2.3 神经冲动的产生和传导-2024-2025学年高二生物同步备课课件（人教版2019选择性必修1）

神经冲动的产生和传导 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。 经过了感受器（耳）、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（传出神经末梢和它所支配的肌肉） 1. 运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了哪些结构？ 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。 2. 短跑比赛中判定运动员“抢跑”的依据是什么？ 兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？又是怎样传导的呢？ 1.兴奋在神经纤维上的传导 2.兴奋在神经元之间的传递 兴奋在神经纤维上的传导 有人做过如下实验：在蛙的坐骨神经上放置两个微电极，并将它们连接到一个电表上。刺激蛙神经一侧，同时记录电流大小和方向。 一、兴奋在神经纤维上的传导 a b + + ① ①静息时,电表 测出电位变化,说明神经 表面各处电位 。 没有 相等 ②在图示神经的左侧一端给予刺激时，靠近刺激端 的电极处(a处)先变为 电位，接着 。 恢复正电位 负 ③然后，另一电极(b处)变为 电位。 负 ④接着又 。 恢复为正电位 a b + + ② a b + + ③ a b + + ④ 说明：在神经系统中，兴奋是以_______的形式沿着神经纤维传导的。 电信号 这种电信号也叫做___________。 神经冲动 蛙的坐骨神经表面电位变化实验 一、兴奋在神经纤维上的传导 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 细胞外>细胞内 Na+： 细胞内>细胞外 比较：细胞内、外的Na+和K+的浓度，它们的分布有什么特点？ K+： 细胞外液中Na+浓度远高于细胞内液 细胞内液中的K+浓度远高于细胞外液 一、兴奋在神经纤维上的传导 在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态 原因： 膜外 膜内 K +通道 1. 静息电位的形成机制 - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + 一、兴奋在神经纤维上的传导 未受刺激时，膜主要对K+有通透性, 造成K+外流(k+通道开放,Na+通道关闭),使膜外阳离子浓度高于膜内。 由于细胞膜内外这种特异的离子分布特点,细胞膜两侧的电位表现为内负外正, 称为静息电位。 - - - - - - - - - + + + + + + + + + + - 膜外 膜内 2.动作电位的形成机制 Na +通道 + + + - - - 一、兴奋在神经纤维上的传导 原因： ①当神经纤维某一部位受到刺激时, 细胞膜对Na+的通透性增加(Na+通道开放),Na+内流, 膜内阳离子浓度高于膜外。 ②这个部位的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。 兴奋部位 末兴奋部位 局部电流 膜外: 未兴奋部位→兴奋部位 膜内: 兴奋部位→未兴奋部位 局部电流方向： 3. 局部电流的形成 兴奋部位的电位表现为内正外负，而邻近的未兴奋部位仍然是内负外正 ，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，这样就形成了局部电流。 4. 兴奋的传导方向 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 在离体的神经纤维上双向传导 局部电流与兴奋传导方向关系： ①膜外与兴奋传导方向 ②膜内与兴奋传导方向 . 相反 相同 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在反射过程中传导方向： 兴奋在离体的神经纤维上双向传导 反射过程由反射弧完成， 兴奋只能从感受器传到效应器。 双向传导的前提除神经纤维需离体之外，刺激还不能发生在神经元的端点。 一、兴奋在神经纤维上的传导 单向传导 ①a点之前 ——静息电位 K+通道开放，K+外流（不耗能，为协助扩散）膜电位表现为内负外正。 ②ac段 ——动作电位的形成 Na+大量内流，（不耗能，为协助扩散），膜电位表现为内正外负。 ③ce段 ——静息电位的恢复 Na+通道关闭， K+通道打开，K+大量外流，膜电位恢复为静息电位。 刺激 重点·疑难突破 膜电位变化曲线解读 ④ef段 ——一次兴奋完成后 钠钾泵将流入的Na+泵出膜外,将流出的K+泵入膜内（主动运输），以维持细胞外Na+浓度高和细胞内K+浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。 刺激 重点·疑难突破 膜电位变化曲线解读 整个过程中，细胞膜内K+始终比膜外多，Na+始终比膜外少； ①刺激a点,电流计指针如何偏转？ 兴奋传导与电流表指针偏转问题 ②刺激c点（bc=cd），电流计指针如何偏转？ ③刺激bc之间的一点，电流计指针如何偏转？ ④刺激cd之间的一点，电流计指针如何偏转？ ⑤上述③④电流计指针偏转方向一样吗？ 发生两次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋） 不偏转（因为b点和d点同时兴奋） 发生两次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋） 发生两次方向相反的偏转（因为d点先兴奋，b点后兴奋） 不一样，相反（若③先左后右，那么④先右后左） 重点·疑难突破 1. 在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下，正确的（ ） A．a－b段的Na+内流是需要消耗能量的 B．b－c段的Na+外流是不需要消耗能量的 C．c－d段的K+外流是不需要消耗能量的 D．d－e段的K+内流是不需要消耗能量的 C 现学现用 2. 将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液(溶液S)中，可测得静息电位。给予细胞一个适宜的刺激，膜两侧出现一个暂时性的电位变化，这种膜位变化称为动作电位。适当降低溶液S中的Na＋浓度，测量该细胞的静息电位和动作电位，可观察到(　　) A．静息电位值减小 B．静息电位值增大 C．动作电位峰值升高 D．动作电位峰值降低 D 3. 下图是测量神经纤维膜电位变化情况,相关叙述错误的是(　　) A.图甲中指针偏转说明膜内外电位不同,测出的是动作电位 B.图甲中的膜内外电位不同,主要是由K+外流形成的 C.图乙中刺激神经纤维会引起指针发生两次方向相反的偏转 D.图乙中产生的兴奋会以局部电流的形式向两侧快速传导 A 在完成一个反射的过程中，兴奋要经过多个神经元。一般情况下，相邻的两个神经元并不是直接接触的。 当兴奋传导到一个神经元的末端时，它是如何传递到另一个神经元的呢? 思考 二、兴奋在神经元之间的传递 神经元的轴突末梢经过多次分枝，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫做突触小体。 1. 突触小体 二、兴奋在神经元之间的传递 2. 突触 突触小体与其他神经元的胞体或树突等相接近，共同形成。 突触前膜 突触间隙 突触后膜 突触 突触小泡 线粒体 神经递质受体 神经递质 突触小体 3. 突触的结构和类型 二、兴奋在神经元之间的传递 突触的常见类型 A．轴突—细胞体型 B．轴突—树突型 轴突—细胞体型 轴突-树突型 （2）神经元和效应器之间 （1）神经元之间 A．轴突—肌肉细胞型 B．轴突—腺细胞型 ①兴奋到达突触前膜所在的轴突末梢，引起突触小泡向突触前膜移动并释放神经递质。 ②神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近。 4.兴奋的传递过程 ③神经递质与突触后膜上的受体结合 ④突触后膜上的离子通道发生变化，引发电位变化 ⑤神经递质被降解或回收 5.神经递质 ①种类： 兴奋性递质：使下一个神经元兴奋。如:乙酰胆碱、谷氨酸、5-羟色氨、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素 抑制性递质：使下一个神经元抑制。如：甘氨酸、γ-氨基丁酸 ②释放方式： 一般为胞吐，体现了生物膜的流动性 ③作用： 引起下一个神经元兴奋或抑制 ④去向： 被降解或回收 6. 兴奋在突触处的传递特点 （1）单向传递：原因是神经递质只能由突触前膜释放，作用于___________。 （2）突触延搁：神经冲动在突触处的传递要经过电信号→化学信号→电信号的转变，因此比在神经纤维上的传导速度要慢。 突触后膜 ①突触小体： 电信号→化学信号 ②突触后膜： 化学信号→电信号 兴奋在神经纤维上传导与神经元之间传递的比较 项目 神经纤维上的兴奋传导 神经元之间的兴奋传递 涉及细胞数 个神经元 个神经元 形式 信号 信号→ 信号→ 信号 方向 可 向传导 向传递 速度 单 多 电 电 化学 电 双 单 迅速 较慢 兴奋在神经元之间的传递与电流表指针偏转问题 ①刺激a点左侧,电流计指针如何偏转？ ②刺激b点(bc=cd),电流计指针如何偏转？ ③刺激c点,电流计指针如何偏转？ 发生两次方向相反的偏转 发生一次偏转 ④刺激d点右侧,电流计指针如何偏转？ 先左后右 发生两次方向相反的偏转 先左后右 右偏 发生一次偏转 右偏 重点·疑难突破 (1)兴奋传递过程中，突触后膜上的信号转换是电信号→化学信号→电信号( ) (2)神经递质作用于突触后膜上，就会使下一个神经元兴奋( ) (3)兴奋可从一个神经元的轴突传到下一个神经元的细胞体或树突( ) (4)突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程属于主动运输( ) (5)突触后膜可能是下一个神经元的细胞体膜或树突膜，也可能是传出神经元支配的肌肉细胞膜或腺体细胞膜( ) × × √ × √ 易错辨析 课堂小练 1.若箭头表示兴奋在神经元之间以及神经纤维上的传播方向。下列各图中错误的是( ) A. B. C. D. C 2.下图为突触结构示意图，下列相关叙述正确的是( ) A. 结构①为神经递质与受体结合提供能量 B. 当兴奋传导到③时，膜电位由内正外负变为内负外正 C. 结构④膜电位的变化与其选择透过性密切相关 D. 递质经②的转运和③的主动运输释放至突触间隙 C 作用位点：通常是______。 原理：促进神经递质的______________速率；干扰神经递质与受体的结合；影响分解_______________的活性等。 突触 合成和释放 神经递质的酶 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 促进神经递质的合成和释放速率 干扰神经递质与受体的结合 影响分解神经递质的酶的活性 1.作用位点和机理 2.兴奋剂与毒品 兴奋剂 (1)概念： (2)作用： 原指能____________________________的一类药物， 如今是________________的统称。 提高中枢神经系统机能活动 运动禁用药物 兴奋剂具有增强________________、提高__________等作用。 人的兴奋程度 运动速度 为了保证公平、公正，运动比赛禁止使用兴奋剂。 毒品 (1)概念： (2)注意： 指______、_______、__________________、_____、_____、 _______以及国家规定管制的其他能够使人__________的 ______药品和______药品。 鸦片 海洛因 甲基苯丙胺(冰毒) 吗啡 大麻 可卡因 形成瘾癖 麻醉 精神 有些兴奋剂就是毒品，它们会对人体健康带来极大的危害。 海洛因 冰毒 K粉 可卡因 分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 可卡因既是一种_______也是一种_______；它会影响大脑中与___________有关的神经元，这些神经元利用神经递质_________来传递愉悦感。 兴奋剂 毒品 愉快传递 多巴胺 ①在正常情况下，多巴胺发挥完作用后会被________上的__________从突触间隙_____； ②吸食可卡因后，可卡因会使__________失去______________的功能，于是多巴胺就_____________________________ ③这样，导致突触后膜上_______________ ④当可卡因药效失去后,由于______________，机体正常的神经活动受到影响，服药者就必须服用可卡因来______这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒 突触前膜 转运蛋白 回收 转运蛋白 回收多巴胺 就留在突触间隙持续发挥作用 多巴胺受体减少 多巴胺受体减少 维持 可卡因成瘾机制 1.服用可卡因为什么会使人上瘾？ 分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 2.可卡因的其他危害有哪些？ (1)可卡因能干扰__________的作用，导致_________异常，还会抑制__________的功能。 (2)吸食可卡因者可产生____________，长期吸食易产生_______与_______，最典型的是有皮下___________，奇痒难忍，造成严重抓伤甚至断肢自残、情绪不稳定，容易引发暴力或攻击行为。 (3)长期大剂量使用可卡因后_________，可出现_____、______、失望、疲惫、失眠、厌食等症状。 交感神经 心脏功能 免疫系统 心理依赖性 触幻觉 嗅幻觉 虫行蚁走感 抑郁 焦虑 突然停药 分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 A B 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？” 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(如右图)，B心脏跳动也减慢。 结论： 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。 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？ 假说: 预期: 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 从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液，B心脏的跳动也会减慢 蛙心灌流实验 A、B心脏跳动减慢 推断假说与预期 思维·训练 1.（不定项）去甲肾上腺素(NE)是一种神经递质，发挥作用后会被突触前膜重摄取或被酶降解。临床上可用特定药物抑制NE的重摄取，以增加突触间隙的NE浓度来缓解抑郁症状。下列有关叙述错误的是(　 　) A.NE与突触后膜上的受体结合可引发动作电位 B.NE在神经元之间以电信号形式传递信息 C.该药物通过与NE竞争突触后膜上的受体而发挥作用 D.NE能被突触前膜重摄取，表明兴奋在神经元之间可双向传递 BCD 2.神经递质多巴胺可引起突触后神经元兴奋，参与奖赏、学习、情绪等脑功能的调控，毒品可卡因能对脑造成不可逆的损伤。如图是突触间隙中的可卡因作用于多巴胺转运蛋白后干扰人脑兴奋传递的示意图(箭头越粗表示转运速率越快，反之则慢)。下列有关说法错误的是(　　) A A.多巴胺通过多巴胺转运蛋白的协助释放到突触间隙中 B.多巴胺作用于突触后膜，使其对Na＋的通透性增强 C.多巴胺发挥作用后被多巴胺转运蛋白回收到突触小体 D.可卡因可阻碍多巴胺被回收，使脑有关中枢持续兴奋 $$