备课素材：如何理解阈电位--高二上学期生物人教版选择性必修1.docx

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1、如何理解阈电位动作电位是高中生物学选择性必修一的重点，也是难点。动作电位的产生需要有阈上刺激。假如不是阈上刺激而是阈下刺激（刺激强度在阈强度之下），则不能引起神经兴奋。但如果两个阈下刺激相继作用，当间隔时间和刺激强度合适时，却可引起兴奋。这说明第一个阈下刺激提高了神经的兴奋性，所以相继的第二个阈下刺激成了有效刺激，引起了神经兴奋。如何理解阈电位？阈上刺激、阈下刺激与动作电位有什么关系？1阈电位和神经纤维的兴奋性（1）阈电位和阈电位的值当细胞受到一次阈刺激或阈上刺激时，受刺激细胞膜上Na+通道少量开放，出现Na+少量内流，使膜的静息电位值减小而发生去极化。当去极化进行到某一临界值时，由于Na+通

2、道的电压依从性，引起Na+通道大量激活、开放，导致Na+迅速大量内流而爆发动作电位。这个足以使膜上Na+通道突然大量开放的临界膜电位值，称为阈电位。阈电位的值比静息电位约小10mV20mV。如神经纤维的静息电位是70mV，其阈电位约为55mV。任何刺激只要能使膜从静息电位去极化到阈电位，便能触发动作电位，引起兴奋。（2）阈电位和兴奋性的关系从电生理的角度来看，兴奋是指动作电位的产生过程，而兴奋性则是细胞受刺激时产生动作电位的能力。兴奋性的基础是静息电位，所以静息电位值或静息电位与阈电位的距离大小，可影响细胞的兴奋性。如两者距离增大，细胞的兴奋性下降。如果外界的K+浓度增大，影响了K+外流，静息

3、电位的绝对值减小，兴奋性增强。达到阈电位的刺激强度就是阈强度，阈强度是指阈刺激一般将引起组织发生反应的最小刺激强度（具有足够的、恒定的持续时间）称为阈强度或强度阈值。阈强度是衡量组织兴奋性高低的指标。2.动作电位的形成和特点细胞膜两侧存在离子浓度差，细胞膜内钾离子浓度高于细胞膜外，而细胞外钠离子、钙离子、氯离子高于细胞内，这种浓度差的维持依靠离子泵的主动转运。（1）动作电位形成原理细胞膜在不同状态下对不同离子的通透性不同，例如，安静时主要允许钾离子通透，而去极化到阈电位水平时又主要允许钠离子通透。当可兴奋组织或细胞受阈刺激或阈上刺激，膜上的钠离子通道会打开，钠离子进入细胞。钠离子通道的打开，存

4、在一个阈值。在电位差达到阈电位50mV前，钠离子通道打开的相对慢些，一旦过了-50mV这个界限，钠离子进入细胞就真是一泻千里般了。当细胞内变成带正电时，对钠离子的进入就会产生阻力，而此时细胞外的钠离子还是比细胞内多，钠离子顶着阻力继续进入细胞。当细胞内的正电荷钠离子的排出力与钠离子浓度差产生的进入力相等时，钠离子进入停止，钠离子通道关闭，这就是峰值状态（通常意义的动作电位主要指峰电位）。就在钠离子通道全面开放的时候，钾离子通道开启的数量也在悄悄地增加。钠离子内流带来的效果正在逐渐被逆转。而这逆转的趋势更因为钠-钾泵活动的增强而变得更加激进。钠钾泵，其实是一种ATP酶，消耗一分子ATP，泵入细胞

5、2个钾离子，泵出细胞3个钠离子。在它的作用下，静息电位逐渐被重新构建。（2）动作电位形成特点“全或无”：只有阈刺激或阈上刺激才能引起动作电位。动作电位过程中膜电位的去极化是由钠通道开放所致，因此刺激引起膜去极化，只是使膜电位从静息电位达到阈电位水平，而与动作电位的最终水平无关。因此，阈刺激与任何强度的阈上刺激引起的动作电位水平是相同的，这就被称之为“全或无”。不能叠加：因为动作电位具有“全或无”的特性，因此动作电位不可能产生任何意义上的叠加或总和。（阈电位下的小电位可以叠加，达到一定阈值后会引发动作电位）不衰减性传导：在细胞膜上任意一点产生动作电位，那整个细胞膜都会经历一次完全相同的动作电位，

6、其形状与幅度均不发生变化。3.兴奋性阈下刺激的总和单个阈下刺激是不能引起动作电位的，但单个阈下刺激并不是对膜毫无影响，它可使受刺激局部细胞膜的少量Na+通道激活，膜对Na+的通透性轻度增加，少量Na+内流或直接的电刺激使静息电位有所减小。由于这种电变化较小，不能产生动作电位，只局限在受刺激局部，称为局部反应或局部兴奋。但它可使膜电位距离阈电位的差值减小，如果这时膜再受到刺激，就比较容易达到阈电位而发生兴奋。因此，局部反应可以提高细胞膜的兴奋性。局部反应随刺激的增强而增大；局限于受刺激的局部，以电紧张的方式向临近细胞膜扩布；局部反应没有不应期，能持续短暂时间；几个阈下刺激所引起的局部反应可以互相

7、叠加，称为总和。如果在细胞膜的同一部位先后给予两个阈下刺激，当第一个阈下刺激引起的局部反应尚未消失前，紧接着给予第二个阈下刺激，所引起的局部反应可与第一个局部反应叠加起来，这种局部反应的总和，称为时间总和。如果在细胞膜相邻的两个部位同时分别给予阈下刺激，这两个相邻的局部反应也可以叠加起来，这种局部反应的总和，称为空间总和。当局部反应经过总和使静息电位减小到阈电位时，细胞膜便可产生一次动作电位。例1、神经细胞间兴奋的传递依赖突触，图1所示为多个神经元之间联系示意图，为研究神经元之间的相互作用，分别用同强度的电刺激进行实验：、单次电刺激B，、连续电刺激B，、单次电刺激C，用微电极分别记录A神经元的

8、电位变化表现如图2。下列分析错误的是（ ）注：阈电位是能引起动作电位的临界电位值。A静息电位的数值是以细胞膜外侧为参照，并将该侧电位值定义为0mvB由可知，刺激强度过低不能使神经元A产生动作电位C由可知，在同一部位连续给予多个阈下刺激可以产生叠加效应D由可知，神经元A电位的形成与神经元B释放神经递质的量不足有关解析：分析图1，CB之间存在突触，AB之间存在突触，A神经元上连接着微电极，可检测电位变化。分析图2，单次刺激B，膜电位发生了变化，静息电位差值变小，但没有形成外负内正的动作电位，说明刺激强度在阈值之下；连续刺激B，形成了外负内正的动作电位，说明连续的阈下刺激可在突触后膜叠加；单次刺激C

9、，静息电位差值变大，说明C释放的是抑制性神经递质。静息电位的数值是以细胞膜外侧0mv作为参照，因此静息时膜内比膜外低为负电位，A正确；由可知，单次电刺激B，电位峰值依然低于0，说明刺激强度过低不能使神经元A产生动作电位，B正确；由可知，连续电刺激B，神经元A产生动作电位，结合、可说明在同一部位连续给予多个阈下刺激可以产生叠加效应，C正确；由可知，神经元A电位低于静息电位的70mv，原因是神经元C释放的是抑制性神经递质，而不是神经元B，D错误。故答案为D。例2神经突触后膜的小电位可叠加，达到一定阈值后会引发动作电位。某研究小组为验证此现象，进行了以下四组实验（如图）。（说明：实验条件适宜，实验过

10、程中材料保持正常活性；每次刺激强度适宜且相同）给A连续两个刺激（间隔稍长）；给A连续两个刺激（间隔很短）；给B一个刺激，（间隔稍长）再同时给A、B一个刺激；给A、B交替连续多个刺激（间隔很短）。记录每组实验中的突触后膜电位变化，只有产生动作电位。请回答：（1）实验预测：参照，将的突触后膜电位变化画在以下坐标系中。（2）实验分析：中突触后膜小电位 （能/不能）传播，小电位叠加是因为突触前膜释放的 累加作用于突触后膜，主要引起 离子通道开放增多，导致电位变化增大。（3）若刺激神经元的C处， （能/不能）在A、B上测到电位变化。答案：（1）（2）不能 乙酰胆碱（神经递质） 钠（3）不能解析：本题考查

11、兴奋的产生、传导和传递的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力，能从题目中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力。（1）结合题干信息，单独用间隔时间较长的刺激，不能产生动作电位，只能产生微小的电位变化；单独用间隔较短的两个刺激仍然不能产生动作电位，只是产生稍微较大的电位变化；若用交替连续的间隔较短多个刺激，则会产生明显的动作电位，由于动作电位与静息电位相比，电位会发生明显的逆转，所以绘制图示如答案中蓝色线条的变化。（2）突触后膜电位必须是动作电位才能传播，所以中突触后膜小电位不能传播。小电位能叠加是由于每个突触前膜释放的神经递质（如乙酰胆碱）累加作用在突触后膜上，引起突触后膜上钠离子通道打开增多，导致电位变化增大。（3）由于兴奋在突触处只能由前膜释放递质然后作用于后膜，不能反过来传递，所以刺激突触后膜C处，不能在突触前膜所在的小体上测到电位变化。学科网（北京）股份有限公司