2.3 神经冲动的产生和传导课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

第二章 神经调节 第三节 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。 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？ 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。 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。 兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？又是怎样传导的呢？ 思考 一.兴奋在神经纤维上的传导 二.兴奋在神经元之间的传递 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 神经冲动在神经纤维上时怎样产生和传导的呢？ Na+ 膜外 膜内 膜外 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ 未受刺激时，神经纤维处于____状态。静息时，膜主要对___有通透性，造成________，使膜外阳离子浓度___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_________，这称为___________。 静息 高 K+ K+外流 内负外正 静息电位 电位表现：___________ 形成原因：___________ 运输方式：___________________ 内负外正 K+外流 协助扩散（离子通道） (1)静息电位产生机制 1.传导过程 (2)动作电位产生机制 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+ 当神经纤维某一部位受到刺激时，细胞膜对____的通透性增加，造成___________，这个部位的膜两侧出现________的电位变化，表现为__________的兴奋状态，此时的膜电位称为_________。即产生兴奋。 Na+ Na+内流 暂时性 内正外负 动作电位 电位表现：___________ 形成原因：___________ 运输方式：___________________ 内正外负 Na+内流 协助扩散（离子通道） 1.传导过程 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 ①膜外: 部位→ 部位 ②膜内: 部位→ 部位 未兴奋 兴奋 兴奋 未兴奋 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，这就形成了局部电流。 这种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。 恢复静息电位 形成原因：___________ 运输方式：___________ K+外流 协助扩散 Na＋ Na＋ - - - - ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ++++ ++++ - - - - - - - - ++++ ++++ - - - - - - - - Na＋ Na＋ ++++ ++++ - - - - - - - - Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ (3)神经冲动的传导与恢复 局部电流的形成 1.传导过程 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 2.传导方向： 兴奋部位→未兴奋部位 与膜外局部电流方向 相反 与膜内局部电流方向 相同 3.传导特点 观察分析：这两个图有什么不一样？为什么？ 图1 反射弧中的某一神经 图2 离体的枪乌贼某一神经 ②生物体内兴奋来自感受器,兴奋在生物体内的反射弧上的传导是单向传导。 ①兴奋在离体的神经纤维上双向传导 (4)兴奋传导的特点： ①生理完整性 兴奋在神经纤维上顺利传导要求神经纤维在结构和生理功能上都必须是完整的。结构上的断裂或者是局部生理功能的改变(如局部麻醉、冷冻等),都可以使兴奋的传导发生阻滞。 ②双向传导 离体神经纤维中兴奋均可以向胞体和末梢两个方向同时传导。但在生物体内，兴奋在神经纤维上是单向传导 ④绝缘性 一条神经包含着许多条神经纤维，各条纤维上传导的兴奋基本互不干扰。 ⑤相对不疲劳性 神经纤维可以以每秒钟上百次的频率连续传导兴奋数十万次。 ③非递减性传导 动作电位在传导过程中，其大小和速度不会因传导距离的增加而减小。 归纳小结：兴奋传导过程分析 1.未受到刺激时（静息状态）的膜电位：___________ 2.兴奋区域的膜电位： ____________ 3.未兴奋区域的膜电位：_______________ 4.兴奋区域与未兴奋区域形成__________，这样就形成了__________。 5.电流方向在膜外由_________________流向_____________； 在膜内由______________流向_______________。 6.兴奋在神经纤维上的传导特点：________。 7.兴奋部位膜电位是_____________。 8.兴奋部位膜电位变化是______________________________。 9.兴奋部位膜外电位是______________。 10.兴奋部位膜外电位变化是________________________。 外正内负 外负内正 外正内负 电位差 局部电流 未兴奋部位 兴奋部位 兴奋部位 未兴奋部位 双向 内正外负 由外正内负变为内正外负 负电位 由正电位变为负电位 【即时训练1】 如图表示一段离体神经纤维的S点受到刺激而兴奋时，局部电流和神经兴奋的传导方向(弯箭头表示膜内、外局部电流的流动方向，直箭头表示兴奋传导方向)，正确的是（ ） C 还有间脑，间脑包括下丘脑。 1. 膜电位的测量方法 拓展延伸 刺激 ①a点之前 ——静息电位 主要表现为K+外流, 使膜电位表现为外正内负。 ②ac段 ——动作电位的形成 Na+大量内流,导致膜电位迅速逆转,表现为外负内正。 ③ce段 ——静息电位的恢复 K+大量外流,膜电位恢复为静息电位后,K+通道关闭。 2.图析静息电位和动作电位的产生机制 拓展延伸 刺激 2.图析静息电位和动作电位的产生机制 ④ef段 ——一次兴奋完成后 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。 拓展延伸 如图甲表示动作电位产生过程示意图,图乙、图丙表示动作电位传导示意图,下列叙述正确的是( ) A.若将离体神经纤维放在高于正常海水Na+浓度的溶液中，甲图的c点将降低 B.图乙中兴奋向左传递，图丙中兴奋向右传递 C.图甲,乙,丙中c,③,⑧点时细胞膜外侧钠离子高于细胞膜内侧 D.图中①和⑩区段中K+内流不需要消耗能量, 不需要膜蛋白 E.图甲,乙,丙中发生Na+内流的过程分别是b、②、⑦ C ②是K+外流 【即时训练2】 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 (1)形成： 突触前膜 突触间隙 突触后膜 （含组织液） 突触 神经递质受体 2. 突触 突触小体可以与其他神经元的______或_____等相接近，共同形成突触； 树突 细胞体 (2)结构： （突触小体的膜） （细胞体或树突的膜） 突触小泡 线粒体 神经递质 (3)常见类型： 2. 突触 ①轴突—细胞体型 ②轴突—树突型 突触类型 ③轴突—胞体型 ①轴突—树突型 ④轴突—肌肉型 ⑤轴突—腺体型 ②轴突—轴突型 肌肉的收缩 腺体的分泌 3.兴奋在神经元之间传递过程 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 神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近 神经递质与突触后膜上的受体结合，形成递质—受体复合物 突触后膜上的离子通道发生变化,引发电位变化 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 胞吐 生物膜的流动性 兴奋(Na+内流) 抑制(Cl-内流) 轴突 线粒体 突触前膜 突触间隙 突触后膜 突触小泡 神经递质 兴奋 突触前膜 (突触小泡) 神经递质 释放 扩散 突触后膜 (特异性受体) 引发 电位变化 刺激 电信号 化学信号 电信号 (兴奋或抑制或肌肉收缩或腺体分泌) 突触间隙 3.兴奋在神经元之间传递过程 4.兴奋在神经元之间传递形式 ①突触小体 ： 。 ②突触后膜： 。 ③突触： 。 电信号→化学信号 化学信号→电信号 电信号→化学信号→电信号 传递形式： _______→__________→________ 电信号 化学信号 电信号 5.兴奋在神经元之间传递特点 ①单向传递 ②突触延搁 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，因此神经元之间的兴奋的传递只能是单方向的。 原因: 突触处的信号传递需要通过化学信号的转换，因此兴奋传递的速度比在神经纤维上要慢。 4.兴奋在突触传递的特点 ①单向传递 ②突触延搁 ③总和 ④对内环境变化的敏感性 ⑤易疲劳性 电信号 化学信号 电信号 传递方式: 电信号→化学信号→电信号 突触前膜：电信号 → 化学信号 突触后膜：化学信号 → 电信号 兴奋传递的速度比在神经纤维上要慢。 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。 突触末梢引起较多递质释放,产生局部电位之总和达到临界水平时,可诱发突触后神经元兴奋。 缺氧、二氧化碳浓度升高等均可改变突触部位的传递能力。 高频率的神经冲动持续通过突触,使神经递质释放速度超过合成速度,导致神经递质耗竭。 类型：主要有乙酰胆碱、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。 作用： 引起下一个神经元的兴奋或抑制 引起肌肉收缩或某些腺体分泌相应的物质 兴奋性影响（乙酰胆碱） 抑制性影响（甘氨酸） 影响 释放方式： 胞吐 （体现生物膜的流动性） 6.神经递质 总结：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 甘氨酸(Gly)在神经系统中可作为神经递质作用于下一神经元，并使下一神经元抑制，它的受体是膜上的某种离子通道。下列有关叙述中，错误的是 (   ) A. 甘氨酸与受体结合后离子通道打开，导致阳离子内流 B. 如某毒素可阻止甘氨酸释放，该毒素可破坏神经元之间正常的抑制性冲动的传递 C. 突触前膜释放甘氨酸的方式是胞吐，该过程需要消耗能量 D. 释放到突触间隙中的甘氨酸可被细胞吸收后再度利用 A 【即时训练3】 三.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 1.作用位点和机理 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 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 兴奋剂和毒品也大多是通过突触起作用的 兴奋剂 (1)概念: (2)作用: 原指能 的一类药物。 提高中枢神经系统机能活动 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 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 2.兴奋剂与毒品 冰毒 可卡因 吗啡 摇头丸 海洛因 罂粟 各类毒品 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 3.可卡因 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 上瘾机制： 3.可卡因 其他危害： ②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； ③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。 ①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； 3.可卡因 珍爱生命，远离毒品 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。 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 四.总结 1.兴奋在神经纤维上传导与电流表指针偏转问题 ①刺激a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 先左后右 ②刺激c点(bc=cd),电流计指针如何偏转？ 电表不发生偏转 因为b、d点同时兴奋 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 先左后右 ④刺激cd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d点先兴奋,b点后兴奋 先右后左 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d点先兴奋,b点后兴奋 先右后左 刺激靠近谁,电流表先向谁偏,偏两次 四.总结 2.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 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 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 因为a点先兴奋,d点后兴奋 先左后右 右偏 发生一次偏转 因为a点不兴奋，d点兴奋 右偏 归纳●总结 练习与应用 一、概念检测 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 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 C A 二、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？ 【答案】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。 【答案】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？ 【答案】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。 练习与应用 方法 图解 结果 电表两极均置于神经纤维膜的外侧 方法 图解 结果 电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧 $$