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
[课标要求]
1．阐述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。
考点 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__________的形式沿着神经纤维传导的，这种__________也叫神经冲动。
2．兴奋在神经纤维上的传导
3．兴奋在神经纤维上传导的双向性和单向性
(1)双向传导：在实验室条件下，刺激离体神经纤维上除端点以外的任一点，所产生的神经冲动均可沿着______________向两侧同时传导。
(2)单向传导：在正常____________内正常生理情况下，兴奋在神经纤维上的传导是单向的，因为刺激总是来自感受器。
[答案自填] 电信号 电信号 K＋ 内负外正 Na＋ 内正外负 内 神经纤维 生物体
INCLUDEPICTURE "辨正误LLL.TIF"
(1)兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na＋大量内流。( )
(2)动作电位形成过程中Na＋内流的方式是主动运输。( )
(3)产生和维持神经细胞静息电位主要与K＋有关。( )
(4)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。( )
答案：(1)√
(2)× 动作电位形成过程中Na＋内流的方式是协助扩散。
(3)√
(4)× 在完成反射活动的过程中，兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
INCLUDEPICTURE "合作探究LLL.TIF"
[探究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(如下图所示)。
(1)实验过程
(2)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。
提示：(1)神经表面各处电位相等 负电位 向左(a) 正电位 向右(b) 正电位
(2)电信号(神经冲动)
[探究2] 结合材料探究静息电位和动作电位的产生原因。
资料1：神经细胞内外部分离子浓度。
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
资料2：1942年，美国科学家发现当细胞外K＋浓度升高时，静息电位减小；当细胞外K＋浓度等于细胞内K＋浓度时，静息电位为0；继续升高细胞外K＋浓度会逆转静息电位。
资料3：1949年，科学家用不含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。
资料4：1951年和1950年剑桥大学和哥伦比亚大学的科学家分别用同位素(42K、24Na)验证了K＋和Na＋的分布，并证明动作电位时Na＋内流。
(1)据资料1、2可知，静息电位形成的原因是________向膜________(填“内”或“外”)跨膜运输，跨膜运输的方式是________。
(2)据资料1、3、4可知，动作电位形成的原因是________向膜________(填“内”或“外”)跨膜运输，跨膜运输的方式是________。
提示：(1)K＋ 外 协助扩散
(2)Na＋ 内 协助扩散
[探究3] 图甲表示某离体神经纤维局部放大后膜内外电荷的分布情况。图乙表示膜电位变化规律。
(1)图甲中b为刺激点，该处膜电位发生的变化是_________________________________________________________________。
(2)分段分析图乙中电位变化情况：
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。
(3)静息电位和动作电位形成之后，细胞内外的K＋和Na＋的浓度大小分别是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
提示：(1)由外正内负变为外负内正
(2)①静息电位 K＋外流 ②动作电位 Na＋内流
③协助扩散
(3)静息电位形成之后，细胞内K＋浓度仍然大于细胞外；动作电位形成之后，细胞外Na＋的浓度仍然大于细胞内
INCLUDEPICTURE "微归纳LLL.TIF"
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.分析静息电位和动作电位产生的离子机制
(1)极化：细胞在静息状态下，K＋通道开放，K＋大量外流，形成膜外为正电位、膜内为负电位的电位差，形成静息电位，此时细胞膜的状态称为“极化”。
(2)去极化：当细胞受到适宜的刺激，细胞膜上Na＋通道打开，Na＋大量内流，形成膜外为负电位、膜内为正电位的电位变化，此过程为“去极化”。
(3)复极化：去极化到达膜电位最大值时，Na＋通道关闭，K＋通过K＋通道大量外流，膜两侧电位又转变为外正内负，即为“复极化”。
INCLUDEPICTURE "对点训练LLL.TIF"
1．(教材P28 图2－7改编)下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区域，下列相关说法错误的是( )
A.局部电流的刺激会使相邻未兴奋部位Na＋通道蛋白空间结构改变
B．在膝跳反射中，兴奋传导的方向为B→A或B→C
C．细胞膜内外K＋、Na＋分布不均匀是神经纤维兴奋传导的基础
D．B为兴奋区，恢复为静息电位与K＋外流有关
解析：选B。未兴奋部位受到局部电流刺激时，Na＋通道蛋白空间结构改变，引起Na＋内流，产生兴奋，A正确；在反射弧中，兴奋由感受器传向效应器，即单向传导，B错误；细胞膜内外K＋、Na＋分布不均匀才会产生静息电位和动作电位，是神经纤维兴奋传导的基础，C正确；B区域电位内正外负，为兴奋区，静息电位的恢复与K＋通道打开，K＋外流有关，D正确。
2．关于静息电位的测量和动作电位的变化，下列说法错误的是( )
A．图1测量的是静息电位，需要将电流计的两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
B．图2中A点表示膜内电位比膜外电位低60 mV
C．图2中C点的高低与膜外的钠离子浓度呈正相关
D．图2中DE段处于静息状态，出现该段的原因是钾离子外流
解析：选D。静息电位是静息状态时膜内外的电位差，测量时要将电流计的两极分别放置在膜的内侧和外侧，A正确；题图2中A点显示静息电位的读数是－60，膜外以0作为参照，说明膜内电位比膜外电位低60 mV，B正确；题图2中C点(动作电位峰值)的形成原因是钠离子内流，膜外钠离子浓度越高，内流量越大，C点(动作电位峰值)越高，C正确；题图2中DE段出现的原因是钾离子内流，钠离子外流，D错误。
eq \a\vs4\al()
细胞外液中Na＋、K＋浓度改变对膜电位的影响
项目 静息电位绝对值 动作电位峰值
Na＋增加 不变 增大
Na＋减少 不变 变小
K＋增加 变小 不变
K＋减少 增大 不变
【知识框架】
eq \o(\s\up7(),\s\do5([学生用书P25]))
1．(教材P27 图2－6改编)若在图甲所示神经的右侧给予一适当的刺激，则电流表指针偏转的顺序依次是( )
A．②→①→②→③→②
B．②→③→②→①→②
C．③→②→①→②→③
D．③→②→①→③→②
解析：选A。刺激产生的神经冲动传至b点前，a点和b点都为静息电位，电流表指针偏转情况为图②所示；当神经冲动由右向左传导至b点时，b点出现动作电位，a点为静息电位，电流表指针偏转情况为图①所示；紧接着b点恢复为静息电位，a、b两点电位相同，此时电流表指针偏转情况为图②所示；神经冲动继续向左传导，当神经冲动传导到a点时，a点出现动作电位，b点为静息电位，则指针偏转情况为图③所示；之后a点恢复静息电位，a、b两点电位相同，指针偏转情况为图②所示。综上所述，电流表指针偏转的顺序是②→①→②→③→②，故选A。
2．神经细胞处于静息状态时，细胞内外K＋和Na＋的分布特征是( )
A．细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内
B．细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内
C．细胞外K＋浓度高于细胞内，Na＋相反
D．细胞外K＋浓度低于细胞内，Na＋相反
解析：选D。神经细胞内K＋浓度明显高于细胞外，而神经细胞内Na＋浓度比细胞外低，D符合题意。
3．针刺手指产生缩手反射。在该反射过程中，一个神经元的结构及其在某时刻的电位如下图所示。
下列关于该过程的叙述，错误的是( )
A．①处产生的动作电位沿神经纤维传播时，波幅一直稳定不变
B．②处产生的神经冲动，只能沿着神经纤维向右侧传播出去
C．④处动作电位的峰值与细胞外Na＋浓度有关
D．此刻①处Na＋内流，②处K＋外流，且两者均不需要消耗能量
解析：选D。动作电位沿神经纤维传导时，其电位变化总是一样的，不会随传导距离的增加而衰减，A正确；反射弧中，兴奋在神经纤维上的传导是单向的，由轴突传导到轴突末梢，故②处产生的神经冲动，只能沿着神经纤维向右传播出去，B正确；④处动作电位的产生与Na＋内流(方式为协助扩散)有关，故其峰值与细胞外Na＋浓度有关，C正确；根据题图可知，该神经元的胞体接收上一个神经元传递来的信号，兴奋传递的方向为③→④，则①处K＋外流，恢复静息电位，②处Na＋内流，产生动作电位，D错误。
4．下图所示为神经细胞膜上与动作电位和静息电位有关的三种转运蛋白，其中①②蛋白只有接受特定刺激才会开放，③蛋白一直开放。下列叙述错误的是( )
A．甲侧为细胞外侧，其Na＋浓度高于乙侧
B．膜两侧K＋浓度梯度的形成与③有关
C．若②开放受阻，则静息电位的恢复受影响
D．相邻部位膜电位变化可引起①开放
解析：选B。由题图中①(Na＋通道)和②(K＋通道)中离子的运输方向可知，甲侧为细胞外侧，神经细胞膜外Na＋浓度高于膜内(乙侧)，A正确；神经细胞膜内K＋浓度高于膜外，而③运输K＋的方向是由膜内→膜外，因此膜两侧K＋浓度梯度的形成与③无关，B错误；若②开放受阻，则K＋外流受阻，即静息电位的恢复受影响，C正确；当某处相邻部位的膜电位处于内正外负的状态时，会与该处(膜电位处于内负外正的状态)之间形成局部电流，这个局部电流会刺激该处细胞膜，使①开放，形成动作电位，D正确。
5．(2025·湖南娄底高二期末)若电刺激神经纤维的某一位置，可检测到一次电位变化，如图1、图2中的正常曲线所示。若在某一时刻(处理点)，利用不同的处理方式使神经纤维上膜电位发生不同的变化，如图1、图2中的虚线所示。下列关于处理方式的分析，正确的是( )
A．图1利用某种药物阻断Na＋通道运输Na＋
B．图1利用某种药物打开Cl－通道使Cl－内流
C．图2利用某种药物阻断K＋通道运输K＋
D．图2将神经纤维置于稍低浓度的Na＋溶液中
解析：选C。若利用某种药物阻断Na＋通道运输Na＋，会导致膜外Na＋不能内流，与题图1虚线不符，A错误；若利用某种药物打开Cl－通道使Cl－内流，仅会使膜两侧静息电位绝对值变大，不会影响动作电位，与题图1虚线不符，B错误；若利用某种药物阻断K＋通道运输K＋，膜内K＋不能外流，故产生动作电位后不能恢复静息电位，对应题图2中的虚线，C正确；若将神经纤维置于稍低浓度的Na＋溶液中，Na＋内流量减少，导致形成的动作电位峰值变小，与题图2虚线不符，D错误。
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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
[课标要求]
1．阐述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。
考点
考点 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__________的形式沿着神经纤维传导的，这种__________也叫神经冲动。
电信号
电信号
2．兴奋在神经纤维上的传导
K＋
内负外正
Na＋
内正外负
内
3．兴奋在神经纤维上传导的双向性和单向性
(1)双向传导：在实验室条件下，刺激离体神经纤维上除端点以外的任一点，所产生的神经冲动均可沿着______________向两侧同时传导。
(2)单向传导：在正常____________内正常生理情况下，兴奋在神经纤维上的传导是单向的，因为刺激总是来自感受器。
神经纤维
生物体
(1)兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na＋大量内流。( )
(2)动作电位形成过程中Na＋内流的方式是主动运输。( )
动作电位形成过程中Na＋内流的方式是协助扩散。
(3)产生和维持神经细胞静息电位主要与K＋有关。( )
(4)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。
( )
在完成反射活动的过程中，兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
√
×
√
×
[探究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(如下图所示)。
(1)实验过程
(2)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。
神经表面各处电位相等
负电位
向左(a)
正电位
向右(b)
正电位
电信号(神经冲动)
[探究2] 结合材料探究静息电位和动作电位的产生原因。
资料1：神经细胞内外部分离子浓度。
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
资料2：1942年，美国科学家发现当细胞外K＋浓度升高时，静息电位减小；当细胞外K＋浓度等于细胞内K＋浓度时，静息电位为0；继续升高细胞外K＋浓度会逆转静息电位。
资料3：1949年，科学家用不含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。
资料4：1951年和1950年剑桥大学和哥伦比亚大学的科学家分别用同位素(42K、24Na)验证了K＋和Na＋的分布，并证明动作电位时Na＋内流。
(1)据资料1、2可知，静息电位形成的原因是________向膜________(填“内”或“外”)跨膜运输，跨膜运输的方式是________。
(2)据资料1、3、4可知，动作电位形成的原因是________向膜________(填“内”或“外”)跨膜运输，跨膜运输的方式是________。
K＋
外
协助扩散
Na＋
内
协助扩散
[探究3] 图甲表示某离体神经纤维局部放大后膜内外电荷的分布情况。图乙表示膜电位变化规律。
(1)图甲中b为刺激点，该处膜电位发生的变化是___________________________。
(2)分段分析图乙中电位变化情况：
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。
由外正内负变为外负内正
静息电位
K＋外流
动作电位
Na＋内流
协助扩散
(3)静息电位和动作电位形成之后，细胞内外的K＋和Na＋的浓度大小分别是____________________________________________________________
_____________________________________________________。
静息电位形成之后，细胞内K＋浓度仍然大于细胞外；动作电位形成之后，细胞外Na＋的浓度仍然大于细胞内
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.分析静息电位和动作电位产生的离子机制
(1)极化：细胞在静息状态下，K＋通道开放，K＋大量外流，形成膜外为正电位、膜内为负电位的电位差，形成静息电位，此时细胞膜的状态称为“极化”。
(2)去极化：当细胞受到适宜的刺激，细胞膜上Na＋通道打开，Na＋大量内流，形成膜外为负电位、膜内为正电位的电位变化，此过程为“去极化”。
(3)复极化：去极化到达膜电位最大值时，Na＋通道关闭，K＋通过K＋通道大量外流，膜两侧电位又转变为外正内负，即为“复极化”。
1．(教材P28 图2－7改编)下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区域，下列相关说法错误的是( )
A.局部电流的刺激会使相邻未兴奋部位Na＋通道蛋白空间结构改变
B．在膝跳反射中，兴奋传导的方向为B→A或B→C
C．细胞膜内外K＋、Na＋分布不均匀是神经纤维兴奋传导的基础
D．B为兴奋区，恢复为静息电位与K＋外流有关
√
解析：未兴奋部位受到局部电流刺激时，Na＋通道蛋白空间结构改变，引起Na＋内流，产生兴奋，A正确；在反射弧中，兴奋由感受器传向效应器，即单向传导，B错误；细胞膜内外K＋、Na＋分布不均匀才会产生静息电位和动作电位，是神经纤维兴奋传导的基础，C正确；B区域电位内正外负，为兴奋区，静息电位的恢复与K＋通道打开，K＋外流有关，D正确。
2．关于静息电位的测量和动作电位的变化，下列说法错误的是( )
A．图1测量的是静息电位，需要将电流计的两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
B．图2中A点表示膜内电位比膜外电位低60 mV
C．图2中C点的高低与膜外的钠离子浓度呈正相关
D．图2中DE段处于静息状态，出现该段的原因是钾离子外流
√
解析：静息电位是静息状态时膜内外的电位差，测量时要将电流计的两极分别放置在膜的内侧和外侧，A正确；题图2中A点显示静息电位的读数是－60，膜外以0作为参照，说明膜内电位比膜外电位低60 mV，B正确；题图2中C点(动作电位峰值)的形成原因是钠离子内流，膜外钠离子浓度越高，内流量越大，C点(动作电位峰值)越高，C正确；题图2中DE段出现的原因是钾离子内流，钠离子外流，D错误。
细胞外液中Na＋、K＋浓度改变对膜电位的影响
项目 静息电位绝对值 动作电位峰值
Na＋增加 不变 增大
Na＋减少 不变 变小
K＋增加 变小 不变
K＋减少 增大 不变
【知识框架】
随堂 效果检测
023
1．(教材P27 图2－6改编)若在图甲所示神经的右侧给予一适当的刺激，则电流表指针偏转的顺序依次是( )
A．②→①→②→③→②
B．②→③→②→①→②
C．③→②→①→②→③
D．③→②→①→③→②
√
解析：刺激产生的神经冲动传至b点前，a点和b点都为静息电位，电流表指针偏转情况为图②所示；当神经冲动由右向左传导至b点时，b点出现动作电位，a点为静息电位，电流表指针偏转情况为图①所示；紧接着b点恢复为静息电位，a、b两点电位相同，此时电流表指针偏转情况为图②所示；神经冲动继续向左传导，当神经冲动传导到a点时，a点出现动作电位，b点为静息电位，则指针偏转情况为图③所示；之后a点恢复静息电位，a、b两点电位相同，指针偏转情况为图②所示。综上所述，电流表指针偏转的顺序是②→①→②→③→②，故选A。
2．神经细胞处于静息状态时，细胞内外K＋和Na＋的分布特征是( )
A．细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内
B．细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内
C．细胞外K＋浓度高于细胞内，Na＋相反
D．细胞外K＋浓度低于细胞内，Na＋相反
解析：神经细胞内K＋浓度明显高于细胞外，而神经细胞内Na＋浓度比细胞外低，D符合题意。
√
3．针刺手指产生缩手反射。在该反射过程中，一个神经元的结构及其在某时刻的电位如下图所示。
下列关于该过程的叙述，错误的是( )
A．①处产生的动作电位沿神经纤维传播时，波幅一直稳定不变
B．②处产生的神经冲动，只能沿着神经纤维向右侧传播出去
C．④处动作电位的峰值与细胞外Na＋浓度有关
D．此刻①处Na＋内流，②处K＋外流，且两者均不需要消耗能量
√
解析：动作电位沿神经纤维传导时，其电位变化总是一样的，不会随传导距离的增加而衰减，A正确；反射弧中，兴奋在神经纤维上的传导是单向的，由轴突传导到轴突末梢，故②处产生的神经冲动，只能沿着神经纤维向右传播出去，B正确；④处动作电位的产生与Na＋内流(方式为协助扩散)有关，故其峰值与细胞外Na＋浓度有关，C正确；根据题图可知，该神经元的胞体接收上一个神经元传递来的信号，兴奋传递的方向为③→④，则①处K＋外流，恢复静息电位，②处Na＋内流，产生动作电位，D错误。
4．下图所示为神经细胞膜上与动作电位和静息电位有关的三种转运蛋白，其中①②蛋白只有接受特定刺激才会开放，③蛋白一直开放。下列叙述错误的是( )
A．甲侧为细胞外侧，其Na＋浓度高于乙侧
B．膜两侧K＋浓度梯度的形成与③有关
C．若②开放受阻，则静息电位的恢复受影响
D．相邻部位膜电位变化可引起①开放
√
解析：由题图中①(Na＋通道)和②(K＋通道)中离子的运输方向可知，甲侧为细胞外侧，神经细胞膜外Na＋浓度高于膜内(乙侧)，A正确；神经细胞膜内K＋浓度高于膜外，而③运输K＋的方向是由膜内→膜外，因此膜两侧K＋浓度梯度的形成与③无关，B错误；若②开放受阻，则K＋外流受阻，即静息电位的恢复受影响，C正确；当某处相邻部位的膜电位处于内正外负的状态时，会与该处(膜电位处于内负外正的状态)之间形成局部电流，这个局部电流会刺激该处细胞膜，使①开放，形成动作电位，D正确。
5．(2025·湖南娄底高二期末)若电刺激神经纤维的某一位置，可检测到一次电位变化，如图1、图2中的正常曲线所示。若在某一时刻(处理点)，利用不同的处理方式使神经纤维上膜电位发生不同的变化，如图1、图2中的虚线所示。下列关于处理方式的分析，正确的是( )
A．图1利用某种药物阻断Na＋通道运输Na＋
B．图1利用某种药物打开Cl－通道使Cl－内流
C．图2利用某种药物阻断K＋通道运输K＋
D．图2将神经纤维置于稍低浓度的Na＋溶液中
√
解析：若利用某种药物阻断Na＋通道运输Na＋，会导致膜外Na＋不能内流，与题图1虚线不符，A错误；若利用某种药物打开Cl－通道使Cl－内流，仅会使膜两侧静息电位绝对值变大，不会影响动作电位，与题图1虚线不符，B错误；若利用某种药物阻断K＋通道运输K＋，膜内K＋不能外流，故产生动作电位后不能恢复静息电位，对应题图2中的虚线，C正确；若将神经纤维置于稍低浓度的Na＋溶液中，Na＋内流量减少，导致形成的动作电位峰值变小，与题图2虚线不符，D错误。
