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

第二章 神经调节 第3节 神经冲动的产生和传导 问题探讨 奥运会短跑赛场上，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？它又是怎样传导的呢？ 一、兴奋在神经纤维上的传导 坐骨神经 腓肠肌 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“生物电”。 意大利医生 生理学家 伽尔瓦尼 01 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。 1. 神经表面电位差实验 a b + + 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 刺激 - ②在图示神经的左侧一端给予刺激时， 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 （1）实验过程 共发生了两次方向相反的偏转 1. 神经表面电位差实验 6 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 思考：神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？ 静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度 在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态 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 神经细胞外的Na+浓度比膜内高，K+浓度比膜内低。 神经细胞Na+、K+分布特点： 实验 红细胞是不可兴奋细胞，细胞膜不能产生动作电位，只有静息电位。而静息电位时通过钠泵作用保钾排钠。 8 ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－ 静息电位：内负外正 Na+ 膜外 膜内 膜外 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ 静息状态：(K+外流，协助扩散) 2.兴奋在神经纤维上的传导过程 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 2.兴奋在神经纤维上的传导过程 ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－ －－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ ＋＋－－－－－－－－－－ －－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ ＋＋－－－－－－－－－－ 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+ 动作电位：内正外负 动作状态：(Na+内流，协助扩散) 2.兴奋在神经纤维上的传导过程 （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（通道） 2.兴奋在神经纤维上的传导 兴奋部位的电位表现为内正外负,邻近的未兴奋部位仍然是内负外正，在兴奋部位和未兴奋部位之间会发生什么现象呢？ （3）兴奋部位和未兴奋部位之间存在电位差，形成___________。 局部电流 2.兴奋在神经纤维上的传导过程 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＋ （4）神经冲动的传导与恢复 局部电流的形成 2.兴奋在神经纤维上的传导过程 拓展延伸 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。这个问题如何解决呢？ 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） 一次兴奋完成后，钠钾泵将流入的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，属于主动运输，需消耗能量。 拓展延伸 Na+ ++++++++++ ---------- ---------- ++++++++++ ++++++ +++++ ----- ---------- ----- ----- ------ ---------- ++++++ ++++++++++ ++++++++++ +++++ ----- ----- ++++ ++++ 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 离体的神经纤维兴奋的传导——双向传导 兴奋部位（+）→未兴奋部位（-） 传导方向：双向传导 传导形式：电信号 兴奋 神经冲动/兴奋传导方向： 拓展延伸 Na+ ++++++++++ ---------- ---------- ++++++++++ ++++++ +++++ ----- ---------- ----- ----- ------ ---------- ++++++ ++++++++++ ++++++++++ +++++ ----- ----- ++++ ++++ 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 与膜外局部电流方向相反 与膜内局部电流方向相同 注意：在生物体内，通常兴奋来自感受器，因此，兴奋在生物体内的反射弧上的传导是单向传导。 离体的神经纤维兴奋的传导——双向传导 观察兴奋传导的方向是否与膜内外局部电流方向一致？ 神经冲动/兴奋传导方向： ①在离体的神经纤维上： ②在反射弧上： 双向传导 单向传导 3.传导特点： 一、兴奋在神经纤维上的传导 拓展延伸 膜电位的测量方法 测量方法 测量图解 测量结果 电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧     电表两极均置于神经纤维膜外侧     拓展延伸 ①a点之前 ——静息电位 主要表现为K+外流，使膜电位表现为内负外正。 ②ac段 ——动作电位的形成 Na+大量内流，导致膜电位迅速逆转，表现为内正外负。 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。 刺激 膜电位曲线解读 拓展延伸 ④ef段 ——一次兴奋完成后 钠钾泵将流入的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。 a-c：Na+内流（协助扩散） c-e：K+外流（协助扩散） e-f：泵出Na+，泵入K+（主动运输） 刺激 膜电位曲线解读 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________________________。 内负外正 内正外负 内负外正 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 由内负外正变为内正外负 负电位 由正电位变为负电位 23 K+高 Na+高 膜电位的影响因素 项目 静息电位 动作电位峰值 Na＋增加 Na＋降低 K＋增加 K＋降低 增大 不变 变小 不变 变小 不变 增大 不变 二、兴奋在神经元之间的传递 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？ 1.突触小体: 突触小体 神经元的__________经过多次分支，最后每个小枝末端_____，呈___状或___状，叫做__________。 轴突末梢 膨大 杯 球 突触小体 二、兴奋在神经元之间的传递 2.突触 （1）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 胞体 二、兴奋在神经元之间的传递 (2)类型： 轴—胞突触 轴—树突触 神经—肌肉接头 2.突触 ① 轴突－树突型突触 ② 轴突－胞体型突触 ③轴突-肌细胞突触 ④轴突-腺体细胞突触 （3）突触的组成 突触前膜 突触间隙 突触后膜 突触 突触小泡 线粒体 神经递质受体 神经递质 突触小泡的形成与高尔基体有关 ①突触前膜 ②突触间隙 ③突触后膜 突触前神经元________ __________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，也可能为_______膜或某些__________的膜； 树突 胞体 肌肉细胞 腺细胞 （3）突触的组成 3.兴奋在神经元之间传递的过程 ①兴奋到达突触前膜所在的_______，引起_________向_______移动并释放_______； 轴突末梢 突触小泡 突触前膜 神经递质 ②神经递质通过____________到_______________附近 突触间隙扩散 突触后膜的受体 ③神经递质与_____________结合，形成_____________ 突触后膜的受体 ④突触后膜上的________发生变化，引发_________ 离子通道 电位变化 ⑤神经递质被_____或_____ 降解 回收 递质-受体复合物 二、兴奋在神经元之间的传递 4.兴奋通过突触的传递过程的特点： （1）传递形式 电信号 → 化学信号 → 电信号 （2）传递特点 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。 突触： 突触前膜： 突触后膜： 电信号→化学信号 化学信号→电信号 ①单向传递： ②突触延搁： 兴奋在突触处的传递比在神经纤维上的传导慢； 突触处的信号传递需要通过化学信号的转换。 二、兴奋在神经元之间的传递 5.神经递质： 突触小泡 神经递质 主要有乙酰胆碱、多巴胺、氨基酸（如谷氨酸、甘氨酸）、5-羟色胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。 a.被相应的酶降解 b.被突触前膜回收 （1）种类： （2）释放方式: 胞吐 →依赖生物膜的流动性 （3）作用机理: 与突触后膜上的受体结合，改变突触后膜对离子的通透性，引发突触后膜电位变化。 （4）去向: （5）作用效果： 引起下一个神经元兴奋或抑制 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，其作用位点往是 。 突触小泡 受体 突触间隙 突触 （1）有些物质能够 神经递质的 和 的 ； （2）有些会干扰 ； （3）有些会影响 的 的 。 促进 合成 释放 速率 神经递质与受体的结合 分解神经递质 酶 活性 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 2.兴奋剂和毒品 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 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 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 冰毒 可卡因 吗啡 摇头丸 海洛因 罂粟 各类毒品 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 3.可卡因 可卡因既是一种兴奋剂也是一种毒品。它会影响大脑中与愉快传递有关的神经元，这些神经元利用神经递质——多巴胺来传递愉悦感。 我该带谁走呢？ 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 ①在正常情况下，多巴胺发挥完作用后会被突触前膜上的转运蛋白从突触间隙回收。 ②吸食可卡因后，可卡因会使转运蛋白失去回收多巴胺的功能，于是多巴胺就就留在突触间隙持续发挥作用，对突触后膜过多刺激。 ③导致突触后膜上多巴胺受体减少。 ④当可卡因药效失去后，由于多巴胺受体减少，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维持这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒。 上瘾机制： 3.可卡因 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 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 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 可卡因 3.3 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。 珍爱生命，远离毒品，向社会宣传滥用兴奋剂和吸食毒品的危害，是我们每个人应尽的责任和义务。 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 学科网原创 思维训练 推断假说与预期 40 A B 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？ A、B心脏均变慢 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 思维训练 提出假说：支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心跳减慢。 实验预期：从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中，B心脏的跳动也会减慢。 提出问题：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？ 提出问题 提出假说 实验预期 思维训练 推断假说与预期 $$