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
重难探究
(1)①静息电位 K+外流 ②动作电位 Na+内流 ③协助扩散
(2)提示:细胞内K+浓度高于细胞外,Na+浓度低于细胞外。
(3)提示:不会。协助扩散的动力来源于膜两侧的物质浓度差,协助扩散会使膜两侧的浓度差减小,但不会导致浓度大小逆转。
(4)提示:膜内的电流方向是①←②→③,膜外的电流方向是①→②←③;兴奋传导的方向与膜内局部电流方向一致;兴奋传导的特点为双向传导。
即学即练
1.C 神经元细胞膜受到一定强度的刺激后,Na+通道打开,Na+大量内流导致膜电位由外正内负变为外负内正,所以a可以表示正常电位变化;由图可知,静息电位是相同的,均为外正内负;膜内Na+浓度始终低于膜外。
2.C 在未受到刺激时,神经纤维处于静息状态,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,细胞膜两侧的电位表现为内负外正,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,这个部位膜两侧的电位表现为内正外负,A正确;兴奋部位与未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动,这样就形成了局部电流,这种局部电流又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化,如此进行下去,将兴奋向前传导,B正确;神经细胞外的Na+浓度比膜内要高,神经纤维某一部位受到刺激时,Na+内流是顺浓度梯度,属于协助扩散,不需要消耗能量,C错误;兴奋在神经纤维上的传导方向与膜内电流方向相同,与膜外电流方向相反,D正确。
【随堂热练】
1.C 兴奋在神经纤维上以局部电流的形式由兴奋部位向未兴奋部位双向传导,A、B正确;反射过程中,兴奋只能由感受器传向效应器,在神经纤维上的传导是单向的,C错误;在神经纤维膜外,局部电流的方向与兴奋传导的方向相反,在膜内,局部电流的方向与兴奋传导的方向相同,D正确。
2.B 刺激a处产生的兴奋先传到b,再传到c,电表指针发生两次方向相反的偏转,A正确;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正确。
3.A 图中显示d点时Na+通道开放,Na+大量内流,但这是Na+的跨膜运输导致的膜两侧Na+浓度差变化,膜内的Na+浓度始终是低于膜外的,A错误;当刺激强度低于b时,也能引起膜电位的变化,只是不能形成动作电位,B正确;de段Na+通道通透性降低,K+通道通透性增大,Na+通道和K+通道的通透性变化情况不同,C正确;ef段静息电位恢复过程主要是K+外流形成的,依赖K+通道的参与,D正确。
4.B 静息时,钾离子通道开放,钾离子外流,此时细胞内的钾离子浓度仍高于细胞外,故溶液S中的K+浓度比神经细胞内的K+浓度低,A错误;动作电位形成时,钠离子通道开放,钠离子内流,但整体而言,细胞外的钠离子浓度仍高于细胞内,故溶液S中的Na+浓度比神经细胞内的Na+浓度高,B正确;膜两侧出现内正外负的电位变化时意味着钠离子内流,此时神经细胞膜上的Na+通道充分打开,C错误;测量静息电位和动作电位时,应将电极放到细胞膜的内外两侧进行测量,D错误。
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第1课时 兴奋在神经纤维上的传导
1.通过对静息电位和动作电位的产生原理和过程的分析,培养模型与建模的科学思维能力。
2.阐述兴奋在神经纤维上传导过程和特点,形成归纳与概括的科学思维能力。
1.神经表面电位差实验
(1)在蛙的坐骨神经上放置两个微电极,并将它们连接到一个电表上。
(2)实验过程及结果:
(3)实验结论:在神经系统中,兴奋是以 的形式沿着神经纤维传导的。
2.神经冲动在神经纤维上的产生和传导
(P28“图2-7”拓展)图中神经冲动的产生和传导过程中,K+外流、Na+内流的运输方式分别为 。
(1)未受刺激时,膜电位为外负内正,受刺激后变为外正内负。( )
(2)产生和维持神经细胞静息电位主要与K+有关。( )
(3)兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na+大量内流。( )
(4)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。( )
(5)在完成反射活动的过程中,兴奋在神经纤维上的传导方向是双向的。( )
探究|神经冲动在神经纤维上的产生及传导机制
神经纤维在安静状态时,其膜的静息电位约为-70 mV。当它们受到一次阈刺激(或阈上刺激)时,膜内原来存在的负电位将迅速消失,并进而变成正电位,即膜内电位由原来的-70 mV变为+30 mV的水平,由原来的内负外正变为内正外负。这样整个膜内外电位变化的幅度约为100 mV,构成了动作电位的上升支。但是,由刺激引起的这种膜内外电位的倒转只是暂时的,很快就出现了膜内电位的下降,由正值的减小发展到膜内出现刺激前原有的负电位状态,这就构成了动作电位的下降支。如图甲所示。图乙表示该离体神经纤维局部放大后膜内外电荷的分布情况。
(1)分段分析图甲中电位变化情况:
①A点时,神经细胞的膜电位为 (填“静息电位”或“动作电位”),形成原因是 。
②BC段时,神经细胞的膜电位为 (填“静息电位”或“动作电位”),形成原因是 。
③CE段时,K+通道打开,相应离子以 的方式大量外流,膜电位恢复静息电位。
(2)静息电位和动作电位产生的离子基础是什么?
(3)Na+、K+通道开放后,Na+内流、K+外流会导致神经纤维膜内外的离子浓度大小逆转吗?请说明原因。
(4)图乙中膜内、外都会形成局部电流,请说出它们的电流方向(用数字和箭头表示)。兴奋传导的方向与哪种电流方向一致?兴奋的传导有什么特点?
静息电位和动作电位产生的离子机制分析
(1)模型构建
(2)细胞外液中Na+、K+浓度改变对膜电位的影响
1.(教材P31拓展应用T1改编)如图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。下列叙述错误的是( )
A.曲线a代表正常海水中膜电位的变化
B.两种海水中神经纤维的静息电位相同
C.低Na+海水中神经纤维静息时,膜内Na+浓度高于膜外
D.正常海水中神经纤维受刺激时,膜外Na+浓度高于膜内
2.(2025·云南大理期末)下列关于神经冲动的产生和传导的叙述,错误的是( )
A.兴奋传导时膜电位变化是由内负外正变为内正外负
B.兴奋是以局部电流的形式在神经纤维上传导的
C.神经纤维某一部位受到刺激时,Na+内流需要消耗能量
D.兴奋在神经纤维上的传导方向与膜内电流方向相同
1.(2025·江苏常州期中)下列关于神经兴奋的叙述,错误的是( )
A.刺激神经纤维中部,产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导
B.兴奋在神经纤维上的传导方向是由兴奋部位至未兴奋部位
C.反射过程中神经纤维上的兴奋可双向传导
D.在神经纤维膜外,局部电流的方向与兴奋传导的方向相反
2.(教材P27“图2-6”改编)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。下列叙述错误的是( )
A.刺激a处后,电表会发生两次方向不同的偏转
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.此实验不能说明神经冲动沿着神经纤维双向传导
3.研究发现,在动作电位形成过程中,离子通道的开放或关闭依赖特定的膜电位,当神经纤维某一部位的膜电位达到或超过阈电位,会引起相关离子通道的开放。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。下列叙述错误的是( )
A.d点时该部位膜内的Na+浓度高于膜外
B.当刺激强度低于b时也有膜电位的变化
C.de段,两种离子通道的通透性变化情况不同
D.ef段静息电位恢复过程主要依赖K+通道的参与
4.将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液S中,用以检测静息电位或动作电位。下列叙述正确的是( )
A.测静息电位时,溶液S中的K+浓度比神经细胞内的K+浓度高
B.测动作电位时,神经细胞内的Na+浓度比溶液S中的Na+浓度低
C.膜两侧出现内正外负的电位变化时神经细胞膜上的K+通道充分打开
D.将电极放在膜的同一侧以测定静息电位和动作电位
提示:完成课后作业 第2章 第3节 第1课时
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