸多神经纤维各自传导其冲动,基本上互不干扰。
④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。
针对练1.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
答案:A
解析:神经纤维上静息电位表现为内负外正,动作电位表现为内正外负。图中乙区电位为内正外负,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;丁区膜电位表现为内负外正的静息电位,是K+外流所致,A错误。
针对练2.枪乌贼的神经元是研究神经兴奋的材料。将离体的神经纤维置于一定浓度的盐溶液中,适宜的电刺激神经纤维上某一位点,记录的膜电位如图所示。下列叙述错误的是( )
A.c点时,细胞内Na+浓度低于细胞外
B.cd段K+外流,Na+内流
C.在刺激点两侧均能检测到相同膜电位变化
D.若增加神经纤维外Na+浓度,c点膜电位增大
答案:B
解析:Na+主要维持细胞外液渗透压,无论是静息状态还是兴奋状态,细胞内Na+浓度都低于细胞外,A正确;cd段为静息电位恢复的过程,钠离子通道关闭,钾离子通道打开,K+外流,B错误;兴奋在离体的神经纤维上是双向传导的,故在刺激点两侧均能检测到相同膜电位变化,C正确;若增加神经纤维外Na+浓度,Na+内流增加,动作电位的峰值增加,即c点膜电位增大,D正确。
细胞外液中Na+、K+浓度改变对膜电位的影响
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[活动2] 利用灵敏电流计测量膜电位,考查科学思维
情境:若测量该神经纤维上的静息电位和动作电位,电流计的两极应怎样连接?电流计指针如何偏转?
提示:①测静息电位:灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接,另一极与神经纤维膜内侧连接(如图甲),指针发生一次偏转。②测动作电位:灵敏电流计都连接在神经纤维膜外(或内)侧(如图乙),指针发生两次方向相反的偏转。
【归纳总结】
1.兴奋传导与电流计指针偏转问题——兴奋在神经纤维上传导时
2.兴奋在神经纤维上传导的特点
(1)在离体的神经纤维上,兴奋的传导是双向的,即刺激神经纤维中除端点外的任何一点,兴奋沿神经纤维向两端同时传导。
(2)在生物体内反射过程中,神经纤维上的神经冲动只能来自感受器,因此在生物体内反射弧上,兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
针对练3.(多选)取出枪乌贼完整无损的粗大神经纤维并置于适宜的环境中,进行如图所示的实验。G表示灵敏电流计,a、b为两个微型电极,c为刺激部位,阴影部分表示开始发生局部电流的区域。下列叙述正确的是( )
A.b点兴奋时Na+大量外流,膜电位变为外正内负
B.局部电流在神经纤维膜外侧由未兴奋部位流向兴奋部位
C.刺激c处后,兴奋在神经纤维上的传导方向是双向的
D.刺激c处后,电流计指针可发生两次偏转
答案:BCD
解析:b点兴奋时Na+大量内流导致膜电位变为外负内正,A错误;神经纤维膜外侧,兴奋部位呈负电位,未兴奋部位呈正电位,而电流方向为正电位流向负电位,因此局部电流在神经纤维膜外侧由未兴奋部位流向兴奋部位,B正确;刺激c处后,c处产生兴奋,与相邻两侧的未兴奋区形成局部电流,兴奋在神经纤维上的传导方向是双向的,C正确;刺激c处后,b点先兴奋,a点后兴奋,因此电流计指针可发生两次方向相反的偏转,D正确。
针对练4.如甲图所示,在神经纤维上安装两个完全相同的灵敏电表,表1两电极分别在a、b处膜外,表2两电极分别在d处膜的内外侧。在b、d中点c给予适宜刺激,相关的电位变化曲线如乙图、丙图所示。下列说法正确的是( )
A.表2记录得到丙图所示的曲线图
B.乙图曲线处于③点时,说明d点处于未兴奋状态
C.乙图曲线处于③点时,丙图曲线正处于④点
D.丙图曲线处于⑤点时,甲图a处电位表现为“外负内正”
答案:C
解析:甲图表1两电极均位于膜外,表2两极分别位于膜内外,当刺激c点,产生兴奋并向两侧传递到两个电表时,表1发生的电位变化如丙图,表2产生的电位变化如乙图,A错误;乙图曲线处于③点时,动作电位达到最大值,说明d点处于兴奋状态,B错误;乙图曲线处于③点时,动作电位达到最大值,由于兴奋在神经纤维上的传导是双向的,此时b点处于动作电位状态,表1的偏转情况正处于④点,C正确;丙图曲线处于⑤点时,此时的兴奋传过b处,尚未到达a处,此时甲图a处处于静息状态,电位表现为“外正内负”,D错误。
利用灵敏电流计测量膜电位的两个切入点
(1)看电极与细胞膜的位置关系,确定曲线的起点
①若两电极分别位于细胞膜两侧,则电位差不为0,曲线起于纵轴的正半轴或负半轴(如图1所示)。
②若两电极位于细胞膜同侧(都在内侧或都在外侧),则电位差为0,曲线起于横轴(如图2、3所示)。
(2)根据刺激位置分析曲线波动次数,图4中
①如果单独刺激a点、b点或d点,电流计均可以测到两次电位波动。
②如果刺激c点(c点位于电流计两电极的中点),电流计测不到电位波动。
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思维导图
要语必背
1.静息电位形成是静息时,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,表现为内负外正。
2.动作电位的形成是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,表现为内正外负。
3.兴奋在离体的神经纤维上双向传导。兴奋在神经纤维上的传导方向与膜内局部电流的方向一致,与膜外局部电流的方向相反。
4.细胞外K+浓度上升,导致细胞内K+向外扩散减少,引起静息电位绝对值变小。细胞外Na+浓度上升,导致其向细胞内的扩散量增加,引起动作电位的峰值变大。
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
答案:B
解析:兴奋部位的电位为动作电位,即内正外负,兴奋部位是A,A错误;正电荷移动的方向为电流的方向,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,图中兴奋传导方向为C←A→B,C、D错误。
2.(2024·南京调研)如图为兴奋在神经纤维上传导的示意图,A、B、C为神经纤维上的三个部位,下列说法错误的是( )
A.缩手反射中,兴奋的传导方向是A→B→C
B.兴奋在神经纤维上以局部电流的形式传导
C.图中B为兴奋部位,此时膜外Na+浓度小于膜内
D.图中B为兴奋部位,恢复为静息电位与K+外流有关
答案:C
解析:反射弧中,兴奋在神经纤维上的传导是单向的,其传导方向为(由胞体向轴突)A→B→C,A正确;膜外由未兴奋部位到兴奋部位形成电流,膜内由兴奋部位到未兴奋部位形成电流,因此兴奋在神经纤维上以局部电流的形式传导,B正确;图中B区Na+的内流属于协助扩散,膜外的Na+浓度大于膜内,C错误;B点电位呈现外负内正,为兴奋部位,恢复为静息电位与K+外流有关,D正确。
3.(多选)以枪乌贼神经元的巨轴突为实验材料,改变环境中离子浓度,测定其电位变化。下列叙述错误的是( )
A.静息状态时,K+外流需要消耗能量
B.若细胞外K+浓度突然降低,则会导致静息电位绝对值下降
C.当改变Na+浓度时,枪乌贼神经元静息电位并不受影响
D.降低Na+浓度时,枪乌贼神经元动作电位的幅度会随之降低
答案:AB
解析:细胞膜内K+浓度高于膜外,静息状态时,K+外流是协助扩散,不需要消耗能量,A错误;静息电位主要是由神经细胞内K+外流造成的(方式是协助扩散,动力是膜内外K+的浓度差),若细胞外K+浓度突然降低,膜内外K+浓度差增大,外流的K+增加,会导致静息电位绝对值增大,B错误;静息电位主要是由K+大量外流造成的,当改变Na+浓度时,枪乌贼神经元静息电位并不受影响,C正确;降低环境中的Na+浓度时,会使Na+内流减少,枪乌贼神经元动作电位的幅度会随之降低,D正确。
4.(创新情境)图1表示检测神经纤维静息电位实验装置,图2为该神经纤维动作电位产生过程模式图。回答下列问题:
(1)图1所测量的电位与图2中________(填字母)点对应,主要是由________离子的跨膜运输形成的,其运输方式为________________。
(2)动作电位的产生是由于神经细胞受到一定刺激后细胞膜上的________离子通道迅速打开,使刺激部位发生电位逆转,与相邻区域产生局部电流,在膜外局部电流的方向是________________________________,这与兴奋的传导方向是________的。并非任何刺激都能触发神经细胞发生动作电位,把能触发动作电位的膜电位的最小值称为阈电位,若某神经细胞的阈电位为-65 mV,则该细胞相较于与图1所示神经纤维更________(填“易”或“难”)兴奋。
(3)若将两电极均置于神经纤维膜表面,两电极之间连接一电流表,若在两电极的中点位置给予一个可产生动作电位的刺激,电流表指针________(填“向左”“向右”或“不发生”)偏转,理由是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)a 钾 协助扩散 (2)钠 由未兴奋区(域)向兴奋区(域) 相反 易 (3)不发生 兴奋在离体的神经纤维上双向传导并且传导速度相同,会同时到达两侧的电极,不产生电位差
解析:(1)图1所测量的电位为静息电位,与图2中的a点对应。静息电位主要是由钾离子(K+)以协助扩散方式进行跨膜运输形成的。(2)动作电位的产生是由于神经细胞受到一定刺激后产生兴奋,钠离子(Na+)通道迅速打开,使兴奋部位发生电位逆转,兴奋部位电位变为外负内正,相邻区域仍然是内负外正,在膜外局部电流的方向是由未兴奋区域向兴奋区域,这与兴奋的传导方向是相反的,兴奋的传导是由兴奋区域向未兴奋区域传导。若某神经细胞的阈电位由-55 mV变为-65 mV,表明其阈电位降低,需要触发动作电位的膜电位更低,则该细胞更容易兴奋。(3)若将两电极均置于神经纤维膜表面,给予刺激前两电极之间没有电位差不发生偏转,若在两电极之间的中点位置给予一个可产生动作电位的刺激,由于兴奋双向传导且传导速度相同,会同时传导至两侧的电极,两电极之间不产生电位差,因此电流表指针不发生偏转。
课时测评5 兴奋在神经纤维上的传导
(时间:40分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1-8题每小题3分,共24分)
题组一 兴奋在神经纤维上的传导
1.动作电位和静息电位的形成机制分别是( )
A.K+外流、Na+外流 B.K+内流、Na+内流
C.Na+内流、K+外流 D.Na+外流、K+内流
答案:C
解析:静息时,神经细胞膜对K+的通透性大,K+大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对Na+的通透性增大,Na+大量内流,因此形成内正外负的动作电位,C符合题意。
2.下列关于神经纤维上兴奋传导的叙述,错误的是( )
A.兴奋的产生是Na+向膜内流动的结果
B.神经纤维上以局部电流的方式传导兴奋
C.兴奋沿神经纤维的传导过程不需要消耗能量
D.兴奋的传导依赖于细胞膜对离子通透性的变化
答案:C
解析:兴奋在神经纤维上的传导过程存在通过Na+-K+泵进行的主动运输,需要消耗能量,C错误。
3.(2025·武汉高二期中)细胞膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位称为阈电位,达到阈电位便能触发动作电位引起兴奋(如下图)。神经细胞兴奋性的高低直接取决于静息电位与阈电位的差值大小或从静息电位达到阈电位的难易程度,静息电位与阈电位差值越小或从静息电位到阈电位越容易,则细胞的兴奋性越高。下列叙述正确的是( )
A.一定范围内,组织液中K+浓度越高神经细胞的兴奋性越高
B.神经细胞的兴奋性越高,一次兴奋所持续的时间越长
C.b点的刺激强度越大神经细胞的兴奋性越高
D.d点时细胞膜内侧的Na+浓度比外侧高
答案:A
解析:神经细胞兴奋性的高低直接取决于静息电位与阈电位的差值大小或从静息电位达到阈电位的难易程度,若一定范围内,组织液中K+浓度越高,则静息电位的绝对值越小,则神经细胞的兴奋性越高,A正确;一次兴奋所持续的时间与神经细胞的兴奋性无关,B错误;神经细胞兴奋性的高低直接取决于静息电位与阈电位的差值大小或从静息电位达到阈电位的难易程度,刺激强度与神经细胞的兴奋性无关,C错误;无论静息电位还是动作电位,细胞膜内侧的Na+浓度比外侧低,D错误。
4.(2025·广安高二期中)将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液S中,可测得静息电位。给予细胞一个适宜的刺激,膜两侧出现一个暂时性的电位变化,这种膜电位变化称为动作电位,以下叙述错误的是( )
离子
神经元内
神经元外
a
5~15 mmol·L-1
145 mmol·L-1
b
140 mmol·L-1
5 mmol·L-1
A.神经细胞受到适宜刺激形成的局部电流又使邻近的未兴奋部位兴奋
B.如表所示是哺乳动物神经元内外两种主要阳离子的浓度,则a、b分别是Na+和K+
C.神经纤维产生静息电位和动作电位依赖于细胞膜内外K+、Na+不均匀分布
D.将溶液S换成纯水,给予神经细胞一个适宜的刺激,也能产生动作电位
答案:D
解析:神经细胞受到适宜刺激,造成膜内外电位变化,与相邻部位产生电位差而发生电荷移动,形成局部电流;形成的局部电流又刺激邻近的未兴奋部位兴奋,从而使兴奋以电信号形式在神经纤维上传导,A正确。静息电位时,Na+主要分布在神经元外,K+主要分布在神经元内,结合图表数据可知,a、b分别是Na+和K+,B正确。静息电位形成的主要原因是K+外流,动作电位形成的原因是Na+内流,神经纤维产生静息电位和动作电位依赖于细胞膜内外K+、Na+不均匀分布,C正确。将溶液S换成纯水,给予神经细胞一个适宜的刺激,没有Na+内流,不能产生动作电位,D错误。
题组二 膜电位的测量
5.如图所示,将灵敏电表的两个电极(b、c)置于蛙的离体坐骨神经纤维上,然后在a处给予适宜的电刺激。下列叙述正确的是( )
A.刺激a处后,电表会发生两次方向和幅度都不同的偏转
B.刺激a处后,受刺激部位Na+大量内流导致膜内Na+浓度高于膜外
C.静息时,电表指针没有偏转,说明电表两个电极处的膜外没有电位差
D.此实验能说明神经冲动沿着神经纤维双向传导
答案:C
解析:刺激a处,产生的兴奋先传到b,再传到c,电表指针发生的两次偏转幅度相同,但方向相反,A错误;刺激a处后,受刺激部位Na+大量内流形成动作电位,但Na+的运输方式为协助扩散,膜内Na+浓度始终低于膜外,B错误;电表的两电极接在坐骨神经纤维的外表面,静息时膜外均为正电位,两电极的电位差为0,C正确;此实验不能说明神经冲动沿着神经纤维双向传导,D错误。
6.(2024·西工大附中质检)在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如图。下列叙述正确的是( )
A.AB段形成的原因是Na+外流
B.BC段的Na+内流需要消耗能量
C.CD段的K+外流需要消耗能量
D.DE段的K+外流不需要消耗能量
答案:D
解析:AB段上升是因为Na+内流,该过程中Na+由高浓度向低浓度运输,属于协助扩散,不消耗能量,A错误;BC段上升是因为Na+进一步内流,Na+跨膜方式属于协助扩散,不需要消耗能量,B错误;CD段下降是因为K+外流,K+从高浓度向低浓度经离子通道跨膜运输,不需要消耗能量,C错误;DE段的K+外流属于协助扩散,不需要消耗能量,D正确。
7.将一灵敏电流计的电极置于蛙离体坐骨神经腓肠肌的神经上(如图1),在①处给予一适宜强度的刺激,测得的电位变化如图2所示。若在②处给予同等强度的刺激,测得的电位变化是( )
答案:B
解析:当①处给予一适宜强度的刺激,左侧电极处先兴奋,右侧电极处后兴奋,指针发生两次方向相反的偏转,电位变化如图2所示;而当在②处给予同等强度的刺激时,右侧电极处先兴奋,左侧电极处后兴奋,故指针也发生两次方向相反的偏转,但是每一次偏转的方向正好与刺激①处时相反,B正确。
8.如下图所示,电流表的两电极置于b、d两点的膜外,则下列分析错误的是( )
A.当ab=bc=cd=de时,若刺激a点时,电流表指针先向左再向右,偏转两次
B.当ab=bc=cd=de时,若刺激c点时,电流表指针不偏转
C.当ab≠bc≠cd≠de时,若刺激c点时,电流表指针偏转两次,c点离哪一点近则电流表指针先向该方向偏转
D.可根据刺激a点时指针偏转的情况来判断兴奋在神经纤维上的传导方向
答案:D
解析:当ab=bc=cd=de时,若刺激a点时,b点先兴奋,d点后兴奋,电流表指针先向左再向右,偏转两次,A正确;当ab=bc=cd=de时,若刺激c点时,b点和d点同时兴奋,电流表指针不偏转,B正确;当ab≠bc≠cd≠de时,若刺激c点时,兴奋不同时到达b点和d点,因此电流表指针偏转两次,且c点离哪一点近,哪一点膜外电位先变为负电位,故电流表指针先向该方向偏转,C正确;刺激a点时指针偏转的情况只能表明兴奋能向刺激点右侧传导,不能说明兴奋能从刺激点向左传导,不能判断兴奋在神经纤维上的传导特点(方向),D错误。
(9-13题每小题4分,共20分)
9.能引起组织细胞发生兴奋所需的最小刺激强度称为阈强度,达到这种强度的刺激叫阈刺激,低于这种强度的刺激叫阈下刺激。阈下刺激可引起受刺激的局部细胞膜上少量Na+通道开放和Na+内流,这种局部细胞膜轻微的电位变化称为局部反应。两个以上的局部反应互相接近叠加的电位变化如下图所示,下列叙述正确的是( )
注:阈电位指能促发动作电位的膜电位临界值。
A.兴奋的产生机制是Na+通道开放导致Na+通过主动运输内流
B.阈下刺激,不会产生动作电位
C.图中静息电位是以神经细胞膜内侧为参照,并将内侧定义为0 mV
D.不同强度的阈下刺激会产生不同强度的局部反应
答案:D
解析:兴奋的产生机制是Na+通道开放导致Na+通过协助扩散内流,该过程不消耗能量,A错误;单个阈下刺激,不会产生动作电位,而连续阈下刺激会引起阈下刺激叠加,会产生动作电位,B错误;图中静息电位是以神经细胞膜外侧为参照,并将外侧定义为0 mV,C错误;不同强度的阈下刺激可引起受剌激的局部细胞膜上Na+通道开放程度和Na+内流的量不同,进而会产生不同强度的局部反应,D正确。
10.(2025·哈尔滨高二期中)用离体枪乌贼巨大神经元为材料进行实验,得到以下结果,图甲表示动作电位产生过程,图乙表示神经冲动传导。下列说法不正确的是( )
A.a~c段和③~⑤段Na+通道开放,神经纤维膜内外Na+浓度差减小
B.图乙中的神经冲动沿轴突自左向右传导
C.②、④处,细胞膜内外侧Na+、K+浓度均相等
D.若本实验在高K+环境中进行,则a会上升
答案:C
解析:a~c段和③~⑤段表示神经纤维受刺激,产生动作电位,Na+通道开放,Na+内流进入细胞,导致神经纤维受刺激部位膜内外Na+浓度差减小,A正确;结合图示箭头方向可知,图乙中的神经冲动沿轴突自左向右传导,B正确;②、④处,膜电位为外负内正,但整个细胞膜外侧Na+仍高于细胞膜内侧,K+相反,C错误;a点和e点是静息电位的峰值,静息电位的峰值与细胞内外的K+浓度差有关,若本实验在高K+环境中进行,则细胞内外的K+浓度差减小,则a、e会上升,D正确。
11.(多选)(2025·青岛高二期中)花椒带来“麻”的感觉是一种触觉,准确地说等同于50赫兹的震颤。花椒所含有的羟基甲位山椒醇可激活皮下三叉神经纤维RA1,而RA1纤维正好负责感受中等震动频率。如图是部分三叉神经纤维示意图,甲为电表,b和c为电表的两个电极,a为刺激位点。下列叙述正确的是( )
A.羟基甲位山椒醇激活皮下神经纤维RA1,产生“麻”的感觉属于非条件反射
B.“麻”是一种震动感,“麻”的震动频率大小与震动感受器产生兴奋的强度有关
C.若a点位于b和c之间,且ba=ac,则适宜刺激a点时甲的指针只发生一次偏转
D.三叉神经a点在传递一次神经冲动后K+内流、Na+外流是通过主动运输完成的
答案:BD
解析:羟基甲位山椒醇激活皮下神经纤维RA1,进而产生“麻”的感觉并未经过完整的反射弧,不属于反射,A错误;“麻”是一种震动感,刺激的是震动感受器,一定范围内“麻”的震动频率大小与震动感受器产生兴奋的强度呈正相关,B正确;若a点位于b点和c点之间,且ba=ac,则适宜刺激a点时甲的两极会同时兴奋和同时恢复静息电位,因而甲的指针不发生偏转,C错误;三叉神经a点在传递一次神经冲动后K+内流、Na+外流是通过主动运输完成的,以恢复兴奋前的离子分布的浓度,D正确。
12.(多选)如图表示受刺激后,某时刻神经纤维上①~⑨连续9个位置的膜电位,已知静息电位为-70 mV。下列叙述正确的是( )
A.神经冲动沿神经纤维由⑨向①传导
B.①处细胞膜对K+的通透性小于对Na+的通透性
C.测③处膜电位时,电表的电极在细胞膜两侧
D.此时④处没有离子通过细胞膜进出神经元
答案:AC
解析:根据⑧处可知,⑧处为钠钾泵工作的结果,故⑧处是已兴奋过的部位,可推知传导方向是从⑨到①,A正确;①处细胞处于静息电位,对K+的通透性大于对Na+的通透性,B错误;测③处膜电位时,电表的电极一个在细胞膜内,一个在膜外,C正确;此时④处正在形成动作电位,Na+大量内流,D错误。
13.(多选)神经纤维按结构可分为有髓鞘神经纤维和无髓鞘神经纤维。有髓鞘神经纤维,髓鞘的阻抗很大,刺激很难通过髓鞘而使细胞兴奋。下图甲为某动物有髓鞘的神经纤维的局部结构示意图,b、d区域钠、钾离子不能进出细胞,其他区域能正常进出;图乙是该神经纤维在两种Na+浓度不同的盐水中受相同且适宜刺激后的膜电位变化情况。下列叙述错误的是( )
A.若刺激图甲中b、d区域,能产生动作电位
B.图甲c区域给予适宜的刺激后所发生的电位变化对应图乙的a曲线
C.图乙中b曲线膜外Na+浓度低于膜内,没有Na+内流因而没有产生动作电位
D.若该动物摄入较高浓度的Na+盐水后,细胞内液Na+的增加量远大于细胞外液
答案:ACD
解析:由于被髓鞘包裹的轴突区域(b、d)钠、钾离子不能进出细胞,给予适宜的刺激,b、d区域的电位仍为外正内负,不能产生动作电位,A错误;图甲c区域膜两侧的电位表现为内正外负,处于兴奋状态,是由于此前膜外Na+大量内流形成,可对应图乙中的a曲线,B正确;图乙中b曲线受刺激后,膜电位发生变化,只是未形成动作电位,说明有Na+内流,但内流程度未达到动作电位产生的阈值,C错误;Na+主要分布在细胞外,故若该动物摄入较高浓度的Na+盐水后,细胞内液Na+的增加量小于细胞外液,D错误。
14.(16分)某研究小组欲研究生理溶液中K+浓度升高对蛙坐骨神经纤维静息电位的影响和Na+浓度升高对其动作电位的影响。请完善以下实验思路,预测实验结果,并进行分析与讨论。(要求与说明:已知蛙坐骨神经纤维的静息电位为-70 mV,兴奋时动作电位达+30 mV。测量的是膜内外的电位变化。K+、Na+浓度在一定范围内提高。实验条件适宜)回答下列问题:
(1)完善实验思路:
组1:将神经纤维置于适宜的生理溶液a中,测定其静息电位和刺激后的动作电位,并记录。
组2:将神经纤维分别置于K+浓度依次提高的生理溶液b、c中,测定其静息电位,并记录。
组3:_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
对上述所得的实验数据进行分析与处理。
(2)预期的实验结果:
①相对于组1,组2实验中神经纤维的静息电位绝对值会____________,因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②组3实验中神经纤维的动作电位峰值会____________,因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若用抑制呼吸酶活性的药物处理神经细胞,会使Na+外流量________。
(4)刺激脊蛙的坐骨神经,除了在反射中枢测量到动作电位外,还观察到腓肠肌收缩,说明坐骨神经中含有________________神经。
答案:(1)将神经纤维分别置于Na+浓度依次提高的生理溶液d、e中,测定其刺激后的动作电位,并记录 (2)①逐渐减小 当溶液中K+的浓度升高时,膜内外的K+浓度差变小,相对于生理溶液a,组2中神经纤维的静息电位绝对值逐渐减小 ②逐渐增大 当溶液Na+浓度升高时,膜内外Na+的浓度差增大,兴奋时,Na+通过Na+通道内流加快,相对于生理盐水a,组3中神经纤维的动作电位峰值逐渐增大 (3)减少 (4)传入和传出
解析:(1)本实验的自变量是K+和Na+的浓度,因变量是静息电位和动作电位的大小,因此,本实验需要有前测组(如组1);组2:将神经纤维分别置于K+浓度依次提高的生理溶液b、c中,测定其静息电位,并记录;组3:将神经纤维置于Na+浓度依次提高的生理溶液d、e中,测定其刺激后的动作电位,并记录。(2)①当溶液中K+的浓度升高时,膜内外的K+浓度差变小,K+外流形成静息电位,相对于生理盐水溶液a,K+外流减少,所以相对于组1,组2中神经纤维的静息电位绝对值逐渐减小。②当溶液中Na+浓度升高时,膜内外Na+的浓度差增大,兴奋时,Na+通过Na+通道内流(协助扩散)加快,相对于生理盐水a,组3中神经纤维的动作电位峰值逐渐增大。(3)Na+外流是通过主动运输完成的,需要消耗能量,若用抑制呼吸酶活性的药物处理神经细胞,会使细胞呼吸强度下降,产生的ATP减少,主动运输减弱,Na+外流量减少。(4)刺激脊蛙的坐骨神经,在神经中枢测到动作电位,说明其具有传入神经,观察到腓肠肌收缩,说明其具有传出神经。因此,坐骨神经中有传入和传出神经。
学生用书第34页
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