高中第3节 神经冲动的产生和传导学案设计

【标题】第3节　神经冲动的产生和传导

兴奋在神经纤维上的传导

1．传导形式：以电信号（或局部电流）形式沿神经纤维传导，这种电信号也叫神经冲动。

2．电位变化：图中A代表静息电位，由于K＋外流，膜电位为内负外正。图中B代表动作电位，由于Na＋内流，膜电位为内正外负。

　　3．局部电流：

形成原因：在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动，形成局部电流。

4．兴奋在神经纤维上的传导方向与局部电流方向的关系：

（1）在膜外，局部电流方向与兴奋传导方向相反。

（2）在膜内，局部电流方向与兴奋传导方向相同。

[预习反馈1]

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，阴影部分表示开始发生局部电流的区域。请据图分析回答下列问题。

（1）静息状态时的电位，A侧为正，B侧为负。（均填“正”或“负”）

（2）局部电流在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位，这样就形成了局部电流回路。

（3）兴奋在神经纤维上的传导是双向的。

（4）如果将a、b两电极置于神经纤维膜外，同时在c处给予一个强刺激（如上图所示），电流计的指针会发生两次方向相反（填“相同”或“相反”）的偏转。

解析：（1）静息状态时，电位是“外正内负”；兴奋状态时，兴奋部位的电位是“外负内正”。（2）局部电流在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位。（3）神经纤维上兴奋的传导具有双向性。（4）若在c处给予一个强刺激，当b点兴奋时，a点并未兴奋，即b点膜外是负电位，而a点膜外是正电位，根据电流由正极流向负极，可知此时电流计的指针向右偏转；同理，当a点兴奋时，b点并未兴奋，此时电流计的指针向左偏转。

兴奋在神经元之间的传递

1．结构基础——突触：

（1）兴奋在神经元之间的传递的结构基础为突触。它由图中的[a]突触前膜、[b]突触间隙、[c]突触后膜三部分构成。

（2）其他结构

①神经元的轴突末梢，形成的膨大部分为突触小体。

②图中f、g、h分别是指突触小泡、神经递质、受体。

2．传递过程：

轴突→突触小体→突触小泡神经递质→突触前膜→突触间隙→突触后膜（下一个神经元），形成递质—受体复合物。

3．神经递质去向：被降解或回收进细胞。

4．传递特点及原因：

（1）传递特点：单向传递。

（2）原因

5．兴奋在神经元之间的传递速度比在神经纤维上要慢。

[预习反馈2]

人体中绝大部分神经元之间的兴奋传递是通过递质实现的。下列关于突触和兴奋传递的叙述，错误的是 （　A　）

A．突触前后两个神经元的兴奋是同时发生的

B．兴奋通过突触时由电信号（电位变化）转化为化学信号（递质释放），再转化为电信号

C．构成突触的两个神经元之间是有间隙的

D．兴奋在突触处只能单向传递

解析：突触由突触前膜（是轴突末端突触小体的膜）、突触间隙（突触前膜与突触后膜之间存在的间隙）和突触后膜（与突触前膜相对应的胞体膜或树突膜）组成。前后两个神经元的兴奋不是同时发生的，是前一个神经元把兴奋通过突触单向传递给后一个神经元的。这种传递是前一神经元轴突末梢电位变化引起递质释放，递质释放又引起后一神经元的胞体或树突发生电位变化。

滥用兴奋剂、吸食毒品的危害

1．作用机理：兴奋剂和毒品也大多是通过突触来起作用的。

2．兴奋剂是指提高中枢神经系统机能活动的一类药物，如今是运动禁用药物的统称。

3．2008年，《中华人民共和国禁毒法》正式施行。

[预习反馈3]

（多选）下列有关兴奋剂和毒品的说法错误的是 （　BC　）

A．某些化学物质能够对神经系统产生影响，其作用位点往往是突触

B．兴奋剂就是毒品

C．可卡因只是一种兴奋剂，不是毒品

D．可卡因能干扰交感神经的作用，导致心脏功能异常

解析：有些兴奋剂是毒品，B错误；可卡因既是一种兴奋剂，又是一种毒品，C错误。

　　判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

1．神经纤维上兴奋的传导方向与膜内的电流方向相同。 （　√　）

点拨：神经纤维上兴奋的传导方向与膜内的电流方向相同，与膜外的电流方向相反。

2．神经细胞膜内的K＋外流是形成动作电位的基础。 （　×　）

点拨：Na＋内流使膜电位变为外负内正，所以说Na＋内流是形成动作电位的基础。

3．动作电位形成过程中Na＋内流的方式为主动运输。 （　×　）

点拨：动作电位形成过程中Na＋内流的方式为协助扩散。

4．兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的。 （　√　）

点拨：兴奋在神经纤维上以电信号的方式传导。

5．神经递质与相应受体结合，一定会引起突触后膜兴奋。 （　×　）

点拨：神经递质分为兴奋性递质和抑制性递质，所以神经递质和相应受体结合，可能引起突触后膜兴奋，也可能引起突触后膜抑制。

6．在突触后膜上发生了电信号→化学信号→电信号的转换。 （　×　）

点拨：突触小体是指神经元的轴突末端膨大呈球状或杯状的结构，当轴突末梢有神经冲动传来时，突触小泡受到刺激，就会向突触前膜移动并与它融合，同时释放出神经递质，从而传递信息，所以突触小体接受电信号，并将其转化成化学信号，其信号转换模式是电信号→化学信号。神经递质与突触后膜上的受体结合，引起突触后膜电位变化，完成化学信号到电信号的转换。

疑难1　分析兴奋传导过程中膜电位的变化

情境探究

枪乌贼离体神经纤维在Na＋浓度不同的海水中受刺激后的膜电位变化情况不同。受到刺激后，在正常海水中会引发较大的电位变化（曲线a），而在低钠海水中引发电位变化相对较小（曲线b）。

问题

1．为什么离体神经纤维在Na＋浓度不同的海水中，受到刺激后的膜电位变化情况不同？

提示：离体神经纤维在正常海水中膜外和膜内的Na＋浓度差较大，Na＋内流引发较大的电位变化，而在低钠海水中膜外和膜内的Na＋浓度差较小，Na＋内流所引发电位变化也较小。

2．在神经细胞中，Na＋内流和K＋外流是否消耗能量，跨膜运输的方式是什么？

提示：Na＋内流和K＋外流都不消耗能量，跨膜运输的方式是协助扩散。

3．请描述动作电位形成的过程。

　　提示：神经细胞受刺激时，细胞膜对Na＋的通透性增加，Na＋内流，导致膜两侧出现暂时性的电位变化，表现为内正外负的兴奋状态，此时的膜电位称为动作电位。

易错警示

（1）在神经细胞中，Na＋内流和K＋外流是不消耗能量的，跨膜运输的方式为协助扩散。（2）Na＋－K＋泵活动，即把Na＋从细胞内转运到细胞内和K＋从细胞外转运到细胞内，是消耗能量的，跨膜运输的方式为主动运输。

[例题1]如图表示枪乌贼离体神经纤维在正常海水和低钠海水中受刺激后的膜电位变化情况。下列描述错误的是              （　C　）

A．曲线a代表正常海水中膜电位的变化，曲线b代表低钠海水中膜电位的变化

B．两种海水中神经纤维处于静息状态时，K＋外流是不需要消耗能量的

C．低钠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，Na＋内流不消耗能量

解析：在受到刺激后，因为神经纤维在正常海水中细胞膜外和膜内的Na＋浓度差较大，所以Na＋内流引发较大的电位变化，对应曲线a，所以曲线b代表低钠海水中膜电位的变化，A正确；两种海水中神经纤维处于静息状态时，膜内的K＋浓度高于膜外K＋浓度，K＋外流不需要消耗能量，B正确；低钠海水中神经纤维处于静息状态时，膜外Na＋浓度高于膜内Na＋浓度，C错误；正常海水中神经纤维受刺激时，Na＋内流不消耗能量，D正确。

疑难2　分析兴奋传导和传递过程中电表指针的偏转问题

情境探究

某同学将电表的两极分别置于膝跳反射的反射弧中的a处外表面和b处内表面，如图所示，图中ac＝db，他在c、d两处同时给神经细胞以能引起兴奋的刺激，然后观察刺激后电表指针偏转的情况及b处内表面的电位变化。

问题

1．电表的指针怎么偏转？

提示：发生两次向左的偏转。由于电表的两极分别置于a处外表面和b处内表面，刺激前，a处外表面电位为正，b处内表面电位为负，指针向右偏转，在c、d两处同时给神经细胞以能引起兴奋的刺激，a、b两处电位发生反转，a处外表面电位为负，b处内表面电位为正，指针向左偏转，之后恢复初始状态；当c处的刺激通过突触传到b处后，b处内表面电位再次变为正，与a处外表面电位差变小，指针再次向左偏转，然后恢复初始状态。

2．b处内表面发生了怎样的电位变化？

提示：负→正→负→正→负。据题意，初始b处膜电位为内负外正，在c、d两处同时给以刺激，c处产生的兴奋分别向a、b传递，传递至a处的同时d处的兴奋也传至b处，b处膜电位变为内正外负；之后b处恢复静息电位，膜电位又变为内负外正。c处产生的兴奋传递至b处，引起b处膜电位由内负外正变为内正外负，之后b处又恢复静息电位，膜电位变为内负外正。

【讲解】“三看法”判断电表指针偏转

[例题2]如图所示为某反射弧的部分结构示意图。若在B、E两点的细胞膜表面安放电极，中间接电表，据图判断下列叙述错误的是              （　A　）

　　A．刺激D点时将会使电表的指针发生两次偏转

B．C处发生的信号变化是电信号→化学信号→电信号

C．若C处缺乏神经递质相关受体，则D处将无法得到从C处传来的信息

D．刺激B点时，相应部位神经冲动的传导方向是A←B→C

解析：刺激D点时神经冲动会进行双向传导，由于突触处兴奋传递的单向性，神经冲动不会到达B点，所以电表的指针发生一次偏转，A错误。C处为突触结构，发生的信号变化是电信号→化学信号→电信号，B正确。若C处缺乏神经递质相关受体，则C处的化学信号不能被识别，所以D处将无法得到从C处传来的信息，C正确。刺激B点时，兴奋在神经纤维上的传导是双向的，即A←B→C，D正确。

疑难3　神经递质与神经递质受体

【讲解】异常情况下突触传递信息的结果分析

（1）药物或有毒有害物质阻断神经递质的合成或释放，不能引起突触后膜兴奋或抑制。

（2）药物或有毒有害物质使神经递质失活，不能引起突触后膜兴奋或抑制。

（3）某种药物或有毒有害物质与突触后膜上神经递质受体结合，使神经递质不能和突触后膜上的受体结合，不能引起突触后膜兴奋或抑制。

（4）药物或有毒有害物质使分解神经递质的酶失活，从而使突触后膜持续兴奋或抑制。

知识拓展

同一神经递质可能使一些神经元兴奋，而使另一些神经元抑制，这可能与神经递质受体有关，如乙酰胆碱能引起骨骼肌细胞兴奋，但对心肌细胞则是抑制的，两种不同效果的产生是由于心肌细胞上的受体和骨骼肌细胞上的受体性质不同。

一、单项选择题

1．下列有关动物体内K＋、Na＋等的叙述，正确的是 （　D　）

A．NaCl中Na＋参与血浆渗透压形成而Cl－不参与

B．产生和维持神经细胞静息电位主要与Na＋有关

C．Na＋被小肠绒毛上皮细胞吸收的过程和神经细胞受刺激后Na＋内流都属于主动运输

D．神经细胞处于静息时会有大量K＋外流

解析：血浆渗透压形成与血浆中的无机盐和蛋白质等有关，故与Na＋和Cl－均有关，A错误；神经细胞静息电位的产生主要与K＋外流有关，B错误；Na＋被小肠绒毛上皮细胞吸收的过程是逆浓度梯度，需要载体，需要消耗能量，故属于主动运输，神经细胞受刺激后Na＋内流是协助扩散，C错误；神经细胞处于静息时会有大量K＋外流，D正确。

2．下列有关神经兴奋的叙述，正确的是 （　D　）

A．静息状态时神经元的细胞膜内外没有离子进出

B．组织液中Na＋浓度增大，则神经元的静息电位减小

C．突触间隙中的神经递质经主动运输穿过突触后膜而传递兴奋

D．神经纤维接受刺激产生的兴奋以电信号的形式传导

解析：A项中，静息时，细胞膜内外离子处于动态平衡中，所以有离子进出；B项中，组织液Na＋浓度增大，神经元的静息电位不变，静息电位与K＋浓度有关；C项中，神经递质经外排作用排到突触间隙与突触后膜上的受体结合，使突触后膜兴奋。

3．研究表明甘氨酸能使处于静息状态的突触后膜上Cl－通道开放，如图为两个神经元之间局部结构的放大，下列有关叙述正确的是              （　D　）

A．甘氨酸作为神经递质可使突触后膜膜外电位由正变负

B．该过程能体现细胞膜具有完成细胞内信息交流的功能

C．静息状态时神经细胞膜主要对K＋具有通透性，造成K＋内流

D．甘氨酸与突触后膜上相关受体结合导致Cl－通道开启

解析：从图中信息可知，甘氨酸释放到突触间隙后，与突触后膜上的受体结合，可导致Cl－通道开启，致使膜内负电位进一步降低，膜外依然为正电位，A项错误、D项正确。兴奋传递可体现细胞膜具有完成细胞间信息交流的功能，B项错误。静息状态时，神经细胞膜主要对K＋具有通透性，造成K＋外流，C项错误。

二、不定项选择题

4．在脑内有一类突触只有突触结构而没有信息传递功能，被称为“沉默突触”。请你大胆推测“沉默突触”沉默的原因可能是              （　BD　）

A．突触小体中没有细胞核

B．突触后膜缺乏相应的受体

C．突触前膜缺乏相应的受体

D．突触小体不能释放相应的递质

解析：突触小体中没有细胞核，但不是突触沉默的原因；突触前膜没有相应的受体；在突触处，突触前膜释放神经递质，通过突触间隙到达突触后膜，使突触后膜发生电位变化。突触沉默可能是突触小体不能释放相应的神经递质，也可能是突触后膜缺乏相应的受体。

三、非选择题

5．回答下列问题：

（1）正常情况下，某神经细胞静息电位为－70 mV，动作电位峰值为30 mV。若细胞外液中K＋浓度降低，此时静息电位值将小于－70 mV（填“大于”“等于”“小于”）。

（2）研究发现，某种镇静剂起镇静效果时（经过临床试验不破坏细胞结构），会使突触间隙多巴胺（一种兴奋性递质）含量升高，若注入大量多巴胺可解除该效果。请你推测，该镇静剂的作用原理是：与突触后膜多巴胺特异性受体结合，使多巴胺无法作用。另外一种镇静剂，可以使突触后膜Cl－（Na＋/K＋/Cl－）内流，从而抑制下一个神经元的兴奋。 

解析：（1）若细胞外液中K＋浓度降低，神经细胞膜内外钾离子浓度差增大，单位时间内外流的钾离子增多，静息电位加大，即此时静息电位值将小于－70 mV。

（2）根据题意可知，该镇静剂起镇静效果时会使突触间隙多巴胺含量升高，若注入大量多巴胺可解除该效果，说明该镇静剂很可能是能够与突触后膜上多巴胺特异性受体结合，与多巴胺竞争受体结合位点，从而使多巴胺无法发挥作用。另外一种镇静剂可以抑制下一个神经元的兴奋，原理是使突触后膜Cl－内流，从而使突触后神经元的静息电位增大，从而抑制其兴奋。