第2章 第3节 第1课时 兴奋在神经纤维上的传导（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二生物选择性必修1 稳态与调节学习笔记（人教版）

本讲义聚焦高中生物学“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，系统梳理静息电位（K⁺外流）和动作电位（Na⁺内流）的产生机制，进而阐述兴奋传导与局部电流方向的关系及离子浓度对电位的影响。 该资料以“探究任务”为主线，通过资料分析（如霍奇金和卡茨实验）、实验讨论等环节培养科学思维和探究实践能力，结合表格归纳离子浓度对电位的影响，强化生命观念中的结构与功能观。课中助力教师引导学生深度探究，课后通过课时对点练帮助学生巩固知识、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.阐明静息电位和动作电位产生的机制。2.阐述兴奋在神经纤维上的产生及传导机制。 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 判断正误 (1)兴奋部位的膜内侧发生的变化是由负电位变为正电位(　　) (2)兴奋部位的膜内外发生的变化是从外正内负变为外负内正(　　) (3)兴奋部位的膜内的电位为正电位(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√ 任务：探究兴奋在神经纤维上产生和传导的原理 1．兴奋在神经纤维上的传导方式探究。 上述实验说明：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。 2．阅读资料，探究静息电位的产生原因。 资料1　无机盐离子是细胞生活所必需的，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。 资料2　神经细胞内外部分离子浓度 组分 细胞内浓度/(mmol·L－1) 细胞外浓度/(mmol·L－1) Na＋ 5～15 145 K＋ 140 5 Cl－ 5～15 110 带负电的蛋白质 高 低 资料3　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；继续提高细胞外液K＋浓度会逆转静息电位。 据以上资料可知：静息电位形成的主要原因是K＋向膜外(填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是协助扩散。 3．阅读资料，探究动作电位形成的原因。 资料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，而加入含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。 据资料2、4可推测，动作电位形成的原因是Na＋向膜内(填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是协助扩散。 4．如图表示兴奋在离体神经纤维上的传导过程，请思考下列问题： (1)图中膜内、外都会形成局部电流，请说出它们的电流方向(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。 (2)在此情况下兴奋传导的方向是怎样的(用字母和箭头表示)？a←b→c。 (3)根据(1)和(2)可知，兴奋传导的方向与膜内(填“膜内”或“膜外”)局部电流方向一致。兴奋在离体神经纤维上传导的特点为双向传导。 核心归纳　 1．神经纤维上膜电位差变化曲线解读 2．细胞外液中Na＋、K＋浓度改变对电位的影响 项目 静息电位(绝对值) 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 3.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 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，所以兴奋部位是a，A错误；正电荷移动的方向为电流的方向，因此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，因此图中兴奋传导的方向是c←a→b，C、D错误。 2．(2024·湖南，12)细胞所处的内环境变化可影响其兴奋性、膜电位达到阈电位(即引发动作电位的临界值)后，才能产生兴奋。如图所示，甲、乙和丙表示不同环境下静息电位或阈电位的变化情况。下列叙述错误的是(　　) A．正常环境中细胞的动作电位峰值受膜内外钠离子浓度差影响 B．环境甲中钾离子浓度低于正常环境 C．细胞膜电位达到阈电位后，钠离子通道才开放 D．同一细胞在环境乙中比丙中更难发生兴奋 答案　C 解析　动作电位的产生主要与钠离子顺浓度梯度内流有关，细胞内外钠离子浓度差会影响动作电位峰值，A正确；由题图可知，甲表示静息电位绝对值增大，而静息电位的产生主要与钾离子顺浓度梯度外流有关，静息电位绝对值增大说明环境甲中的细胞钾离子外流增多，因此可知环境甲中钾离子浓度低于正常环境，使膜两侧钾离子浓度差增大，B正确；细胞膜电位达到阈电位前，钠离子通道就已经开放，C错误；分析题图可知，与环境丙相比，细胞在环境乙中阈电位与静息电位的差值更大，受到刺激后更难发生兴奋，D正确。 　　　　 课时对点练 [分值：100分] 第1～9题，每题6分；第10～11题，每题7分，共68分。 题组一　兴奋在神经纤维上传导的过程 1．当神经细胞处于静息状态时，下列有关细胞内外K＋和Na＋的分布特征的说法，正确的是(　　) A．细胞外Na＋浓度高于细胞内，K＋相反 B．细胞外Na＋浓度低于细胞内，K＋相反 C．细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内 D．细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内 答案　A 解析　神经细胞内K＋浓度明显高于细胞外，而Na＋浓度比细胞外低。静息时，细胞膜主要对K＋有通透性，造成K＋外流，使膜外阳离子浓度高于膜内，这是大多数神经细胞产生和维持静息电位的主要原因，A正确。 【题点】动作电位和静息电位的形成机制 2．神经纤维受到刺激时，细胞膜内、外的电位变化是(　　) ①膜外由正电位变为负电位　②膜内由负电位变为正电位　③膜外由负电位变为正电位　④膜内由正电位变为负电位 A．①② B．③④ C．②③ D．①③ 答案　A 解析　静息时，膜电位为内负外正；兴奋时，膜电位为内正外负。 【题点】电荷分布、电流方向、兴奋传导 3．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　兴奋在神经纤维上传导时需要钠钾泵维持细胞内外钠钾离子的平衡，消耗能量，C错误。 【题点】动作电位和静息电位的形成机制 4．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　丁区膜电位表现为内负外正，是K＋外流所致，A错误；图示中乙区膜电位为内正外负，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。 【题点】电荷分布、电流方向、兴奋传导 5．(2025·武汉高二期中)已知一个鲜活的神经细胞在小鼠体内的静息电位和因某适宜刺激而发生的一次动作电位如图甲所示。将这一完整的神经细胞置于某一等渗溶液E中(其成分能确保神经元正常生活)，其静息电位和因某适宜刺激而发生的一次动作电位可能会呈图乙、丙、丁所示。与小鼠的组织液相比，下列叙述正确的是(　　) A．图乙，E液K＋浓度更高 B．图乙，E液 Na＋浓度更低 C．图丙，E液 Na＋浓度更高 D．图丁，E液K＋浓度更低 答案　D 解析　图乙动作电位的峰值变大，说明E液Na＋浓度更高，细胞内外Na＋浓度差更大，A、B错误；图丙接受适宜刺激后不能形成动作电位，说明E液Na＋浓度更低，细胞内外Na＋浓度差降低，C错误；图丁静息电位绝对值变大，说明E液K＋浓度更低，细胞内外K＋浓度差更大，使神经细胞内K＋外流增多，D正确。 【题点】细胞外液中钠离子、钾离子浓度变化对电位的影响 题组二　膜电位的测定及相关曲线分析 6．(2024·甘肃，9)图甲是记录蛙坐骨神经动作电位的实验示意图。在图示位置给予一个适宜电刺激，可通过电极1和2在电位记录仪上记录到如图乙所示的电位变化。如果在电极1和2之间的M点阻断神经动作电位的传导，给予同样的电刺激时记录到的电位变化图是(　　) 答案　B 解析　观察图甲，在坐骨神经左侧给予一个适宜的电刺激，由于兴奋先到达电极1，后到达电极2，因此电位记录仪会发生两次方向相反的偏转，可通过电极1和2在电位记录仪上记录到如图乙所示的电位变化；如果在电极1和2之间的M点阻断神经动作电位的传导，兴奋只能传导至电极1，无法传导至电极2，只发生一次偏转，对应的图形应是图乙中的前半段，B符合题意。 【题点】膜电位的测量方式及结果分析 7．(2025·惠州高二期中)研究人员利用离体的蛙坐骨神经进行有关实验，实验结果如图甲～丁所示。下列叙述错误的是(　　) A．图甲中a、b处膜外均为正电位 B．图乙指针偏转是由a处Na＋内流引起的 C．图丙中a、b处膜外分别为负电位、正电位 D．图丁指针不发生偏转的原因是a、b均恢复静息电位 答案　C 解析　图甲中坐骨神经没有受到刺激，a、b处膜外均为正电位，指针不偏转，A正确；图乙指针偏转是由a处Na＋内流形成了外负内正的动作电位引起的，B正确；图丙指针向右偏转是由b处Na＋内流形成了外负内正的动作电位引起的，此时a、b处膜外分别为正电位、负电位，C错误。 【题点】膜电位的测量方式及结果分析 8．如图为某神经纤维局部示意图，其中b、d是灵敏电流计接头，均接在细胞膜外表面，且bc＝cd。下列相关叙述正确的是(　　) A．若将b接入神经细胞膜内侧，测得的数值为兴奋时的膜电位 B．刺激a点，电流计指针偏转两次，说明兴奋在神经纤维上进行双向传导 C．刺激c点，b、d点处不发生电位变化，电流计不发生偏转 D．刺激d点，兴奋以电信号形式传导至c点，引起c点Na＋内流 答案　D 解析　若将图中的b接入神经细胞膜内侧，测得的数值可反映静息电位大小，A错误；刺激a点，电流计指针偏转两次，只能说明兴奋向右侧传导，不能说明兴奋在神经纤维上双向传导，B错误；刺激c点，由于bc＝cd，电信号同时到达b、d点处，电流计指针不发生偏转，但b、d点处发生电位变化，C错误；刺激d点，兴奋以电信号形式传导至c点，引起c点产生动作电位，Na＋大量内流，D正确。 【题点】膜电位的测量方式及结果分析 9．(2024·吉安高二调研)某神经纤维在产生动作电位的过程中，钠、钾离子通过离子通道的流动造成的跨膜电流如图所示(内向电流是指阳离子由细胞膜外向膜内流动，外向电流则相反)。下列说法正确的是(　　) A．a点之前神经纤维膜内外之间没有阳离子的流动 B．ac段钠离子通道开放，ce段钾离子通道开放 C．c点时恢复静息电位 D．cd段钾离子排出细胞需要消耗ATP 答案　B 解析　据图分析，a点之前神经纤维处于静息状态，此时有钾离子外流，A错误；ab段与bc段均是内向电流，此时都是钠离子通道开放，ce段恢复静息电位，发生钾离子外流，钾离子通道开放，B正确；c点时神经纤维处于动作电位，此时膜内为正电位，膜外为负电位，ce段钾离子外流恢复静息电位，C错误；cd段钾离子通过钾离子通道蛋白排出细胞，是协助扩散，不需要消耗ATP，D错误。 【题点】膜内外电位差的变化曲线分析 10．(2024·合肥高二期中)神经元细胞膜上的Na＋/K＋—ATP酶也称钠钾泵，它将3个Na＋排出细胞，2个K＋摄入细胞的过程偶联起来。下列有关说法正确的是(　　) A．Na＋/K＋—ATP酶顺浓度梯度转运Na＋、K＋两种离子 B．神经细胞膜出现外正内负状态的原因就是钠钾泵的转运 C．神经元细胞膜外Na＋的内流是形成静息电位的基础 D．用药物控制钠钾泵的活动会导致动作电位幅度降低 答案　D 解析　神经元细胞膜内Na＋浓度小于膜外，而膜外K＋浓度小于膜内，故Na＋/K＋—ATP酶逆浓度梯度转运Na＋、K＋两种离子，A错误；神经细胞膜出现外正内负的原因主要是膜内K＋外流，B错误；神经元细胞膜内K＋的外流是形成静息电位的基础，C错误；用药物控制钠钾泵的活动，会使得膜外Na＋减少，膜内外Na＋浓度差减小，导致动作电位幅度降低，D正确。 【题点】动作电位和静息电位的形成机制 11．(2025·长沙高二期中)研究发现，在动作电位形成过程中，Na＋通道和K＋通道的开放或关闭依赖特定的膜电位，其中K＋通道的开放或关闭还与时间有关，其对膜电位的响应具有延迟性；当神经纤维某一部位受到一定刺激时，该部位膜电位达到或超过阈电位，会引起相关离子通道的开放，从而形成动作电位，之后相关离子通道开放或关闭以恢复静息电位。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。下列有关叙述不正确的是(　　) A．只有该部位膜电位达到或超过阈电位，才能引起兴奋的形成 B．a点、b点和d点时，该部位膜外的Na＋浓度均高于膜内 C．d点后兴奋难以长时间维持与Na＋通道通透性降低有关 D．de段，Na＋通道和K＋通道的通透性变化情况相同 答案　D 解析　de段Na＋通道关闭，K＋通道开放，K＋外流，神经纤维恢复静息电位，D错误。 【题点】膜内外电位差的变化曲线分析 12．(16分)神经纤维受到刺激时，主要是Na＋内流，从而使膜内外的电位由外正内负变为外负内正，恢复静息电位时，主要是K＋外流，从而使膜电位恢复为外正内负，这一周期的电位变化称为动作电位，如图1所示。在神经纤维上分别取三个电位差测量点，电流计的两个电极分别位于测量点的细胞膜外侧和内侧，FE＝FG，如图2所示。请回答下列问题： (1)神经纤维在静息状态下，膜内K＋浓度________(填“大于”或“小于”)膜外K＋浓度，从图1可知，膜内外的电位差为______mV。 (2)图1中A点时膜外Na＋浓度________(填“大于”或“小于”)膜内Na＋浓度。AC段为产生动作电位，此时Na＋内流的方式为______________；CD段为恢复静息电位，此时K＋外流的方式为________________。 (3)图2中，受刺激后，F点处神经纤维的膜内电位状态变化是__________________________。 (4)兴奋在FE、FG段传导的时间依次为t1、t2，两者的大小是t1__________(填“＝”“<”或“>”)t2，原因是____________________________________________________________。 答案　(1)大于　－60　(2)大于　协助扩散　协助扩散　(3)由负电位变为正电位　(4)＝　FE＝FG，兴奋在同一神经纤维上等距传导，所用时间相同 解析　(1)Na＋主要存在于细胞外，K＋主要存在于细胞内。在静息状态时，膜内K＋浓度大于膜外K＋浓度。(2)A点时膜外Na＋浓度大于膜内Na＋浓度，AC段产生动作电位，Na＋内流的方式为协助扩散，CD段为恢复静息电位，K＋外流的方式为协助扩散。(4)由题干信息可知，FE和FG的距离相等，且在同一神经纤维上，神经传导所用时间相同。 【题点】膜内外电位差的变化曲线分析 13．(16分)(2025·淄博高二期中)枪乌贼的神经比较粗大，是研究神经兴奋的好材料。将枪乌贼的离体神经纤维置于适宜浓度的外界溶液M中，给予不同的刺激，检测到动作电位的变化如图所示，其中阈电位是指能引起动作电位的临界膜电位。回答下列问题： (1)在静息状态时，神经纤维膜内外电位表现为____________，引起这种变化的原因是________________________________________________________________________； 受刺激后电位发生改变，产生动作电位。 (2)为了减少外界溶液对兴奋产生的影响，用于测定的溶液M需要满足的条件是________________________；为了能够正确测出动作电位的变化，需将电流表两极连接在神经纤维____________(填“膜的外侧”“膜的内侧”或“膜的内外两侧”)。 (3)在静息电位一定的情况下，神经纤维阈电位绝对值________(填“高”或“低”)的神经元更容易兴奋；单次阈下刺激不能引起神经元兴奋，而连续阈下刺激能引起神经元兴奋，由此能得出的结论是________________________________________________________________。 (4)如果将枪乌贼的神经纤维置于低钠溶液中(低于体内Na＋浓度)，给予单个阈上刺激(与图中刺激强度相同)，b点的变化是________，原因是___________________________________ ___________________________________________________________________________。 答案　(1)膜内负电位，膜外正电位　K＋外流 (2)溶液M中Na＋、K＋浓度与体内相同　膜的内外两侧　(3)高　连续多个阈下刺激可以叠加并产生动作电位　(4)下降　动作电位是由Na＋内流引起的，细胞外Na＋浓度下降，Na＋内流减少，动作电位峰值下降 解析　(1)神经纤维膜内外Na＋、K＋分布不同，细胞内K＋多于细胞外，细胞外Na＋多于细胞内，在静息状态时，细胞膜对K＋通透性增大，K＋外流，导致膜内负电位，膜外正电位。(2)为了减少外界溶液对兴奋产生的影响，用于测定的溶液M中Na＋、K＋浓度要与体内相同；为了能够正确测出动作电位的变化，需将电流表两极连接在神经纤维膜的内外两侧。(3)结合图示可知，在静息电位一定的情况下，阈电位的绝对值低的神经元需要更强的刺激才能产生兴奋，更不容易兴奋，阈电位绝对值高的神经元更容易兴奋。单次阈下刺激不能引发动作电位，但连续阈下刺激可以叠加并引发动作电位。(4)动作电位是由Na＋内流引起的，如果将枪乌贼的神经纤维置于低钠溶液中，给予单个阈上刺激，Na＋内流减少，动作电位峰值下降，b点下降。 【题点】细胞外液中钠离子、钾离子浓度变化对电位的影响 学科网（北京）股份有限公司 $