2.3 神经冲动的产生和传导（情境课件）-【大单元教学】高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修1）

第3节 神经冲动的产生和传导 第二章 神经调节 高二生物 人教版2019选择性必修1 1 ··· 情境导入 短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离玄的箭一样冲出。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。 1. 运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了那些结构？ 讨论 2. 短跑比赛中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？ 由问题探讨引入新课 为什么不能够超过 0.1秒？如果要把这个问题搞清楚的话，你要先了解这个运动员听到枪响到做出起跑这个反应信号的传导经过了哪些结构？ 2 问题探讨 耳蜗（感受器） 传入神经 神经中枢 （大脑皮层） 神经中枢 （脊髓） 传出神经 效应器 （传出神经末梢和它支配的肌肉） 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？ 问题探讨 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？ 2.短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？ 经过了耳(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(肌肉)等结构。 人类从听到声音到作出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。 一、兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递 通过问题探讨，运动员听到信号后神经产生兴奋，兴奋的传导经过了一系列的结构。那么，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？一个完整的反射弧至少需要几个神经元参与？ 至少需要两个神经元参与，从图中我们可以看出，兴奋不仅会在神经纤维上传导，还会在神经元之间传递。这两个问题也是我们这节课我们需要弄清楚的问题。 5 一、兴奋在神经纤维上的传导 1786年一天，伽尔瓦尼在实验室解剖青蛙，把剥了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神经时，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“动物电”。 坐骨神经 腓肠肌 首先课本上介绍了一个简单的实验，1786 年的一天，加瓦尼在实验室解剖青蛙，其实你看这个青蛙它已经没有脑了，只留脊髓了，我们把这种蛙叫作脊蛙。他把剥了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神经时，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“动物电” 6 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。 那这种“生物电”到底是不是我们物理上学的那个“电”呢？于是有人做过如下实验，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。 7 一、兴奋在神经纤维上的传导 + － + + + a b 电表没有测出电位变化 说明神经表面各处电位相等 靠近刺激端的电极处（a处）先变为负电位，接着恢复正电位。 另一电极处（b处）变为负电位，接着又恢复为正电位。 － 说明在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的。 静息时 在神经的左侧一端给予刺激 + a b b a + a b 这种电信号也叫神经冲动 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。 8 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，它们的分布什么特点？ K+ 神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？ 9 一、兴奋在神经纤维上的传导 什么原因导致Na+和K+浓度不平衡的？ 钠钾泵！每消耗一个ATP分子,逆电化学梯度泵出3个钠离子和泵入2个钾离子。保持膜内高钾,膜外高钠的不均匀离子分布。 什么原因导致Na+和K+浓度不平衡的？ 10 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.条件：静息状态(神经纤维未受到刺激时) 2.原因：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。 3.电荷分布：神经纤维细胞膜两侧的电位表现为内负外正 ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－ 静息电位 Na+ 膜外 膜内 膜外 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ 11 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.条件：兴奋部位(神经纤维受刺激的部位) 2.原因：细胞膜对Na＋的通透性增加，Na＋内流。 3.电荷分布：神经纤维细胞膜两侧的电位表现为内正外负 ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－ 动作电位 －－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ ＋＋－－－－－－－－－－ －－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ ＋＋－－－－－－－－－－ Na+ 膜外 膜内 膜外 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ 12 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 临近未兴奋部位 临近未兴奋部位 13 一、兴奋在神经纤维上的传导 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 适宜刺激 未兴奋部位 兴奋部位 兴奋部位 兴奋 膜内电流方向 膜外电流方向 电流方向: 膜外：未兴奋→兴奋； 膜内：兴奋→未兴奋 结论： 若刺激发生在神经纤维中部，则兴奋传导方向是 的；兴奋的传导方向与膜 电流相同；传导形式： 。 双向 内 电信号 14 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。这个问题是如何解决的呢？ 丹麦生理学家斯科（Jens C.Skou）等人发现，钠钾泵是一种钠钾依赖的ATP酶，能分解ATP释放能量，将膜外的K+运进细胞，同时将膜内的Na+运出细胞。细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高，正是由钠钾泵维持的。 Na+进细胞，K+出细胞：协助扩散 Na+出细胞，K+进细胞：主动运输 （钠钾泵） 思考·讨论 ？ 一、兴奋在神经纤维上的传导 ① AB段——静息电位 ② BC段——动作电位的形成 Na+内流，协助扩散 K+外流，协助扩散 ③ CD段——恢复静息电位 K+外流，协助扩散 膜电位变化曲线: 一、兴奋在神经纤维上的传导 ④ DE段—— 兴奋完成后，钠钾泵将Na+泵出，将K+泵入，为下一次兴奋做准备。 吸K+排Na+，主动运输 E 拓展 （1）整个过程中，钠钾泵一直在发挥作用，并非只有ef段；（2）整个过程中，细胞膜内K+始终比膜外多，Na+始终比膜外少。 细胞外Na+浓度增加   细胞外Na+浓度降低 细胞外K+浓度增加 细胞外K+浓度降低   静息电位不变，动作电位的峰值变大 静息电位不变，动作电位的峰值变小 静息电位绝对值变小 静息电位绝对值变大 Na+浓度只影响动作电位的峰值; K+浓度只影响静息电位的绝对值。 一、兴奋在神经纤维上的传导 ①刺激a点,电流计指针如何偏转？ 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？ 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） 有关电流计指针偏转的问题 拓展 (1)在神经纤维上 一、兴奋在神经纤维上的传导 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） 有关电流计指针偏转的问题 拓展 一、兴奋在神经纤维上的传导 一、兴奋在神经纤维上的传导 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 思考：为什么？ 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 思考：为什么？ 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，都可以产生电荷移动，形成局部电流，因此可以双向传导 传导特点： 21 二、兴奋在神经元之间的传递 1.突触的结构 兴奋传导的方向 ①突触前膜 ②突触间隙 ③突触后膜 突触前神经元 的膜，还可以说是 的膜 轴突末梢 突触小体 突触间隙中充满了_____ 组织液 一般为突触后神经元________或_______的膜，在效应器的突触中，也可能为______膜或某些__________的膜； 树突 细胞体 肌肉细胞 腺体细胞 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，它又是如何传递到另一个神经元的呢？ 22 二、兴奋在神经元之间的传递 2.突触类型 神经-肌肉突触 神经元与肌肉细胞或某些腺体之间也是通过突触联系，神经元释放的神经递质也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。 二、兴奋在神经元之间的传递 二、兴奋在神经元之间的传递 2.神经元之间通过突触传递信息的过程 递质释放 兴奋传导方向 兴奋到达突触前膜所在神经元的轴突末梢 引起突触小泡向突触前膜移动并与它融合 释放神经递质 这里补充讲解：神经递质释放的运输方式是胞吐，不需要消耗能量，不需要转运蛋白，体现了细胞膜具有一定的流动性。 25 二、兴奋在神经元之间的传递 兴奋传导方向 递质扩散 神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近 2.神经元之间通过突触传递信息的过程 26 二、兴奋在神经元之间的传递 兴奋传导方向 神经递质与突触后膜上的受体结合，形成递质—受体复合物 与受体结合 2.神经元之间通过突触传递信息的过程 27 二、兴奋在神经元之间的传递 兴奋传导方向 后膜电位变化 突触后膜上的离子通道发生变化 引发电位变化 2.神经元之间通过突触传递信息的过程 28 二、兴奋在神经元之间的传递 递质分解 兴奋传导方向 神经递质与受体分开，迅速降解或回收进细胞，以免持续发生作用。 2.神经元之间通过突触传递信息的过程 29 二、兴奋在神经元之间的传递 3.传递特点及原因 ① 传递 神经递质只存在于突触前膜内的突触小泡中，只能由突触前膜释放经突触间隙作用于突触后膜； 只能由一个神经元的轴突传到另一个神经元的树突或者细胞体 单向 ②兴奋在突触处传递的速度比在神经纤维上要慢 突触处的兴奋传递需要______________________________的转换，以及神经递质的________、_________以及____________________都需要一定的时间； 电信号→化学信号→电信号 释放 扩散 对突触后膜的作用 30 神经递质 (1)种类 兴奋性递质 抑制性递质 如乙酰胆碱 如甘氨酸 (2)释放方式: 胞吐 (3)作用: 引起下一个神经元兴奋或抑制 (4)去向: 迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用 Na+通道打开，Na+内流，后膜产生动作电位，后神经元兴奋 Cl-通道打开，Cl-内流后，强化外正内负的静息电位，使后膜难以兴奋，表现为抑制作用 二、兴奋在神经元之间的传递 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 结构基础 形式 信号 信号→ 信号→ 信号 方向 可 向传导 向传递 速度 效果 使 部位兴奋 使 神经元兴奋或 ； 单 多 神经纤维 突触 电 电 化学 电 双 单 迅速 较慢 未兴奋 下一个 抑制 电流表指针偏转问题 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（bc=cd），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（因为a点先兴奋，d点后兴奋） 发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋） 发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋） 发生一次偏转（因为a点不兴奋，d点兴奋） 发生一次偏转（因为a点不兴奋，d点兴奋） 拓展 二、兴奋在神经元之间的传递 探究兴奋在反射弧中的传导与传递的方向 ①方法设计 电刺激图①处 观察A的反应 测②处电位变化 ②结果分析 A有反应,若②处电位改变→双向传导 A有反应,若②处电位未变→单向传导 （1）探究兴奋在神经纤维上的传导方向 拓展 在探究兴奋在反射弧中传导特点时常根据如下图示来设计实验方案。 二、兴奋在神经元之间的传递 34 ①方法设计 测③处电位变化 ②结果分析 两次均有电位变化→双向传递 只有一处电位改变→单向传递 （2）探究兴奋在神经元之间传递的方向 先电刺激图①处— 再电刺激图③处— 测①处电位变化 二、兴奋在神经元之间的传递 35 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 1.某些化学物质对神经系统的影响 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 作用方式 说明： 兴奋剂和毒品也大多是通过突触起作用的 作用位点： 突触 36 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 反兴奋剂宣传画 (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。 1.兴奋剂 37 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 2.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(可卡因既是兴奋剂，也是毒品)，它们会对人体健康带来极大的危害。 38 3、《中华人民共和国禁毒法》的内容 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________为主，综合治理，禁______、禁______、禁______，禁______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。 预防　 种　 制　 贩　 吸　 课堂活动（小组讨论） 请同学们小组为单位思考P30下面问题？ 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 39 2024/8/29 思考·讨论·分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 1、服用可卡因为什么会使人上瘾？ 2、你还知道哪些毒品？如果有人劝你吸食毒品，你会以怎样的方式拒绝？ 多巴胺是一种会使大可卡因会与突触间隙中的多巴胺转运蛋白结合，使多巴胺转运蛋白失去回收多巴胺的功能。脑产生愉悦感的神经递质，正常情况下发挥作用后会被多巴胺转运蛋白回收。多巴胺在突触间隙持续发挥作用，会导致突触后膜多巴胺受体减少。当可卡因失效后，由于多巴胺受体已减少，机体正常的神经活动受到影响，服药者就必须通过服用可卡因来维持这些神经元的活动。 主要的毒品还有鸦片、海洛因、甲基苯丙胺（冰毒）、吗啡、大麻等。如果有人劝吸食毒品，拒绝的方式可以是说明毒品对身心健康以及社会的危害，并指出吸食毒品是违法行为。 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 40 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 3、你听说过吸毒导致家破人亡的实例吗？你认为吸毒会对个人、家庭和社会造成哪些危害？ （1）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。（2）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。（3）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。 41 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？” 为回答此问题，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 。 A B 42 思维训练 A B 材料 处理 结果 结论 有某副交感神经 无某副交感神经 刺激该神经 从A的营养液中取一些液体注入B的营养液中 心脏跳动减慢 心脏跳动也减慢 该神经释放一种化学物质，这种物质可以使心跳变慢。 推断假说与预期 发现问题 提出假说 实验预期 43 思维训练 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: 支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心脏减慢。 实验预期: 从A心脏的营养液中注入B心脏的营养液中，B心脏的跳动也会减慢。 A B 由此，科学家通过实验证明: 在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号，该神经释放一种化学物质，这种物质可以使心跳变慢。 如果我们希望弄清楚该实验的假说，一个突破口是找到该实验的自变量。 因为实验的假说是实验探究的核心问题，在进行实验设计时，需要根据实验假说，找到合适的自变量，并以此为基础开展实验。 观察上述实验描述，我们发现A组和B组这两个实验组的一个重要差异是有或者没有副交感神经。据此，该项实验的自变量是有无副交感神经。 已知副交感神经可以使心率降低，即副交感神经可以控制心肌细胞的活动。根据我们刚刚学习的内容，兴奋在神经上的传导有电信号，即在神经纤维上的传导和化学信号即在突触的传递两种。 实验的研究人员发现将A组蛙心脏的营养液中取一些液体注入B组蛙心脏的营养液中后，B组的心脏跳动也减慢。剔除了副交感神经的B组蛙心脏在接受了A组蛙心脏的营养液的培养液后出现了和A组相同的实验现象，说明A组蛙心脏的副交感神经被激活后产生了某种化学物质，释放到A组蛙心脏的营养液，进而引起了B组蛙心脏相同的实验现象。 综上，我们可以推知： 该实验的假说是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。 并且，根据实验现象，我们可以证实这一实验假说。 从这一实验，我们可以知道，突触不仅存在于神经元之间，也可以存在于神经元和心肌细胞之间。 实际上，机体内突触广泛分布于神经元-神经元之间、神经元-心肌、神经元-骨骼肌、神经元-平滑肌乃至于腺体细胞之间，神经元释放的神经递质可以作用于这些肌肉细胞或者腺体细胞，引起肌肉收缩或腺体分泌，共同参与机体内环境稳态的维持。 44 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.65 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder (Bilibili XCode Worker v4.1.3)(fixed_gap:False) $$