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选择性必修1

第2章 神经调节 第3节 神经冲动的产生和传导 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。 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） 【问题探讨】 1.运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了哪些结构？ 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。 2.短跑比赛中判定运动员“抢跑”的依据是什么？ 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递 思考：1.兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？又是怎样传导的呢？ 2.用什么来研究？ 星状神经节 巨大轴突 枪乌贼 一、兴奋在神经纤维上的传导 神经纤维直径可达1mm 汉水丑生侯伟作品 汉水丑生侯伟作品 为研究神经纤维的兴奋传导，将蛙的脑和脊髓损毁，然后剥制坐骨神经—腓肠肌标本，如图所示。 一、兴奋在神经纤维上的传导 5 这种兴奋的本质是什么？ 离体的坐骨神经纤维 脊椎骨 腓肠肌 在蛙的坐骨神经上（神经纤维的外侧）放置两个微电极，连接到一个电表上。 静息时，电表没有测出电位差，说明神经表面各处电位 （①）。 当在图示神经的左侧一端给予刺激时，可以看到，靠近刺激端的电极处（a处）先变为 ，接着恢复 （②）；然后，另一电极处（b处）变为 ，接着又恢复为 （③、④）。 1.兴奋传导的形式：在神经系统中，兴奋是以 的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫 。 电信号 神经冲动 相等 思考：兴奋在神经纤维上的传导形式是什么？ 负电位 正电位 负电位 正电位 1.神经细胞内、外K+和Na+分布有何特点？ 2.神经细胞静息电位和动作电位的产生原理和电位表现？ 3.局部电流如何形成？细胞膜内和膜外局部电流方向一样吗？ 4.兴奋传导的过程和方向是怎样的？ 阅读P28页，思考: 三.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 K+浓度：细胞内明显 细胞外 Na+浓度：细胞外明显 细胞内 高于 高于 思考：兴奋在神经纤维上是怎样产生和传导的？ 内钾外钠 ++++++++++ ---------- ---------- ++++++++++ 刺激 --++++++++ --++++++++ ++-------- ++-------- +++--+++++ +++--+++++ ---++----- ---++----- ++++++--++ ++++++--++ ------++-- ------++-- 2.兴奋传导的过程 ①静息电位 ②动作电位 ③局部电流 ④兴奋传导 产生基础 产生原理 电位表现 产生基础 产生原理 电位表现 静息时， 细胞膜主要对K+有通透性 K+外流（协助扩散） 内负外正（静息状态） 刺激时， 细胞膜对Na+通透性增加 Na+内流（协助扩散） 内正外负（兴奋状态） 兴奋部位 与未兴奋部位 间由于 的存在而发生电荷移动，这样就形成了局部电流。 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。 （内正外负） （内负外正） 电位差 兴奋传导方向 10 ++++++++++ ---------- ---------- ++++++++++ 刺激 --++++++++ --++++++++ ++-------- ++-------- +++--+++++ +++--+++++ ---++----- ---++----- ++++++--++ ++++++--++ ------++-- ------++-- 2.兴奋传导的过程 ①静息电位 ②动作电位 产生基础 产生原理 电位表现 产生基础 产生原理 电位表现 静息时， 细胞膜主要对K+有通透性 K+外流（协助扩散） 内负外正（静息状态） 刺激时， 细胞膜对Na+通透性增加 Na+内流（协助扩散） 内正外负（兴奋状态） 兴奋传导方向 膜内局部电流方向： 膜外局部电流方向： 兴奋传导方向： 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 ③局部电流 ④兴奋传导 11 静息状态 未兴奋部位 兴奋状态 兴奋部位 刺激 K+外流 Na+内流 静息电位 (内负外正) 动作电位 (内正外负) 局部电流 未兴奋部位 刺激 Na+内流 电位差的存在 电荷移动 2.兴奋传导的过程 ++++++++++ ---------- ---------- ++++++++++ 刺激 --++++++++ --++++++++ ++-------- ++-------- +++--+++++ +++--+++++ ---++----- ---++----- ++++++--++ ++++++--++ ------++-- ------++-- 兴奋传导方向 12 思考：如果刺激的不是神经纤维的首端，而是中段，兴奋的传导方向是怎样的？尝试动手画一画。 刺激 ++++++++++ ---------- ---------- ++++++++++ ++++--++++ ----++---- ----++---- ++++--++++ +--++++--+ +--++++--+ -++----++- -++----++- 兴奋会沿着神经纤维双向传导 刺激 刺激 图1 反射弧中的某一神经 图2 离体的枪乌贼某一神经 思考：这两个图兴奋在神经纤维上的传导方向是怎样的？为什么？ (1)在离体条件下，刺激神经纤维上的任何一处，兴奋在神经纤维上是双向传导的。 (2)在反射弧中，兴奋在神经纤维上的传导是单向的。 3.兴奋传导的特点 因为在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器。 练习1 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.甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态 B.乙区发生了Na＋内流 C.乙区与丁区间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 D 【解析】由于图中只有乙区是动作电位，因而在轴突上，神经冲动的传导方向可能是从左到右或从右到左，D错误。 思考：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？ Na+-K+泵每消耗一个ATP，会把3个Na+泵出细胞外，把2个K+泵入细胞内，以维持细胞内外Na+、 K+的浓度差。 一、兴奋在神经纤维上的传导 4.★★★兴奋传导过程中的电位变化 枪乌贼 星状神经节 巨大轴突 大脑 如何测量膜内外电位差 0 mV -65 mV 电极刺穿 细胞膜前 电极刺穿 细胞膜后 静息电位时膜内外电压差 动作电位时膜内外电压差 静息电位 动作电位 静息电位的产生：K+通道开放，K+外流，膜电位表现为内负外正 一、兴奋在神经纤维上的传导 4.★★★兴奋传导过程中的电位变化 a~b ：静息电位 （K+通道开放，K+外流，协助扩散） 一、兴奋在神经纤维上的传导 4.★★★兴奋传导过程中的电位变化 动作电位的产生：Na+通道开放，Na+内流，膜电位表现为内正外负 Na+-K+泵每消耗一个ATP，会把3个Na+泵出细胞外，把2个K+泵入细胞内，以维持细胞内外Na+、 K+的浓度差。 一、兴奋在神经纤维上的传导 4.★★★兴奋传导过程中的电位变化 a~b ：静息电位 （K+通道开放，K+外流，协助扩散） b~d：受到刺激，产生动作电位 （Na+通道开放，Na+内流，协助扩散） 一、兴奋在神经纤维上的传导 4.★★★兴奋传导过程中的电位变化 a~b ：静息电位 （K+通道开放，K+外流，协助扩散） b~d：受到刺激，产生动作电位 （Na+通道开放，Na+内流，协助扩散） d~e：恢复静息电位 （Na+通道关闭， K+通道开放，K+外流，协助扩散） 一、兴奋在神经纤维上的传导 4.★★★兴奋传导过程中的电位变化 a~b ：静息电位 （K+通道开放，K+外流，协助扩散） b~d：受到刺激，产生动作电位 （Na+通道开放，Na+内流，协助扩散） d~e：恢复静息电位 （Na+通道关闭， K+通道开放，K+外流，，协助扩散）； e~f：（Na+-K+泵将Na+泵出细胞外，K+泵入细胞内，主动运输） 一、兴奋在神经纤维上的传导 4.★★★兴奋传导过程中的电位变化 【易错提醒】  (1)整个过程中，Na+-K+泵持续工作，并非只在ef段工作。 (2)整个过程中，神经细胞膜内Na+始终比膜外少，K+始终比膜外多。 (3)细胞外液中K+和Na+浓度变化对静息电位和动作电位的影响 项目 静息电位 动作电位 Na＋增加 Na＋降低 K＋增加 K＋降低 峰值增大 不变 峰值减小 不变 绝对值减小 不变 绝对值增大 不变 练习2（江苏高考）如图是某神经纤维动作电位的模式图，下列叙述正确的是（ ） A.K＋的大量内流是神经纤维形成静息电位的主要原因 B.bc段Na＋大量内流，需要载体蛋白的协助，并消耗能量 C. cd段Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态 D.动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大 C 经过刺激，电位达到 阈电位时，动作电位产生 测量方法 电表两个电极分别置于神经 纤维膜的内侧和外侧 电表两个电极均置于神经纤维膜的外侧 测量图解 测量结果 5.膜电位的测量 一、兴奋在神经纤维上的传导 可测 静息电位和动作电位 不可测静息电位和动作电位，只能测出电位变化值 -110 110 练习3.如图甲所示，在某神经纤维上安装两个完全相同的灵敏电表，电表1两电极分别在a、b处膜外，电表2两电极分别在d处膜的内外侧。在b、d中点c给予适宜刺激，相关的电位变化曲线如图乙、丙所示。据图分析，下列说法不正确的是(　　) A.表1记录得到图丙所示的曲线图 B.图乙曲线处于③点时，d点处于未兴奋状态 C.图乙曲线处于③点时，丙图曲线正处于④点 D.图丙曲线处于⑤点时，甲图a处电位表现为外正内负 B + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + ? a b c d e 思考1：静息状态下，电流计的指针朝向？ 思考2： 静息状态：不偏转 刺激a点：偏转2次 刺激e点：偏转2次 刺激c点：不偏转 （ ↑ ） （ ↑ ↖ ↑ ↗ ↑ ） （ ↑ ↗ ↑ ↖ ↑ ） （ ↑ ） 6.兴奋传导过程中电流计偏转分析 bc=cd 分别刺激神经纤维a点、e点、c点、bc中的某一点时，电流计指针的偏转次数及方向？ bc=cd，b点和d点同时兴奋 刺激bc中某一点 偏转2次，（ ↑ ↖ ↑ ↗ ↑ ） 6.兴奋传导过程中电流计偏转分析 练习4.(易错题)下面是测量神经纤维上电位变化的装置图，有关说法正确的是　(　　)          A.可用图甲装置或图丙装置测量神经纤维的动作电位 B.给予图甲和图丙中神经纤维一个强刺激后，甲偏转两次，丙偏转一次 C.图乙中神经纤维未受刺激时，电表指针偏转的大小代表了静息电位的大小 D.在图丁两电极的中点给予神经纤维一个强刺激，电表的指针不偏转，说明未产生兴奋 C 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。 思考： 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? 阅读P28-29，思考： 1.什么突触小体和突触？突触的类型有？ 2.兴奋在神经元之间的传递的过程是怎样的？ 3.神经递质有哪些？ 4.为什么神经元之间兴奋传递只能是单向的？ 5.为什么突触处兴奋传递比在神经纤维上慢？ 1.结构基础---突触 (1)突触小体 (2)突触的结构 一、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 突触前膜 突触后膜 突触间隙 突触 突触小泡 （其形成与高尔基体有关，内含神经递质） 突触后膜上的受体（蛋白质或糖蛋白） 线粒体 ☆突触前膜≠突触小体 充斥着组织液 离子通道 （蛋白质） 汉水丑生侯伟作品 （3）突触类型 A轴突—胞体型 B轴突—树突型（主要） C轴突—轴突型 D树突—树突型 轴突—腺体型 轴突—肌肉型 兴奋 ①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释放神经递质。 ②神经递质通过突触间隙 到突触后膜的受体附近。 ③神经递质与 结合，形成 。 ④突触后膜上的 发生变化，引发电位变化。 ⑤神经递质被 ，以免持续发挥作用 。 扩散 突触后膜的受体 递质-受体复合物 离子通道 降解或回收 2.兴奋在神经元之间的传递 扩散≠自由扩散 1.突触小泡释放神经递质的方式是？这体现了细胞膜的什么特性？ 胞吐，细胞膜具有一定的流动性 2.兴奋在神经元之间传递的信号转换有哪些？ ①突触: ②突触前膜: ③突触后膜: 3.如果突触前膜释放的神经递质的受体是Cl-通道蛋白，并且膜外Cl-的浓度高于膜内，请推测这种神经递质的作用。 4.神经递质分两大类，兴奋性递质和抑制性递质，请总结神经递质的作用 Cl-内流后，会导致静息电位绝对值增大，突触后膜更不容易兴奋，从而表现为抑制作用。 使下一个神经细胞/肌肉细胞/腺体细胞兴奋或抑制 电信号→化学信号→电信号 电信号→化学信号 化学信号→电信号 汉水丑生侯伟作品 2.兴奋在神经元之间的传递 (1)过程 (2)信号转换： 电信号→化学信号→电信号 (3)传递特点： ①单向传递： ②突触延搁： 神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，作用于突触后膜上。 由于突触处的兴奋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。 受体 （4）神经递质 类型： 供体： 受体： 释放： 作用： 去向： 兴奋性递质：乙酰胆碱、多巴胺、谷氨酸、去甲肾上腺素等 抑制性递质：甘氨酸、5-羟色胺、NO等 主要有乙酰胆碱（ACh）、多巴胺、去甲肾上腺素（NE）、肾上腺素、 5-羟色胺、氨基酸类（如谷氨酸、甘氨酸等）、一氧化氮（NO）等。 突触小体（突触小泡），经过内质网、高尔基体加工 突触后膜上的受体（本质为蛋白质或糖蛋白） 突触前膜释放，胞吐（NO除外），线粒体供能，体现细胞膜的流动性 使下一个神经元/肌肉/腺体细胞兴奋或抑制 被降解或 回收进细胞 如乙酰胆碱被乙酰胆碱酯酶催化分解为乙酸和胆碱 如多巴胺被突触前膜的转运蛋白回收进细胞 5.兴奋在神经元之间传递时的电表指针偏转问题 (1)刺激b点： (2)刺激c点： 由于兴奋在突触部位的传递速度小于在神经纤维上的传导速度，则a点先兴奋，d点后兴奋，电表指针发生两次方向相反的偏转。 兴奋不能传至a点，a点不兴奋，d点可以兴奋，电表指针只发生一次偏转。 练习5.如图表示突触的亚显微结构，下列说法正确的是（ ） A．①中内容物使 b 兴奋时，兴奋部位的膜对 Na＋通透性减小 B．③一定是一个神经元的树突膜 C．在 a 中发生电信号→化学信号的转变，信息 传递需要消耗能量 D．当兴奋沿着 b 神经元传导时，其膜内电流方向与兴奋传导方向相反 C 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 1.作用位点和机理 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 兴奋剂 概念： 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。 毒品 概念： 注意： 有些 就是毒品，它们会对人体健康带来极大的危害。 2.兴奋剂与毒品 指 以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。 鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻、可卡因 兴奋剂 44 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 思考·讨论 分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 45 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 可卡因成瘾机制 1.服用可卡因为什么会使人上瘾？ 思考·讨论 分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 (1)可卡因能干扰__________的作用，导致 异常，还会抑制__________的功能； (2)吸食可卡因者可产生____________，长期吸食易产生_______与_______，最典型的是有___________，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_______、_______、失望、疲惫、失眠、厌食等症状； 交感神经 心脏功能 免疫系统 心理依赖性 触幻觉 嗅幻觉 虫行蚁走感 抑郁 焦虑 2.可卡因的其他危害有哪些？ 思考·讨论 分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 47 3.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？ 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。 思考·讨论 分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 4. 你听说过吸毒导致家破人亡的事例吗？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。 思考·讨论 分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 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。 3.珍爱生命，远离毒品 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 【思维训练】 推断假说与预期 A B 兴奋在神经纤维上的传导 特点： 静息电位 动作电位 膜内：与兴奋传导方向相同 膜外：与兴奋传导方向相反 离体神经纤维，双向传导 传导方式 膜电位 K+外流 内负外正 影响因素：K+的浓度差 Na+内流 内正外负 影响因素：Na+的浓度差 协助扩散 电信号 电流方向 形成局部电流 兴奋在神经元之间的传递 突触前膜 突触间隙 突触后膜（兴奋或抑制） 释放神经递质（胞吐） 神经递质扩散 总结 协助扩散 一、概念检测 二、拓展应用 1.C 2.A 1. （1）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。 （2）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. 在行车过程中，发现危险进行紧急处置，需要经过一个复杂的反射过程。 视觉器官等接收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，所以要禁止酒后驾驶机动车。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。 $$