2.3神经冲动的产生和传导第1课时课件2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修1

第2章 神经调节 第三节 神经冲动的产生和传导 高中选必1 稳态与调节 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。 1.从运动员听到枪响到做出起跑的反应，信号的传导经过了那些结构？ 2.短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？ 经过了感受器（耳）、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（传出神经末梢和它所支配的肌肉） 人类从听到声音到做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。 ◆问题探讨 ◆问题探讨 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间（或神经元和其他细胞）的传递 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？它是怎样传导的呢？ 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 (一)神经电信号的发现 蛙的坐骨神经表面电位变化实验 2.实验结果 ①静息时,电表_____测出电位差,说明静息时神经表面各处电位______ 没有 相等 ②在图示神经的左侧的一端给予刺激时，______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 在蛙的坐骨神经上放置_____________，并将它们连接到__________上。 这说明什么？ 1.实验方法 共发生了两次方向相反的偏转 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 任务一 阅读P27正文，完成以下问题： 两个微电极 一个电表 注意：只要存在电位差，电流表指针就会偏转,方向从正电荷一极向负电荷一极偏转。 3.实验结论 因此可以说，兴奋在神经纤维上的传导形式为：_________________ 神经冲动（电信号） 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 神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？ 任务二 阅读课本P28第1--3段，完成以下问题： 1.神经冲动在神经纤维上产生的离子基础？ 2.什么是静息电位？形成原因？ 3.什么是动作电位？形成原因？ 4.神经细胞胞内K+浓度高于胞外，胞外Na+高于胞内，如何来实现这一离子梯度呢？ 5.什么是局部电流？ 6.归纳兴奋的传导方向与膜内、膜外局部电流之间的关系。 (二)神经冲动的产生和传导 未受刺激时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度 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 神经细胞膜内外离子分布不均衡，即神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低。 （正常细胞膜外Na+浓度约为膜内Na+浓度的12倍。膜内K+的浓度约为膜外的30倍。） 1.神经冲动产生的离子基础 比较：细胞内、外的Na+和K+的浓度，它们的分布什么特点？ 插入枪乌贼轴突的微电极局部放大图片可见微电极内部中空，充满生理盐水 0 mV -45 mV 电极刺穿 细胞膜前 电极刺穿 细胞膜后 静息电位 赫胥黎和霍奇金研究装置示意图 2.静息电位产生机制 在未受到刺激时，神经纤维处于__________ 静息状态 原因： ①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。 ②静息时，膜主要对K+有通透性(K+通道蛋白打开)。 K+外流 Na+ 膜外 膜内 膜外 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ 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 思考：K＋的跨膜运输有何特点？ 顺浓度梯度运输，不消耗ATP，需要通道蛋白的协助。 原因： ①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。 ②受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加（Na+通道蛋白打开）。 Na+内流 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+ 3.动作电位产生机制 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 兴奋状态 适宜刺激 思考：Na＋的跨膜运输有何特点？ 11 神经纤维未受到刺激，___________,细胞膜两侧电位表现为 ____________的静息电位。 神经纤维受到刺激，______离子通道开放，细胞膜内电位升高。 动作电位形成后，________，恢复为内负外正的静息电位。 细胞膜内电位由于 _______，形成膜两侧电位表现为____________动作电位。 归纳：神经冲动的产生过程 内负外正 K+外流 Na+ Na+内流 内正外负 K+外流 (协助扩散) 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。 钠钾泵： （Na+出细胞，K+进细胞） 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？ 主动运输 注意：无论是静息状态还是兴奋状态，都有神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低。 4.膜电位解读 ——静息电位 ——动作电位的形成过程 ——静息电位的恢复 K+外流，内负外正 Na+大量内流，什么时候出现动作电位？ K+大量外流，什么时候恢复静息电位？ ①AB段 ②BC段 ③CD段 ④DE段 ——一次兴奋完成后 钠钾泵将细胞内的Na+泵出，将细胞外的K+泵入，以维持细胞内K+浓度高和细胞外Na+浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。 刺激越强，动作电位幅度越强？ 动作电位的峰值与刺激强度和传导距离无关 E 刺激 D 动作电位的峰值 动作电位的“全”或“无”:刺激必须达到一定的阈值（阈值又叫临界值，是指一个效应能够产生的最低值或最高值）方能出现，阈下刺激不能引起任何反应——"无"，而阈上刺激则不论强度如何，一律引起同样的最大反应——"全"。 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。 静息电位与神经元内的K+外流相关而与Na+无关，故神经元轴突外Na+浓度的改变不影响静息电位。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。 （2）若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？ 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。 理论联系实际（教材P31 拓展应用1） 微专题1一膜电位的影响因素 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 细胞外离子浓度变化 静息电位变化 动作电位变化 适当降低细胞外Na+浓度 适当增加细胞外Na+浓度 适当降低细胞外K+浓度 适当增加细胞外K+浓度 不变 峰值下降 不变 峰值上升 绝对值增大 (曲线下降) 不变 不变 绝对值减小(曲线上升) 汉水丑生侯伟作品 习题巩固 1.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 C 例2.图五表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。下列描述错误的是（ ） A．曲线a代表正常海水中膜电位的变化 B．两种海水中神经纤维的静息电位相同 C．低Na+海水中神经纤维静息时，膜内Na+浓度高于膜外 D．正常海水中神经纤维受刺激时，膜外Na+浓度高于膜内 汉水丑生侯伟作品 C 习题巩固 ①0～t1段 兴奋从刺激位点传到A点所用时间。 ②t1～t2段 A点兴奋，Na+内流，形成动作电位所用时间。 ③t2～t3段 K+外流，A点恢复静息电位所用时间。 A B ④t3～t4段 A点恢复静息电位后兴奋传导到B点所用时间。 t3～t4时间长短与AB之间的距离有关 微专题2一膜电位的测量方法 ⑥t5～t6段 K+外流，B点恢复静息电位所用时间。 ⑤t4～t5段 兴奋到达B点，Na+内流，形成动作电位所用时间。 t1 t2 t3 t4 t5 t6 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 适宜刺激 兴奋部位 未兴奋 部位 未兴奋部位 局部电流 - + 5.神经冲动在神经纤维上的传导 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 适宜刺激 兴奋部位 未兴奋 部位 未兴奋部位 - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - + + + + 兴奋部位 兴奋部位 未兴奋部位 5.神经冲动在神经纤维上的传导 - + - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + 适宜刺激 - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - + + + + 兴奋部位 兴奋部位 未兴奋部位 - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - + + + + - - - - + + + + 兴奋部位 未兴奋 部位 未兴奋部位 未兴奋部位 兴奋部位 兴奋 传导特点： 双向传导 5.神经冲动在神经纤维上的传导 传导形式： 局部电流 任务三 结合图示，小组合作完成以下问题： 问题1.神经纤维上兴奋的传导方向与膜内、外局部电流方向有何关系？ ☆神经纤维上兴奋的传导方向与膜内电流方向相同，与膜外局部电流方向相反。 膜内局部电流方向: 膜外局部电流方向: (内同外异) 问题2.如果刺激发生神经纤维的最左/右端，兴奋的传导方向？ 单向传导 问题3.兴奋在反射过程中传导方向？ 从兴奋部位到未兴奋部位 从未兴奋部位到兴奋部位 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。 (1)图中兴奋部位是_________(用字母表示)。 (2)图中弧线最可能表示_______________。 (3)图中兴奋的传导方向是_______________ (用字母和“→”表示)。 (4)受到刺激后膜内电位变化为__________；膜外电位变化为________ ；膜内外电位变化为_________________________。 A 局部电流方向 A→C和A→B 由负变为正 由正变为负 由内负外正变为内正外负 例1.如图是兴奋在神经纤维上产生和传导的示意图，据图回答有关问题： 习题巩固 2.如图所示，当神经冲动在轴突上传导时，下列叙述错误的是（ ） A.乙区发生了Na+内流 B.甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态 C.乙区与丁区膜内局部电流的方向是从乙到丁 D.据图可判断神经冲动的传导方向是从左到右 习题巩固 D 兴奋在神经纤维上的传导 膜电位 传导方式 特 点： 静息电位 动作电位 K+外流 内负外正 影响因素：K+的浓度差 协助扩散 Na+内流 内正外负 影响因素：Na+的浓度差 电信号 电流方向 膜内：与兴奋传导方向相同 膜外：与兴奋传导方向相反 双向传导 注：在反射弧中，兴奋是单向传递的 本课小结 Lavf58.51.100 Lavf57.62.100 $$