2.3 第3节　第1课时　兴奋在神经纤维上的传导-【正禾一本通】2025-2026学年高二生物选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（不定项）

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 学生用书⬇第30页 【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。 学生用书⬇第31页 【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 学生用书⬇第32页 [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.(不定项)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。 　 学生用书⬇第33页 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．(不定项)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。 学科网（北京）股份有限公司 $