2.3 神经冲动的产生和传导（第一课时）-【高效备课】2024-2025学年高二生物同步精讲课件（人教版2019选择性必修1）

核心问题：女排运动员作出精准反应获取胜利，神经系统精准调节过程中神经冲动是如何产生的？又是如何传导的？ 感觉输入 信息整合 运动输出 1 第3节 神经冲动的产生和传导 (第一课时) 本节聚焦: 兴奋是如何在神经纤维上传导的？ 兴奋在突触处是如何传递的？ 为什么不能滥用兴奋剂和吸食毒品？ 第2章 神经调节 教学目标 目标 01 02 03 通过反射弧中兴奋传导和传递特点的分析，提升实验设计及对实验结果分析的能力。（科学探究） 通过分析电位产生的机理及相关曲线的解读，养成科学思维的习惯。 （科学思维） 通过思考讨论“兴奋在神经纤维上的传导”说明了兴奋的产生及传导过程。 (生命观念) 3 【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。 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？ 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 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（传出神经末梢和肌肉）等结构。 【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。 讨论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。 讨论3：兴奋在反射弧中是以什么形式传导的呢？ 由上课时间不够，此内容可不讲 5 神经元之间 伸肌 屈肌 肌梭 神经纤维 根据图解写出膝跳反射具体的反射弧： 感受器(肌梭)→传入神经→神经中枢(脊髓)→传出神经→效应器 问题：兴奋在神经纤维上是以什么形式传导的呢？ 坐骨神经 腓肠肌 (意大利)伽尔瓦尼 一、兴奋在神经纤维上的传导 1786年有一天，伽尔瓦尼在实验室解剖青蛙，把剥了皮的蛙腿，用刀尖碰外露的蛙腿坐骨神经时，蛙腿剧烈地痉挛，同时出现电火花。经过反复实验，他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电，他还把这种电叫做“生物电”。 解剖蛙坐骨神经（视频） a b + + ①静息时,电表没有测出电位变化,说明神经表面各处电位 。 相等 刺激 - ②在图示神经的左侧一端给予刺激时，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 一、兴奋在神经纤维上的传导 ——蛙坐骨神经表面电位差实验 共发生了两次方向相反的偏转 问1：共发生了几次偏转？方向如何？ 问2：兴奋在神经纤维上以什么形式传导？ 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。（P27） 9 K+内高外低 K+通道开放 ↓ K+外流 静息电位(内负外正) (1)神经细胞膜内外K+和Na+分布特点？ (2)未受到刺激时，膜主要对什么离子有通透性？该离子的这种跨膜运输方式是什么？ (3)静息电位的膜内外电位表现如何？形成原因是？ 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.静息电位产生机制（P28第一段） Na+ 膜外 膜外 + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ 思考：静息电位由K+外流产生和维持，此时的K+浓度膜内还高于膜外吗？ K+浓度膜内仍高于膜外。 静息电位产生原因动画视频演示 K+ Na+ K通道 Na通道 膜外 膜内 内负外正 K+外流 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.静息电位产生机制 （1）当受到刺激时，膜主要对什么离子有通透性？ （2）动作电位的电位表现？形成原因是？ Na+外高内低 Na +通道开放 ↓ Na+内流 动作电位(内正外负) 一、兴奋在神经纤维上的传导 2.动作电位产生机制（P28第二段） Na+ 膜外 膜外 + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ 思考：动作电位由Na+内流产生和维持，此时的Na+浓度膜外还高于膜内吗？ Na+浓度膜外仍高于膜内。 K+ Na+ K通道 Na通道 膜外 膜内 动作电位产生原因动画视频演示 一、兴奋在神经纤维上的传导 2.动作电位产生机制 问题：兴奋部位的电位表现为内正外负,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会发生什么现象呢？ - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 3.局部电流的形成 兴奋部位的电位表现为________，而邻近的未兴奋部位仍然是________，在兴奋部位和未兴奋部位之间由于_______的存在而发生__________，这样就形成了_________ 内正外负 内负外正 电位差 电荷移动 局部电流 局部电流方向： ①膜外: 部位→ 部位 ②膜内: 部位→ 部位 未兴奋 兴奋 兴奋 未兴奋 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 双向传导 一、兴奋在神经纤维上的传导 4.兴奋的传导 局部电流方向： ①膜外：未兴奋部位→兴奋部位，与兴奋传导方向 . ②膜内：兴奋部位→未兴奋部位，与兴奋传导方向 . 相反 相同 局部电流动画视频演示 一、兴奋在神经纤维上的传导 局部电流刺激相近的_______部位产生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又_______________。 未兴奋 恢复静息电位 ②在反射过程中 ①在离体的神经纤维上 传导方向：________ 传导方向：_________ 单向传导 双向传导 问题：以上是用蛙的坐骨神经实验，是离体生物神经纤维。那么兴奋在生物体内的反射弧上的传导是也双向传导的吗？ 总结：兴奋在神经纤维上的传导方向解析 (1)产生和维持神经细胞静息电位主要与K＋有关(　　) (2)兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na＋大量内流(　　) (3)在完成反射活动的过程中，兴奋在神经纤维上的传导方向是双向的 (　　) (4)刺激离体的神经纤维中部，产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导(　　) (5)神经纤维上兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相同(　　) √ √ × √ 判断正误（P24） √ 1.神经细胞处于静息状态时，细胞内外K＋和Na＋的分布特征是 A.细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内 B.细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内 C.细胞外K＋浓度高于细胞内，Na＋相反 D.细胞外K＋浓度低于细胞内，Na＋相反 √ 2.如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B和C B.图中弧线最可能表示局部电流方向 C.图中兴奋传导的方向是C→A→B D.兴奋传导方向与膜外局部电流方向一致 √ 跟踪训练（P25） 19 枪乌贼的巨大神经纤维直径可达1mm，是研究生物电的理想材料。霍奇金和科尔用100微米的玻璃毛细管从断端纵向插入枪乌贼的巨大神经纤维，并在细胞外安置参考电极用以测定静息电位和动作电位取得了成功。 二、膜电位的测量 1.枪乌贼的神经元是研究神经兴奋的好材料。若想通过实验测量枪乌贼神经纤维的静息电位和动作电位。请在下图的实验装置中选择合适的实验位点（a、b、c点）连接微电极。 图1：测量静息电位和动作电位 图2：只能测量动作电位 二、膜电位的测量 图1：测量静息电位和动作电位 图2：只能测量动作电位 两电极位于膜两侧，可测量静息电位，起点不为0 两电极位于膜同侧，测量动作电位，起点为0 1.（教材P31拓展应用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＋浓度时，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)请对上述实验现象做出解释。 二、膜电位的测量 (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？ 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。 ①静息电位与神经元内的K+外流相关，与Na+无关； ②细胞外Na+浓度降低，细胞内外Na+浓度差减小，Na+内流减少，动作电位值下降。 2.根据膜电位曲线变化图，回答下列问题。 K＋外流 (2)ac段是动作电位产生的过程，其产生的原因是什么？离子进出方式？是否耗能？ Na＋内流，协助扩散，不需要消耗能量。 (3)ce段是静息电位恢复的过程，其产生的原因是什么？ K＋外流，协助扩散，不需要消耗能量。 二、膜电位的测量 不需要消耗能量 (1)a点之前代表静息电位，产生的原因是什么？离子进出方式？是否耗能？ 协助扩散 2.根据膜电位曲线变化图，回答下列问题。 二、膜电位的测量 (4)神经细胞每兴奋一次，会有部分Na+内流和部分K+外流，长此以往，神经细胞膜内高K+膜外高Na+的状态将不复存在。这个问题如何解决？ ef段：Na+-K+泵将流入的Na+泵出膜外,将流出的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,为下一次兴奋做好准备。 K＋内流，Na+外流 主动运输，需要消耗能量。 a-c: c-e: e-f: 静息电位，K+外流（协助扩散） 形成动作电位，Na+内流(协助扩散) 恢复静息电位，K+外流(协助扩散) Na+—K+泵，吸K+，排Na+ K+内流，Na+外流） (主动运输) a点: 【总结】神经纤维膜电位差变化曲线解读 判断：兴奋沿神经纤维的传导过程不需要消耗能量。（ ） 思考1：当改变神经元轴突外Na＋浓度时，静息电位并不受影响的原因是 。 思考2：当外界溶液中Na＋浓度降低时，动作电位的峰值（c点）会 ，原因是 。 思考3：当外界溶液中K＋浓度降低时，静息电位（a点）会 ，原因是 。 思考4：通过上述分析，要测定枪乌贼神经元的正常电位，应将神经元置于 环境中。 二、膜电位的测量 静息电位与细胞内的K+外流相关，与Na+无关； 变小 浓度差减小，Na+内流减少，动作电位值下降。 细胞内外Na+ 变大（下移） 细胞内外K+ 浓度差增大，K+外流增多，静息电位值变大。 钠钾离子浓度与内环境相同 （练透P112第7题）细胞外液中K＋浓度会影响神经纤维静息电位的大小，细胞外液中Na＋浓度会影响受到刺激时神经纤维膜电位的变化幅度和速率。分别给予两组枪乌贼离体神经纤维相同的适宜刺激，分别测量、记录枪乌贼离体神经纤维的电位变化结果(如图所示)。依据结果推测神经纤维所处的环境可能是 A.甲在高Na＋海水中，乙在高K＋海水中 B.甲在高Na＋海水中，乙在低K＋海水中 C.甲在正常海水中，乙在低Na＋海水中 D.甲在正常海水中，乙在低K＋海水中 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 三、兴奋在神经纤维上传导与电流表指针偏转问题 1.下图①表示静息时，电流表没有测出电位变化，指针未偏转。当在a处左侧给予刺激时，写出②-⑤图中a点和b点的膜内外电位表现（画在图上），并用箭头表示电流表指针的偏转情况。 ①静息 ②兴奋传至a点 ③兴奋传至a和b中间 ④兴奋传至b点 ⑤兴奋传至b点右侧 b、d点 ，电表 发生偏转。 点先兴奋， 点后兴奋，电表发生 次相反偏转(即先向 后向 偏转) （1）刺激a点: （2）刺激c点: b d 两 同时兴奋 不 左 右 三、兴奋在神经纤维上传导与电流表指针偏转问题 2.下图是测量神经纤维膜电位变化情况的示意图，回答下列问题。 （3）刺激a点兴奋时，膜电位变化是 ，膜内 电位变化是 。 内负外正→内正外负 由负电位变为正电位 3.刺激c点: 点先兴奋， 点后兴奋，电表发生 次相反偏转(即先向 后向 偏转) b d 两 左 右 三、兴奋在神经纤维上传导与电流表指针偏转问题 4.刺激c点: b处电流表先向 后向 偏转 次，肌肉发生收缩。 左 右 两 三、兴奋在神经纤维上传导与电流表指针偏转问题 3.在离体实验条件下神经纤维的动作电位示意图如图所示。下列叙述正确的是 A.ab段主要是Na＋内流，是需要消耗能量的 B.bc段主要是Na＋外流，是不需要消耗能量的 C.cd段主要是K＋外流，是不需要消耗能量的 D.de段主要是K＋内流，是需要消耗能量的 √ 跟踪训练（P26） 33 4.如图甲所示，在神经纤维上安装两个完全相同的灵敏电表。表1两电极分别在a、b处膜外，表2两电极分别在d处膜的内外侧，在bd中点c处给予适宜刺激，相关的电位变化曲线如图乙、图丙所示。下列分析中，错误的是 A.表1记录得到图丙所示的双向电位 变化曲线 B.图乙②点时Na＋的内流速率比①点 时的大 C.图乙曲线处于③点时，图丙曲线正 处于⑤点 D.图丙曲线处于④点时，图甲a处正处 于静息电位状态 √ 跟踪训练（P26） 34 题组二　膜电位的测定及相关曲线分析 5.以下是测量神经纤维膜电位变化情况的示意图，下列相关叙述错误的是 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 是由于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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12.图甲为某一种神经纤维示意图，将一电流表的a、b两极置于膜外，在X处给予适宜刺激，测得电位变化如图乙。下列说法不正确的是 A.静息时，可测得a、b两处的电位相等 B.t1～t2、t3～t4电位的变化分别是Na＋内 流和K＋外流造成的 C.兴奋传导过程中，a、b间膜内电流的 方向为a→b D.兴奋从a点到b点的传导过程消耗能量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ Lavf58.33.100 EVCapture4.0.2软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$