2.3 神经冲动的产生和传导课件-2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修1

问题探讨 短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。 讨论 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？ 经过了耳（感受器）、传入神经（听觉神经）、神经中枢、传出神经、效应器（传出神经末梢及其支配的肌肉）等结构。 2．短跑比赛规则中关于“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。 第2章 神经调节 第3节 神经冲动的产生和传导 一、兴奋在神经纤维上的传导 电流表 坐骨神经 神经纤维 一、兴奋在神经纤维上的传导 （1）传导方式 + + a b 未受刺激时 - + a b 受刺激时 左侧 刺激 + - a b 传导时 + + a b 恢复时 神经表面电位差的实验示意图 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。 一、兴奋在神经纤维上的传导 （1）传导方式：电信号（神经冲动） （2）传导过程： 静息状态 兴奋状态 思考：为什么静息状态时膜外是正电位，而兴奋状态时膜外是负电位呢？ 静息状态 兴奋状态 一、兴奋在神经纤维上的传导 ⑴传导方式 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。 ⑵传导过程 + + a b 静息时 - + a b 刺激时 左侧 刺激 + - a b 传递时 + + a b 恢复时 神经表面电位差的实验示意图 未受刺激时——静息电位： 由K+外流来维持，使膜两侧电位为内负外正。 Na+ Na+ ＞ K+ K+ ＞ K+ + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - 受刺激时——动作电位： 由Na+内流来维持，使膜两侧电位为内正外负。 Na+ + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + + + - - - + + + - - - Na+ 兴奋传导方向 协助扩散 协助扩散 受刺激时——动作电位： 由Na+内流来维持，使膜两侧电位为内正外负。 Na+ + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - Na+ 兴奋传导方向 + + + - - - + + + - - - 例题： 1．下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．图中兴奋部位是乙和丙 B．图中弧形箭头最可能表示局部电流方向 C．图中兴奋传导的方向是丙→甲→乙 D．兴奋传导方向与局部电流方向一致 B + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - 甲 乙 丙 技巧点拨：若刺激离体神经纤维的一端，产生的兴奋只能在神经纤维上单向传导； 若刺激离体神经纤维的中部，产生的兴奋可以向两端双向传导 练一练 2．将完好的某动物神经元浸泡在任氏液（模拟细胞外液）中进行实验，甲、乙为神经元膜外侧的两个位置，如下图所示。以下说法正确的是（ ） A．静息电位状态，可测得甲、乙两处的电位不同 B．静息电位状态，与任氏液相比，细胞内Na+浓度高 C．乙处兴奋时，膜两侧的电位表现为外正内负 D．若阻断Na+内流，刺激神经元后，甲、乙不能产生兴奋 D 技巧方法 兴奋传导与电流计指针偏转问题分析 （1）在神经纤维上 ①刺激a点， ②刺激c点(bc＝cd)， b点先兴奋，d点后兴奋，电流计发生两次方向相反的偏转。 b点和d点同时兴奋，电流计不发生偏转。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 动作电位的产生及恢复 测量方法 电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧。 + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - 0 以细胞外作为0点 电位差计算：膜内-膜外 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 [应用示例] (2021·湖北孝感开学考试)如图表示神经纤维在离体培养条件下，受到刺激时产生动作电位及恢复过程中的电位变化，有关分析错误的是(　　) D A.AB段神经纤维处于静息状态 B.BD段是产生动作电位的过程 C.若增加培养液中的Na＋浓度，则D点将上移 D.AB段和BD段分别是K＋外流和Na＋外流的结果 目录 /////// 素养提升 1.兴奋在神经纤维上的传导 [对点小练] (2021·河南许昌月考)果蝇的某种突变体因动作电位异常而发生惊厥。如图表示两种果蝇的动作电位。据图分析，突变体果蝇神经细胞膜异常的是(　　) C A.钠离子通道和恢复静息电位的过程 B.钠离子通道和产生动作电位的过程 C.钾离子通道和恢复静息电位的过程 D.钾离子通道和产生动作电位的过程 目录 /////// 素养提升 1.兴奋在神经纤维上的传导 [典例2] (2021·浙江宁波期中)将一灵敏电流计的电极置于蛙离体坐骨神经腓肠肌的神经上(如图1)，在①处给予一适宜强度的刺激，测得的电位变化如图2所示。若在②处给予同等强度的刺激，测得的电位变化是(　　) B 17 兴奋在神经元之间如何传递呢？ 根据下列证据猜测：兴奋在神经元之间会以什么形式传递？ 1. 兴奋在反射弧上是单向传递的 2. 兴奋在神经元之间的传递速度比在神经纤维上的传导速度慢 3. 化学药物也可以引起效应器兴奋或抑制 推测：某种化学物质 如何验证这种推测？ 科学思维训练 推断假说与预期 取两个蛙的心脏（A和B，保持活性）置于成分相同的营养液中，A有某副交感神经支配，B没有该神经支配；刺激该神经， A心脏的跳动减慢；从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中（如图），B心脏跳动也减慢。 假说：支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心跳减慢。 实验预期：从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中，B心脏的跳动减慢。 这种化学物质是什么呢？ 资料：1936年，科学家证明，刺激脊椎动物骨骼肌的运动神经可引起乙酰胆碱的释放。将乙酰胆碱注入动脉，可引起肌纤维大幅度同步收缩。用电生理技术记录到刺激运动神经轴突后引起肌纤维膜电位的变化，并且证明施加乙酰胆碱可模拟该变化。这些实验都有助于明确建立神经-肌肉突触处是化学性传递这一观点。1951年，科学家又证实了许多中枢神经系统的神经元之间也是利用化学递质传递信息的。 乙酰胆碱就是一种化学物质 把这类在神经元之间或神经元与肌肉细胞、腺体细胞之间传递信息的化学物质叫做神经递质 二、兴奋在神经元之间传递 1、突触种类： 突触小体：神经元的轴突末梢经过多次分支，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫做突触小体。 轴突—细胞体 轴突—树突 二、兴奋在神经元之间传递 二、兴奋在神经元之间的传递 2.突触的结构 突触前膜 突触间隙 突触后膜 突触小泡 3.传递过程 轴突 二、兴奋在神经元之间的传递 3.传递过程：①轴突末梢传来神经冲动→突触小泡→突触前膜→通过胞吐释放神经递质到突触间隙→扩散到突触后膜上的特异性受体→突触后膜电位变化 ②特点：单向传递 资料：膝跳反射中小腿前伸的动作需要两组肌肉的协调配合，除教材中所示的控制股四头肌的收缩外，还需控制股二头肌使其属于舒张状态。这是由传入神经的分支通过一个抑制性中间神经元实现的。 结合资料思考：神经递质作用于突触后膜后，突触后膜只能兴奋么？ 神经递质发挥作用以后的命运如何？ 也可能会抑制 二、兴奋在神经元之间的传递 ③神经递质：起作用后会与受体分开，并迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用。 有关神经递质的其余信息： 合成：与____________有关，合成后储存在突触小泡中。 种类：分为兴奋性神经递质（最常见的有乙酰胆碱）和抑制性神经递质（最常见的有甘氨酸）。 作用：引起下一个神经元_______或_______。 ④突触延搁：由于突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换，因此兴奋传递的速度比在神经纤维上传导要慢。 高尔基体 兴奋 抑制 持续兴奋-肌肉僵直 持续抑制-肌肉松弛 （电信号-化学信号-电信号） 二、兴奋在神经元之间的传递 ⑤神经元与肌肉或某些腺体细胞之间也是通过突触联系的，神经元释放的神经递质可以作用于这些肌肉细胞或腺细胞，引起肌肉的收缩或腺体的分泌。 膜电位变化 收缩 肌肉 分泌 腺 兴奋在神经纤维上的传导与在神经元之间的传递的比较 项目 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递 方式 _____________ ___________ 信号变化 刺激→电信号 ___信号→_____信号→___信号 速度 传导快 传导慢 方向 在离体的神经纤维上___向传导 _____向传递 在反射弧中的路径 － 轴突→下一个神经元的树突或细胞体 神经递质 电信号（神经冲动） 单 双 电 电 化学 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害（P30） 兴奋剂：原指能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。 毒品：指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺（冰毒）、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。 合成 释放 酶的活性 兴奋剂和毒品大多是通过突触来起作用的，从而对神经系统产生影响。它们会对人体健康带来极大的危害。 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 请观看视频并回答教材问题： ⑶我国的禁毒工作 2008年，《中华人民共和国禁毒法》正式施行。该法明确指出，禁毒是全社会的共同责任。 禁毒工作实行以预防为主，综合治理，禁种、禁制、禁贩、禁吸并举的方针。参与制毒、贩毒或引诱他人吸毒，都会受到法律的严惩。 技巧方法 兴奋传导与电流计指针偏转问题分析 （1）在神经纤维上 ①刺激a点， ②刺激c点(bc＝cd)， b点先兴奋，d点后兴奋，电流计发生两次方向相反的偏转。 b点和d点同时兴奋，电流计不发生偏转。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 （2）在神经元之间 ①刺激b点, ②刺激c点， 由于兴奋在突触部位的传递速度小于在神经纤维上的传导速度，a点先兴奋，d点后兴奋，电流计指针发生两次方向相反的偏转。 兴奋不能传至a点，a点不兴奋，d点可兴奋，电流计指针只发生一次偏转。 兴奋传导与电流计指针偏转问题分析 33 练一练 3．下图甲为人体反射弧局部组成示意图，图乙为图甲中X的显微结构示意图。在A处给予适宜强度的有效刺激，肌肉收缩；在B处给予相同刺激，肌肉不收缩。请据图回答问题。 ⑴图甲中结构X为______。图乙中③为__________，一般由__________（细胞器）形成。 ⑵图甲中，若在B处给予刺激，当兴奋抵达X时，④处发生的信号变化是_____________。若结构X处释放的神经递质为甘氨酸，甘氨酸与分布在__________上的受体结合，使下一个神经元发生______。释放到突触间隙的甘氨酸可通过主动运输进入突触前神经元再利用，需要④上__________的协助。 ⑶上述过程体现细胞膜具有__________________和_____________________的功能。 ⑷图乙中没有体现的内环境的构成部分是____________。 突触 突触小泡 高尔基体 电信号→化学信号 突触后膜 抑制 载体蛋白 控制物质进出细胞 进行细胞间信息交流 血浆和淋巴 科学思维训练 推断假说与预期 有研究者提出一个问题：“当神经系统控制心脏活动时，在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号还是电信号呢？” 为了回答这一问题，科学家进行了如下实验。取两个蛙的心脏（A和B， 保持活性）置于成分相同的营养液中，A有某副交感神经支配，B没有该神经支配；刺激该神经，A心脏的跳动减慢；从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中（如图），B心脏跳动也减慢。 由此，科学家得出结论：该神经释放一种化学物质，这种物质可以使心跳变慢。 假说：支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心跳减慢。实验预期：从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中，B心脏的跳动减慢。 讨论：在进行这个实验时，科学家基于的假说是什么？实验预期是什么？ 练一练 4．枪乌贼的神经元是研究神经兴奋的好材料。研究表明，当改变神经元轴突外Na+浓度的时候，静息电位并不受影响，但动作电位的幅度会随着Na+浓度的降低而降低。 ⑴请对上述实验现象作出解释。 静息电位与神经元内的K+外流相关而与Na+无关，所以神经元轴突Na+浓度的改变并不影响静息电位。动作电位与神经元外的Na+内流相关，细胞外Na+浓度降低，细胞内外Na+浓度差变小，Na+内流减少，动作电位值下降。 ⑵如果要测定枪乌贼神经元的正常电位，应该在何种溶液中测定？为什么？ 要测定枪乌贼神经元的正常电位，应在Na+、K+浓度与内环境相同的环境中进行。因为体内的神经元处于内环境之中，其Na+、K+具有一定的浓度，要使测定的电位与体内的一致，也就必须将神经元放在Na+、K+浓度与体内相同的环境中。 bc段动作电位的形成过程：Na+（主要分布于细胞外）顺浓度梯度内流。 ①通道蛋白参与，不消耗能量（被动运输）； ②先少量内流，继而大量内流 拓展：动作电位的测量及动作电位曲线分析 1.测量方法 电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧。 2.动作电位曲线分析 + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - 0 ab段静息电位：K+（主要分布于细胞内）顺浓度梯度外流→内负外正。 ①通道蛋白参与，不消耗能量（被动运输）； ②K+外流达到平衡时，膜内K+浓度仍高于膜外 零电位：内外无电位差 cd段动作电位的形成过程：足量Na+内流至平衡，膜电位逆转→内正外负，d为动作电位峰值。 ①Na+内流至平衡时，膜外Na+浓度仍高于膜内； ②峰值大小（以及bd段斜率）与膜内外Na+的浓度差（Na+内流数量与速率）有关 de段静息电位的恢复：K+顺浓度梯度外流 （被动运输）。 ef段：①将此前内流的Na+泵出细胞，外流的K+泵入细胞，维持Na+浓度外高内低、K+浓度外低内高的状态； ②消耗ATP的主动运输 膜电位/mV 0 时间/ms a b c d e f 刺激 练一练 4．将枪乌贼的巨大轴突置于体内组织液的模拟环境中，下列分析错误的是（ ） A．减小模拟环境中Na+浓度，动作电位的峰值变小 B．电刺激枪乌贼巨大轴突，不一定会产生动作电位 C．若细胞膜对K+通透性变大，则静息电位的绝对值不变 D．增大模拟环境中K+浓度，静息电位的绝对徝变小 解析：减小模拟环境中Na+浓度，导致Na+的内流减少，进而引起动作电位的峰值变小，A正确；电刺激枪乌贼巨大轴突，当刺激达到一定强度时才会产生动作电位，B正确；若细胞膜对K+通透性变大，则K+外流增多，静息电位的绝对值会变大，C错误；增大模拟环境中K+浓度，K+外流减少，静息电位的绝对值变小，D正确。 C 练一练 5．下图表示神经纤维在离休培养条件下，受到刺激时产生动作电位及恢复静息状态过程中的电位变化。下列有关分析错误的是（ ） A．ab段神经纤维处于静息状态 B．bd段的形成主要是Na+外流的结果 C．若增加培养液中的Na+浓度，则d点将上移 D．若受到刺激后，导致Cl-内流，则c点将下移 解析：在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态，A正确；bd段产生了动作电位，主要是Na+内流的结果，B错误；若增加培养液中的Na+浓度，会使Na+内流的量增多，动作电位将增大，d点将上移，C正确；若受到刺激后，导致Cl-内流，则会抑制动作电位的产生，C 点将下移，D正确。 B +40 +20 0 -20 -40 -60 -80 刺激 阈电位 时间/ms 动作电位 a b c d 膜电位/mV $$