2.2神经调节过程涉及信息的转换及传递课件-2024-2025学年高二上学期生物沪科版选择性必修1

神经调节过程涉及信息的转换及传递① 反射 1771年，意大利科学家伽伐尼在一次解剖青蛙时偶然发现，解剖刀触及蛙腿外露神经后，蛙腿会发生抽搐 史料分析 思考： 解剖刀和放青蛙的盘子是两种不同的金属，是否是这个原因引起的呢？ 史料分析 他选择不同金属，将两种金属一端连在一起，未连接的另一端分别与蛙腿的肌肉和神经接触，结果蛙腿也出现抽搐。但用玻璃、松香等非金属材料进行实验时，未发生这种现象。 思考：根据以上现象，你能推测引起蛙腿收缩的原因吗？ 伽伐尼推测：收缩是由沿着神经到达肌肉表面的电流刺激引起的。 那么这个电流是生物组织自己产生的，还是两种金属产生的呢，我们能否通过一个简单的实验来重现加法尼最初观察到的什么现象呢？ 实验步骤1：观察演示实验或视频。将探针刺入牛蛙枕骨大孔，向前刺入脑室捣毁蛙脑；向后刺入椎管捣毁脊髓。 演示实验：牛蛙坐骨神经-腓肠肌电生理实验 实验步骤2：然后用用玻璃针分离其坐骨神经，将连接微电流传感器的两个电极（红色、黑色）分别连在坐骨神经两个位点上，中间间隔一定的距离。 用锌铜弓分别刺激坐骨神经近脊柱侧电极处①及近腓肠肌侧电极处②，观察腓肠肌的反应和微电流传感器表盘指针偏转情况。 演示实验：牛蛙坐骨神经-腓肠肌电生理实验 讨论与分析： 1. 刺激①处，微电流传感器表盘指针发生偏转，腓肠肌发生收缩。这说明什么？ 2. 刺激②处，微电流传感器表盘指针也发生了偏转，腓肠肌收缩。这又说明什么？ 3. 刺激③处，微电流传感器表盘指针不发生偏转，说明什么？ 演示实验：牛蛙坐骨神经-腓肠肌电生理实验 演示实验：牛蛙坐骨神经-腓肠肌电生理实验 信息在神经纤维上以电信号形式传导 在牛蛙坐骨神经的不同部位用锌铜弓刺激后，腓肠肌都发生了收缩，指针也都发生了偏转，说明刺激引发神经上产生生物电流，而且电流通过神经传到了腓肠肌。由此可知，在神经纤维上，信息以生物电的形式传导。 信息在神经元上以生物电的形式进行传导 信息在神经元上以生物电的形式进行传导 将微电极一个置于膜外，一个置于膜内 静息电位： 神经元在静息状态下的质膜内外的电位差膜内负电位、膜外正电位 K+外流 将微电极均置于膜外 1939 年，英国的霍奇金和赫胥黎以枪乌贼直径达 1 mm 的粗大神经纤维为实验材料，记录到单根神经纤维的生物电。结果发现，在静息状态下膜内电位低于膜外，存在 65 mV 的电位差。 问题1：为什么静息状态的质膜内外存在电位差？ 思考： 1、质膜内外Na﹢ 与 K﹢外的分布具有哪些特点？ 2、结合已有的知识，推测以上两种离子分布产生差异的原因。 三种细胞均表现为膜内钾离子浓度高，膜外钠离子浓度高。 离子分布产生差异可能与质膜上的转运蛋白有关 质膜的亚显微结构，脂膜具有选择透过性，在脂膜上存在各种转运蛋白 补充知识：Na+-K+泵 细胞外液中的阳离子主要是 Na+，细胞内液中的阳离子主要是K+，这与分布在细胞膜上 的 Na+-K+ 泵的活动有关。每消耗一个 ATP 分子，Na+-K+泵会泵进 2 个 K+，同时泵出 3 个 Na+。 1976年，德国科学家内尔和萨克曼利用膜片钳技术，首次用玻璃微电极靠近神经元，在几平方微米的质膜上检测到单通道离子电流 思考： 根据图描述神经元受到适宜刺激后，膜片钳记录到的电导的Na﹢ 与 K﹢变化规律。 由此推测质膜上Na﹢ 与 K﹢通道构象是否会发生变化？ 曲线数据可知，神经元受到视力刺激后，钠离子和钾离子电导都呈现了先升高后下降的变化规律，钾离子电导变化滞后于钠离子电导变化，并且其电导峰值低于钠离子电导峰值。 神经元受到刺激后，质膜上钠离子通道首先具体开放，之后伴随着钠离子关闭，钾离子通道开放，随后恢复。 为什么在细胞膜内外会存在电位差呢？ 原因1：胞内 K+ 浓度是胞外30 倍，胞外的 Na+ 浓度比胞内高约13 倍，这是细胞膜上 Na+-K+ 泵活动的结果。 原因2：膜上 K+ 通道蛋白的开放程度较大，而 Na+ 通道蛋白的开放程度很小，因此 K+ 容易扩散至膜外，膜外的 Na+ 极少扩散进膜内。可见，静息电位的维持主要与 Na+-K+ 泵的活动及 K+ 向外扩散有关。 问题2：神经元受到刺激后膜内电位是怎样变化的？ 问题2：神经元受到刺激后膜内电位是怎样变化的？ 活动1：画出神经元受到适宜刺激后，膜内电位随时间变化的曲线图 活动1：画出神经元受到适宜刺激后，膜内电位随时间变化的曲线图 活动2：在修正后的曲线图上，标注各段曲线对应的质膜生理活动状态 活动2：在修正后的曲线图上，标注各段曲线对应的质膜生理活动状态 静息电位的产生： 动作电位： 动作电位：膜内正电位、膜外负电位 Na+内流 当适宜强度的刺激作用于神经元时，膜上的 Na+ 通道就会显著开放，短时间内 Na+ 大量进入膜内，导致神经元细胞膜由“内负外正”的静息电位反转为“内正外负”。 问题3：兴奋在神经纤维上怎样实现双向传导？ 活动3： 1、画一画刺激点处膜内外电荷分布发变化 问题3：兴奋在神经纤维上怎样实现双向传导？ 活动3： 1、画一画刺激点处膜内外电荷分布发变化 问题3：兴奋在神经纤维上怎样实现双向传导？ 活动3： 1、画一画刺激点处膜内外电荷分布发变化 2、请用兴奋或未兴奋分别表示出①②③所代表的区域 3、请用同样的方式在刺激点右侧画上局部电流的方向。 当受到刺激的部位处于兴奋状态时，邻近未受刺激的部位仍处于静息状态。此刻，兴奋区和未兴奋区之间出现了电位差，形成局部电流。 在局部电流刺激下，未兴奋部位的细胞膜产生动作电位。神经冲动就以这样的形式传遍整个神经元。 传递方向：双向传递 问题3：兴奋在神经纤维上怎样实现双向传导？ 髓鞘的存在使电信号在神经纤维上发生跳跃式传导，极大加快了传导的速度。 如果髓鞘的结构受到损伤，就会影响神经冲动的传导，由此可能发生多种感觉运动的功能障碍通过。 EV录屏5.1.4软件录制 Lavf58.33.100 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 EV录屏5.1.4软件录制 Lavf58.33.100 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 $$