2 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-【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（单选）

本讲义聚焦“兴奋在神经纤维上的传导”核心知识点，从神经冲动的电信号本质切入，通过科学史实验（如蛙神经电流计实验、枪乌贼轴突电位测量）引出膜电位现象，结合离子浓度表分析K⁺外流形成静息电位、Na⁺内流形成动作电位，再通过电流表偏转实验和曲线模型构建传导过程的学习支架。 资料特色在于融合科学史情境（如霍奇金和卡茨的Na⁺实验）与实验分析（电流表偏转、离子浓度梯度实验），培养科学探究能力，通过膜电位变化曲线模型建构发展科学思维，落实结构与功能观的生命观念。课中辅助教师突破抽象概念教学，课后帮助学生巩固离子跨膜运输机制及实验分析方法，查漏补缺。

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.生命观念：分析膜上物质跨膜运输与电位形成的关系，形成结构与功能观。 2.科学思维：分析膜电位的产生和传导曲线，形成模型与建模思维。 3.科学探究：分析电流表的偏转与兴奋传导的实验，培养实验分析能力。 1．神经冲动 在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫神经冲动。 2．传导过程 在神经调节过程中，神经元受到刺激会产生兴奋，兴奋以电信号的形式沿神经纤维传导，此过程涉及物质的跨膜运输和局部电流的产生，请据此判断下列叙述是否正确。 1．神经细胞静息电位形成的主要原因是K＋外流。(√) 2．动作电位形成过程中Na＋内流的方式是主动运输。(×) 提示：细胞外液中Na＋浓度高于细胞内液，动作电位形成过程中Na＋内流的方式是协助扩散。 3．神经纤维接受刺激产生的兴奋以电信号的形式传导。(√) 4．刺激神经纤维中部，产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导。(√) 5．膜内的K＋通过Na＋－K＋泵主动运输排出，导致动作电位的形成。(×) 提示：动作电位的形成是Na＋内流导致的。 　　兴奋在神经纤维上的传导 [科学情境] 人类对兴奋产生及其传导研究的科学历程 科学史1：1820年电流计应用于生物电研究，在蛙神经外侧连接两个电极，并将它们连接到一个电表上。随后刺激蛙神经一侧，并在刺激的同时记录电表的电流大小和方向，结果如图所示。 科学史2：1939年，赫胥黎和霍奇金将电位计的一个电极刺入枪乌贼神经细胞细胞膜，而另一个电极留在细胞膜外。瞬间记录仪上出现了一个电位跃变。 下图是给予刺激后枪乌贼轴突的电位变化。 科学史3：无机盐离子是细胞生活必需的，但这些无机盐离子带有电荷，不能通过自由扩散穿过磷脂双分子层，导致细胞内外不同离子的分布存在浓度差。科学家测得神经细胞内外部分离子浓度见下表。 组分 细胞内浓度/(mmol/L) 细胞外浓度/(mmol/L) Na＋ 5～15 145 K＋ 140 5 Cl－ 5～15 110 带负电的蛋白质 高 低 1942年，美国科学家发现当细胞外液K＋浓度提高时，静息电位减小；当细胞外液K＋浓度等于细胞内K＋浓度时，静息电位为0；继续提高细胞外K＋浓度会逆转静息电位。 科学史4：1949年，霍奇金和卡茨用不含Na＋的等渗透压的右旋糖代替海水，在两分钟之内，动作电位消失，而加含Na＋的海水后，在一分半钟左右恢复了原有的动作电位。细胞外Na＋浓度如果增加，也可以加快动作电位的上升速度、加大动作电位的幅度。 (1)科学史1的实验证明：兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导，兴奋发生位置电位低于(填“低于”或“高于”)静息位置。 (2)科学史2中赫胥黎和霍奇金实验结果是什么？ 提示：未受到刺激时，细胞膜内外存在着电位差，膜内比膜外低45 mV，刺激会使受刺激处膜电位发生反转，由－45 mV变为＋40 mV。 (3)根据科学史3，你认为静息电位的形成与哪种离子的跨膜运输有关？其运输方向和跨膜运输方式是怎样的？ 提示：与K＋的跨膜转运有关。K＋跨膜运输的方向是从膜内到膜外，方式是协助扩散。 (4)根据以上科学史资料，动作电位形成的原因是什么？引起动作电位的离子跨膜运输方式是什么？ 提示：Na＋向膜内跨膜转运。跨膜运输的方式是协助扩散。 (5)科学史1中，图A中刺激神经纤维会引起指针发生怎样的偏转？ 提示：图A中刺激神经纤维，产生兴奋，兴奋先传导到电表左侧，后传导到电表右侧，所以会引起电表指针发生两次方向相反的偏转。 1．膜电位的测量方法 测量方法 测量图解 测量结果 电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧 电表两极均置于神经纤维膜的外侧 2.电表指针的偏转问题 (1)电表指针偏转的原理 图中a点受刺激产生动作电位“”，动作电位沿神经纤维传导依次通过“a→b→c右侧”时电表的指针变化细化图如下： (2)在神经纤维上电表指针偏转问题 1．图甲为某一神经纤维示意图，将一电流表的a、b两极置于膜外，在X处给予适宜刺激，测得电位变化如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．未受刺激时，电流表测得的为静息电位 B．动作电位传导方向与神经纤维膜外局部电流方向相同 C．在图乙中的t3时刻，兴奋传导至b电极处 D．t1～t2、t3～t4电位的变化分别是Na＋内流和K＋外流造成的 解析：选C。静息状态时，神经细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位，图甲所示两电极都在膜外，所以电流表测得的为零电位，A错误；兴奋的传导方向和膜内的电流传导方向相同，B错误；静息电位是内负外正，动作电位是内正外负，电流表会有不同方向的偏转，在图乙中的t3时刻，兴奋传导至b电极处，并产生电位变化，C正确；t1～t2和t3～t4电位的变化都是Na＋内流造成的，D错误。 2．(2025·开封高二检测)如图是在神经纤维(置于适宜浓度的溶液中)上给予适宜强度刺激后测量位点的某时刻①②③④处膜电位的情况(已知静息电位值为－70 mV)。下列叙述错误的是(　　) A．测得图中①～④处膜电位的灵敏电位计，其一极接在神经纤维膜内另一极接在膜外 B．刺激点可能位于①的左侧、④的右侧或②③之间 C．此时③处的膜上Na＋通道打开，Na＋内流 D．动作电位以局部电流的形式沿神经纤维传导，且波幅一直稳定不变 解析：选C。由静息电位值为－70 mV可知，测得图中①～④处膜电位的灵敏电位计，其一极接在神经纤维膜内，另一极接在膜外，A正确；①处为静息电位，可能正处于静息状态或刚恢复静息状态，②③④都可能处于动作电位形成过程或静息电位恢复过程，所以刺激点可能位于①的左侧、④的右侧或②③之间，B正确；③处可能处于动作电位形成过程或静息电位恢复过程，如果③处于恢复静息电位的某一点，此时③处的膜上K＋通道打开，K＋外流，C错误；动作电位沿着神经纤维传导时，其电位变化总是一样的，不会随传导距离的增加而衰减，所以动作电位沿神经纤维传播时，波幅一直稳定不变，D正确。 3．手不小心触到尖锐的物体时迅速缩回是通过反射实现的。该过程中，反射弧上某神经元的结构及其在某时刻的电位如图所示，两个电表分别置于①④处，已知反射发生前指针指向右侧。下列有关缩手反射及过程的叙述，错误的是(　　) A．失去大脑皮层的调控作用，该反射活动仍能完成 B．该神经元上兴奋的传导方向为①→④ C．②处细胞内K＋浓度高于膜外，③处细胞内K＋浓度低于膜外 D．反射过程中，①④处的指针均会发生右侧→左侧→右侧的变化 解析：选C。缩手反射属于非条件反射，中枢在脊髓，该反射的完成不需要大脑皮层的参与，所以失去大脑皮层的调控作用，该反射活动仍能完成，A正确；反射弧中，兴奋在神经元上的传导是单向的，由胞体传导到轴突末梢，故该神经元上兴奋的传导方向为①→④，B正确；神经元无论处于静息状态还是兴奋状态，细胞内的K＋浓度均高于膜外，C错误；①④处于静息状态时，膜内外电位为内负外正，指针偏右，当兴奋分别传至①④时，膜内外电位为内正外负，指针均会向左偏转，最终恢复为静息电位时，指针再次向右偏转，D正确。 　神经纤维上膜电位变化曲线模型 [图形情境]　在离体神经纤维上b点给予一个适宜强度的刺激，图中膜内、外都会形成局部电流。 (1)a区域的电位属于什么电位？b区域电位的形成与哪种离子的跨膜运输有关？ 提示：静息电位。Na＋内流。 (2)膜内和膜外局部电流的方向是怎样的？在此情况下兴奋传导的方向是怎样的？(用字母和箭头表示) 提示：膜内的电流方向为a←b→c，膜外的电流方向为a→b←c。兴奋传导的方向为a←b→c。 (3)兴奋过后b区域恢复成原来电位的过程中与哪种离子的跨膜运输有关？其跨膜运输是什么方式？神经细胞通过什么生理过程恢复兴奋前膜内外离子的分布？ 提示：K＋外流。协助扩散。通过钠钾泵活动加强，以主动运输方式将多流出的K＋运入细胞内，将多流入的Na＋运出细胞。 (4)兴奋在离体神经纤维上的传导有什么特点？兴奋在生物体内的传导是单向的还是双向的？为什么？ 提示：兴奋在离体神经纤维上的传导是双向的。兴奋在生物体内的传导是单向的。因为在生物体内通常只有感受器中的神经元能够接受刺激产生兴奋，然后兴奋沿反射弧单向传导。 1．静息电位和动作电位形成的离子基础 2．过程分析 (1)静息电位的形成(a点之前，K＋外流) (2)动作电位的形成(ac段，Na＋内流) (3)恢复静息电位(ce段，K＋外流) Na＋通道关闭，电压门控的K＋通道打开，K＋以协助扩散方式外流，使膜电位恢复为内负外正的静息电位。由于K＋通道关闭比较缓慢，在e点附近可造成膜内电位比静息状态时更低。 (4)恢复离子分布(ef段，Na＋－K＋泵活动加强) Na＋－K＋泵的运输活动是一直进行的，在ef阶段有所加强，以便将兴奋过程中多流出的K＋运入细胞内，将多流入的Na＋运出细胞，以恢复离子分布准备下一次动作电位的产生。 4．利用不同的方式处理使神经纤维上膜电位产生不同的变化。下列出现的结果对应的处理方式，正确的是(　　) A．甲图可能是将神经纤维置于高浓度的Na＋溶液中出现的结果 B．乙图可能是利用某药物阻断K＋通道出现的结果 C．丙图可能是利用某药物阻断Na＋通道出现的结果 D．丁图可能是利用某药物打开Cl－通道出现的结果 解析：选D。将神经纤维置于低浓度的Na＋溶液中，Na＋内流量减少，形成的动作电位峰值变小，对应甲图，A错误；利用某药物阻断K＋通道，膜内K＋不能外流，产生动作电位后不能恢复静息电位，对应丙图，B错误；利用某药物阻断Na＋通道，膜外Na＋不能内流，导致不能形成动作电位，对应乙图，C错误；利用某药物打开Cl－通道，导致Cl－内流，使膜两侧电位差变大，对应丁图，D正确。 方法规律 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 5．将枪乌贼离体神经置于生理盐水中，下图表示其动作电位传导示意图(图示中的横坐标表示距离刺激点的距离)，下列叙述正确的是(　　) A．①～③段K＋通道开放，K＋外流 B．随着传导距离的增加，③点将逐渐下移 C．静息电位是指AB之间膜内的电位差 D．兴奋在轴突上从A向B侧传导 解析：选D。根据电位变化情况可知，①～③段Na＋通道开放，Na＋内流，A错误；③点表示产生的动作电位最大值，其大小不会因为传导距离的增加而变化，B错误；静息电位是神经纤维未受刺激时的内负外正的电位，而不是兴奋部位与未兴奋部位之间的电位差，即不是AB之间膜内的电位差，C错误；由图分析可知，A为兴奋部位，B为未兴奋部位，兴奋在轴突上从A向B侧传导，D正确。 6．研究发现，在动作电位形成过程中，电压门控Na＋通道和电压门控K＋通道的开放或关闭依赖特定的膜电位，其中电压门控K＋通道的开放或关闭还与时间有关，对膜电压的响应具有延迟性；当神经纤维某一部位受到一定刺激时，该部位膜电位出现变化到超过阈电位时，会引起相关电压门控离子通道的开放，从而形成动作电位。随着相关离子通道的开放或关闭恢复到静息电位，该过程中膜电位的变化和相关离子通道通透性的变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．神经细胞在静息时，电压门控通道都处于关闭状态，K＋无法向膜外运输 B．当膜电位变化超过阈电位b点时，电压门控Na＋通道大量开放，Na＋内流形成动作电位 C．通过电压门控通道运输离子的过程不需要消耗ATP D．若降低细胞外液中Na＋的浓度，可能会导致d点下降 解析：选A。神经细胞在静息时，细胞膜对K＋有一定的通透性，K＋外流形成内负外正的静息电位，A错误；当膜电位变化超过阈电位b点时，电压门控Na＋通道大量开放，Na＋内流形成动作电位，B正确；离子通过通道顺浓度梯度运输过程不需要细胞提供ATP，C正确；若降低细胞外液中Na＋的浓度，Na＋内流减少，导致动作电位峰值d点下降，D正确。 教材拓展 Ca2＋浓度与阈电位 神经细胞受到刺激后不一定会引发动作电位，只有刺激强度引起的电位变化达到或者超过阈电位才能引发动作电位。阈电位是指细胞膜对Na＋通透性突然增大的临界膜电位值，当神经细胞的电位变化到达阈电位便能触发动作电位引起兴奋。如图表示细胞外液的Ca2＋浓度对阈电位的影响以及与维持静息电位和动作电位启动的关系图解。 [考查角度] 常以刺激神经纤维能否产生动作电位、Ca2＋浓度高低引起各种疾病的原因分析为命题情境，考查学生知识迁移、获取信息、模型与建模、语言组织和问题解决能力，落实生命观念、科学思维和社会责任的核心素养。 哺乳动物骨骼肌电位形成机制 在静息状态下，细胞膜对K＋的通透性远远高于其他离子，K＋的外流是形成静息电位的主要离子基础。同时，细胞膜上的钠钾泵不断地将细胞内的Na＋泵出细胞外，将细胞外的K＋泵入细胞内，维持了细胞内外离子的浓度梯度，对静息电位的稳定也起到了重要的作用。此外，其他离子通道虽然在静息电位形成中的作用相对较小，但也不可忽视，它们共同参与了静息电位的精细调节。 题号 能力考查 素养考查 (1) 知识识记能力 生命观念 (2)(3) 知识迁移能力和获取信息能力 科学探究 (1)骨骼肌细胞膜的主要成分是__________，膜的基本支架是____________。 (2)假设初始状态下，膜两侧正负电荷均相等，且膜内K＋浓度高于膜外。在静息电位形成过程中，当膜仅对K＋具有通透性时，K＋顺浓度梯度向膜外流动，膜外正电荷和膜内负电荷数量逐步增加，对K＋进一步外流起阻碍作用，最终K＋跨膜流动达到平衡，形成稳定的跨膜静电场，此时膜两侧的电位表现是____________。K＋静电场强度只能通过公式“K＋静电场强度(mV)＝60×lg ”计算得出。 (3)骨骼肌细胞处于静息状态时，实验测得膜的静息电位为－90 mV，膜内、外K＋浓度依次为155 mmol/L和4 mmol/L(lg ＝－1.59)，此时没有K＋跨膜净流动。 ①静息状态下，K＋静电场强度为______mV，与静息电位实测值接近，推测K＋外流形成的静电场可能是构成静息电位的主要因素。 ②为证明①中的推测，研究者梯度增加细胞外K＋浓度并测量静息电位。如果所测静息电位的值______________________，则可验证此假设。 解析：(1)骨骼肌细胞膜的主要成分为脂质和蛋白质，膜的基本支架是磷脂双分子层。(2)K＋外流形成静息电位，细胞膜两侧的电位表现为内负外正。(3)①K＋静电场强度(mV)＝60×lg＝60×lg＝60×(－1.59)＝－95.4 mV，即静息状态下，K＋静电场强度为－95.4 mV。②梯度增加细胞外K＋浓度，此时K＋外流减少，如果所测均与相应状态下K＋静电场强度理论值接近，则可验证K＋外流形成的静电场可能是构成静息电位的主要因素。 答案：(1)脂质和蛋白质　磷脂双分子层　(2)内负外正　(3)①－95.4　②与相应状态下K＋静电场强度理论值接近 学科网（北京）股份有限公司 $