2.3 神经冲动的产生和传导-【课件通】2023-2024学年高二生物同步优选课件（人教版2019选择性必修1）

问题探讨 赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界田径比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑 1．从运动员听到枪响到作出起跑的反应，信号的传导经过了哪些结构？ 耳蜗（感受器）、传入神经（听觉神经）、神经中枢（大脑皮层－脊髓）、传出神经、效应器（传出神经末梢及其支配的肌肉）。 2．短跑比赛规则关于“抢跑”规定的科学依据是什么？ 人类从听到声音到作出反应起跑需要经过反射弧的各个结构，完成这一反射活动所需的时间至少需要0.1s。 神经中枢 中枢神经系统 外周神经系统 效应器 感受器 传入神经 传出神经 江西生物组 东东老师 学习目标： 1．阐明兴奋在神经纤维上的产生及传导机制。 2．说明突触传递的过程及特点。 3．说明滥用兴奋剂、吸食毒品的危害，自觉拒绝毒品并向他人宣传毒品的危害。 第2章 神经调节 第3节 神经冲动的产生和传导 01 兴奋在神经纤维上的传导 意大利 医生、生理学家 伽尔瓦尼（L.Galvani） 蛙坐骨神经-腓肠肌标本 两种金属导体在蛙的肌肉和神经之间建立回路，肌肉会收缩；使用蛙坐骨神经-腓肠肌标本进行“无金属收缩实验”，验证生物存在电信号。 坐骨神经 腓肠肌 4 01 兴奋在神经纤维上以电信号传导 刺激 a b + + ① ② ③ a b - + a b + - a b + + ④ 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（neural impulse）。（教材P27） 思 考 电信号是如何产生的？ “生物电”发生的膜学说 5 01 兴奋在神经纤维上以电信号传导 细胞类型 细胞内浓度（mmol/L） 细胞外浓度（mmol/L） Na+ K+ Na+ K+ 枪乌贼神经元轴突 50 400 460 10 蛙神经元 15 120 120 1.5 哺乳动物肌肉细胞 10 140 150 4 静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度 Na+浓度：神经细胞外的浓度高于细胞内 K +浓度：神经细胞外的浓度低于细胞内 思考：静息时膜内外离子浓度差形成的原因？ 6 01 兴奋在神经纤维上以电信号传导 K +通道 Na-K 泵 “生物电”发生的膜学说：生物膜具有选择透过性，神经兴奋的产生可能是细胞膜调节K+或者其他离子的透过性，进而调节细胞膜两侧电位差引发的。 插入枪乌贼轴突的微电极 赫胥黎、霍奇金确认静息电位实验装置图 0 mV -45 mV 电极刺穿细胞膜前 电极刺穿细胞膜后 霍奇金 Alan Hodgkin 赫胥黎 Andrew Huxley 插入枪乌贼轴突的微电极局部放大图片可见微电极内部中空，充满生理盐水。“膜学说”：静息时细胞膜只对 K+有通透性。由于带正电荷的 K+顺浓度差向细胞外扩散，相应的负电荷仍留在细胞内，形成了 “外正内负“ 的静息电位。神经受到刺激兴奋时，细胞膜对所有离子都通透，膜两侧电位差瞬间消失形成兴奋。如果“膜学说”成立，赫胥黎和霍奇金在刺激枪乌贼轴突后，应观察到怎样的电位变化？ 7 霍奇金和赫胥黎记录枪乌贼动作电位 兴奋的形成依赖于Na+内流和K +外流。 动作电位发生时细胞膜内电位迅速升高由Na+内流决定。 Na+由细胞外向细胞内的大量内流决定细胞膜内的电位变化，并导致膜内电位为正。 动作电位恢复为静息电位时， K +外流具有关键作用。 霍奇金 Alan Hodgkin 赫胥黎 Andrew Huxley 埃克尔斯 John Eccles 1963年因在动作电位发生机制得诺贝尔生理学与医学奖 霍奇金-赫胥黎方程 左图是赫胥黎和霍奇金记录的给予刺激后枪乌贼轴突的电位变化。那么，记录的枪乌贼动作电位符合“膜学说”吗？我们可以观察到，轴突兴奋的时候，电位变化的幅度大大超过了零电位而达到了+30-50 mV。 那么，轴突兴奋的时候是如何形成正电位的呢？ 按照“膜学说”的观点，如果仅仅有K+的外流，不会出现细胞膜内正电位。在赫胥黎和霍奇金进一步研究并在1952年发表的论文指出了动作电位形成的原理。 1963年，霍奇金和赫胥黎因在动作电位发生机制上的卓越工作与另一位神经生理学家埃克尔斯共同过得诺贝尔生理学与医学奖。生物电现象和动作电位发生机制的发现很大程度上依赖于研究手段的不断深入和更新，电流计可以帮助我们直接观察和记录点活动；微电极技术和后续电压钳和膜片钳技术的发展使我们能够在维持神经轴突活性的同时将电极插入细胞膜内，在细胞水平上帮助我们认识生物电现象的本质。枪乌贼粗大神经元轴突的发现则为我们提供了理想的实验材料。技术的不断迭代和发展帮助我们不断深化对生物学的本质认知，距离破解生物的奥秘越来越近。科学发展的最高境界是使用数学语言来表达自然的本质