2.3 神经冲动的产生和传导-2024-2025学年高二生物同步探究优质课件（人教版2019选择性必修1）

第2章 神经调节 第3节 神经冲动的产生和传导 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递 兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？它又是怎样传导的呢？ 一、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。 1.蛙坐骨神经表面电位差实验 a b + + 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 刺激 - ②在图示神经的左侧一端给予刺激时， 刺激端的电极处（a处）先变为 电位，接着 。 靠近 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 1.蛙坐骨神经表面电位差实验 结论： 兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫做神经冲动。 神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的？ 一、兴奋在神经纤维上的传导 静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度 在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态： 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 神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低。 神经细胞Na+、K+分布特点： 2.神经纤维上的电位变化和局部电流 一、兴奋在神经纤维上的传导 5 ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－ －－－－－－－－－－ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ K＋ 静息电位：内负外正 2.神经纤维上的电位变化和局部电流 K＋ K＋ K＋ K＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ 在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态。此时，神经细胞外的Na＋浓度比膜内要高，K＋浓度比膜内低，而神经细胞膜对不同离子的通透性各不相同：静息时，膜主要对K＋有通透性，造成K＋外流，使膜外阳离子浓度高于膜内。 一、兴奋在神经纤维上的传导 K+外流(协助扩散) ＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－ ＋＋＋＋＋＋＋＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ －－－－－－－－ 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＋内流，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。 动作电位：内正外负 2.神经纤维上的电位变化和局部电流 一、兴奋在神经纤维上的传导 K＋ K＋ K＋ K＋ Na+内流(协助扩散) －－ ＋＋ ＋＋ －－ Na＋ ＋＋ －－ －－ ＋＋ ＋＋－－－＋＋＋＋＋ ＋＋－－－＋＋＋＋＋ Na＋ －－＋＋＋－－－－－ －－＋＋＋－－－－－ Na＋ ＋＋＋＋＋＋＋－－－＋ ＋＋＋＋＋＋＋－－－＋ －－－－－－－＋＋＋－ －－－－－－－＋＋＋－ 兴奋部位与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。局部电流又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又恢复为静息电位。 膜内：兴奋部位（+）→未兴奋部位（-） 膜外：未兴奋部位（+）→兴奋部位（-） 局部电流方向： 兴奋传导的方向： 兴奋朝着远离（最初）刺激部位的方向传导 2.神经纤维上的电位变化和局部电流 一、兴奋在神经纤维上的传导 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 适宜刺激 思考：若将神经纤维离体，刺激中部，则兴奋的传导方向是什么样的？ 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 项目 静息时 兴奋时 细胞膜 上的电位 膜内 膜外 局部电流 方向 膜内 膜外 负 正 正 负 未兴奋→兴奋 兴奋→未兴奋 结论：兴奋在离体神经纤维上的传导是 的，兴奋的传导方向与膜 电流相同，与膜 局部电流方向相反！ 双向 内 外 2.神经纤维上的电位变化和局部电流 一、兴奋在神经纤维上的传导 3.兴奋在神经纤维上的传导方向： （1）兴奋在离体的神经纤维上传导方向： （2）兴奋在反射弧中传导方向： 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；在中部刺激神经纤维，会形成兴奋区，而两侧临近的未兴奋区与该兴奋区都存在电位差，形成局部电流，因此可以双向传导。 双向传导 单向传导 在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器，因此，在生物体内的反射弧上，兴奋在神经纤维上的传导方向是单向的。 一、兴奋在神经纤维上的传导 4.兴奋产生和传导中Na+、K+的运输方式 神经细胞Na+、K+分布特点： 神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低 K+外流 Na+内流 ①K+外流：需要K+通道蛋白，高浓度到低浓度运输，属于协助扩散; ②Na+内流：需要Na+通道蛋白，高浓度到低浓度运输，属于协助扩散; ③恢复静息电位时：Na+-K+泵将Na+泵出膜外，将K+泵入膜内，以维持细胞外Na+浓度高和细胞内K+浓度高的状态，属于主动运输，需消耗能量。 注意：Na+-K+泵持续作用，每消耗一个ATP，会把3个Na+泵出细胞外，把2个K+泵入细胞内，以维持细胞内外Na+、K+的浓度差。 一、兴奋在神经纤维上的传导 总结： 1.传导形式： 。 神经冲动(电信号、局部电流) 2.传导过程： 静息时 刺激 兴奋时 局部电流 兴奋传导 ①静息状态的电位： 。电位表现： 。 形成原因： 。 静息电位 细胞膜主要对K+有通透性，造成K+外流 外正内负 ②兴奋时的电位： 。电位表现： 。 形成原因： 。 动作电位 细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流 内正外负 ③兴奋部位和未兴奋部位之间由于 的存在而发生 ，而形成 。 电位差 电荷移动 局部电流 ④局部电流方向：膜外: ； 膜内: 。 兴奋传导的方向与膜 电流相同。 未兴奋→兴奋 兴奋→未兴奋 内 恢复静息电位 3.传导特点： 。 双向传导 一、兴奋在神经纤维上的传导 一、兴奋在神经纤维上的传导 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 1.用电流计测量膜电位的两种方法 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外侧     c-d：此时为_______电位，电位表现为__________，此时细胞膜主要对_____有通透性，离子运输方向为__________，运输方式为____________。 2.膜电位变化曲线解读 a-b：此时为_______电位，电位表现为__________，此时细胞膜主要对_____有通透性，离子运输方向为__________，运输方式为____________； b-c：此时细胞主要对______有通透性，离子运输方向为___________，运输方式为____________； c：此时为零电位，内外无电位差； 静息 外正内负 K+ K+外流 协助扩散 Na+ Na+内流 协助扩散 动作 内正外负 Na+ Na+内流 协助扩散 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 2.膜电位变化曲线解读 d：动作电位峰值，峰值大小（以及bd段斜率）与_____________________有关 d-e：此时为________电位的恢复，_____通道打开，此时细胞膜主要对______有通透性，离子运输方向为_________，运输方式为___________； 静息 K+ K+ K+外流 协助扩散 膜内外Na+浓度差 de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。 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 刺激位点 电流计指针偏转方向及次数 ①刺激a点 ②刺激c点（bc=cd） ③刺激bc之间的一点， ④刺激cd之间的一点 发生2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2次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋） 发生2次方向相反的偏转（因为d点先兴奋，b点后兴奋） ①先左后右 ③先左后右 ④先右后左 3.电流计指针偏转问题 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 二、兴奋在神经元之间的传递 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? 1.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。 2.突触： 突触小体可以与其他神经元的细胞体或树突等相接触，共同形成突触。突触的结构包括突触前膜、突触间隙与突触后膜。 二、兴奋在神经元之间的传递 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 2.突触： 二、兴奋在神经元之间的传递 突触前膜 突触间隙 突触后膜 突触小泡 线粒体 神经递质受体 神经递质 突触小体 2.突触： (提供能量) (轴突末梢突触小体的膜) (内有组织液) (一般是下一个神经元的细胞体膜或树突膜，也可以是肌肉或者腺体的膜) (化学本质是糖蛋白) (来自高尔基体) 二、兴奋在神经元之间的传递 ①兴奋到达突触前膜所在的 ，引起 向 移动并释放 ； 轴突末梢 突触小泡 突触前膜 神经递质 ②神经递质通过_______________到 附近； 突触间隙扩散 突触后膜的受体 ③神经递质与 结合，形成 ； 突触后膜的受体 ④突触后膜上的 发生变化，引发 ； 离子通道 电位变化 ⑤神经递质被______或 。 降解 回收 递质-受体复合物 不消耗能量 3.兴奋的传递过程 二、兴奋在神经元之间的传递 A神经元 轴突兴奋 突触小体 (突触小泡) 突触前膜 神经递质 突触间隙 突触后膜 突触 B神经元 3.兴奋的传递过程 电信号 化学信号 电信号 二、兴奋在神经元之间的传递 传递特点 ①神经元之间兴奋的传递只能是单方向的——单向传递 原因：神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜上。 ②突触处兴奋的传递速度比在神经纤维上传导要慢——突触延搁 原因：突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换。 神经元与肌肉细胞或某些腺体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。 3.兴奋的传递过程 二、兴奋在神经元之间的传递 兴奋性递质：增强后膜对Na＋的通透性，使Na＋内流，产生动作电位，后神经元兴奋，如乙酰胆碱等； 抑制性递质：增强后膜对Cl-的通透性，使Cl-内流，强化内负外正的静息电位，后神经元抑制，如甘氨酸等。 4.神经递质 （2）释放方式： （4）作用后去向： （1）种类： 胞吐。该过程消耗能量（主要来自线粒体），体现了生物膜具有一定的流动性。 乙酰胆碱、氨基酸类(如谷氨酸、甘氨酸)、5-羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。 起作用后迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用。 （3）作用： ①引起下一个神经元的兴奋或抑制。 ②引起肌肉收缩或某些腺体分泌相应的物质。 二、兴奋在神经元之间的传递 二、兴奋在神经元之间的传递 5.兴奋在神经纤维上传导与在神经元之间传递的比较 项目 神经纤维上的传导 神经元之间的传递 涉及细胞数 结构基础 形式 方向 速度 效果 单个神经元 电信号-化学信号-电信号 可双向传导 单向传递 迅速 较慢 电信号 多个神经元 神经纤维 突触 使未兴奋的部位兴奋 使下一个神经元兴奋或抑制 二、兴奋在神经元之间的传递 ④刺激c点，电流计指针如何偏转？ ①刺激a点左侧,电流计指针如何偏转？ ②刺激b点(ab=bd)，电流计指针如何偏转？ ③刺激ab之间的点，电流计指针如何偏转？ ⑤刺激d点右侧，电流计指针如何偏转？ 发生两次方向相反的偏转 发生两次方向相反的偏转 发生两次方向相反的偏转 发生一次偏转 发生一次偏转 思考与讨论： 二、兴奋在神经元之间的传递 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 某些化学物质能够对神经系统产生影响，其作用位点往往是突触。例如： （1）有些物质能促进神经递质的合成和释放速率； （2）有些会干扰神经递质与受体的结合； （3）有些会影响分解神经递质的酶的活性。 兴奋剂和毒品等也大多是通过突触来起作用的。 1.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。 可增强人的兴奋程度、提高运动速度等。为了保证公平、公正，运动比赛禁止使用兴奋剂。 2.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。 有些兴奋剂就是毒品，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 3.可卡因 可卡因既是一种兴奋剂也是一种毒品；它会影响大脑中与愉悦传递有关的神经元，这些神经元利用神经递质——多巴胺来传递愉悦感。 在正常情况下，多巴胺发挥完作用后会被突触前膜上的转运蛋白从突触间隙回收。 吸食可卡因后，可卡因会使转运蛋白失去回收多巴胺的功能，于是多巴胺就就留在突触间隙持续发挥作用。 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 3.可卡因 这样，导致突触后膜上多巴胺受体减少。当可卡因药效失去后，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维持这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒。 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 可卡因能干扰交感神经的作用，导致心脏功能异常，还会抑制免疫系统的功能； 吸食可卡因者可产生心理依赖性，长期吸食易产生触幻觉与嗅幻觉，最典型的是有虫行蚁走感，奇痒难忍，造成严重的抓伤甚至断肢自残、情绪不稳定，容易引发暴力或攻击行为； 长期大剂量使用可卡因后突然停药，可出现抑郁、焦虑、失望、疲惫、失眠、厌食等症状。 3.可卡因 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 毒品对个人身心的毒害：成瘾者身体因慢性中毒，会产生各种不适感，免疫力下降，诱发各类疾病，甚至精神错乱，中毒死亡。 对家庭的危害：成瘾性使吸毒人员戒毒困难，长期吸毒极大增大家庭开支；同时吸毒人员由于长期吸毒造成体内慢性中毒，体力衰弱，劳动力下降，甚至劳动力完全丧失，影响家庭收入，也影响了社会财富的创造和积累。 对社会的影响：吸毒人员的自我评价下降，在社会经济生活方面的角色功能降低，从而影响社会财富的创造，给社会带来巨大的经济损失。由于吸毒者对毒品的依赖性，为了寻找毒品，吸毒人员常会丧失理智和思维能力，可能因此导致各种异常行为尤其是违法犯罪行为的发生。 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 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。 珍爱生命，远离毒品，向社会宣传滥用兴奋剂和吸食毒品的危害，是我们每个人应尽的责任和义务。 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 思维训练 · 推断假说与预期 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。 A B 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。 思维训练 · 推断假说与预期 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。 练习与应用 1. 有些地方的人们有食用草乌炖肉的习惯，但草乌中含有乌头碱，乌头碱可与神经元上的钠离子通道结合，使其持续开放，从而引起呼吸衰竭、心律失常等症状，严重可导致死亡。下列判断不合理的是( ) A.食用草乌炖肉会影响身体健康 B.钠离子通道打开可以使胞外的Na+内流 C.钠离子通道持续开放会使神经元持续处于静息状态 D.阻遏钠离子通道开放的药物可以缓解乌头碱中毒症状 C 一、概念检测 2. 乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱，有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活，则该药物可以( ) A.使乙酰胆碱持续发挥作用 B.阻止乙酰胆碱与其受体结合 C.阻止乙酰胆碱从突触前膜释放 D.使乙酰胆碱失去与受体结合的能力 A 1.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。 (1)请对上述实验现象作出解释。 (2)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？ 静息电位与神经元内的K+外流相关而与Na+无关，所以神经元轴突外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。 二、拓展应用 要测定枪乌贼神经元的正常电位，应在钠钾离子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，其钠钾离子具有一定的浓度，要使测定的电位与体内的一致，也就必须将神经元放在钠钾离子浓度与体内相同的环境中。 练习与应用 2.一般的高速路都有限速的规定。例如，我国道路交通安全法规定，机动车在高速公路行驶, 车速最高不得超过120km/h。在高速路上行车, 要与前车保持适当的距离，如200m。另外，我国相关法律规定，禁止酒后驾驶机动车。请你从本节所学知识的角度，解释这几项规定的合理性。如果遇到酒后还想开车的人，你将怎样做？ 在行车过程中，发现危险进行紧急处置，实际上需要经过一个复杂的反射过程。视觉器官等接受信号并将信号传至大脑皮层作出综合的分析与处理，最后作出应急的反应，要经过兴奋在神经纤维上的传导以及多次突触传递，因此从发现危险到作出反应需要一定的时间。车速过快或车距过小，就缺少足够的时间来完成反应的过程。此外，酒精会对神经系统产生麻痹，使神经系统的反应减缓，所以酒后要禁止驾驶机动车。遇到酒后还想开车的人，需告诫：酒后不开车，开车不喝酒；酒驾、醉驾是违法行为。 二、拓展应用 练习与应用 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$